III. Ensayos en Sist. de Albañilería

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Msc. Ing. Maribel Burgos Namuche

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SISTEMAS DE ALBAÑILERIA

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Msc. Ing. Maribel Burgos Namuche

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1. PRISMAS DE ALBAÑILERÍA

Los prismas de albañilería (pilas y muretes) son pequeños especímenesfáciles de almacenar y transportar desde la obra hacia un laboratorio.

Las pilas: presentan una esbeltez (h/t) comprendida entre 2 a 5.

Los muretes: de forma cuadrada con lados iguales a 60 cm (muretes de Los muretes: de forma cuadrada con lados iguales a 60 cm (muretes deladrillo) y 80 cm (muretes de bloque)

M t d Alb ñil í Si lPilas de Albañilería Simple

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Los ensayos en Pilas y Muretes permiten determinar:Los ensayos en Pilas y Muretes permiten determinar:

Las resistencias características a compresión f’m y a corte v’m.

Los módulos de Elasticidad Em y de corte Gm utilizados en elanálisis estructural.

Las formas de fallas.

La calidad de la albañilería y mano de obra La calidad de la albañilería y mano de obra.

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La edad estándar para ensayar los prismas es de 28 días.p y p 8

Se utiliza la Tabla 8 de la Norma E.070 cuando los prismas se ensayana una edad menor que la estándar ( 28 días).q ( 8 )

La resistencia característica se obtiene incrementándola por los factoresde la tabla 8.8

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2. REFRENTADO ( CAPPING)

El Capping se aplica en zonas del prisma en contacto con los cabezalesmetálicos del equipo de ensayo y tiene un grosor de aproximadamente 3mm.

l l d l ( d d ) l Para el caso particular de los muretes (geometría no es cuadrada), lairregularidad se corrige con un capping más grueso en el lado de menorlongitud.

Para el caso de muretes (ladrillos huecos), taponear con mortero1:3 lasperforaciones de aquellos ladrillos en contacto con los cabezales angularesmetálicos a fin de evitar fallas locales por concentración de esfuerzosmetálicos, a fin de evitar fallas locales por concentración de esfuerzos(trituración).

Capping

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L il d lb ñil í i La pila de albañilería son prismas compuestos pordos o más hiladas de unidades enteras (ladrillos obloques).

Asentadas sobre mortero con una altura total quefacilite su construcción, almacenaje y transporte.j y p

Se ensayan a compresión axial.

El ensayo de compresión en las pilas sirve para El ensayo de compresión en las pilas sirve paradeterminar la resistencia a compresión axial f’mreferida al área bruta de la sección transversal. Pila de Albañilería

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1. ESBELTEZ DE LA PILA La esbeltez se define como la relación entre la altura de la pila y su

espesor.

El valor de la relación (h/t) debe estarcomprendido entre 2 y 5.p y

La Norma E.070 adopta como esbeltezestándar el valor 5.

En Pilas pequeñas, los valores deresistencia a compresión son mayores alos valores de pilas esbeltas.p

Esbeltez de una Pila

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1. ESBELTEZ DE LA PILA

La Tabla 10 de la Norma E.070 proporciona factores de corrección poresbeltez.

Estos valores están justificados mediante pruebas experimentales hechasen 60 pilas.

Se recomienda que las pilas consten de por lo menos 3 hiladas.

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2. TÉCNICA DE ENSAYO

Las pilas pueden ensayarse en los siguientes equipos:

1. Máquina universal 2. Equipo de Ensayo de compresión axialq q p y p

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2. TÉCNICA DE ENSAYO

El ensayo se realiza a velocidad uniforme.

Sin producir impactos. Sin producir impactos.

Su duración esté comprendida entre 3 y 4 minutos.

Si el ensayo se ejecuta en un equipo de compresión axial la Si el ensayo se ejecuta en un equipo de compresión axial lavelocidad de aplicación de carga puede ser de 5 ton/min.

Si existe la posibilidad de medir el desplazamiento entre Si existe la posibilidad de medir el desplazamiento entrecabezales de la máquina universal la velocidad puede ser de1mm/min.

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3 RESISTENCIA CARACTERÍSTICA A COMPRESIÓN AXIAL (f’m)3. RESISTENCIA CARACTERÍSTICA A COMPRESIÓN AXIAL (f m)

La resistencia a compresión axial de cada pila (fm), se obtienedi idi d l d l á b d l id d ddividiendo la carga de rotura entre el área bruta de la unidad dealbañilería (hueca o sólida).

E t l i l f t d b lt l T bl 10 d l Este valor se corrige por el factor de esbeltez en la Tabla 10 de laNorma E.070.

Si la edad de las pilas es distinta a 28 días se corrige por el factor de Si la edad de las pilas es distinta a 28 días se corrige por el factor dela Tabla 8.

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3. RESISTENCIA CARACTERÍSTICA A COMPRESIÓN AXIAL (f’m)

La resistencia característica f’m en pilas se obtiene como el valorpromedio de la muestra ensayada menos la desviación estándar:

'f m fm

R l f i ifi l 84% d l il i i i Restar al fm significa que el 84% de las pilas tienen una resistencia >que el valor característico.

Puede obtenerse la dispersión porcentual de resultados como:

100 ( / )fm

Una dispersión superior al 30% es inaceptable: existen fallas en la manode obra o los materiales no tienen buena calidad.

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4. FORMAS DE FALLA

El comportamiento y tipo de fallas de las pilasante cargas axiales están influenciados por lainteracción que se desarrolla entre las caras deinteracción que se desarrolla entre las caras deasiento de las unidades y el mortero.

Las nidades el mortero tienen diferente Las unidades y el mortero tienen diferenterigidez.

Al ser sometidos al mismo esf er o normal las Al ser sometidos al mismo esfuerzo normal lasunidades restringen las deformacionestransversales del mortero introduciéndoleesfuerzo de compresión en la direccióntransversal y dan lugar a las grietas verticales.

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4. FORMAS DE FALLA

La falla ideal: Es una grieta vertical en la cara de menor dimensiónque corta unidades y mortero producida por tracción debida a laexpansión lateral ( efecto Poisson).

Falla Ideal de una Pila

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4. FORMAS DE FALLA Las fallas por trituración: Son indeseables por ser frágiles y

explosivas y se presenta cuando se utilizan unidades huecas es decirmateriales frágiles no reforzados.materiales frágiles no reforzados.

Trituración de ladrillos huecosUnidades huecas

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4. FORMAS DE FALLA

La falla por aplastamiento local: Ocurre para unidades de bajaresistencia por ejemplo, ladrillos King Kong Artesanal.

Aplastamiento Local de las Unidades

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4. FORMAS DE FALLA

Aplastamiento por pandeo de la pila: Ocurre cuando existen efectosdistintos a los de compresión pura, en particular cuando aparecencomponentes de flexión (pandeo).

La Flexión se da por:

Imperfecciones en la construcción(configuración geométrica)

Falta de paralelismo entre lascaras de asiento extremas.

Falta de alineamiento entre el

Aplastamiento por pandeo

Falta de alineamiento entre eleje de carga y el ejelongitudinal de la pila.

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4. FORMAS DE FALLA

Para el caso de ladrillos ranurados: Las fisuras atraviesan los bordesde las ranuras.

Fisuras en Ladrillos ranurados

Ladrillos ranuradosLadrillos ranurados

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5. MÓDULOS DE ELASTICIDAD (Em)

Para determinar el Módulo de Elasticidad (Em) senecesita instrumentar las pilas.

( )

Para ello se colocan 2 instrumentos LVDT que midan ladeformación axial de una porción central

equidistante de los extremos de la pilaequidistante de los extremos de la pila.

Pila típica con LVDT

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5. MÓDULOS DE ELASTICIDAD (Em)

Durante el ensayo se registra la gráfica carga vertical (P) – desplazamientoaxial (D).

Al ll d l 60% d l d t ti d ti l Al llegar a una carga del 60% de la carga de rotura estimada se retiran losLVDT para que no se dañen durante la falla de la pila.

Gráfica P - D

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5. MÓDULOS DE ELASTICIDAD (Em)

Para calcular Em, se trabaja con la parte más lineal de gráfica P-D.

La porción de la gráfica en análisis está comprendida entre el 10% y50% de la carga de rotura.

Si L es la distancia entre bases de LVDT y A es el área bruta de laó l d l lsección transversal de la pila, se tiene:

//

Esfuerzo axial:

Deformación unitaria asociada a

:

P AP D L

/ Em

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1. TÉCNICA DE ENSAYO

El ensayo se realiza según lanorma NTP 399.621 (INDECOPI,2004)

Celda

RótulaCabezal00 )

Los dispositivos para generar lacarga (P) en la diagonal del Murete

murete se observan en la figura.

La carga P se aplica en formamonotónicamente creciente, avelocidad = 1ton/min hastaalcanzar la rotura del murete.

CabezalRótula

GataGata

Dispositivos en el ensayo de compresión diagonal

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2. RESISTENCIA CARACTERÍSTICA A CORTE PURO (v’m)

La resistencia a corte puro de un murete (vm) se obtiene:

/vm P D t

Donde:P : carga diagonal de roturaDt : área bruta de la diagonal cargada

De otra forma vm se obtiene:

/ 2P / 2PvmLt

Cálculo de la resistencia unitaria a corte puro

Dividir la carga diagonal proyectada en ladirección de las hiladas entre el área bruta dela hilada (“L t”) en muretes cuadrados.

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2. RESISTENCIA CARACTERÍSTICA A CORTE PURO (v’m)

La resistencia característica v’m se obtiene restando el valorpromedio (vm) de la muestra una desviación estándar:

'v m vm

Restar una desviación estándar al promedio significa que el 84% delos muretes tienen una resistencia > valor característico.

Una dispersión superior al 30% es inaceptable: existen fallas en lamano de obra o los materiales utilizados no tienen buena calidad.

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3. FORMAS DE FALLA

La resistencia a corte puro y la forma de falla depende del grado deadherencia que se desarrolle en la interfase unidad – mortero.

Falla por tracción diagonal: Cuando la adherencia es óptima, la fallaatraviesa tanto a la unidad como al mortero lográndose maximizar la

i t i f t tresistencia a fuerza cortante.

Falla por tracción diagonal en murete (izquierda) y en muro (derecha)

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3. FORMAS DE FALLA

Falla escalonada: Es cuando no se ha logrado optimizar la adherenciaunidad - mortero, la falla es a través de las juntas.

Ladrillos Sílicos - cálcareos

Falla escalonada en murete (izquierda) y en muro (derecha

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3. FORMAS DE FALLA

Fallas mixtas: entre falla escalonada y cortando unidades.

Ladrillos de concreto vibradoLadrillos de arcilla

Fallas mixtas en muretes (izquierda) y en muros (derecha)

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OTRAS FORMAS DE FALLA

Falla por deslizamiento o cizalle: se presenta cuando la adherenciaunidad – mortero de la junta horizontal es muy débil.

Fallas por cizalleFallas por cizalle

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OTRAS FORMAS DE FALLA

Falla por trituración local de la unidad:ubicada en la zona de contacto con elubicada en la zona de contacto con elcabezal angular del equipo de ensayo.

Se presenta cuando los ladrillos son huecos.p

Se recomienda rellenar con morterocemento : arena 1:3 los huecos de lasunidades que están en contacto con elcabezal del ensayo. Fallas local

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3. MÓDULO DE CORTE (Gm)

Para determinar el Módulo de Corte dela albañilería (Gm), se necesita:

Instrumentar una cara de los muretes con2 LVDT (Figura).

Éstas miden la deformación en ambasdiagonales.

La base de los instrumentos se coloca enla parte intermedia de las unidades

Instrumentación para calcular Gmseparadas por 2 juntas horizontales demortero.

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3. MÓDULO DE CORTE (Gm)

Durante el ensayo se registra la gráfica carga vertical (P) – desplazamiento(D).

Al llegar a una carga del 60% de la carga de rotura se retiran los LVDTpara que no se dañen durante la falla del murete.

Para calcular “Gm” se trabaja con la parte más lineal de gráfica P-D.

Se elimina la porción inicial Se elimina la porción inicial.

La porción de la gráfica en análisis está comprendida entre el 10% y50% de la carga de rotura50% de la carga de rotura.

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3. MÓDULO DE CORTE (Gm)

Si L es la distancia entre bases de LVDT y A es el área bruta de ladiagonal cargada y se tiene:P P P diagonal cargada y , se tiene:50% 10%P P P

//

Esfuerzo cortante:

D f ió i i i d

d d LVDT

P AP D L

/Deformación unitaria asociada a de cada LVDT: P D L

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3. MÓDULO DE CORTE (Gm)

P

La deformación angular es igual a:

P

1 2

Donde:Deformación angularDeformaciones unitarias

:1 2, :

Cálculo de la deformación angular

registradas por c/LVDT

Gm es igual a:

/Gm

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La Tabla 9 de la Norma E.070 permite determinar los valores de f’m yp yv’m.

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Fórmulas Empíricas:p

El módulo de elasticidad Em:

f Unidades de arcilla Em = 500 f’m

Unidades sílico – calcáreas Em = 600 f’m

Unidades de concreto vibrado Em = 700 f’m

El módulo de Corte Gm:

Para todo tipo de unidad de albañilería Gm = 0.4Em=Em/[2(1+v)] Para todo tipo de unidad de albañilería Gm 0.4Em Em/[2(1+v)]

módulo de Poisson para la albañilería v = 0.25