MAMPOSTERIA CONFINADA Y SUPERFICIE DE RODAMIENTO

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA RECINTO UNIVERSITARIO PEDRO ARAUZ PALACIOS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION MAMPOSTERIA CONFINADA Y SUPERFICIE DE RODAMIENTO RECOPILADO POR: MSc. ING. CLAUDIA ARAUZ SANCHEZ.

2 ASPECTOS GENERALES DE LOS ELEMENTOS DE MAMPOSTERIA Y LOS ELEMENTOS EMPLEADOS EN SUPERFICIE DE RODAMIENTO 1- Mampostería confinada: Está conformada por muros construidos con ladrillos pegados con mortero confinados por columnas y vigas en concreto fundidas en sitio. Es un sistema sobre el cual existe amplia experiencia constructiva y cuenta con un buen soporte experimental y analítico. Es apta para construcciones en altura hasta unos seis pisos. En la actualidad, para unir las piezas se utiliza generalmente una argamasa o mortero de cemento, cal y arena con la adición de una cantidad conveniente de agua o un mortero de cemento de albañilería (que se fabrica a base del residuo del cemento), y arena con la adición de una cantidad conveniente de agua. Antiguamente se utilizaba también el barro, al cual se le añadían otros elementos naturales como paja, y en algunas zonas rurales excrementos de vaca y caballo. 2- Superficies de rodamiento: Plano superior del pavimento, que soporta directamente las cargas del tráfico. En particular, debe soportar los esfuerzos tangenciales. Se trata del área por la que circula el tráfico. Debe presentar determinadas características: - Debe ser uniforme, sin desnivelaciones ni ondulaciones, tanto en sentido transversal como longitudinal. - Debe tener una textura que dificulte el deslizamiento de los vehículos; siempre en relación con la velocidad específica prevista para la vía, en el tramo que corresponda. - Debe ser impermeable, de modo que impida la penetración del agua hacia las capas inferiores del firme y de la explanada. Los tipos de pavimentos más usados son: Pavimento de concreto (Rígido), Pavimento de asfalto) Flexible) y de Adoquín (Articulado):

3 A continuación se abordarán los elementos más usados en superficies de rodamiento con pavimento Articulado: Empedrado: Esta capa de rodadura presenta cantos rodados de piedras silíceas en su estructura, los caminos empedrados son más duraderos y funcionales que los de tierra lastrada, pero tienen limitaciones de circulación, ya que los vehículos no pueden alcanzar velocidades altas en estas carreteras. Adoquines de hormigón: Los adoquines de hormigón son elementos macizos prefabricados, que conforman una capa de rodamiento denominada pavimento intertrabado. Poseen paredes verticales, que ajustan bien unos contra otros, para formar una superficie completa, dejando solo una pequeña junta entre ellos. Los adoquines de hormigón son adaptables, resistentes, de larga vida útil y bajo mantenimiento. Una solución técnica de atractivo estético y gran valor funcional. A continuación se muestran diferentes modelos de adoquines usados:

4 PROPIEDADES FISICO-MECANICA DE LOS ELEMENTOS DE MAMPOSTERIA Y LOS ELEMENTOS EMPLEADOS EN SUPERFICIE DE RODAMIENTO Ladrillo de cuarterón recocido: A nivel histórico se sabe que la expansión del ladrillo es reciente, comparado con otras civilizaciones. Si bien el ladrillo recocido es conocido en Nicaragua desde los inicios de la época colonial, su utilización era muy limitada; observándolo únicamente en ciertos templos o casas señoriales. Algunos de los materiales más utilizados en la construcción son el cemento Portland, la arcilla y la arenilla. Actualmente en Nicaragua existen diversas fábricas artesanales, las cuales elaboran ladrillos para la construcción. Muchas de estas industrias principalmente las artesanales, utilizan un proceso de cocción en la elaboración de éstos ladrillos, la cual se le conoce como quemado. En éste se utilizan como fuente de combustible: leña y el aserrín, entre otros materiales como llantas y carbón, que puedan generar una temperatura cercana a los 900 ºC, la cual ocasiona un aumento en la densidad y mejora la resistencia mecánica de los ladrillos. Sin embargo, se incurre en un elevado consumo energético y un alto costo ambiental para poder obtener un ladrillo con los requerimientos básicos de calidad. El suelo-cemento es una mezcla íntima de suelo, convenientemente pulverizado, con determinadas porciones de agua y cemento que se compacta y cura para obtener mayor densidad. Cuando el cemento se hidrata la mezcla se transforma en un material sólido, durable y rígido. Se le usa principalmente como base en los pavimentos de carreteras, calles y aeropuertos. Actualmente en Nicaragua existen dos grandes productoras de cemento que son CEMEX y Holcim S.A. Ambas fábricas producen cemento gris de tipo Portland GU (General Use, por sus siglas en inglés), también producen cemento hidráulico. Generalmente y de acuerdo con estudios previos ya realizados a cerca de las mezclas de suelo-cemento, es recomendable utilizar cemento de tipo Portland, el cual, al ser mezclado con el suelo adquiere propiedades estabilizantes, las cuales una vez hecha la mezcla aumenta la resistencia mecánica.

5 Cuando el cemento Portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El cemento está compuesto por cuatro componentes principales que son: 67% CaO, 22% SiO2, 5% Al2O3, 3% de Fe2O3, y un 3% de otros compuestos. Estos componentes están presentes en cuatro minerales esenciales que componen el cemento los cuales son: Alita (Ca3SiO5) que compone entre el 50%- 70% del cemento Portland, la Belita (Ca2SiO4) constituye entre el 15%-30% del cemento Portland, el Aluminato (Ca3Al2O6) compone entre el 5%-10% del cemento y la Ferrita (Ca2AlFeO5) que esta entre el 5% y el 15%. El ensayo de resistencia mecánica a la compresión (RMC) de suelo-cemento es de gran importancia en el ámbito de las construcciones de obras, específicamente en las pruebas de control de calidad a la mezcla utilizada en la estabilización de los suelos. El método de ensayo permite conocer las características mecánicas de la mezcla, lo cual le sirve al diseñador para verificar el cumplimiento del resultado esperado en la utilización de dicha mezcla. Los ensayos para determinar la resistencia mecánica en cada ladrillo de suelo-cemento no poseen actualmente una norma que regulen su venta y distribución en el mercado, sin embargo hay normas establecidas por la RCN (Reglamento Nacional de la Construcción de Nicaragua) que hacen referencia a este ensayo. El cálculo que se emplea para determinar la fuerza de compresión en cada una de las muestras está dado por la siguiente Ecuación (1): C=W/A (W es carga aplicada a muestra y A es el área de muestra). El porcentaje de absorción se realiza con el propósito de determinar la cantidad o el porcentaje de agua contenida en una unidad de mampostería, en este caso en ladrillos de suelo-cemento, la cual se determina por medio de las condiciones de saturación y condiciones secas. El cálculo para determinar el porcentaje de absorción en la muestra está determinado por la siguiente Ecuación (2): %ABSORCION=((Ws-Wd)/Wd)*100. Bloques de concreto: -El bloque Estructural 1 (BE 1) es un bloque hueco o sólido con características tales que permiten su uso para los sistemas constructivos de mampostería confinada y reforzada, con una resistencia de compresión mínima de MPa (1 765 psi) con respecto al área neta y a utilizarse en la zona sísmica C del Reglamento Nacional de Construcción de Nicaragua. -Para los bloques tipo L y T que se utilicen en el sistema de mampostería reforzada, el procedimiento para la determinación de la resistencia a la compresión será de la siguiente manera, los especímenes deben ser cortados para quitar cualquier proyección de las paredes externas. El espécimen resultante debe ser una celda o celdas que contengan cuatro lados que aseguren un cien por ciento de la superficie de aplicación de carga. Cuando el corte con sierra no de cómo resultado una unidad cerrada por cuatro paredes, el espécimen debe ser una fracción cortada de la pared externa de cada unidad. -En el caso de los bloques abiertos, tales como los tipo U, bloques para pilastras o de otro tipo en el que el bloque no tenga sus paredes unidas de tal manera que la prueba de resistencia a la compresión no represente su capacidad real para resistir cargas, la resistencia a la compresión se realizará utilizando una sección obtenida de una de las paredes externas del bloque con una relación espesor, altura y largo de 1:2:4, la aplicación de la carga debe ser en la dirección de la altura del espécimen, la cual debe coincidir con la misma dirección de la dimensión de la altura de la unida completa.

6 -Bloque Estructural 2 (BE 2) es un bloque hueco o solido con características tales que permiten su uso para los sistemas constructivos de mampostería confinada y reforzada, con una resistencia de compresión mínima de 7.51 MPa (1 090 psi) con respecto al área neta y a utilizarse en las zonas sísmicas A y B del Reglamento Nacional de Construcción de Nicaragua -Bloque No Estructural (BNE) es un bloque hueco o solido que se utiliza en la construcción de elementos no estructurales, con una resistencia de compresión mínima de 5.04 MPa (732 psi) respecto al área neta. -Bloque Especial. Bloque sólido o hueco estructural que se utiliza para condiciones especiales y que debe de cumplir con requerimientos de dimensiones, resistencia y absorción aprobados por el MTI. Cemento Pórtland o Pórtland Modificado, los que deben cumplir con las especificaciones ASTM C150 ó ASTM C1157, respectivamente. Agregado Grueso (Piedra natural o grava triturada): El agregado grueso debe cumplir con la norma ASTM C 33. Agregado Fino (Arena natural o fabricada). El agregado fino debe cumplir con la norma ASTM C 33 Agua. El agua que se utilice para la fabricación de bloques de concreto debe ser potable o que cumpla los requisitos de ASTM C Otros Minerales. Los bloques de concreto pueden tener otros agregados tales como cal hidratada, pigmentos colorantes, repelentes, sílice natural, entre otros, siempre que no disminuyan la resistencia y durabilidad de los mismos. REQUISITOS FÍSICOS DE LOS BLOQUES DE CONCRETO Dimensiones nominales y reales de los bloques Tipo de bloque Largo Nominal Largo Real Ancho Nominal Ancho Real BE-2 de Alto Nominal BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-2 de Alto Real

7 BE-2 de BE-2 de BE-2 de BNE de BNE de Ninguna de las dimensiones reales (ancho, alto y largo) podrá diferir por más o menos de 3 mm de las dimensiones reales especificadas. Los espesores mínimos de las paredes externas e internas de los bloques serán los siguientes: Espesores mínimos de las paredes externas e internas de los bloques Tipo de bloque Espesor mínimo de la pared externa ( mm ) Espesor mínimo de la pared interna ( mm ) BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-1 de BE-2 de BE-2 de BE-2 de BE-2 de BE-2 de BNE de BNE de La absorción: es la propiedad del bloque para absorber agua hasta llegar al punto de saturación. Para determinar el porcentaje de absorción se debe realizar ensayo según ASTM C Los bloques de concreto deben cumplir con los requisitos de absorción máxima según la siguiente tabla: Valores Máximos de absorción según tipo de bloque Tipo de bloque Valor máximo en un bloque (%) Bloque BE-1 10 Bloque BE-2 12 Bloque BNE 15 La Densidad: Es la relación entre el volumen bruto y la masa del bloque. Para determinar la densidad se debe realizar ensayo según ASTM C-140. Los bloques se clasificarán de acuerdo con su densidad según la siguiente tabla:

8 Clasificación de bloques de acuerdo a su densidad Tipo de bloque Bloque de peso ligero ( kg/m3) Bloque de peso mediano ( kg/m3) Bloque BE-1 Hasta 1682 De 1682 hasta menos de 2000 Bloque BE-2 Hasta 1682 De 1682 hasta menos de 2000 Bloque BNE Hasta 1680 De 1680 hasta menos de 2000 Bloque de peso normal ( kg/m3) Más de 2000 Más de 2000 Más de 2000 REQUISITOS MECANICOS DE LOS BLOQUES DE CONCRETO Resistencia a la Compresión. Los bloques deben cumplir con el siguiente requisito de resistencia a la compresión a los 28 días de fabricados.el cálculo de la resistencia se calcula sobre el área neta. Valores mínimos de resistencia a la compresión de los bloques de concreto Tipo Promedio mínimo de tres unidades Resistencia mínima a la compresión para una pieza individual Bloque BE MPa (1980 psi) MPa (1765 psi) Bloque BE MPa (1220 psi) 7.51 MPa ( 1090 psi) Bloque BNE 5.65 MPa (820 psi) 5.04 MPa (732 psi) CONTROL DE CALIDAD DE LOS ELEMENTOS DE MAMPOSTERIA Y LOS ELEMENTOS EMPLEADOS EN SUPERFICIE DE RODAMIENTO Incluyen Muestreo, Número de Unidades, resistencia a la compresión, absorción y peso unitario (densidad). Los especímenes deben ser seleccionados de acuerdo a la siguiente tabla. Determinación de la muestra según tamaño de lote Tamaño del Lote Tamaño mínimo de la muestra para Dimensiones y resistencia a la comprensión Absorción, área neta y peso unitario > < > unidades por cada unidades o fracción de lote 6

9 APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS DE MAMPOSTERIA Y LOS ELEMENTOS EMPLEADOS EN SUPERFICIE DE RODAMIENTO La mampostería confinada es usada para la construcción con mortero como material de unión con unidades individuales de ladrillos, piedras, mármoles, granitos, bloques de concreto, tejas etc. Mortero es una mezcla de material de unión con la arena. Los materiales de unión pueden ser de cemento, cal, tierra o cualquier otro. Superficies de rodamiento: Los elementos de superficie de rodamiento más usados en carreteras son los pavimentos articulados usando el adoquín, sin embargo otros tipos de elementos usados para zonas de jardines, estacionamientos, aceras etc son los que se construyen a partir bloques de diferentes formas y color.

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