Albañileria

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

1.1. La albañilería en el Perú.

1.2. Normas de diseño y construcción en el Perú.

1.3. Alcances y definiciones.

2. LA ALBAÑILERÍA FRENTE A LOS SISMOS

2.1. Análisis y diseño estructural.

2.2. Sismo moderado.

2.3. Sismo severo.

2.4. Comportamiento sísmico.

2.5. Fallas por corte.

2.6. Fallas de tracción por flexión.

2.7. Interacción tabique-pórtico.

2.8. Otras fallas.

3. COMPONENTES O MATERIALES UTILIZADOS EN LA ALBAÑILERÍA

3.1. Unidades de albañilería. Procesos de fabricación y ensayos de clasificación.

Unidades de arcilla, concreto y sílico-calcáreas.

3.2. El mortero. Componentes. Clasificación. Mortero industrial.

3.3. El mortero fluido y el concreto fluido (grout). Componentes. Ensayos de compresión.

3.4. El concreto y el acero.

4. LA ALBAÑILERIA ARMADA Y LA ALBAÑILERIA CONFINADA

4.1. Albañilería armada.

4.2. Albañilería confinada.

CAP. 1 INTRODUCCIÓN

1.1 LA ALBAÑILERÍA EN EL PERU

En los primeros años del siglo XX, muchas viviendas unifamiliares (casas de 1 a 3 pisos) y viviendas multifamiliares (edificios de 3 a 5 pisos) se levantaron usando albañilería simple de ladrillo macizo, tanto para muros portantes como no portantes. En estos edificios antiguos, los muros portantes tienen 0.25m de ancho independientemente del número de pisos. Los muros no portantes interiores usualmente tienen 0.25 o 0.15m. de ancho y se denominaban muros de amarre. Muchos de estos edificios han soportado varios sismos, muy probablemente a que están sobre suelo de buena calidad y a que cuentan con una alta densidad de muros en las direcciones principales de la estructura, ver fig. 1 (San Bartolomé, 1994).

Fig. 1.- Edificios antiguos de albañilería simple en Lima

Aproximadamente desde 1940 se introdujo las columnas de concreto como elementos de confinamiento en muros portantes, los que además funcionaban como arriostres para carga perpendicular a su plano. Este tipo de refuerzo en la albañilería en el Perú aún carecía de estudios experimentales y de ingeniería. Luego, la necesidad de mayores espacios en construcciones urbanas llegaron al uso de muros más delgados, de 0.15m o menos, reduciendo la densidad de muros (área de muros respecto al área en planta).

El terremoto de 1970 produjo algunos colapsos de edificios de 2 pisos en Chimbote, los que eran de albañilería simple (sin columnas). Este terremoto mostró claramente la necesidad de incorporar refuerzos a estas edificaciones. La albañilería confinada se volvió el sistema constructivo más popular para edificaciones de baja y mediana altura en las ciudades. Según el reglamento, éstas podían ser de hasta 5 pisos, para evitar la necesidad de incluir ascensores.

Entre 1961 y 2005, se han desarrollado cinco censos nacionales de vivienda en el Perú, además de otros más de población. Una pregunta significativa del censo de vivienda es “¿Cuál

es el material predominante en las paredes?” Al comparar los 2 últimos censos de vivienda, se observa que los muros de ladrillo y de bloques han desplazado al adobe como el material predominante (Tabla 1).

En 1982 se promulgó la primera norma moderna de diseño y construcción de albañilería (ININVI), la que tenía algo de respaldo experimental pero que adolecía aún de temas no investigados en las condiciones peruanas de materiales y mano de obra. Esta norma permitió a los ingenieros proyectar y construir edificios de hasta 5 pisos de albañilería confinada de 0.15m de ancho (fig. 2 izq.), además de edificios de albañilería armada.

En los últimos 30 años, el crecimiento de construcciones populares e informales han mal interpretado la manera como debe trabajar la albañilería confinada. Se piensa equivocadamente que las columnas y vigas de concreto son más importantes que el muro de albañilería, es decir se le presta cada vez menos atención a la calidad del muro (materiales y mano de obra). Tan es así, que se usan erradamente ladrillos huecos y ladrillos tubulares para muros portantes de carga vertical y de sismo.

En forma paralela, se han levantado diversas edificaciones de albañilería armada, básicamente de viviendas en Lima (fig. 2 centro). Otras edificaciones que utilizan ladrillos para muros de albañilería portantes y no portantes son oficinas, hoteles, restaurantes, hospitales y centros educativos. En común, se trata de edificaciones de pocos pisos (fig. 2 der.).

Los recientes terremotos han demostrado la importancia de: 1) tener una buena densidad de muros y 2) usar ladrillos macizos, para prevenir daños. Varias casas en Tacna (2001) y en Pisco (2007) han colapsado o tienen daños severos por estas causas. En Nazca (1996), Arequipa y Moquegua (2001), y Pisco e Ica (2007) se han observado daños importantes en edificios educativos y otros por la presencia de tabiques de albañilería que han interactuado con columnas de concreto.

1.2 NORMAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN EN EL PERÚ

El REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES aprobado por D.S. Nº 039 -70 - VI de 1970 y Nº 063 - 70 - VI (10ma. Edición de Bonilla, 1980) es el primer documento que indica cómo proyectar las “Construcciones con paredes portantes de ladrillos”, sometidas a cargas gravitatorias y sísmicas.

En resumen, se indicaba que los muros portantes debían ser de ladrillos macizos. Estas construcciones podían alcanzar como máximo 4 pisos, sin sobrepasar 15 m de altura. El espesor mínimo de una pared portante, libre de tarrajeo era de 25 cm. Las “columnas de amarre” de concreto armado, debían colocarse a una distancia máxima de 5 m. debidamente ancladas en la cimentación y en cada techo. Sobre todas las paredes perimetrales o portantes, debían colocarse en cada nivel del techado, vigas collar de concreto armado (que amarren las columnas), las que se podían quedar dentro del espesor del techo si éste es mayor que 15 cm.

Los vanos necesarios para puertas y ventanas, debían ser reforzados con dinteles, y columnas si fuera necesario, para que el muro pueda cumplir con la función estructural que le es asignada.

El espesor mínimo de muros de arriostre era de 15 cm. El refuerzo mediante columnas de amarre no era requisito para los muros de arriostre.

En cuanto al proceso constructivo, los ladrillos debían ser embebidos de agua antes de ser asentado. El asentado con mortero (de una resistencia mínima de 60 kg/cm2), el cual debía rellenar íntegramente los espacios vacíos que queden entre ladrillos.

El diseño sísmico se basaba en la fuerza “H”:

H = U C1 P

El coeficiente C1 variaba con el número de pisos. En un edificio común de oficinas, de departamentos, casas residenciales, etc., el coeficiente U era 1.0 y 1.2 para edificios públicos, todos ubicados en la zona de mayor Sismicidad, llamada Región 1 (Arequipa, Moquegua, Tacna y parte sur de Ica y Ayacucho). La tabla 2 indica los valores de la fuerza H.

LAS NORMAS DE DISEÑO SISMO-RESISTENTE, PARTE DEL RNC DEL MINISTERIO DE VIVIENDA Y CONSTRUCCIÓN (OIN 1977)

El capítulo 3 trata sobre Construcciones de Albañilería es un documento predecesor de la Norma E.070 de 1982. Destaca que se considera el “conjunto estructural” como:

a) Cimentación

b) Muros portantes

c) Elementos de confinamiento

d) Elementos de arriostre

e) Techos.

Las unidades de ladrillos y bloques, se clasificaban de acuerdo al peso específico, la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, y a la absorción. Aparece la forma de determinar la resistencia a la compresión de la albañilería (f’m), mediante 3 métodos:

1) prismas de prueba; 2) a partir de la resistencia de la unidad: y 3) a partir de la resistencia de unidades estandarizadas. Esto indica que se reconoce la necesidad de hacer ensayos de laboratorio para conocer bien las propiedades del material, pero no hay mayores exigencias dadas las limitaciones de la época.

Para efectos de diseño se establecen valores de esfuerzos admisibles, a compresión axial, a compresión por flexión, a tracción por flexión, a corte, a compresión de apoyo. Se distingue entre albañilería convencional (simple o confinada) y albañilería armada.

Los elementos de confinamiento de concreto armado, se denominan vigas collar y columnas de amarre. Las dimensiones de los confinamientos y su armadura se dan con fórmulas para diseño por corte, en función de V= fuerza cortante en el paño confinado.

El diseño sísmico se basaba en la fuerza cortante basal “H”:

Respecto a la expresión del reglamento anterior, se ha separado el factor de zona Z del factor de uso U, se ha introducido el factor de suelo S, y se ha aclarado que el factor C es el coeficiente de amplificación sísmica, mientras que el divisor Rd se denominó “factor de reducción por ductilidad”. En el caso de albañilería confinada o armada, se especificaba que Rd=2.5.

Para un edificio común de 3 o 4 pisos, ubicado en la zona de mayor sismicidad, sobre buen suelo, los factores son; Z=1, U=1, S=1, C=0.4, con lo cual la fuerza H (común) = 0.4/2.5 P = 0.16 P.

En un edificio de uso público, U=1.3, por lo que la fuerza aumentaba a H (público)

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