SEMANA 15

CONSTRUCCIÓN DE ALBAÑILERÍA

¿QUÉ ES LA ESTRUCTURA?

o   Es el armazón que le da forma a un edificio (esqueleto)

o   Sostiene a un edificio, lo fija al suelo y hace que las cargas se transmitan a este

o   Lo que hace resistente a una edificación ante movimientos sísmicos.

¿QUÉ ES LA ALBAÑILERÍA? 

Albañilería o Mampostería

o   La albañilería se define como el arte de construir estructuras a partir de objetos individuales que se unen y pegan usando mortero u otras materias capaces de endurecer. Es uno de los trabajos más importantes en construcción y es esencial en la vida del ser humano, estando presente desde los tiempos más antiguos.

o   Material estructural compuesto por unidades pegadas.  El pegamento se llama mortero (cemento, arena, cal).  En el caso del adobe el mortero suele ser de barro. Otra nueva es la “albañilería de juntas secas”.   Por tanto, la albañilería:

·         Es un material heterogéneo y anisotrópico.

·         Tiene buena resistencia a la compresión (por la unidad).

·         Tiene poca resistencia a la tracción (por la adhesión entre unidades)

La albañilería se puede clasificar en tres grupos dependiendo del destino de la construcción y los proyectos de cálculo y arquitectura:

o   La albañilería simple, constituida mediantes bloques adheridos entre sí, mediante un mortero .pueden ser resistentes o no de acuerdo a su espesor.

o   La albañilería armada, formada básicamente por una albañilería simple de calidad resistente, la cual lleva insertas armaduras en algunos de los huecos de los bloques embebias en un mortero u hormigón de relleno de esos huecos.

o   La albañilería reforzada, formada por una albañilería simple confinada por elementos de hormigón armado.

¿QUÉ ES LA ALBAÑILERÍA ARMADA?

La estructura de una edificación de Albañilería Armada está compuesta por la cimentación, los  muros, las vigas y losas de techo. La diferencia principal entre el sistema confinado y el armado radica en los muros. En el caso de la Albañilería Armada el refuerzo horizontal y vertical se aloja repartiéndolos en el interior de los muros, cuya albañilería está compuesta por bloques asentados con mortero. Los alvéolos (o celdas) de los bloques se rellenan con concreto líquido (“grout”) después de haberse construido la albañilería, para así integrar al  refuerzo con la  albañilería en una sola unidad denominada “Albañilería Armada”.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas

·         Alta resistencia al fuego por que usa materiales incombustibles

·         No requiere encofrado

·         Requiere poco mortero

·         Requiere herramientas Convencionales

·         Resistencia  ala compresion

·         Los ladrillos tienen un bajo peso propio en relación con su tamaño, por lo que pueden ser manejados con facilidad por cualquier persona disminuyendo la fatiga y el riesgo de accidentes.

·         Los ladrillos son fáciles de cortar (con el canto de una cuchara de albañil es suficiente), se pueden hacer canaletas y adaptar cualquier proyecto o modulación.

·         Colocación de las tuberías de las instalaciones eléctricas y/o sanitarias en los alveolos verticales evitando el picado y resane de los muros.

·         En caso de tarrajearse el muro, como máximo, solo se requiere 1cm. de espesor de tarrajeo.

·          Eliminación de las partidas de columnas y vigas de confinamiento, por lo cual no hay necesidad de usar encofrados.

·          Menor consumo de acero y facilidad en la colocación de la armadura de muros

·          El muro y refuerzo integrados permiten un buen comportamiento ante todo rango de movimientos sísmicos.

·          Dada la modulación se disminuyen los desperdicios de material de muros.

Desventajas

·         Espesor del muro importante restando areas a los ambientes.

·         No se podra realizar modificaciones futuras en los muros de carga

·         Requiere mano de obra calificada

·         Requiere mayor control de obra

·         Tiene poca resistencia a la tracción (por la adhesión entre unidades)

HERRAMIENTAS

Herramientas de mano:

·         Bandeja para mortero 

·         Topes de madera

·         Cordel de nylon de 8 Mm. 

·         Tensor de línea

·         Nivel de 1.20 m 

·         Bruñador

·         Wincha de acero de 5m 

·         Cepillo 

·         Picota de albañil

Herramientas mecánicas:

·         Cortador de bloques 

·         Vibrador

·         Equipo mecánico 

·         Mezcladora 

MATERIALES

Para las obras de albañilería armada (también conocidas simplemente como albañilerías) se utilizan principalmente materiales pétreos, tales como: Ladrillos de arcilla, varillas de acero bloques de mortero de cemento, piedras y otros similares de igual o parecido origen a los ya mencionados.

ü  Bloques de concreto

Los bloques son elementos constructivos formados a partir de moldeo (manualmen­te o con maquinaria) en matrices o moldes, utilizando como materia prima agregado grueso, cemento, agregado fino y agua en proporciones tales que generan una mezcla trabajable en el molde.

Esta mezcla es vaciada en el molde; lue­go, vibrada manualmente o con máquina y comprimida. Finalmente, se desmolda, fra­gua y cura.

La albañilería confinada con bloques de concreto requiere de vigas y columnas de confinamiento, con lo que se concentra el re­fuerzo en los bordes del muro. En el caso de la albañilería armada con bloques de concreto, el refuerzo se distribuye a lo largo del muro en los alvéolos de las unidades, y el refuerzo hori­zontal se aloja en las juntas horizontales, entre hilada e hilada.

La ventaja con este tipo de unidad de albañilería es que por su tamaño proporciona una economía en el tiempo de ejecución, en la utilización de mano de obra y en la cantidad de mortero necesaria, lo que conduce a un abaratamiento del costo de producción, además reduce el número de juntas.

La transmisión de calor a través de los muros es un problema que se presenta en las zonas cálidas y en las frías, siendo así más conveniente el empleo de cavidades con aire en el interior de los muros permitiendo que se formen ambientes más agradables.

Tipos de bloques

Las dimensiones de los bloques de concre­to varían según su uso:

·         Los bloques destinados a resistir las cargas axiales provenientes de los techos de pisos su­periores tienen, generalmente, espesores de paredes entre 2.5 y 4.0 cm, con 39 cm de largo, 19 cm de ancho y 19 cm de alto, y se utilizan juntas de mortero de 1 cm.

·         Los bloques que se utilizan en los tabiques y cercos y que deben resistir solamente su pro­pio peso y no llevan cargas, poseen espesores entre 2.0 y 3.0 cm, 39 cm de largo, 14 cm de ancho y 19 cm de alto.

Existen unidades especiales, como las es­quineras, medios bloques y 3/4 de bloque, que han sido desarrolladas por SENCICO.

La fabricación de los bloques debe seguir la norma NTP 399.602-2002 de INDECOPI.

Bloque de concreto 3/4

Estos tipos de bloques se utilizan para amarres. El ancho varía de acuerdo al espesor del muro, es de­cir, pueden ser de 14cm, de 19cm o de 9cm.

Bloque de concreto 1/2

Estos tipos de bloques se utilizan para amarres. El ancho varía de acuerdo al espesor del muro, es de­cir, pueden ser de 14cm, de 19cm o de 9cm.

Bloque típico14x19x39

Esto quiere decir: 14cm de ancho, 19cm de alto y 39cm de largo.

Puede ser usado para muro portante, armado o confi­nado.

 Recomendaciones para el uso de muros de bloques con armadura distribuida

La armadura de refuerzo debe ser distribuida a lo largo del muro en forma vertical (líneas verdes), introduciéndose en los alvéolos y traslapándose con las mechas que vienen del piso inferior en una distancia no menor de 40 cm. El refuerzo horizontal debe ser conti­nuo y estará anclado en los extremos con un doblez vertical de 10 cm en la celda extrema.

Los alvéolos o huecos de los bloques deberán ser rellenados con concreto líqui­do con una resistencia no menor de f’c=140 kg/cm2.

Recorte de bloques

a.       El recorte de bloques debe ser realizado antes de asentarlos, en seco y con una amola­dora, en el lugar de la obra.

b.      Con el corte, se formarán ventanas de lim­pieza (o ratoneras) en los bloques de la prime­ra hilada de todos los pisos, para eliminar los desperdicios de mortero que hayan caído du­rante el asentado sobre la base del muro, losa o cimiento. Para ello, debe colocar­se un retazo de plástico en el interior, pues, de otro modo, se producirá una junta fría en la unión del concreto líquido-base.

c.       Otro uso de los recortes es el de alojar cajas eléctricas. En este caso, los tubos se instalan antes de asentar los bloques.

d.      Cuando se coloca el refuerzo horizontal en el eje del muro, se hacen ranuras de unos 5 cm de longitud en las tapas transversales las que, luego, se eliminan golpeándolas con un mar­tillo, como se muestra en la foto.

ü  Mortero

Se llama mortero a la combinación de aglomerantes y aglomerados. Los más comunes son los de cemento y están compuestos por cemento, agregado fino y agua. Generalmente, se utilizan para obras de albañilería, como material de agarre, revestimiento de paredes, etc.

Preparación del mortero

Para aquellos bloques que se asientan secos (concreto y sílice cal), debe añadirse ½ volu­men de cal hidratada y normalizada por cada volumen de cemento (la mezcla usual cemen­to-cal-arena gruesa es 1: ½: 4), para evitar que el mortero se seque rápidamente.

Tradicionalmente, en los muros armados se utilizan cintas de mortero que corren por los bordes horizontales y verticales de los blo­ques. La Norma E.070 especifica que el mor­tero de todas las juntas debe cubrir totalmente la superficie de asentado del bloque.

Usualmente, la albañilería armada es de tipo caravista, por lo que las juntas deben ser bruñidas externamente antes de que en­durezca la mezcla, no sólo para mejorar el aspecto de la pared, sino para que emerja una lechada de cemento que impermeabilice al mortero y proteja al muro de la acción de la intemperie.

Al igual que en los muros confinados, primero se asientan los “bloques maestros”, pudiéndose emplear un nivel de 1.2 m de longitud, en reemplazo de la plomada, y una wincha gruesa, en reemplazo del escantillón. Para guiar el alineamiento horizontal de los bloques internos, se utiliza un cordel atado en sus extremos a unos dispositivos de madera o de metal.

ü  Concreto líquido o Grout

El concreto liquido o Grout es un material de consistencia fluida que resulta el mesclar cemento y agregados y agua, pudiéndose adicionar cala hidratada normalizada en una proporción que no excede 1/10 del volumen de cemento u otros aditivos que no disminuya la resistencia o que origine corrosión del acero de refuerzo. El  cemento liquido o Grout se emplea para llenara los alveolos de la unidades de albañilería en la construcción de los muros armados, y tiene como función integra el refuerzo con la albañilería en un solo conjunto estructural.

Para la elaboración del concreto liquido o Grout de albañilería,  se tendría en cuenta las normas NTP 399.609 y 399.608.

ü  Refuerzos

Refuerzos en los talones

Los talones de los muros son sumamente frá­giles frente a las tracciones que se producen por la carga de un sismo. Para reforzarlos, con­viene utilizar planchas, zunchos o estribos en el refuerzo vertical.

 Refuerzo horizontal

En la construcción del muro, el refuerzo hori­zontal debe instalarse en las juntas horizonta­les, en forma de escalerilla electrosoldada.

Refuerzo vertical

Según la Norma E.070, para que una varilla quede adecuadamente recubierta y pueda transferir sus esfuerzos al concreto liquido (Grout), así como para evitar la formación de cangrejeras, se requiere que la dimensión mí­nima de las celdas sea de 5 cm por cada varilla o 4 veces el diámetro de la barra por el núme­ro de barras alojadas en la celda.

Por ejemplo, cuando el bloque presenta celdas pequeñas (arcilla o sílice cal) con di­mensión de 5 cm, sólo será posible colocar 1 varilla de ½” en cada celda; en cambio, si la celda es de mayor dimensión (bloque de concreto), podrán emplearse hasta varias va­rillas verticales de mayor diámetro en la mis­ma celda.

En el caso de que se hayan empleado espi­gas o existan traslapes en la parte inferior de los pisos superiores, una vez terminada de cons­truir la albañilería se inserta la barra vertical sin amarrarla contra la espiga o mecha, para que no se congestione la celda.

Para evitar que la barra insertada se mueva durante el vaciado del Grout, se le debe amarrar a una barra horizontal temporal, que se retirará después de que el Grout haya endurecido.

ü  Varillas de acero

Estos elementos de aceros se distribuyen de forma horizontal y vertical, separadas de acuerdo al cálculo estructural. En los alvéolos donde se encuentran las varillas de acero, se vacía el concreto líquido de cemento – arena - piedra chancada de 1/4“de diámetro.

Albañilería reforzada interiormente con varillas de acero distribuidas vertical y horizontalmente e integrada mediante concreto líquido, de tal manera que los diferentes componentes actúen conjuntamente para resistir los esfuerzos. A los muros de Albañilería Armada también se les denomina Muros Armados.

 PROCESO CONTRUTIVO

PASO 1. En este sistema es necesaria una losa de cimentación o cimiento corrido. En la cimentación se deben dejar aferradas las varillas (dowels) verticales de refuerzo sobresaliendo 0.60 y 1.20m. La separación entre las varillas depende del cálculo estructural (la separación puede ser de 0.60m).En caso de que las varillas de aferramiento (anclaje) estenio desplazadas respecto a su ubicación, podrá doblársela con una inclinación máxima de 1:6.

PASO 2.   Se procede al emplantillado de los muros utilizando un mortero (cumple la función de pegar para hacer la estructura un material impermeable), del cual ya sabemos su fabricación que fue explicado anteriormente.

Es necesario que el asentado de las unidades sea realizado empezando por las esquinas, teniendo en cuenta el traslape entre bloques y cuidado que los alvéolos coincidan de hilada a hilada. El grosor de juntas varía de 1 a 1.5cm.

PASO 3.   Cada vez que se culmine de asentar una hilada se debe sellar las juntas verticales entre los bloques.  Posteriormente se   retirara las manchas que deje el mortero en los bloques. De acuerdo al cálculo estructural, se debe pasar refuerzos horizontales cada tres o cuatro hiladas. No es óptimo asentar más de 1.20m de altura de muro el mismo día

PASO 4.   Los refuerzos verticales se colocan continuando con las varillas aferradas en la cimentación y con un traslape mínimo de 60 veces el diámetro de la varilla de acero. El concreto se vacía en dos partes; la primera cuando el muro ha sido levantado hasta 1.20m; y la segunda hasta culminar toda la altura del muro. Una vez concluido se deberá vibrar el concreto para evitar cangrejeras. Las instalaciones eléctricas y sanitarias se realizan durante el proceso de asentado del muro.

NORMAS DE ALBAÑILERÍA ARMADA

Las normas que rigen la albañilería armada se encuentra en el Reglamento Nacional de Edificaciones en el Titulo III: Edificaciones, parte de Estructuras, norma E.070: Albañileria; artículo 12.

Según el RNE la albañilería armada deberá cumplir con lo siguiente:

·         Los empalmes del refuerzo vertical podrán ser por traslape, por  soldadura o por medios mecánicos.

Los empalmes por traslape serán de 60 veces el diámetro de la barra.

Los empalmes por soldadura sólo se permitirán en barras de acero ASTM A706 (soldables), en este caso la soldadura seguirá las especificaciones dadas por AWS.

Los empalmes por medios mecánicos se harán con dispositivos que hayan demostrado mediante ensayos que la resistencia a tracción del empalme es por lo menos 125% de la resistencia de la barra.

En muros cuyo diseño contemple la formación de rótulas plásticas, las barras verticales deben ser preferentemente continuas en el primer piso empalmándose recién en el segundo piso. Cuando no sea posible  evitar el empalme, éste podrá hacerse por soldadura, por medios mecánicos o por traslape; en el último caso, la longitud de empalme será de 60 veces el diámetro de la barra y  90 veces el diámetro de la barra en forma alternada.

·         El refuerzo horizontal debe ser continuo y anclado en los extremos con doblez vertical de 10 cm en la celda extrema.

·         Las varillas verticales deberán penetrar, sin doblarlas, en el interior de los alvéolos de las unidades correspondientes.

·         Para asegurar buena adhesión entre el concreto líquido y el concreto de asiento de la primera hilada,  las celdas deben  quedar totalmente libres de polvo o restos de mortero proveniente del proceso de asentado; para el efecto los bloques de la primera hilada tendrán ventanas de limpieza. Para el caso de muros totalmente llenos, las ventanas se abrirán en todas las celdas de la primera hilada; en el caso de muros parcialmente rellenos, las ventanas se abrirán solo en las celdas que alojen refuerzo vertical. En el interior de estas ventanas se colocará algún elemento no absorbente que permita la limpieza final.

·         Para el caso de la albañilería parcialmente rellena, los bloques vacíos correspondientes a la última hilada serán taponados a media altura antes de asentarlos, de tal manera que por la parte vacía del alvéolo penetre el concreto de la viga solera o de la losa del techo formando llaves de corte que permitan transferir las fuerzas sísmicas desde la losa hacia los muros. En estos muros, el refuerzo horizontal no atravesará los alvéolos vacíos, sino que se colocará en el mortero correspondiente a las juntas horizontales.

·         Para el caso de unidades apilables no son necesarias las ventanas de limpieza; la limpieza de la superficie de asiento se realizará antes de asentar la primera hilada. 

·         Antes de encofrar las ventanas de  limpieza, los alvéolos se limpiarán preferentemente con aire comprimido y las celdas serán humedecidas interiormente regándolas con agua, evitando que esta quede empozada  en la base del muro.

·         El concreto líquido o grout se vaciará en dos etapas. En la primera etapa se vaciará hasta alcanzar  una altura igual a la mitad del entrepiso, compactándolo en diversas capas, transcurrido 5 minutos desde la compactación de la última capa, la mezcla será recompactada. Transcurrida media hora, se vaciará la segunda mitad del entrepiso, compactándolo hasta que su borde superior esté por debajo de la mitad de la altura correspondiente a la  última hilada, de manera que el concreto de la losa del techo, o de la viga solera, forme llaves de corte con el muro. Esta segunda mitad también se deberá recompactar. Debe evitarse el vibrado de las armaduras para no destruir la adherencia con el grout de relleno.

·         Los alvéolos de la  unidad de albañilería  tendrán un diámetro o dimensión mínima igual a 5 cm por cada barra vertical que contengan, o 4 veces el mayor diámetro de la barra por el número de barras alojadas en el alvéolo, lo que sea mayor.

·         El espesor del grout que rodea  las armaduras será 1½ veces el diámetro de la barra y no deberá ser menor de 1 cm a fin de proporcionarle un recubrimiento adecuado a la barra.

·         En el caso que se utilice planchas perforadas de acero estructural en los talones libres del muro, primero se colocarán las planchas sobre una capa delgada de mortero presionándolas de manera que el mortero penetre por los orificios de la plancha; posteriormente, se aplicará la siguiente capa de mortero sobre la cual se asentará la unidad inmediata superior. Para el caso de albañilería con unidades apilables las planchas se colocarán adheridas con apóxico a la superficie inferior de la unidad

·         En el caso que se utilice como refuerzo horizontal una malla electrosoldada con forma de escalerilla, el espaciamiento de los escalones deberá estar modulado  de manera que coincidan con la junta vertical o con la pared transversal intermedia del bloque, de manera que siempre queden protegidas por mortero.  Las escalerillas podrán usarse como confinamiento del muro sólo cuando el espaciamiento de los escalones coincidan con la mitad  de la longitud nominal de la unidad.

COMPORTAMIENTO SÍSMICO

En el Perú es poca la experiencia sísmica que han tenido las edificaciones de Albañilería Armada, por el hecho de haberse construido conjuntos residenciales principalmente en Lima después del terremoto de 1974, a diferencia de otros países. Sin embargo, se espera que siguiéndose las reglas de construcción y diseño estructural establecidas en la Norma E.070, que contemplan también la experiencia extranjera, se logre un comportamiento adecuado ante terremotos que ocurran en el futuro.

En  edificios hechos con  este tipo  de  estructura  si se  ha  producido,  en  ciertos  casos,  el colapso total; por ejemplo,  en  el  terremoto de Popayán-Colombia

En  la  mayoría  de  los  casos,  el  colapso  se  ha  explicado  por defectos  en  el  proceso  de construcción, principalmente por la creación de bolsones de aire (cangrejeras) producidos por el  mal llenado  del  concreto  fluido  en  los alveolos  de  la  unidad. Una  de  las razones 50 por  las  cuales  se  discontinuó  la  producción  de  los  bloques  de  arcilla  ("PREVI")  en  el Perú,  fue  debido  a  la  falla  del  edificio  "INDUPERU"  (La  Molina)  ante  el  terremoto  de 1974, atribuible a defectos constructivos. Otros defectos que suelen presentarse en  este tipo  de sistemas son:

1.      La  falta  de  supervisión  en  el  proceso  constructivo.  Debido  a  que  la  albañilería armada  no  es  un  sistema tradicional,  se  requiere  de  una  mano de  obra  entrenada  y a  su  vez,  supervisada  por un  especialista.

2.      Las bases extremas del muro constituyen el  talón  de Aquiles de estos sistemas. Esto se  debe  a  que  el  refuerzo  de  estos  muros  es  usualmente  una  malla  de  acero  sin elementos de  confinamiento,  salvo  que se  usen  planchas  metálicas  que confinen  al concreto fluido y con  ello, al refuerzo vertical. En  los talones flexocomprimidos  las caras  de  la  unidad tienden  a  explotar por el  efecto  de  expansión  lateral  que tiene  el  grout al  comprimirse (efecto  de  Poisson).

3.      Traslapes del  100% del refuerzo vertical  en  el  primer piso.  Este  entrepiso  es  el  más solicitado por fuerza cortante, momento flector y fuerza axial; por lo  tanto, se  sugiere  evitar los  traslapes  del  refuerzo  vertical  al  menos  en  ese  entrepiso.  Por otro lado, el refuerzo vertical debe ser colocado con  gran precisión  en  fa  cimentación, a  fin  de  que penetre adecuadamente (sin  doblarlos) en  los alveolos  de  la  unidad; de lo  contrario,  dicho refuerzo no aportará  resistencia  a flexión  ni  a corte-fricción.

4.      Empleo de unidades con alveolos pequeños. Investigadores chilenos plantean eliminar  el  uso  de  esas  unidades  y  más  bien  recomiendan  emplear  bloques  de concreto vibrado  con  huecos grandes, que permitan  introducir fácilmente el  concreto fluido  (compactándolo  adecuadamente)  y  el  refuerzo  vertical,  indicando  que  es  este concreto el  elemento que aporta la  mayor parte de la  resistencia  al  corte.

5.      Uso  de  una  sola  malla  de  refuerzo  en  los  muros  armados.  Al  respecto,  en  el reglamento  americano  de  concreto  armado  (ACI)  se  estipula  que  cuando  la  fuerza cortante actuante en  las placas supere a la resistencia  aportada por el concreto, tiene que  emplearse  una  doble  malla  de  refuerzo,  con  la  finalidad  de  que  el  concreto fragmentado  siga  confinado  y,  por lo  tanto,  continúe  trabajando por fricción;  éste  es un  aspecto que aún  falta  estudiarse  en  los muros armados.

VIDEO DE CONSTRUCCIÓN DE ALBAÑILERÍA