ALBAÑILERÍA ARMADA 1. Introducción La albañilería armada plantea una técnica de diseño estructural que se basa en criterios de resistencia y desempeño sísmico, los cuales han sido estudiados y analizados ante los terremotos ocurridos en el pasado, planteando así recomendaciones para lograr un adecuado comportamiento sísmico en este tipo de construcción. 2. Marco Teórico 2.1. La Albañilería La albañilería o mampostería se define como un conjunto de unidades trabadas o adheridas entre sí con algún material, como el mortero de barro o de cemento. Las unidades pueden ser naturales (piedras) o artificiales (adobe, tapias, ladrillos y bloques). Este sistema fue creado por el hombre a fin de satisfacer sus necesidades, principalmente de vivienda. Bajo la definición indicada en el párrafo anterior, se llega a la conclusión de que la albañilería existió desde tiempos prehistóricos y que su forma inicial podría haber sido los muros hechos con piedras naturales trabadas o adheridas con barro, lo que actualmente en nuestro medio se denomina ´´pirca´´. Pircas Unidades de albañilería: - La primera unidad de albañilería artificial consistió en una masa amorfa de barro secada al sol (Medio oriente -7350 años A.C.). El molde empleado para la elaboración de las unidades artificiales de tierra, lo que hoy denominamos ´´adobe´´ (Sumeria – 4000 A.C.). El adobe se lleva al horno, formándose lo que actualmente se denomina el ladrillo de arcilla o cerámico (Babilonia – 600 A.C.). El mortero de cemento puzolánico fue inventado por Vitrubio, se obtiene de la mezcla de cal, agua y arena volcánica del Vesubio (Roma – 25 A.C.). Historia que marca a la albañilería: Se crea el primer reglamento de construcción (Babilonia – 1700 A.C.). Se da la primera obra de albañilería reforzada con Brunel (Londres - 1825). Se crea la albañilería confinada (Sicilia - 1908). - Tipos de Albañilería.A. Por la función estructural: - Muros no portantes.- Son los que no reciben carga vertical, como por ejemplo: los cercos, los parapetos y los tabiques. Cercos Tabiques Parapetos - Muros portantes.- Son los que se emplean como elementos estructurales de un edificio. Estos muros están sujetos a todo tipo de solicitación. Muro portante de bloques. B. Por la distribución del refuerzo: - Muros no reforzados o de albañilería simple.- Son aquellos muros que carecen de refuerzo, no cumplen con las especificaciones mínimas reglamentarias que debe tener todo muro reforzado. - Muros reforzados.-Se clasifica en : * Muros armados.- Se caracterizan por llevar el refuerzo en el interior de la albañilería, tano vertical como horizontalmente. Albañilería Armada * Muros laminares.- Este muro está constituido por una placa delgada de concreto, reforzado con una malla de acero central, y por 2 muros de albañilería simple que sirven como encofrados de placa. Sección transversal de un muro laminar 3. Albañilería Armada 3.1. Definición Esta albañilería tiene como principal característica el refuerzo interior que posee, este refuerzo esta generalmente distribuido tanto vertical como horizontalmente. Los muros armados requieren de la fabricación de unidades especiales, con alveolos donde se pueda colocar el refuerzo vertical; en el refuerzo horizontal las varillas de acero se colocan en canales con fisuras no mayores a ¼´´.El diámetro del refuerzo horizontal depende de la magnitud de la fuerza cortante que tiene que ser soportada íntegramente por el acero. Según la Norma E .070, todo muro armada debe satisfacer los siguientes requisitos mínimos: - El recubrimiento de la armadura debe ser mayor que 1,5 veces el diámetro de la barra, y no debe ser menor de 10 mm. El espesor del mortero en las juntas horizontales no debe ser menor al diámetro de la barra horizontal (más de 6 mm). El diámetro, o dimensión mínima, de los alveolos debe ser 5 cm por cada barra vertical, o 4 veces el diámetro de la barra por el número de barras alojadas en el alveolo. 3.2. Sistema Constructivo Las viviendas de albañilería armada usan los bloques de concreto como materiales principales, estos bloques forman muros con refuerzos distribuidos, para lo cual se unen los bloques con mortero y se llenan los alvéolos, donde ya están colocados los refuerzos de acero, con concreto líquido o Grout. El muro es muy resistente para las cargas de gravedad y los sismos, pero debe estar correctamente construido para resistir las demandas inducidas por cargas sísmicas intensas. Se conoce con el nombre de albañilería armada por que utiliza el acero como refuerzos en los muros que se construyen. Principalmente estos refuerzos consisten en tensores (como refuerzos verticales) y estribos (como refuerzos horizontales), refuerzos que van empotrados en los cimientos o en los pilares de la construcción, respectivamente. Suele preferirse la utilización de ladrillos mecanizados, cuyo diseño estructural facilita la inserción de los tensores para darle mayor flexibilidad a la estructura. 3.2.1. Tipo de 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. 3.3. 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 maquina 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. Los bloques de concreto han existido durante décadas, pero hoy en día los elementos de concreto moldeado tienen una cantidad infinita de usos, formas, texturas y colores muy distintos a las paredes tradicionales de bloques de concreto. Utilizados durante décadas en todo tipo de construcción, el bloque de concreto tradicional ha evolucionado a niveles nunca antes vistos. La producción de bloques de concreto de hoy le permite a los fabricantes de bloques de concreto, arquitectos, ingenieros y constructores el combinarlos para lograr efectos estéticos espectaculares con unos costos significativamente más bajos que con otros productos de construcción. 3.4. 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. 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 3/4 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 Bloque de concreto 1/2 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. Bloque típico14x19x39 Proceso de fabricación de muros con bloques de albañilería armada Se construye la viga de cimentación dejando espigas que posteriormente se empalmaran 75 cm con el refuerzo vertical de las columnas, estas espigas se ubicaran en el centro de los alvéolos correspondientes a los bloques. Adicionalmente, la superficie superior de la cimentación se raya en la zona donde se ubica las columnas de albañilería. Encofrado de la viga de cimentación. Se aprecian las espigas. Asentado de la primera hilada. Nótese que el mortero sólo cubre los bordes del bloque. 3.5. Limpieza antes del asentado En la construcción de los muros armados pueden emplearse bloques de concreto, arcilla y de sílice cal. Las unidades de concreto y sílice cal no deben mojarse; sólo deben limpiarse. Debido a la alta variación volumétrica que tienen los bloques de concreto vibrado, no pueden regarse antes del asentado, porque se expandirían, contrayéndose al secar, lo que podría generar fisuras en el muro. Los bloques por usar deben tener una antigüedad mínima de 28 días de fabricación. Limpieza antes del asentado En el caso de usar bloques de arcilla, estos deben regarse durante ½ hora, unas 10 horas antes de asentarlos. Sin embargo, después de haberse construido la albañilería, sí será posible regar el muro, porque ahora los bloques se encontrarán integrados por el mortero y los cambios volumétricos afectarán al conjunto, pero no a cada bloque. Las unidades de concreto y sílice cal no deben regarse; sólo deben limpiarse. 3.6. Recorte de bloques 3.6.1. El recorte de bloques debe ser realizado antes de asentarlos, en seco y con una amoladora, en el lugar de la obra. Recorte con una amoladora. 3.6.2. 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 líquidobase. Ventanas o Ratoneras 3.6.3 Otro uso de los recortes es el de alojar cajas eléctricas. En este caso, los tubos se instalan antes de asentar los bloques. Caja eléctrica 3.6.4 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. Ranura para refuerzo horizontal 3.7 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. 3.7.1. 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. Preparación del mortero 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. Asentado de bloques Usualmente, la albañilería armada es de tipo cara vista, 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. Juntas de mortero 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. Uso de niveles y asentamiento de bloques. 3.8 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. Mortero fluido 3.9. Refuerzos 3.9.1. 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. Plancha metalica 3.9.2. Refuerzo horizontal En la construcción del muro, el refuerzo horizontal debe instalarse en las juntas horizontales, en forma de escalerilla electro soldada. Malla electrosoldada 3.9.3. 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. Refuerzo vertical 3.10. 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. Varillas de acero 3.10.1. Metrado de cargas Las cargas actuantes en cada muro se obtienen sumando las cargas muertas (peso propio de la estructura, muros, peso de soleras, dinteles, ventanas y alféizares) más las cargas vivas (provenientes de las cargas de servicio). Cargas Unitarias: Carga que presenta un respectivo material. Pesos Volumétricos Peso volumétrico del concreto: 2.4 ton/m3 Peso volumétrico de la albañilería armada alveolos llenos: 2.3 ton/m3 Techos Peso propio de la losa de techo: 2.4x0.12 = 0.288 ton/m2 Sobrecarga: 0.250 ton/m2, excepto en azotea: 0.1 ton/m2 Sobrecarga en escalera: 0.400 ton/m2 Muros Peso de los muros de albañilería armada, alveolos llenos: 2.3x0.14 = 0.322 ton/m2 Peso de los muros de albañilería armada, alveolos parcialmente llenos: 2.0x0.14 = 0.280 ton/m2 Ventanas: 0.02 ton/m2 4. Bibliografía http://books.google.com/books?id=Gr3Ga9__NB4C&printsec=frontcover&hl =es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false http://books.google.com/books?id=6iJhi9KPmtkC&pg=PA150&dq=alba%C3 %B1ileria+armada&hl=es&ei=lwitTaSpDfd0QHz0uizCw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CDQQ6 AEwAg#v=onepage&q=alba%C3%B1ileria%20armada&f=false http://es.wikipedia.org/wiki/Alba%C3%B1iler%C3%ADa http://www.arqhys.com/construccion/albanileria-armada.html http://foros.construaprende.com/albanileria-armada-v-s-albanileriaconfinada-vt4090.html Reglamento Nacional de Edificaciones Construcciones de Albañilería – Comportamiento Sísmico y diseño Estructural –PUCP Albañilería Confinada – Ángel San Bartolomé Ramos Metrado para Obras de Edificación y Habilitaciones Urbana
