FABRICADAS CON SUELO-CEMENTO COMO ALTERNATIVA …

BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

ESCUELA DE POSTGRADO

DOCTORADO EN CIENCIAS E INGENIERÍA

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE UNIDADES DE ALBAÑILERÍA

FABRICADAS CON SUELO-CEMENTO COMO ALTERNATIVA

PARA LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE

TESIS

PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE

DOCTOR EN CIENCIAS E INGENIERÍA

AUTOR : MS. ROCIO DEL PILAR DURAND ORELLANA

ASESOR : DR. LUIS ALBERTO BENITES GUTIÉRREZ

TRUJILLO – PERU

2017

Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

II

JURADO DICTAMINADOR

_______________________________

Dr. Segundo Seijas Velásquez

PRESIDENTE

______________________________________

Dr. Guillermo David Evangelista Benites

SECRETARIO

______________________________________

Dr. Luis Alberto Benites Gutiérrez

MIEMBRO



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

III

DEDICATORIA

A Dios y la virgen, por escuchar mis oraciones y siempre brindarme

oportunidades de realizar mis sueños; por brindarme salud y paz.

A mi mamá Mimi, por haberme educado y hacer de mí una persona capaz de

contribuir con el desarrollo del país. Gracias por ese amor incondicional que solo

una madre puede dar, sé que puedo contar siempre contigo.

A mi esposo Oswaldo, por haberme apoyado en lograr esta meta, a mis hijos

Gianmarco y Vanessa, porque si de algo estoy feliz y orgullosa, es de tenerlos a

mi lado, gracias por su comprensión.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

IV

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a la Universidad Nacional de Trujillo, Escuela de Post Grado, por la

formación recibida a través de las enseñanzas y buenos consejos de los

docentes que lograron el mantener las ganas de superación constante.

Agradezco muy en especial a mi asesor el Dr. Luis Alberto Benites Gutiérrez,

por su colaboración brindada en el desarrollo de la presente tesis.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

V

INDICE CAPITULO I

INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

1.1. Realidad Problemática .................................................................. 2

1.2. Objetivos ....................................................................................... 5

1.3. Planteamiento del problema………………………………………..6

1.4. Justificación………………….………………………………………..6

1.5. Hipótesis…..………………….………………………………………..7

1.6. Marco de referencia ……….…………………………………….....10

1.7. Fundamentación teórica….…………………………………….....14

1.8. Normatividad…………….….…………………………………….....18

1.9. Ventajas comparativas entre unidades de albañilería ……....20

CAPITULO II

METODOLOGÍA ............................................................................................... 23

2.1 Material de estudio ..................................................................... 28

2.2 Proceso de elaboración de la unidad de albañilería ................... 27

2.3 Métodos experimentales ............................................................ 32

2.3.1 Ensayos a la Unidad de albañilería suelo-cemento ..................... 32

2.3.2 Ensayos a albañilería simple........................................................ 39

2.3.3 Resistencia a la fractura……………………………………………53

CAPITULO III

RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................... 59

3.1 De la materia prima .................................................................... 60

3.2 Ensayos físicos y mecánicos ..................................................... 61

3.3 Resistencia a la fractura ............................................................. 67

CAPITULO IV

CONCLUSIONES Y RECOMENACIONES ....................................................... 73

4.1 Conclusiones .............................................................................. 74

4.2 Recomendaciones ...................................................................... 75



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

VI

CAPITULO VI

RECOMENDACIONES ...................................................................................... 73

CAPITULO V

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 76

ANEXOS ........................................................................................................... 80



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

VII

INDICE DE TABLAS

Tabla N° 1: Operacionalización de variables 7

Tabla N° 2: Tipos de Morteros. NTP E-070 18

Tabla N° 3: Aspectos técnicos: Contaminación 21

Tabla N° 4: Aspectos técnicos: Tecnológicos 21

Tabla N° 5: Aspectos técnicos: Materia prima 22

Tabla N° 6: Porcentajes seleccionados de arcilla, limo y arena para la

investigación 25

Tabla N° 7: Diseño de mezclas 26

Tabla N° 8: Compresión de unidades suelo cemento 33

Tabla N° 9: Resultados Finales de Compresión de Unidades 34

Tabla N° 10: Resultados Finales de Módulo de Elasticidad 34

Tabla N° 11: Variación dimensional del largo de la unidad 35

Tabla N° 12: Variación dimensional del ancho de la unidad 36

Tabla N° 13: Variación dimensional de la altura de la unidad 36

Tabla N° 14: Variación de dimensiones 37

Tabla Nº 15: Absorción de Unidades Suelo Cemento 38

Tabla Nº 16: Módulo de elasticidad E’m 41

Tabla Nº 17: Corrección por esbeltez 41

Tabla Nº 18. Ensayo de compresión axial en pilas 45

Tabla Nº 19. Resumen ensayo de compresión axial en pilas 46

Tabla Nº 20. Compresión diagonal en murete suelo cemento 52

Tabla Nº 21. Resumen Compresión diagonal en murete suelo cemento 52

Tabla Nº 22. Fuerza de fractura. Unidad de albañilería 55

Tabla Nº 23. Fuerza de fracción a tensión. Unidad de albañilería 55

Tabla Nº 24. Fuerza de fracción a tensión. Unidad de albañilería 56

Tabla Nº 25. Probabilidad de fractura. Unidad de albañilería 56

Tabla Nº 26. Probabilidad de fractura. Método de Weibull 57

Tabla Nº 27. Clases de unidades de albañilería E - 070. 62

Tabla Nº 28. Comparación de la variación dimensional 63

Tabla Nº 29. Espesor de la junta horizontal 63



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

VIII

Tabla Nº 30. Factor de Weibull 69

Tabla Nº 31. Valores mínimos de módulos de ruptura. 72

Tabla Nº 32. Clasificación y comparación de las unidades. 72



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

IX

INDICE DE FIGURAS

Figura N° 1: Clasificación del porcentaje de arcillas y limos por el método de

análisis granulométrico por medio de hidrómetro. 25

Figura N° 2: Prueba de humedad óptima. 26

Figura N° 3: Ladrillo KK Artesanal (Izquierda) y Ladrillo Suelo – Cemento

(Derecha) 27

Figura Nº 4: Dimensiones deLadrillo KK Artesanal (Izquierda) y Ladrillo Suelo –

Cemento (Derecha) 27

Figura Nº 5: Proceso de elaboración de la unidad de albañilería suelo – cemento

28

Figura Nº 6: CINVA RAM MODIFICADA 29

Figura Nº 7: Mezcla depositada en la CINVA-RAM 30

Figura Nº 8: Extracción de la unidad compactada 31

Figura Nº 9: Curado y acopio de las unidades 32

Figura Nº 10: Unidad de albañilería ubicada en la máquina de rotura 33

Figura Nº 11. Medición de las unidades de suelo-cemento 37

Figura Nº 12: Unidades colocadas en horno 39

Figura Nº 13: Características de las Pilas. Medidas en centímetros. 42

Figura Nº 14: Pilas construidas de tres hiladas 42

Figura Nº 15: Pilas de dos y tres hiladas refrendadas. 43

Figura Nº 16: Ensayo y forma de falla para pilas de 2 hileras 43

Figura Nº 17. Ensayo y forma de falla para pilas de tres hileras 47

Figura Nº 18. Características de los Muretes. Medidas en metros. 48

Figura Nº 19. Asentando las unidades de albañilería antes de su nivelación

49

Figura Nº 20. Máquina de compresión universal 50



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

X

Figura Nº 21. Forma de falla de los muretes 51

Figura Nº 22: Prueba a flexión. 54

Figura Nº 23. Ensayo de tracción por flexión 55

Figura Nº 24: Características del suelos extraído 60

Figura Nº 25. Comparación estadística de resultados. 62

Figura Nº 26. Gráfico de ensayo de compresión axial – pilas 65

Figura Nº 27. Gráfico de ensayo de compresión diagonal – muretes 66

Figura Nº 28: Relación f’m – Em 67

Figura Nº 29. Gráfico de Weibull 68

Figura Nº 30. Resultados del Polymath 70



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

XI

RESUMEN

Con el presente trabajo de investigación se presentan los resultados de las

propiedades físico-mecánicas de las unidades de albañilería fabricadas con

suelo-cemento de 7,5 x 13 x 23 cm en la ciudad de Trujillo; con el propósito que

un nuevo material de construcción mejore las condiciones de confort, facilite los

procedimientos constructivos, satisfaga la reglamentación al respecto y,

fundamentalmente en su manufactura y obtención preserve el medio ambiente,

ya que su fabricación requiere de un bajo nivel de energía y no cocción como el

ladrillo artesanal e industrial.

Se realizaron ensayos físicos-mecánicos para obtener propiedades como

absorción de agua, densidad, dimensiones y resistencia a la compresión en

laboratorio siguiendo los lineamientos de la norma E - 070, la norma E - 080 y

afines. Los resultados se compararon con los datos establecidos en las normas

antes mencionadas, por mencionar, la resistencia promedio a compresión fue de

72,22 kg/cm2 con una dispersión de resultados de 0,77%; este valor supera en

12% a la resistencia mínima exigida para ladrillos de arcilla King Kong

artesanales de acuerdo a la norma E - 070 (50 kg/cm2).

Por lo tanto, con este y demás ensayos realizados se logró determinar que las

unidades de albañilería suelo-cemento poseen propiedades semejantes con las

de albañilería industrial pudiendo ser una alternativa para la construcción

sostenible.

Palabras clave: Unidades de albañilería, ensayos físicos-mecánicos.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

XII

ABSTRACT

With this work of research is presented the results of them properties

Physicomechanical of them units of masonry made with soil of 7,5 x 13 x

23 cm in the city of Trujillo; in order that a new building material to improve

the conditions of comfort, facilitates the construction procedures, satisfies

the regulations in this regard, and in its manufacturing and obtaining

preserve the environment, since their manufacture requires a low level of

energy and not cooking as artisanal and industrial brick.

Fisicos-mecanicos trials were conducted to obtain properties as

absorption of water, density, dimensions and compressive strength in

laboratory following the guidelines of the standard E - 070, E - 080

standard and related.

The results are compared with the data established in the rules mentioned

above, mention, the average compressive strength was 72,22 kg/cm2 with

a scattering of results of 0,77%; this value exceeds the 12% to the

resistance minimum required for bricks of clay King Kong handmade

according to the standard E - 070 (50 kg / cm2).

Therefore, with this and other tests carried out, it was possible to determine

that the masonry-floor units have properties similar to those of industrial

masonry, which may be an alternative for sustainable construction.

Keywords: units of masonry, trials fisicos-mecanicos.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

2

1.1. Realidad Problemática

Según el último Censo Nacional de Población y Vivienda 20071, más del 80% de

las viviendas en el Perú siguen siendo casa habitación. Se estima que solo entre

el 30 y 40% de las edificaciones son resultado de procesos constructivos

formales, en tanto que las demás han sido autoconstruidas2 con una serie de

consecuencias desfavorables para la salud, el ambiente y la economía de las

familias. Además de contravenir la calidad de vida urbana, en muchos casos

debido a procesos constructivos insostenibles y ecológicamente ineficientes,

llegan a poner en riesgo las vidas de sus ocupantes.

Antiguamente la construcción era muy sostenible, al menos en un sentido

ambiental. El incipiente desarrollo de la construcción sostenible en el Perú, tiene

su origen en el conocimiento ancestral del manejo de materiales naturales

propios de cada localidad, como la arena, el barro, el carrizo, la madera, la

piedra, el adobe y la quincha, que fueron utilizados desde tiempos remotos por

las poblaciones originarias cada región del país. La diversidad cultural, orográfica

y climática ha facilitado la creación de una amplia variedad de fórmulas y

soluciones arquitectónicas a lo largo de las tres grandes regiones naturales del

país: la costa, la sierra y la selva; especialmente en zonas rurales, aunque

también se utilizan en muchas ciudades (Villafuerte, 2015).

Según el INEI, en su proyección de la evolución de los últimos años del material

predominante en las paredes de las viviendas del Perú, desde el 2001 hasta el

2015, se puede decir que después del ladrillo en el área urbana, el material más

utilizado es el adobe o tapia y en el área rural, este material le lleva una gran

ventaja al ladrillo o bloque de cemento. Si a esto lo sumamos que la arcilla,

materia prima de los ladrillos, es un recurso abundante en las diversas

localidades, aunque algunas veces su explotación conduce a la depredación de

paisajes y áreas agrícolas, y la contaminación ambiental que genera su

fabricación, nos lleva a poder mejorar el adobe de manera que cumpla con las

exigencias sísmicas del país.

1 INEI. Censos Nacionales 2007. XI de Población y VI de Vivienda. http://proyectos.inei.gob.pe/Censos2007

2 A principios de 1961 el 47% de la población urbana habitaba en Lima y de ello el 17% en asentamientos precarios o barriadas (Calderón 2006, INEI). Ante esta nueva modalidad de ciudad el Estado promulgo la ley 13517 “Ley de Barrios Marginales” donde recoge el concepto de “auto-desarrollo” basado en la relación entre el estado y los movimientos vecinales.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

3

La elaboración de este tipo de unidad de albañilería respondió a las necesidades

de reemplazar aquellos ladrillos de arcilla cocidos artesanalmente que se utilizan

en la autoconstrucción de obras civiles principalmente en viviendas unifamiliares,

bifamiliares o multifamiliares, por los bajos costos del material y que no cumplen

con la normatividad vigente; es por eso que las compras de ladrillos van de la

mano con el dinamismo de la autoconstrucción y edificaciones de vivienda3.

El mayor porcentaje de viviendas de autoconstrucción, que significa sin

supervisión profesional, terreno saneado, licencia municipal, etc.; asimismo que

en esta modalidad de construcción se adquieren ladrillos elaborados en forma

informal, sin estándares de calidad y de producción, por lo que acentúa el riesgo

de un colapso ante un sismo volviéndola a la vivienda en vulnerable4 y de forma

NO autosostenible.

Se dice que estas unidades de albañilería (suelo-cemento) entre sus ventajas

están su calidad, sus modelos que generan ahorros en su edificación, mejora el

sistema de construcción sismo resistente ante suelos blandos y flexibles ante los

ladrillos cocidos de arcilla, y es una alternativa para la construcción sostenible

integradas con políticas ambientales de salud; ya que como referencia se puede

citar que para la producción de 20 millares de ladrillos cocidos su utiliza: 1

camionada de aserrín, 5 llantas y 1 tonelada de carbón, según el Programa

regional de aire limpio y el ministerio de la producción.

En el estudio del diagnóstico sobre las ladrilleras artesanales en el Perú (2012),

nos muestra entre sus desventajas estaría que solo se podría construir un

máximo de 4 pisos. En la ciudad de Trujillo se encuentran 27 ladrilleras (Fuente:

Dirección Regional De Producción La Libertad – Sub dirección de industrias), en

los distritos de Huanchaco, La Esperanza, Laredo, Trujillo, El Porvenir, Víctor

Larco Herrera, Moche y Florencia; que en su mayoría son informales y no

cumplen procesos de producción normativos, comercialización y gestión del

negocio.

__________

3 MaximixeConsult S.A. : Ladrillo

4 www.larepublica.pe: Cada año se levantan 50 mil viviendas sin licencia de construcción.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

4

Los hornos de la mayoría de estas ladrilleras son del tipo artesanal de fuego

directo, de geometría rectangular, de tiro natural y abierto a la atmósfera, que

utilizan la quema de leña, aceites usados, llantas, cascara de café y carbón

mineral (briquetas de carbón mineral) en su proceso de cocción. Esta industria

origina grandes cantidades de dióxido de carbono CO2 y aguas residuales5.

Las unidades de albañilería suelo-cemento, surgen como alternativa de solución

ante el problema de impacto ambiental generado por esta industria, por lo que,

en países latinoamericanos como México, Colombia, Chile, entre otros ya

existen estos productos ecológicos como alternativa para la construcción para

sus edificaciones. Además, existen muchas organizaciones encargadas del

medio ambiente en nuestro país que exigen cada vez más el cuidado del medio

ambiente6.

Esta situación nos exige cada vez más el cuidado del medio ambiente en el

sector de la construcción, dando mayor predilección a empresas y productos que

trabajen con sostenibilidad y responsabilidad socio-ambiental, esto se ve

reflejado en el consumo de productos ecológicos, el mismo que se ha

incrementado en los último años en un 30,6% según estudios realizados por

PROMPERÚ. Ello es debido a que el calentamiento global y la alta

contaminación ambiental en el Perú que concientizan no sólo nuestra población,

sino también, a los empresarios e inversionistas nacionales e internacionales a

trabajar con responsabilidad en la extracción y transformación de nuestros

recursos naturales.

__________

5 Dentro de las emisiones por combustión y aguas residuales, los sectores de la industria manufacturera que aportan la mayor proporción son las cementeras (36%), las siderúrgicas (11%) y las ladrilleras (11%) seguidas de otros como la industria textil (8%), papel (8%) y vidrio (7%). El resto de sectores industriales aporta con menos del 5% cada uno. http://library.fes.de/pdf-files/bueros/peru/07881.pdf

6 Se busca impulsar el enfoque ambiental en el sector construcción: Suena a gran desafío: el Ministerio del Ambiente (Minam), la Cámara Peruana de la Construcción (Capeco) y el Consejo Peruano de ConstrucciónSostenible (PGBC) coordinan para impulsar la incorporación del enfoque de sustentabilidad ambiental,incluido el cambio climático, enlas actividades de la construcción. El objetivo es contar con más edificiosy viviendas que califiquen para la certificación ambiental.http://www.capeco.org/noticias/se-buscaimpulsar-el-enfoque-ambiental-en-el-sector-construccion/



http://library.fes.de/pdf-files/bueros/peru/07881.pdf

http://www.capeco.org/noticias/se-buscaimpulsar-el-enfoque-ambiental-en-el-sector-construccion/

BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

5

Para la investigación se realizó el estudio experimental de la mezcla de los

materiales suelo y cemento para conocer las características físicas y mecánicas

de esta nueva unidad de albañilería, aplicando los ensayos necesarios para

conocer su resistencia mecánica a la compresión y a la flexión, bajo las normas

técnicas de albañilería, como la NTP 339.089 Obtención en laboratorio de

muestras representativas (cuarteo), la NTP 399.613 Unidades de Albañilería.

Métodos y ensayos de ladrillos de arcilla usados en albañilería, entre otras

relacionadas.

Es necesario mencionar que la dosificación de 1:5:0,5 fue considerada de

investigaciones realizadas en Brasil (Neves, 2011) y teniendo en cuenta que la

cantidad de agua añadida sea lo más cercana posible al contenido óptimo de

humedad de la mezcla ya que es clave para el buen desarrollo. De hecho,

cualquier variación en este dato tiene gran repercusión en las propiedades

mecánicas de la unidad de albañilería (Cabo, 2011).

Durante su vida útil, las construcciones de albañilería están sujetas a la acción

de esfuerzos estáticos y dinámicos propios de la zona sísmica de nuestro país,

y que pueden generar algunos daños estructurales (Gallegos, 2005).

Si la calidad no es adecuada, pone en peligro a sus ocupantes, y el

fracturamiento de las unidades de albañilería presentes en las construcciones

influye en un aumento de su vulnerabilidad. Adicionalmente, se determinó

también el porcentaje de alabeo y absorción de esta nueva unidad de albañilería

(NTP E – 070 y NTP E – 080).

1.2. Objetivos

El objetivo general de esta investigación es determinar las características

físicas y mecánicas de unidades de albañilería fabricados con suelo – cemento,

en la ciudad de Trujillo; como alternativa de la construcción sostenible.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

6

Entre los objetivos específicos, se citan los siguientes:

- Obtener las características del suelo y la arena, que intervienen en la

elaboración de la unidad de albañilería suelo-cemento, mediante ensayos

experimentales.

- Elaborar prototipos de unidades de albañilería suelo-cemento,

definiendo las medidas y el diseño de mezclas para la elaboración.

- Comparar los resultados de los ensayos de laboratorio con la normativa

vigente.

1.3. Planteamiento del problema

¿Cuáles serán las características físicas y mecánicas de las unidades de

albañilería fabricados con suelo – cemento en la ciudad de Trujillo?

1.4. Justificación

La elaboración de este tipo de unidad de albañilería responde a las necesidades

de disminuir el gasto energético y el impacto ambiental provocado por

subproductos provenientes de cultivos agrícolas e industriales, y a la necesidad

de aumentar la calidad medio ambiental.

Con el presente proyecto se pretende realizar estudio experimental de la mezcla

suelo-cemento que nos permita conocer las características físicas y mecánicas

como alternativa de la construcción sostenible integradas con políticas

ambientales sociales (Salud-Pobreza).

El Reglamento Nacional de Edificaciones, instrumento que contiene

disposiciones de carácter técnico necesario para regular el diseño, construcción

y mantenimiento de las edificaciones y obras de servicios complementarios, no

articula las leyes ambientales con las leyes de construcción. Sin embargo, es

importante mencionar que en el proceso de búsqueda y estudio de normas y

reglamentos internacionales del marco de la construcción con tierra cruda se han

localizado 55 documentos, según J. Cid en 2011.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

7

1.5. Hipótesis

Teniendo en cuenta los antecedentes citados, podemos esperar que la

elaboración del ladrillo suelo – cemento cumpla con la características físicas y

mecánicas de la normatividad vigente que lo hagan utilizable como material de

construcción y que además sirva para la preservación del medio ambiente.

Por lo tanto, si agregamos un 20% de peso en cemento para la elaboración de

unidades de albañilería suelo-cemento, entonces obtendremos una resistencia

a la compresión que supere a un ladrillo industrial es decir que supere los 50

kg/cm2.

1.5.1. Variables

Independiente: Dosificación de la mezcla suelo-cemento (X).

Dependientes: características físicas y mecánicas a la unidad de

albañilería (Y1), albañilería simple (Y2), resistencia a la fractura (Y3).

(Y1.1) Resistencia a la compresión.

(Y1.2) Variación dimensional.

(Y1.3) Alabeo.

(Y1.4) Absorción.

(Y2.1) Resistencia a la compresión de pilas.

(Y2.2) Resistencia a la tracción diagonal de muretes.

(Y3.1) Resistencia a la flexión.

Operacionalización de las variables

Tabla Nº 1. Operacionalización de variables

VARIABLE Indicador Medición

(X) Muestra suelo-cemento Dosificación de mezcla

(Y) Características físicas-mecánicas Pruebas experimentales

X Y



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

8

1.5.2. Instrumentos

La muestra para el objeto de investigación se obtuvo del distrito de

Huanchaco, Trujillo – La Libertad.

La metodología fue desarrollada en el marco de la investigación; con la

participación de los diferentes actores involucrados según las etapas de

avance del proyecto. Tiene carácter interdisciplinario y participativo. Se

desenvuelve en ciclos secuenciales que no son estrictamente lineales ni

rígidos, sino de avance y retroalimentación, desde la etapa de diagnóstico,

experimentación y evaluación.

Una vez evaluada la dosificación del diseño de mezclas se procedió a

realizar la unidad de albañilería con una maquina CINVA-RAM modificada

de compresión, una herramienta muy práctica y de fácil manejo.

1.5.3. Método y técnicas

Método: Experimental

Técnicas:

Toma de datos

Registros y procedimientos de datos

Instrumentos:

Prensa Cinva - Ram

Máquina para el control de rotura de pilas de ladrillos,

compresión axial.

Juego de tamices

Probetas graduadas

Martillo de goma

Badilejo

Agua



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

9

Recipiente

Balanza eléctrica

Horno eléctrico

Programas

Word : Procesador de texto.

Excel : Procesador de datos numéricos.

Polimath profesional: Procesador estadístico.

La información requerida para cumplir con cada una las actividades

señaladas en el diagrama anterior se pudo obtener de múltiples fuentes;

entre ellas se cuentan:

- BASE DE DATOS SCIENCE DIRECT. Artículos académicos y/o

aplicaciones en materias.

- INTERNET. Textos y artículos de opinión; informes anuales y

estadísticas publicadas por agencias internacionales, regionales o

nacionales; publicaciones universitarias; presentaciones en congresos y

foros internacionales.

- TEXTOS, material de cursos y trabajos previos del autor.

Técnica de Recolección de Datos:

Utilizamos la técnica de Análisis de Contenidos (fichaje) ya que nos

permite recolectar informes de laboratorio de las diferentes pruebas

experimentales que se realizaron con la mezcla suelo-cemento y con la

unidad de albañilería como producto de la elaboración de esta mezcla.

Técnica de Análisis:

Se hizo la interpretación de los resultados obtenidos en las pruebas

experimentales que son presentados en cuadros y gráficos descritos;

además de hacer comparativos con la normatividad vigente que pueda ser

semejante.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

10

En efecto, para el inicio de esta investigación se requirió averiguar a través

de ciertos ensayos (Ensayo de granulometría, peso específico, límite

líquido y límite plástico) las características físicas del suelo a investigar,

ya que la naturaleza del mismo puede llevarnos a variar el diseño de

mezclas.

Diversas investigaciones nos sugieren tener en cuenta ciertos porcentajes

en los componentes del suelo, por ejemplo: arcilla (5 a 10%), limo (10 a

20%) y arena (60 a 80%), que lo comprobamos mediante ensayos como:

análisis granulométrico tamizado y contenido de humedad.

1.6 Marco de referencia

Entre las investigaciones en países latinoamericanos recientes realizadas

que nos sirvieron como base podemos mencionar la realizada por la Arq.

Mariana Gatani, de Córdova-Argentina (2000) donde plantea la

Producción de ladrillos de suelo-cemento. Una Alternativa eficiente,

económica y sustentable, y concluye que:

El material para usar en la fabricación de ladrillos de suelo- cemento se

debe extraer a una profundidad mayor a 40 cm para quitar la capa vegetal

superficial, siendo la proporción óptima es 75 % de arena y 25 % de limo

y arcilla. Siendo indispensable manejar la dosificación de cemento y la

selección de los procedimientos de moldeo y compactación.

La dosificación del cemento mucho depende del sistema de

compactación: A menor compactación o compactación manual, mayor

presencia de cemento y a mayor compactación o compactación

mecánica, menor presencia de cemento.

Con proporciones óptimas de arena, limo y arcilla; la dosificación

adecuada fue de 9 partes de suelo por cada parte de cemento, medidos

en volumen.

Para la fabricación de ladrillos de suelo-cemento se sugieren seguir los

siguientes pasos: Tamizado del suelo, mezclado en seco, agregado de

agua, compactación, acopio y curado.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

11

Sus dimensiones utilizadas fueron de 12,5 x 5 x 26,5 cm, idénticas de los

ladrillos cocidos de su país, pero a través de un análisis de costos se

demostró que con el mismo costo de fabricación de un millar de ladrillos

cocidos se puede elaborar 9 091 ladrillos de suelo-cemento, siendo una

alternativa económica viable.

El aspecto superficial de los ladrillos de suelos-cemento presentaron una

regularidad dimensional estable, con una textura suave al tacto y de color

gris (esto depende de la tierra empleada y esta de sus componentes).

Las características físicas del ladrillo de suelo-cemento frente al común

resultaron las siguientes:

Ladrillo común

Peso específico: 1 519 kg/cm3

Resistencia a la compresión: 78 kg/cm2

Contenido de Humedad: 2,0%

Ladrillo suelo-cemento

Peso específico: 1 851 kg/cm3

Resistencia a la compresión: 121,80 kg/cm2

Contenido de Humedad: 0,8%

Según José Toirac Corral, República Dominicana, 2008, Páginas: 520 –

571, de su investigación El suelo – cemento como material de

construcción comenta que para la mezcla de suelo-cemento, definieron

los suelos en dos tipos: suelos eficientes y suelos ineficientes.

Suelos eficientes: son aquellos que naturalmente reaccionan

perfectamente ante una proporción relativamente pequeña de cemento.

Suelos deficientes: estos que naturalmente no reaccionan bien ante una

proporción relativamente pequeña de cemento, es decir, necesitan mucho

cemento para poder endurecer.

Llegando a obtener el suelo ideal para la mezcla suelo-cemento con las

siguientes características:

Máximo agregado de arena 80% (óptimo 55% al 75%)

Máximo agregado de limo 30% (óptimo 0% al 28%)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

12

Máximo agregado de arcilla 50% (óptimo 15% al 18%)

Máximo agregado de materia orgánica 3%

Debe pasar por un tamiz de 4,8 mm (Tamiz #4)

En la producción de elementos de suelo-cemento de forma organizada

puede dirigirse a tres tipologías muy definidas que son:

Construcciones a base de elementos unitarios de pequeñas dimensiones

como blocks o ladrillos.

Construcción de elementos unitario de mayores dimensiones como

paneles.

Construcción de muros en el lugar a base del apisonado (compactado) de

la mezcla dentro de sistema modulares de encofrados transferibles.

María Cabo Laguna de España, en su investigación Ladrillo Ecológico

como material sostenible para la construcción, manifiesta que los

ladrillos de arcilla cocida son algunos de los materiales de construcción

más importantes de todos los tiempos. Hoy, sin embargo, a la mayoría de

productores les resulta cada vez más difícil competir con los productos a

base de cemento. Este es considerado un producto estrella de la

construcción que genera un gran impacto medio ambiental, que implica

en su elaboración altos niveles de energía y una gran dependencia del

petróleo. El incremento del precio del crudo desde 2008, la deforestación,

las nuevas normativas y regulaciones en materia medio ambiental y el

aumento del costo de producción, demandan la búsqueda de alternativas

para las empresas de ladrillos cocidos tradicionales.

El Ing. J. M. Mas, en sus Estudios de resistencia a la compresión en

bloques de suelo-cemento en el 2009 propone la utilización de bloques

de suelo-cemento en la construcción de viviendas de interés social es una

manera simple de aprovechar uno de los recursos naturales más

abundante con los que cuentan los sectores más desprotegidos de la

sociedad. Entre sus principales ventajas se destacan que:



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

13

La materia prima principal es tierra, material natural, abundante,

económico, no contaminante, fácilmente extraíble y al alcance de

todos.

El uso de prensas manuales como técnica de fabricación de

bloques de tierra cruda, no solo requiere menor energía de

transformación respecto de otros materiales "industriales" como

por ejemplo los ladrillos cerámicos comunes, sino que además,

permite desarrollar numerosas variantes en los procedimientos

constructivos, en las dimensiones de los mampuestos, por lo que

son fácilmente adaptables a diversos requerimientos de los

usuarios y de las condicionantes ambientales del lugar. Otra

ventaja es que posibilita a los beneficiarios intervenir en los

procesos constructivos de su propio hábitat, desarrollando

procesos de autoconstrucción, con la consecuente economía en

mano de obra.

La resistencia a compresión simple en bloques de suelo-cemento

depende de muchos factores tales como: contenido y tipo de

cemento; eficiencia del mezclado; cantidad de materia orgánica y

sales existentes en el suelo; cantidad y calidad del agua usada.

En el ámbito nacional, la Ing. Dionisia Rosa Aguirre Gaspar, en su

investigación Evaluación de las Características Estructurales de la

Albañilería producida con Unidades Fabricadas en La Región Central

Junín, llega a las siguientes conclusiones: Que los ensayos de la unidad

(variación dimensional, alabeo, compresión, absorción, densidad, succión

y tracción por flexión) tienen como resultados que las unidades ensayadas

a compresión no alcanzan el valor mínimo especificado en la Norma E.070

vigente, siendo el promedio de las cuatro zonas de 39,4 kg/cm2; sin

embargo, con los resultados de los otros ensayos, éstas clasifican como

II o III.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

14

1.7 Fundamentación teórica

Definición de Unidad de Albañilería

Las unidades de mampostería para albañilería según Norma Técnica

Peruana E – 070. Albañilería, Capítulo 3 artículo 5.1 para su mejor

entendimiento se indica:

Se denomina ladrillo a aquella unidad cuya dimensión y peso, que permite

sea manipulada con una sola mano. Se denomina bloque a aquella unidad

que por su dimensión y peso requiere de las dos manos para su

manipuleo.

Unidades de albañilería a las que se refiere esta norma con ladrillos y

bloques en cuya elaboración tiene como materia prima arcilla, sílice – cal

o concreto.

Estas unidades pueden ser sólidas, huecas alveolares o tubulares y

podrán ser fabricadas de manera artesanal o industrial.

Las unidades de albañilería de concreto serán utilizadas después de

lograr su resistencia especificada y su estabilidad volumétrica. Para el

caso de unidades curadas con agua, el plazo mínimo para ser utilizadas

será de 28 días, que se comprobará de acuerdo a la NTP 399.602.

Componentes de Unidad de Albañilería Suelo-Cemento Prensado

A la mezcla de suelo (tierra de chacra), cemento, arena y agua, dosificada y

compactada, denominaremos unidades de albañilería suelo-cemento prensado.

Sus componentes:

- SUELO (Tierra de chacra)

El suelo dentro del proceso de elaboración viene a ser uno de los factores

más relevantes, puesto que la calidad de resistencia y durabilidad del

producto final depende de la materia prima en especial de la arcilla o tierra

de chacra dulce ya que ocupa aproximadamente el 65% de toda la unidad,

además deberá contener limos y arenas que aporten necesaria cohesión

a la mezcla.

Para la selección de una cantera para la explotación, existe un conjunto

de ensayos de laboratorio y una serie de pruebas de campo, como la

composición granulométrica, que de acuerdo a la NTP 400.037:1999, la

distribución granulométrica que presente la materia prima se puede



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

15

establecer como la afinidad con el agua, la contracción de secado, la

trabajabilidad, la resistencia mecánica la mayor o menor compacidad y

porosidad de la pasta que en última instancia indicará su mejor utilización

en determinado producto. Además de la composición mineralógica y

química; la composición mineralógica nos indicará la composición de la

arcilla en cuanto a sílice, alúmina y agua, y la composición química de la

materia prima resulta de especial importancia en la medida que puede

afectar el proceso productivo desde diferentes perspectivas tales como:

- Influencia en la resistencia mecánica (formación de fases líquidas de

sintetizarían o de reestructuración interna, por efecto de óxidos de potasio,

calcio, hierro).

- Posibilidad de formación de eflorescencia.

- CEMENTO PORTLAND

Este componente constituye el medio estabilizante. El agregado de

cemento mejora las condiciones del suelo respecto a la acción de agentes

como la humedad, dándole características de estabilidad y resistencia.

Cemento

Es un material pulverizado que por la adición de agua forma una pasta

capaz de endurecer bajo el agua y bajo el aire.

Cemento portland

Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009, el cemento portland es

un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker

portland compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que

contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio como

adición durante la molienda.

Cemento de albañilería

Es el obtenido por la pulverización conjunta del Clinker portland y

materiales que aun careciendo de propiedades hidráulicas o puzolánicas,

mejoran la plasticidad y retención del agua, aptos para trabajos generales

de albañilería.

Propiedad hidráulica

Es la aptitud que tiene el material para fraguar y endurecer en presencia

del agua.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

16

Propiedad puzolánica

Es la aptitud del material por el cual el hidróxido de calcio en presencia

del agua se fija formando compuestos con propiedades hidráulicas.

- SUELO – CEMENTO

Es una mezcla en seco de tierra (con determinadas características

granulométricas) cemento Portland y aditivos. A la mezcla se le adiciona

una cierta cantidad de agua para su fraguado y posteriormente se

compacta, la combinación ideal de ésta mezcla es:

70% - 80% de arena.

20% - 30% de cemento portland.

5% – 10% de arcilla.

- ARENA GRUESA

Es un agregado fino, partículas provenientes de la desintegración natural

o mecánicas de las rocas, que pasa el tamiz 3/8” y que cumple con la NTP

400.037. Entre los aspectos técnicos que debe cumplir el agregado fino

son:

Debe estar compuesto de partículas limpias de perfil angular duras

y compactas libres de materia orgánica u otras sustancias dañinas.

Debe estar graduado dentro de los límites dados en los requisitos

obligatorios.

El módulo de fineza debe estar entre 2,3 a 3,1.

Deberá estar libre de materia orgánica, que es determinado

mediante el ensayo indicado en ASTM C40, si no cumple con esta

edificación puede ser utilizado siempre que realizado al ensayo de

compresión a los 7 días de morteros preparados con arena sana y

otros con la arena en cuestión la resistencia no sea menor del 95%.

- AGUA

Las funciones principales del agua de mezcla son:

Reaccionar con el cemento para hidratarlo.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

17

Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del

conjunto.

Procurar la estructura de vacíos necesarios en la pasta para que

los productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.

- BLOQUE DE TIERRA COMPRIMIDA (BTC)

También conocido como BTC, fue desarrollado en 1950 en Colombia

como producto de investigación del Centro Interamericano de Vivienda

(CINVA) consiste en un material de construcción fabricado con una

mezcla de tierra y un material estabilizante, como cal aérea, cal hidráulica,

cemento o arcilla, que es comprimida y moldeada utilizando una prensa

mecánica. El BTC es un sustituto del ladrillo cocido, con la finalidad de

reducir costos de construcción para el campesino, el cual ha tenido gran

difusión en todo el mundo, siendo además un desarrollo no patentado, lo

que facilita su replicación.

- MORTERO PARA LA JUNTA DE UNIDADES DE ALBAÑILERÍA

El mortero estará constituido por una mezcla de aglomerantes y agregado

fino a los cuales se añadirá la máxima cantidad de agua que proporcione

una mezcla trabajable, adhesiva y sin segregación del agregado. Para la

elaboración del mortero destinado a obras de albañilería, se tendrá en

cuenta lo indicado en las Normas NTP 399.607 y 399.610.

Componentes:

a) Los materiales aglomerantes del mortero pueden ser:

• Cemento Portland o cemento adicionado normalizado y cal hidratada

normalizada de acuerdo a las Normas Técnicas Peruanas

correspondientes.

b) El agregado fino será arena gruesa natural, libre de materia orgánica y

sales.

Se aceptarán otras granulometrías siempre que los ensayos de pilas

y muretes proporcionen resistencias según lo especificado en los

planos.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

18

• No deberá quedar retenido más del 50% de arena entre dos mallas

consecutivas.

• El módulo de fineza estará comprendido entre 1,6 y 2,5.

• El porcentaje máximo de partículas quebradizas será: 1% en peso.

• No deberá emplearse arena de mar.

c) El agua será potable y libre de sustancias deletéreas, ácidos, álcalis y

materia orgánica.

Clasificación para fines estructurales

Los morteros se clasifican en: tipo P, empleado en la construcción de

los muros portantes; y NP, utilizado en los muros no portantes (ver

Tabla N° 2).

Proporciones

Los componentes del mortero tendrán las proporciones volumétricas (en

estado suelto).

Tabla Nº 2: Tipos de Morteros. NTP E-070

Componentes Usos

Tipo Cemento Cal Arena

P1 1 0 a 1/4 3 a 31/2 Muros Portantes

P2 1 0 a 1/2 4 a 5 Muros Portantes

NP 1 - Hasta 6 Muros No Portantes

a) Se podrán emplear otras composiciones de morteros, morteros

con cementos de albañilería, o morteros industriales (embolsado o

pre-mezclado), siempre y cuando los ensayos de pilas y muretes

proporcionen resistencias iguales o mayores a las especificadas.

b) De no contar con cal hidratada normalizada, se podrá utilizar

mortero sin cal respetando las proporciones cemento-arena

indicadas en la Tabla N° 2.

1.8 Normatividad

Entre los aspectos legales se puede mencionar la NTP E-070 y la NTP

E-030.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

19

Norma Técnica Peruana E-070 Albañilería: esta norma establece los

requisitos y las exigencias mínimas para el análisis, el diseño, los

materiales, la construcción, el control de calidad y la inspección de las

edificaciones de albañilería estructuradas principalmente por muros

confinados y muros armados; asimismo, los sistemas de albañilería que

estén fuera del alcance de la Norma deberán ser aprobados mediante

Resolución del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento luego

de ser evaluados por la SENCICO, es decir una vez recibida la aprobación

de cumplimiento de requisitos mínimos del producto (en dureza,

durabilidad, absorción, etc.) por la SENCICO.

Asimismo, la Norma Técnica Peruana E-070; exige que los SISTEMAS

DE CONSTRUCCIÓN serán diseñadas por métodos racionales basados

en los principios establecidos por la mecánica y la resistencia de

materiales BAJO EL ANÁLISIS SÍSMICO bajo la Norma Técnica Peruana

E-030 Diseño Sismo-resistente que exige buenas prácticas de

construcción en los diferentes niveles sísmicos de nuestro país

consistiendo su filosofía en:

a. Evitar pérdidas de vidas.

b. Asegurar la continuidad de los servicios básicos.

c. Minimizar los daños a la propiedad.

También, la norma reconoce que dar protección completa frente a todos

los sismos no es técnica ni económicamente factible para la mayoría de

las estructuras, por lo que en concordancia con la filosofía de la misma,

se establecen los siguientes principios:

1. La estructura no debería colapsar ni causar daños graves a las

personas, aunque podría presentar daños importantes, debido a

movimientos sísmicos calificados como severos para el lugar del proyecto.

2. La estructura debería soportar movimientos de suelo calificados como

moderados para el lugar del proyecto, pudiendo experimentar daños

reparables dentro de límites aceptables.

3. Para edificaciones esenciales (hospitales, colegios, comisarías, etc.)

Se tendrán consideraciones especiales orientadas a lograr que estén en

condiciones operativas luego de un sismo severo.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

20

Por lo que, también el contenido de esta Norma Técnica no se limita a

procesos de construcción sismo resistentes establecido en la Norma

Técnica Peruana E-030, por el contrario invita a nuevas metodologías o

sistemas de construcción que garanticen mayor resistencia ante el

movimiento sísmico a menores costos7.

1.9 Ventajas comparativas entre unidades de albañilería

1.9.1 Aspectos técnicos

Entre los aspectos técnicos podríamos mencionar la contaminación,

tecnológico y de la materia prima, que se detallan en las tablas N°3, N°4

y N°5.

1.9.2 Justificación

La contaminación al suelo generado por el ladrillo suelo-cemento es en

menor grado, debido a que no requiere un tratamiento mecánico y la

humidificación.

El ladrillo suelo-cemento requiere menor cantidad de agua en

comparación con los ladrillos convencionales.

El proceso de prensado no genera contaminación en la atmósfera.

El proceso de fabricación de ladrillo suelo-cemento es menos complejo y

costoso ya que requieren menor cantidad de mano de obra, máquina y

equipo especializado a comparación con los ladrillos convencionales.

__________

7 Norma Técnica E-030 Diseño Sismo resistente.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

21

Tabla Nº 3: Aspectos Técnicos: Contaminación

TIPO LADRILLO COCIDO DE

ARCILLA

LADRILLO COCIDO

DE CEMENTO

LADRILLO SUELO-

CEMENTO

SUELO

El proceso de purificar y refinar la materia prima genera contaminación en suelo. El sector industrial generó 58 297 toneladas de residuos sólidos, según informe del Ministerio de Ambiente.

Su proceso de purificación y refinamiento ocasiona una mayor contaminación, debido al alto contenido de sílice y alúmina en las materias primas.

No requiere del proceso de purificación, ya que la materia prima, se origina de la mezcla del ladrillo de adobe (arcilla ligera y arena) y un aditivo o cemento portland tipo I, para la consolidación y la solidificación del ladrillo.

AGUA

El proceso de la humidificación requiere cantidades considerables de agua para obtener su masa de moldeo. Las aguas residuales producen gran contaminación por los silicatos contenidos y no tienen sistemas de reúso.

Se requiere agua para el proceso de fraguado, proceso final de la fabricación, dicha agua residual puede ser para reúso.

AIRE

En el proceso de cocción, se genera una contaminación de 9,9 MTCO, según el MINAM, dichas emisiones se duplican anualmente en la producción de minerales.

No hay proceso de cocción, esto es reemplazado por el PRENSADO.

Tabla Nº 4: Aspectos Técnicos: Tecnológicos


ARCILLA

LADRILLO COCIDO

DE CEMENTO

LADRILLO SUELO-

CEMENTO

PROCESO DE

FABRICACIÓN

1. Tratamiento mecánico previo 2. Depósito de materia prima procesada 3. Humidificación 4. Moldeado 5. Secado 6. Cocción 7. Almacenaje de productos terminados Una planta de producción bien implementada tiene un costo de inversión aproximado de 7 millones de soles.

1. Medición de las materias primas 2. Proceso de mezclado 3. Prensado 4. Fraguado 5. Almacenaje de productos terminados El costo de la planta según una investigación anterior sería aproximadamente de S/. 2 600.

GAS

NATURAL

Para reducir costos y la contaminación de la atmósfera, en el proceso de cocción se requiere reemplazar el combustible de las máquinas por gas natural. Cálidda informa que los precios se mantienen estables en el transcurso de los años, sin embargo, los costos de instalación son altos.

No requiere.

ARENA JUSTIFICACIÓN



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

22

Tabla Nº 5: Aspectos Técnicos: Materia Prima


ARCILLA

LADRILLO COCIDO

DE CEMENTO

LADRILLO SUELO-

CEMENTO

ARCILLA

Arcilla refractaria Según la Dirección de Energía y Minas y el NGEMMET, el 67% de ellas, se encuentran en la región de Junín y 20% en Cajamarca.

Arcilla simple o tierra de chacra Existen 226 canteras de materiales arcillosos, distribuidas en 22 regiones del país, principalmente en región de Lima (22%) y La Libertad (15,5%).

La maquinaria para producir los ladrillos suelo-cemento, no requiere de

gas natural en comparación con las ladrilleras convencionales, que tienen

que reinvertir en adecuaciones de consumo de gas natural.

Las canteras de arcilla o tierra de chacra dulce son abundantes, por lo

tanto de mayor accesibilidad para la fabricación de ladrillos suelo-

cemento.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

23

CAPÍTULO II

METODOLOGÍA



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

24

2.1. Material de estudio

En esta etapa de la investigación fue una de las más importantes, ya que

la resistencia de la unidad de albañilería depende de su materia prima de

la arcilla o tierra de chacra dulce que equivale a un 65% aproximadamente

de su composición; el material de estudio tuvo como procedencia el distrito

de Huanchaco, Centro Poblado El Milagro, Provincia de Trujillo,

Departamento de La Libertad; cantera 5G.

La tierra fue extraída de una profundidad considerable (0,80 cm) por lo

que era posible que contenga un gran porcentaje de humedad. Con

excesiva humedad resultaba muy difícil realizar el tamizado, debido a la

cohesión entre partículas; por lo cual fue necesario esparcir la tierra

uniformemente, con un espesor no mayor de 30 cm para que el aire y el

sol penetren en la totalidad del volumen de tierra, sobre una superficie

plana y seca. Cuanto más seco y más granular fuera el suelo, la mezcla

se hizo más homogénea, favoreciendo así la estabilización.

Con el objeto de eliminar partículas superiores a ¼” (6,35mm), tamizamos

toda la muestra, de tal manera que nos aseguró una eficiente

compactación.

Luego para analizar la muestra de estudio, se hizo mediante un muestreo

sistemático por el método de cuarteos sucesivos hasta obtener 5 kg, para

realizar los ensayos de caracterización física de la muestra desde el punto

de vista de: clasificación granulométrica, medidas de plasticidad por el

método de los límites de Atterberg, y clasificación del porcentaje de

arcillas y limos por el método de análisis granulométrico por medio de

hidrómetro.

Del ensayo correspondiente se obtuvo: de arenas (69%) y de limos y

arcillas (31%), dichos rangos se encuentran establecidos y recomendados

por otras investigaciones similares, que son para arena del 60 al 80 % y

de limos y arcillas entre el 20 y 40%. (Ver tabla N° 6)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

25

Tabla Nº 6: Porcentajes seleccionados de arcilla, limo y arena para la investigación

Material Rangos establecidos

por investigaciones

Porcentaje optado

para esta

investigación

Porcentaje del

suelo extraído

Arcilla y Limo 20 – 40 % 25 % 31%

Arena 60 – 80 % 75 % 69%

Fig. 1. Clasificación del porcentaje de arcillas y limos por el método de

análisis granulométrico por medio de hidrómetro.

Debido a que el porcentaje de arena es inferior al establecido y para evitar

problemas de fisuración por contracción de secado, se optó por añadir

6% de arena fina para cumplir con nuestro requisito establecido para la

Arcilla y Limo 31%

Arena 69%



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

26

investigación. El mezclado se realizó a través de palanas y badilejo, en

una batea. Con respecto al cemento, considerado este material como

influyente en la resistencia de la unidad de albañilería, se ha considerado

un 20% del peso total.

Así mismo con respecto a la cantidad de agua, no siempre es exactamente

la misma, ya que algunas veces puede quedar la mezcla excesivamente

húmeda o muy seca, para ellos hemos optado por verificar dicha cantidad

a través de una prueba de campo, de la siguiente manera:

- Se toma un puñado de tierra humedecida y se aprieta con la mano.

- Se deja caer desde la altura de 1 metro.

Fig. 2. Prueba de humedad óptima

El resultado de la observación puede determinar las siguientes situaciones:

- La mezcla no se rompe y, al caer, se aplasta, dejando parte de la mezcla

pegada en la mano, hay “Exceso de agua”.

- La mezcla se desintegra, en una cantidad considerable de terrones,

semejante a la mezcla original, “La humedad es óptima”.

- La mezcla se desmorona sin conservar la forma de la mano, hay

“Insuficiencia de Agua”.

Por lo tanto se concluye con un diseño de mezcla para un m3 de material

suelo-cemento.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

27

Tabla Nº 7. Diseño de mezclas.

MATERIALES

CEMENTO SUELO ARENA FINA

1 5 0,5

Originalmente las dimensiones de la unidad de suelo-cemento tenían

como base las medidas del ladrillo artesanal King Kong 9x13x24cm

(Fig.3), pero para facilitar su maniobrabilidadse consideró variar la altura.

Para ello se modificó la altura a 7,5 cm, como base para elaboración de

las unidades, quedando las mismas con las siguientes dimensiones

7,5x13x23cm (Fig.4).

La unidad de albañilería suelo-cemento, objeto del estudio, es una unidad

sólida y compacta, que no presenta ningún tipo de orificio en ninguna cara

de su cuerpo.

Figura Nº 3: Ladrillo KK Artesanal (Izquierda) y Ladrillo Suelo – Cemento (Derecha)

Figura Nº 4: Dimensiones deLadrillo KK Artesanal (Izquierda) y Ladrillo Suelo –

Cemento (Derecha)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

28

2.2. Proceso de elaboración de la unidad de albañilería

El procedimiento de elaboración consisten en:

a. Selección, extracción y ensayos al suelo

b. Dosificación

c. Prensado

d. Fraguado y curado

e. Secado

Figura Nº 5: Proceso de elaboración de la unidad de albañilería suelo - cemento

Los puntos a y b fueron explicados en la muestra del estudio, para el prensado

motivo que hace que reciban el nombre de ladrillos ecológicos ya que no

requiere complejos procesos y costosas maquinarias de AMASADO,

SECADO Y COCCIÓN que normalmente se utilizan para la fabricación de

ladrillos convencionales y que además afectan a nuestra atmósfera con la

emisión de CO2 y el consumo grandes cantidades de agua. Nuestro proceso

es simple y práctico, que contribuyen a la preservación del medio ambiente

promoviendo una conciencia ecológica en el sector de la construcción.

SELECCIÓN DE

CANTERA

EXTRACCIÓN

DEL SUELO

ENSAYO AL

SUELO

DOSIFICACIÓN

PRENSADO

FRAGUADO

CURADO

SECADO



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

29

Una vez lista la preparación con el diseño de mezcla propuesto se procedió a

realizar la unidad de albañilería con una máquina CINVA-RAM MODIFICADA

(Fig. 6).

Figura Nº 6: CINVA RAM MODIFICADA

La Máquina Prensadora CINVA RAM – MODIFICADA (Compactadora)

A principio de la década de los cincuenta, el ingeniero chileno Raúl Ramírez, en

un despliegue de creatividad e ingenio admirable, desarrolló para el centro

interamericano de vivienda y planteamiento (CINVA), con sede en Bogotá,

Colombia, una prensa de operación manual para fabricar unidades para

construcción, usando suelo-cemento como materia prima. La máquina

alcanzaría pronto fama internacional con el nombre CINVA RAM.

Básicamente la CINVA RAM consta de una caja o molde dentro del cual un pistón

actuado por un dispositivo de palanca en sentido inverso, el mismo pistón

expulsa la unidad, el cual es retirado manualmente para ser puesto a curar a la

sombra y en húmedo por un periodo mínimo de siete días. No obstante de

tratarse de un aparato sumamente portátil, de gran simplicidad mecánica, bajo

costo, fácil manejo y mantenimiento sencillo, la CINVA RAM es capaz de moldear

a alta presión, unidades densas y bien conformadas de la más alta calidad, a

razón de unas 120 unidades por jornada de ocho horas.

Nuestra máquina compactadora es un equipo portátil fabricado en Trujillo e

instalado mediante pernos sobre una base de madera simple en las instalaciones



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

30

de la Universidad Privada Antenor Orrego. Este aparato metálico es de

funcionamiento manual. El molde presenta la sección transversal de la unidad

de albañilería, mientras que la tapa superior es giratoria en su plano y fija

verticalmente. La base es una plancha de metal. La presión se ejerce sobre la

base metálica de abajo hacia arriba, accionando manualmente una palanca que

desplaza verticalmente a la unidad de albañilería, el cual reacciona contra la

tapa.

La prensa está totalmente fabricada de acero, una vez prepara la muestra con la

dosificación obtenida se coloca en la caja de molde en la cual un pistón operado

a mano, comprime la mezcla de suelo y cemento ligeramente húmedo.

Figura Nº 7: Mezcla depositada en la CINVA-RAM

Posteriormente, se levanta la palanca para ejercer presión sobre la base

metálica, desplazándose verticalmente la unidad de albañilería hacia arriba

reaccionando contra la tapa. Para desmoldar, se abre la tapa girándola

horizontalmente y se acciona la palanca en sentido contrario (Fig. 5), luego se

lleva la unidad de albañilería al lugar donde tendrá su curado y acopio

colocándolo de canto.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

31

Figura Nº 8: Extracción de la unidad compactada

El rendimiento observado en la fabricación de las unidades de albañilería,

trabajando con 2 hombres (1 preparando la mezcla y 1 fabricando la unidad de

albañilería), fue de 1 unidad de albañilería cada 4 minutos. Entonces en una

jornada de trabajo en un día, 2 hombres hacen 120 unidades.

En total se fabricaron 500 unidades de albañilería, dejándolos secar durante 28

días antes de emplearlos en la construcción de los especímenes, aunque, debido

a su poca humedad, pudo observarse que a los 14 días estaban superficialmente

secos.

Una vez hechas las unidades de albañilería suelo – cemento y colocados sobre

una superficie no absorbente y plana, se realizó el fraguado con el riego

controlado de agua mediante un sistema de regado por tres días, siendo su

regado en promedio tres veces al día para la hidratación adecuada de la mezcla

de la materia prima (en base a un sistema de reúso de agua) y así adquirir la

solidez y fortaleza, siendo éste el acabado final.

Las unidades de albañilería se dejaron secar 28 días a una temperatura

ambiente normal bajo sombra.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

32

Figura Nº 9: Curado y acopio de las unidades

2.3. Métodos experimentales

Se realizaron las pruebas experimentales a la unidad de albañilería suelo-

cemento y a pilas conformadas, conforme la E-070.

2.3.1 Ensayos a la Unidad de albañilería suelo-cemento

Muestreo

Del lote compuesto por 500 unidades se seleccionaron un total de 20

unidades, de donde 10 se efectuarán las pruebas de variación de

dimensiones y alabeo. Mientras que para la resistencia a la compresión y

absorción se ensayaron 5 unidades respectivamente.

Resistencia a la Compresión

Para el desarrollo de este ensayo se siguió con el procedimiento indicado

en las normas NTP 339.613 y NTP 339.604.

Una vez secas las unidades de albañilería se procedieron al refrentado,

colocándoles un capping de yeso en sus caras mayores, que van a ayudar

a repartir la carga uniformemente a los especímenes.

Luego, se colocó uno por uno los especímenes con una de sus caras

mayores sobre el apoyo de la máquina (Fig. 10) y se hace descender el

vástago solidario al cabezal, maniobrando suavemente la rótula hasta

obtener un contacto perfecto sobre la cara superior del espécimen,

asegurando que el eje de la misma coincida con el eje longitudinal del

espécimen.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

33

Figura Nº 10: Unidad de albañilería ubicada en la máquina de rotura

La resistencia a la compresión (f’cb = f’b) se determinó dividiendo la carga

de la rotura entre el área bruta, y la resistencia característica resulto

restando la desviación estándar al valor promedio del ensayo.

Tabla Nº 8: Compresión de Unidades Suelo Cemento

Compresión de Unidades Suelo Cemento

Und. Peso (kg)

Dimensiones

Carga (kg-f) Resistencia a la

compresión (kg/cm2) Largo (cm)

Ancho (cm)

Alto (cm)

1 4,86 23 13 7,6 21 731,32 72,68

2 4,93 23 13 7,6 21 743,28 72,72

3 4,97 23 13 7,4 21 510,06 71,94

4 4,59 23 13 7,4 21874,84 73,16

5 4,49 23 13 7,4 21 946,60 73,40

Promedio (kg/cm2) 72,78



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

34

Tabla Nº 9: Resultados Finales de Compresión de Unidades

Compresión de Unidades Suelo Cemento

Resistencia a la compresión promedio 72,78 kg/cm2

Desviación estándar 0,56

Resistencia a la compresión final 72,22 Kg/cm2

Dispersión de resultados 0,77%

La resistencia promedio a compresión fue de 72,22 kg/cm2 con una

dispersión de resultados de 0,77%.

Asimismo, si determinamos el módulo de elasticidad de la unidad Eb de

acuerdo a la siguiente ecuación: Eb = 300 x f’cb, según Sahlin (1971),

entonces compararemos con el módulo de elasticidad de la albañilería.

Se obtiene la siguiente tabla.

Tabla Nº 10: Resultados Finales de Módulo de Elasticidad

Módulo de elasticidad Unidades Suelo Cemento

Und. Dimensiones Resistencia a la

compresión (kg/cm2)

Módulo de elasticidad (kg/cm2)

Largo (cm)

Ancho (cm)

Alto (cm)

1 23 13 7,6 72,68 21 804,00

2 23 13 7,6 72,72 21 816,00

3 23 13 7,4 71,94 21 582,00

4 23 13 7,4 73,16 21 948,00

5 23 13 7,4 73,40 22 020,00

Promedio (kg/cm2)

72,78 21 834,00

δ 167,57

δ prom. 21 666,43

Variación Dimensional

Para ambos ensayos se tomaron como muestra 10 unidades. En el

primero se midió cada espécimen el largo, ancho y alto, con la

precisión de 1 mm, cada medida se obtiene como promedio de las

cuatro medidas entre los puntos medios de los bordes terminales de

cada cara.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

35

La variación dimensional (en porcentaje) de cada arista de la unidad

de albañilería se obtuvó como el cociente entre la desviación estándar

y el valor promedio de la muestra, multiplicado por 100 (coeficiente de

variación), como se muestra en la siguiente ecuación.

Donde:

σ : Desviación estándar.

x : Dimensión promedio.

A continuación se muestran los resultados:

Tabla Nº 11: Variación dimensional del largo de la unidad

Espécimen

N°

Largo (mm)

Resultados de

unidad

L1 L2 L3 L4 Lprom δ V (%)

HP-1 229,3 229,4 229,2 229,5 229,35 0,13 0,056

HP-2 229,4 229,3 229,5 229,2 229,35 0,13 0,056

HP-3 229,2 229,1 229,4 229,3 229,25 0,13 0,056

HP-4 229,2 229,4 229,5 229,6 229,325 0,15 0,065

HP-5 229,5 229,4 229,2 229,3 229,35 0,13 0,056

HP-6 229,0 229,2 229,1 229,2 229,125 0,10 0,042

HP-7 229,1 229,3 229,4 229,2 229,25 0,13 0,056

HP-8 229,3 229,4 229,3 229,4 229,35 0,06 0,025

HP-9 229,3 229,2 229,4 229,3 229,30 0,08 0,036

HP-10 229,4 229,2 229,3 229,1 229,25 0,13 0,056


δ 0,07

V 0,032 %



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

36

Tabla Nº 12: Variación dimensional del ancho de la unidad

Tabla Nº 13: Variación dimensional de la altura de la unidad

Espécimen

N°

Ancho (mm)

Resultados de

unidad

A1 A2 A3 A4 Aprom δ V (%)

HP-1 129,3 129,4 129,2 129,5 129,35 0,13 0,100

HP-2 129,4 129,3 129,5 129,2 129,35 0,13 0,100

HP-3 129,2 129,1 129,4 129,3 129,25 0,13 0,100

HP-4 129,1 129,3 129,4 129,2 129,25 0,13 0,100

HP-5 129,5 129,4 129,2 129,3 129,35 0,13 0,100

HP-6 129,0 129,2 129,1 129,2 129,125 0,10 0,074

HP-7 129,1 129,3 129,4 129,2 129.25 0,13 0,100

HP-8 129,2 129,1 129,4 129,3 129.25 0,13 0,100

HP-9 129,3 129,2 129,4 129,3 129.3 0,08 0,063

HP-10 129,0 129,2 129,1 129,2 129.125 0,10 0,074


δ 0,08

V 0,065 %

Espécimen

N°

Altura (mm)

Resultados de

unidad

H1 H2 H3 H4 Hprom δ V (%)

HP-1 75,1 75,4 75,2 75,3 75,25 0,13 0,172

HP-2 75,4 75,3 75,2 75,0 75,225 0,17 0,227

HP-3 75,2 75,1 75,3 75,3 75,225 0,10 0,127

HP-4 75,2 75,4 75,2 75,6 75,35 0,19 0,255

HP-5 75,3 75,1 75,2 75,1 75,175 0,10 0,127

HP-6 75,0 75,2 75,1 75,2 75,125 0,10 0,127

HP-7 75,1 75,3 75,4 75,2 75,25 0,13 0,172

HP-8 75,2 75,2 75,3 75,4 75,275 0,10 0,127

HP-9 75,3 75,2 75,1 75,3 75,225 0,10 0,127

HP-10 75,4 75,2 75,3 75,1 75,25 0,13 0,172


δ 0,06

V 0,079 %



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

37

Para el segundo ensayo, el alabeo, se colocó el borde recto de la regla

ya sea longitudinalmente o sobre una diagonal de una de las caras

mayores del ladrillo. Posteriormente se introdució la cuña en el punto

correspondiente a la flecha máxima y se efectúa la lectura con la

precisión de 1 mm y se registra el valor obtenido.

En la siguiente tabla se presentan los resultados promedios y la

dispersión de los mismos obtenidos en las pruebas de variación de

dimensiones y de alabeo según las NTP 399.613 y 399.604. Además

se observa que las unidades de albañilería presentan dimensiones

que varían ligeramente respecto a las dimensiones nominales, en

menos de 0,1%; así mismo, su alabeo es bajo al igual que la dispersión

de resultados respectiva.

Tabla Nº 14: Variación de dimensiones

Figura Nº 11. Medición de las unidades de suelo-cemento

Variación de Dimensiones de Unidades Suelo-Cemento

Variación de Dimensiones (VD) Alabeo

Promedio

(mm) Nominal

(mm) VD (%)

Promedio (mm)

Dispersión

Largo 229,29 230 -0,032%

1 37,0% Ancho 129,26 130 -0,065%

Altura 75,235 75 0,079%



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

38

Absorción

La absorción es una medida de la permeabilidad de la unidad de

albañilería; la absorción máxima, es la medida de la cantidad de agua

que puede contener una unidad saturada; finalmente, el coeficiente de

saturación es una medida de la facilidad con que una unidad puede

saturarse con agua.

Para este ensayo se tomaron como muestra tres unidades, siguiendo

el procedimiento establecido por la NTP 399.604 y 399.613.

Se calentaron los especímenes en el horno entre 110°C y 115°C y se

pesaron luego de enfriarlos a temperatura ambiente. Se repitió el

tratamiento hasta que no se tenga variaciones en el peso.

NOTA.- Para enfriar los especímenes se recomienda colocarlos sin

amontonarlos en un espacio abierto con libre circulación de aire

manteniéndolos a temperatura ambiente durante 4 horas.

Se introdujeron los especímenes secos en un recipiente lleno de agua

destilada, manteniéndolos completamente sumergidos durante 24 h,

asegurando que la temperatura del baño esté comprendida entre 15°C

y 30°C. Transcurrido el lapso indicado, se retiraron los especímenes

del baño, secando el agua superficial con un trapo húmedo y se

pesaron. Los especímenes se pesaron después de los 5 min a partir

del instante en que se extraen del recipiente.

En la siguiente tabla mostramos los resultados con el contenido de

agua absorbida:

Tabla Nº 15: Absorción de Unidades Suelo Cemento

Absorción de Unidades Suelo Cemento

Unidad Espécimen

Seco (g) Espécimen

Saturado (g) Contenido de

Agua (%) Promedio

(%)

1 4 145 4 690 11,62%

11,52% 2 3 985 4 495 11,35%

3 4 160 4 705 11,58%



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

39

Figura Nº 12: Unidades colocadas en horno

2.3.2 Ensayos a albañilería simple

La resistencia de la albañilería a una solicitación (compresión, tracción y corte)

define el comportamiento estructural de la edificación. Con el propósito de

determinar dichas resistencias, muchos investigadores diseñaron una serie de

ensayos capaces de evaluar estructuralmente sus materiales componentes.

Tal evaluación se realizó en distintos componentes: pilas y muretes. En esta

parte se obtienen todas las características de la albañilería simple.

2.3.2.1. Ensayos de pilas

Tiene tres objetivos: en el rango elástico determinar el módulo de elasticidad Em;

en la rotura determinar la resistencia f’m y la forma de falla.

Las pilas de albañilería son prismas compuestos por dos o más hiladas de

unidades enteras (ladrillos o bloques) asentadas una sobre el otro mediante

mortero, con una altura total que no debe ser excesiva a fin de facilitar su

construcción, almacenaje y transporte dentro del laboratorio.

Estas pilas, con una edad nominal de 28 días, se ensayaron a compresión axial

de pilas y de compresión diagonal de murete mediante ensayos de laboratorio

de acuerdo a los indicados en las NTP 339.605 y NTP 339.621.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

40

Determinación del módulo de Elasticidad

Se calcula según la propuesta de norma [NTE E-070, 2004], entre el 50% y 10%

del esfuerzo máximo axial. Las ecuaciones con las cuales se calculó el módulo

de elasticidad (Em), fueron de la ecuación,

Donde:

E : módulo de elasticidad.

Δσ : incremento de esfuerzo axial.

Δε : incremento de deformación.

A : área de la sección transversal.

Li : longitud inicial.

P50% y P10% : carga axial al 50% y al 10 %.

50% y δ10% : desplazamiento al 50% y al 10%

K : rigidez



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

41

Tabla Nº 16: Módulo de elasticidad E’m

Pila Área (cm2)

Pmáx. (kg)

50% Pmáx (kg)

10% Pmáx (kg)

Acort. 50% gráfico local (mm)

Acort. 10% gráfico local (mm)

Longitud inicial (mm)

K=P/d Rigidez (Kg/mm)

E’m (Kg/cm2)

P1 296,48 6 405 3 202 640 0,14 0,02 129,3 21 350 9 311

P2 296,84 6 110 3 055 611 0,08 0,01 129,4 34 914 15 219

P3 296,13 6 309 3 154 630 0,13 0,01 129,2 21 033 9 176

P4 295,90 5 069 2 534 506 0,14 0,01 129,1 15 600 6 806

P5 297,20 5 684 2 842 568 0,34 0,07 129,5 8 422 3 669

Promedio

E Prom. 8 836,2

δ 4 239,77

δ Prom. 4 596,43

Ensayo a compresión axial

La resistencia a la compresión f´m está definida como la carga máxima axial

entre el área de la sección transversal. Es una de las principales propiedades de

la unidad de albañilería, valores altos indican que son de buena calidad para

fines estructurales y de exposición; en cambio valores bajos, indican poca

resistencia y poca durabilidad. El cálculo de la resistencia en compresión f´m, se

determinó con la ecuación:

f’m = C Pmáx Área

Donde C es un coeficiente de corrección por esbeltez, y toma valores según la

siguiente Tabla

Tabla Nº 17: Corrección por esbeltez

FACTORES DE CORRECCIÓN DE f’m POR ESBELTEZ

Esbeltez 2,0 2,5 3,5 4,0 4,5 5,0

Coeficiente C(*) 0,73 0,80 0,91 0,95 0,98 1,00

(*) Interpolar linealmente para valores intermedios de esbeltez.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

42

Para la construcción de los prismas de albañilería se realizaron juntas

horizontales de mortero conproporciones volumétricas 1 : ½ : 4 (cemento : cal :

arena) y con un espesor de 1 a 1,5 cm.

En total se construyeron dos grupos de 5 pilas, de dos y tres hiladas

respectivamente, de acuerdo a las especificaciones indicadas en la Fig.13.

Figura Nº 13: Características de las Pilas. Medidas en centímetros.

Los prismas fueron almacenados a una temperatura no menor de 15°C y

secados bajo sombra durante 28 días.

Figura Nº 14: Pilas construidas de tres hiladas

PILA (3 HILADAS) PILA (2 HILADAS)

5 Pilas 5 Pilas

Mortero: 1 : ½ : 4 (Cemento Cal Arena)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

43

Las pilas de dos y tres hiladas fueron refrendadas con yeso en unos 3 mm de

espesor, en las caras de contacto con el equipo del ensayo.

Figura Nº 15: Pilas de dos y tres hiladas refrendadas.

El equipo del ensayo consistió en una máquina compresora marca ELE

International ADR Touch Head con capacidad hasta 20 000 KN.

La carga fue aplicada hasta provocar la rotura de las pilas, instante después del

cual se produjo la degradación de resistencia. La falla se evidencio a través de

una grieta vertical que corto las unidades y mortero (Fig.15), producida por

tracción debida a la expansión lateral causada por la compresión aplicada; esta

falla se produce por la expansión lateral que tiene la pila (efecto de Poisson) al

verse sujeta a compresiones axiales, no se produjo fallas por trituración de los

bloques ni del mortero.

Figura Nº 16: Ensayo y forma de falla para pilas de 2 hileras



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

44

Los resultados individuales alcanzados por las diez pilas aparecen en

la Tabla N°18.

La resistencia promedio para la compresión axial sin considerar el

factor de corrección por esbeltez de 2 hileras fue 56,85 kg/cm2, con

una baja dispersión de resultados de 8,18%, del mismo modo la

resistencia promedio en las pilas de 3 hileras fue 55,83 kg/cm2, con

una baja dispersión de resultados de 6,65% (Tabla N°19). Debe

indicarse que las pilas de dos hileras presentaron una esbeltez

promedio de 1,28. Puesto que la misma no se encuentra en el rango

comprendido de acuerdo a la Norma E-070 (Esbeltez 2 - 5), optamos

por despreciar dichos datos por reflejar resultados incongruentes.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

45

Tabla Nº 18. Ensayo de compresión axial en pilas

Ensayos a Compresión Axial en Pilas

Pilas 2 Hileras P1 P2 P3 P4 P5 Promedio

A = 299 cm2

Carga Máxima 15 338,90 16 036,10 17 158,00 18 933,50 17 523,40 16 997,98

Altura 16,70 17,00 16,80 16,20 16,30 16,60

Espesor 13,00 13,00 13,00 13,00 13,00 13,00

Esbeltez 1,28 1,31 1,29 1,25 1,25 1,28

Resistencia (kg/cm2) 51,30 53,63 57,38 63,32 58,61 56,85

Pilas 3 Hileras P1 P2 P3 P4 P5 Promedio

A = 299 cm2

Carga Máxima 16 734,00 17 541,80 15 760,80 15 423,00 18 000,20 16 692,96

Altura 26,00 25,80 25,50 26,40 26,00 25,94

Espesor 13,00 13,00 13,00 13,00 13,00 13,00

Esbeltez 2,00 1,98 1,96 2,03 2,00 2,00

Resistencia (kg/cm2) 55,97 58,67 52,71 51,58 60,22 55,83



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

46

De este modo los datos de las pilas de tres hileras, presenta una

esbeltez promedio normalizada.

Tabla Nº 19. Resumen ensayo de compresión axial en pilas

Resumen de Ensayos a Compresión Axial en Pilas

2 Hileras




Esbeltez promedio 1,28

Factor de corrección 0,73

Resumen de Ensayos a Compresión Axial en Pilas

3 Hileras




Esbeltez promedio 2,00

Factor de corrección 0,73

Modo de falla

Como se puedo ver, el mecanismo de falla predominante en la

gran mayoría de los ensayos es un agrietamiento vertical,

seguido de un descascaramiento no predonimante; finalizando

con un aplastamiento generalizado en la base o parte superior

de la unidad donde se aplica la carga.

En los prismas de tres hileras, por ejemplo no existe un

aplastamiento en la base, llegando probablemente por esta

razón, a valores de f´m (55,83 kg/cm2).



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

47

Figura Nº 17. Ensayo y forma de falla para pilas de tres hileras

2.3.2.2. Ensayos de resistencia al corte (muretes)

En la resistencia a compresión diagonal, el murete es una probeta

con una longitud de al menos una vez y media la máxima dimensión

de la pieza (unidad o bloque) y con el número de hiladas para que la

altura sea aproximadamente igual a la longitud. El aparejo de las

piezas debe ser igual al que se use en obra.

Cuando se requiera evaluar la resistencia y rigidez de sistemas de

refuerzo de mampostería, o bien cuando las características de la

mampostería no se puedan representar en el tamaño del murete se

recomienda que las dimensiones del murete de albañilería sean por

lo menos de 60 cm y que sea un murete en forma cuadrada, a fin de

obtener resultados representativos con el objeto de poder

manipularlos tanto en el transporte a un laboratorio, como en el

montaje en los dispositivos de ensayo.

En total se construyeron dos muretes de acuerdo a las

especificaciones indicadas en la Fig.18.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

48

Figura Nº 18. Características de los Muretes. Medidas en metros.

En el proceso de asentado, la unidad de albañilería fue humedecida

con agua, con el fin de que no requiera absorber humedad de la

mezcla (mortero).

El recorte de las unidades de albañilería enteros en medios unidades

se realizó mediante una picota. El control del espesor (1,5 cm) de la

junta horizontal se hizo utilizando un escantillón. Para nivelar

horizontalmente a las unidades de albañilería ubicados en los

extremos del muro, se usó un nivel de mano, y para nivelar

verticalmente a estas unidades de albañilería se empleó una

plomada.

Una vez asentados las unidades de albañilería, ubicadas en los

extremos del muro (unidades maestras asentados utilizando el

escantillón, el nivel y la plomada), se utilizó una regla para alinear

horizontalmente a las unidades internos del muro.

MURETE

Mortero: 1 : ½ : 4 (Cemento Cal Arena)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

49

Figura Nº 19. Asentando las unidades de albañilería antes de su nivelación

Luego que los 2 muretes construidos cumpliesen 28 días de

edad, fueron ensayados a compresión diagonal según el

Capítulo 5 del RNE E-070.

Previamente, se aplicó un refrendado de yeso, de unos 3 mm de

espesor, en las esquinas del murete para estar en contacto con

los ángulos del equipo de ensayo. Adicionalmente, los muretes

fueron almacenados en un lugar techado para protegerlas del sol

y la lluvia.

Los muretes fueron construidos con mortero de cemento del tipo

P2 según la tabla 4 de la norma E-070 (Relación 1: ½: 4), fueron

denominados “M1” y “M2”.

El equipo de ensayo consistió de una máquina de compresión

universal, la cual consta de perfiles metálicos, sobre los que se

montan una gata hidráulica en la parte central superior (Fig. 20).

La carga se aplicó hasta la rotura del murete, luego la carga

última fue dividida entre el área bruta de la diagonal cargada,

para así obtener la resistencia a compresión diagonal de cada

murete (V’m).



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

50

La resistencia al corte (por tracción diagonal) está definida como

la carga máxima diagonal entre el área de la diagonal del

espécimen. Es una propiedad importante por la similitud de la

forma de falla del ensayo con la forma de falla que ocurre en

algunos muros cuando son solicitados ante acciones sísmicas.

El cálculo de la resistencia al corte por tracción diagonal, V´m se

determina con la ecuación,

V´m = Pmáx.diagonal Área.diagonal

Esta carga máxima fue registrada en el manómetro de la

máquina de compresión universal.

Figura Nº 20. Máquina de compresión universal



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

51

Modo de falla

Los muretes tuvieron una forma de falla diagonal (Fig. 21),

presentándose grietas a través de las juntas y que además

atravesaron las unidades de albañilería.

La falla que se obtuvo es por tracción diagonal en la cual se

produce una grieta diagonal que atraviesa predominantemente

las piezas, su trayectoria es aproximadamente recta.

Figura Nº 21. Forma de falla de los muretes

En los muretes ensayados se registraron la carga diagonal

máxima, en la primera fase el comportamiento fue elástico hasta

que se formaron las primeras fisuras, produciéndose una

pequeña caída en la resistencia. En la segunda fase la carga se

incrementó, registrándose otras fisuras. En la tercera la carga se

estabilizó hasta que se formó una gran grieta, que generó la

pérdida total de la resistencia. Es decir, el refuerzo proporcionó

ductilidad y resistencia adicional.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

52

La resistencia unitaria a corte (V’m), fue obtenida dividiendo la

carga diagonal (P) entre el área bruta de la diagonal cargada.

En la Tabla N° 20 aparecen los resultados obtenidos para los 2

muretes. Mientras que en la Tabla N° 21 se muestran los

resultados finales.

Tabla Nº 20. Compresión diagonal en murete suelo cemento

Compresión Diagonal en Murete Suelo Cemento

Murete P máx. (kg) t(cm) L (cm) A (cm2) V’m (kg/cm2) Tipo de Falla

M1 6 917,00 13,00 101,12 1 314,56 5,26 Diagonal

M2 6 633,00 13,00 101,12 1 314,56 5,05 Diagonal

Promedio (Kg/cm2) 5,15

En la Tabla N° 20 se presentan los valores de la carga máxima

aplicada (Pmáx.), el espesor del murete (t), la longitud de la

diagonal (Lc), el área del espécimen sobre la diagonal (A), la

resistencia a compresión diagonal de los especímenes (V’m),

junto con la desviación estándar y la dispersión; en la séptima

columna se presenta el tipo de falla observado para cada mortero.

La nomenclatura empleada para identificar al mortero es M1 y M2

para indicar el número de espécimen.

Tabla Nº 21. Resumen Compresión diagonal en murete suelo cemento

Compresión Diagonal en Muretes Suelo Cemento (V’m)



Resistencia a la compresión final 5,00 Kg/cm2


La resistencia a la compresión final 5,00 kg/cm2 se encuentra

relativamente cerca de la resistencia mínima de la compresión

diagonal para ladrillos de arcilla King Kong de acuerdo a la norma

E – 070, tabla 9 (5,1 kg/cm2).



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

53

2.3.3 Resistencia a la fractura

Una de las propiedades mecánicas que es importante considerar,

después de analizar la resistencia a la compresión es la fragilidad

que al igual que la resistencia termina con la fractura de la unidad de

albañilería.

Entre una de sus características, las unidades de albañilería suelo-

cemento, nos muestran que son materiales duros y frágiles. Su

resistencia a la compresión es buena, sin embargo su resistencia a

la tensión es mala. La variación dimensional reduce la resistencia en

tensión del objeto de estudio.

Para describir la fractura de un material frágil, se utilizó el Modelo de

Weibull, este análisis consiste en el modelo del eslabón débil para

proponer que la probabilidad de supervivencia de un volumen V de

un material determinado, donde se utiliza la distribución de

probabilidad con la siguiente ecuación:

F = 1 – exp[ - VE(Ϭ/Ϭ0)m]

Donde:

F : Probabilidad de fractura del material

Si F = 0, no hay fractura Si F = 1, hay fractura VE: Volumen efectivo. Es el volumen equivalente al que debería

someterse una muestra del material en tensión, para que falle de

manera similar a la muestra en flexión.

Ϭ : Esfuerzo en tensión aplicado sobre el material. Ϭ0: Esfuerzo característico. Es una propiedad del material sin un

significado físico en concreto. Simplemente define que tan elevados

o bajos son los valores de la distribución de esfuerzos. Se define

como el esfuerzo uniforme para el cual la probabilidad de falla es

0,6321. Sus unidades son (esfuerzo) (volumen) 1/m



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

54

m : módulo de Weibull. Define que tan dispersa es la distribución del

esfuerzo.

La prueba de flexión en 3 puntos consistió en aplicar

progresivamente una fuerza P en flexión hasta lograr su fractura. El

nombre de prueba a flexión en 3 puntos se deriva del hecho de que

la fuerza que se trasmite es a través de 3 puntos de apoyo, que son

cargas distribuidas en forma lineal, simétrica y perpendicular al eje

central de la unidad de albañilería, con características geométricas

determinadas.

P

L/2

L

Figura Nº 22: Prueba a flexión.

El valor del esfuerzo “Ϭ” de ruptura a tensión para cada espécimen

es la siguiente:

Ϭ = 3PL 2bd2

Donde:

P : Fuerza de fractura

L : Longitud entre apoyos inferiores

b : ancho de la unidad en promedio

d : alto de la unidad en promedio

Ϭ : Esfuerzo en fractura en tensión



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

55

Figura Nº 23. Ensayo de tracción por flexión

El ensayo tuvo los siguientes valores:

Tabla Nº 22. Fuerza de fractura. Unidad de albañilería

FUERZA DE FRACTURA (kN) b (m) d (m)

3,12 0,1293 0,076

2,55 0,1294 0,076

3,67 0,1292 0,074

4,18 0,1291 0,074

1,99 0,1295 0,074

Determinamos el esfuerzo de fractura, las unidades deben ser

consistentes, si “b”, “d” y “L” están en cm, y “P” en kN, el valor de Ϭ debe

estar en Kg/cm2.

Tabla Nº 23. Fuerza de fracción a tensión. Unidad de albañilería

Ϭ (Kg/cm2)

11,28

9,21

13,28

15,96

7,58

Luego, se ordenan los esfuerzos comenzando del valor menor hacia el

valor mayor y se asigna un número correlativo “i” a cada valor de esfuerzo.

Si se hubiera repetido un valor, este se descarta.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

56

Tabla Nº 24. Fuerza de fracción a tensión. Unidad de albañilería

Ϭ (Kg/cm2) i

11,28 1

9,21 2

13,28 3

15,96 4

7,58 5

A partir del valor del número correlativo “i”, se asigna una probabilidad de

fractura a cada muestra. La probabilidad de fractura se calculó así:

F = i – 0,5 N

Donde N es el número total de valores de esfuerzo de fractura.

Tabla Nº 25. Probabilidad de fractura. Unidad de albañilería

Ϭ (Kg/cm2) i F

7,58 1 0,1

9,21 2 0,3

11,28 3 0,5

13,28 4 0,7

15,96 5 0,9

Se ajusta la ecuación F = 1 – exp[ - VE(Ϭ/Ϭ0)m] a los valores de Ϭ

y F de la tabla. Esto significa encontrar los valores de VE, Ϭ0y m que

hacen que al sustituir Ϭ en la ecuación, se obtenga el valor

correspondiente a F.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

57

El ajuste se hace así:

F = 1 – exp[ - VE(Ϭ/Ϭ0)m]

xp [ - VE(Ϭ/Ϭ0)m] = 1 – F, aplicando logaritmo natural

- VE(Ϭ/Ϭ0)m = ln (1 – F)

VE(Ϭ/Ϭ0)m = - ln (1 – F)

ln ( VE(Ϭ/Ϭ0)m) = ln ( - ln (1 – F))

ln VE+ m ln(Ϭ/Ϭ0) = ln ( ln ( 1__ )) 1 - F ln VE+ m ln Ϭ - m ln Ϭ0 = ln ( ln ( 1__ )) 1 – F ln VE- m ln Ϭ0+ m ln Ϭ = ln ( ln ( 1__ )) 1 – F

b + m x = y

y = b + m x Ecuación de Weibull

b = ln VE- m ln Ϭ0

x = ln Ϭ

y = ln( ln ( 1__ )) 1 – F

Tabla Nº 26. Probabilidad de fractura. Método de Weibull

Ϭ (Kg/cm2) F y x

7,58 0,1 -2,25 2,03

9,21 0,3 -1,03 2,22

11,28 0,5 -0,37 2,42

13,28 0,7 0,19 2,59

15,96 0,9 0,83 2,77



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

58

El módulo de Weibull “m” da una idea de la homogeneidad de los valores

de esfuerzo de fractura obtenidos de las muestras. Entre más grande es

el valor de “m”, más homogéneos son los datos de fractura.

“Ϭ0” es una especie de “valor promedio” para las muestras. Se define

como el valor del esfuerzo que produce una probabilidad de fractura de

0,6321 y se utiliza para comparar si una distribución de valores de

esfuerzo es mayor o menor que otra.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

59

CAPÍTULO III

RESULTADOS Y

DISCUSIÓN DE

RESULTADOS



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

60

En este capítulo se comentan los datos obtenidos en los ensayos de

laboratorio en relación con las normas técnicas vigentes.

3.1 De la materia prima

Para determinar las características de la tierra de chacra dulce, se

realizó la distribución granulométrica del suelo, obteniéndose como

resultado: de arenas (69%) y de limos y arcillas (31%). De acuerdo

a la tabla N° 6, nos indica que estos valores están entre los valores

recomendados por anteriores investigaciones. Además, de acuerdo

a la NTP 400.037:1999, la distribución granulométrica que presente

la materia prima establece su afinidad con el agua, la contracción de

secado, la trabajabilidad, la resistencia mecánica y la porosidad de

la pasta. Como la arena estaba cerca de su valor mínimo aceptable,

para la investigación se decidió incrementar en un 6% su contenido.

Figura Nº 24: Características del suelos extraído.

Al plantearse una alternativa a la construcción sostenible, no se

puede hacer uso del suelo agrícola sin antes obtener los permisos

correspondientes dentro del marco político y normativo del país. El

suelo que se utilizó en el estudio experimental fue tomado de una de

las canteras más solicitadas por los constructores de Trujillo que es

la cantera “5 G” ubicada en el Distrito de Huanchaco, Centro Poblado

de El Porvenir, cantera formal.

31%

69%

Porcentaje del suelo extraído

Arcilla y limo Arena



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

61

Para la elaboración del diseño de mezcla (cemento, suelo, arena

fina) (1: 5: 0,5) el factor del material cemento se considera importante

ya que este nos brinda la resistencia de las unidades.

El tipo de cemento utilizado fue el tipo I, que por ser de uso general

es el más utilizado, no requiere de propiedades específicas y es de

menor costo, debido a que el uso de esta unidad de albañilería se

proyecta a niveles socio-económicos de medio a bajo. Identificando

al cemento como un factor clave, podemos entender como relación

directa al cemento a la resistencia, de manera que el porcentaje del

mismo podría variar y generar nuevos resultados. Conforme los

antecedentes de investigación, donde después de analizar con

varias proporciones se presenta los datos para el cálculo aproximado

de consumo de materiales por m3 de suelo-cemento prensado,

considerando los parámetros del suelo y el cemento obteniendo

resultados aceptables y recomendados. En esta investigación se

decidió utilizar el 20% en peso de cemento y así obtuvimos grados

más confiables y de buena resistencia.

3.2 Ensayos Físicos y Mecánicos

3.2.1 A la unidad de albañilería

Resistencia a la compresión

El ensayo a la resistencia a la compresión (f’b) se desarrolló en base

NTP 339.613 y NTP 339.604, y al comparar los resultados obtenidos

en el laboratorio según la Tabla N° 8, Tabla N° 9 y Tabla N°10 con

la norma E – 070 [Sencico, 2004] y con la norma de albañilería

ININVI (1982) vigente, resultados que nos demuestran que sería

confiable utilizar estas unidades de albañilería en cuanto que la

resistencia a la compresión resulta de 72,22 Kg/cm2 que

comparándolo con un ladrillo artesanal e industrial.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

62

Figura Nº 25. Comparación estadística de resultados.

Según estas precisiones para que una unidad sea aceptada la

dispersión de sus resultados no debe superar el 40% (unidades

producidas artesanalmente), requisito que cumplimos en todos

nuestros ensayos.

Los resultados obtenidos clasifican a la unidad de albañilería suelo-

cemento como un ladrillo II, según la Tabla N° 27.

Tabla Nº 27. Clases de unidades de albañilería E - 070.

CLASE

VARIACIÓN DE LA DIMENSIÓN

(máxima en porcentaje)

ALABEO

(máximo en mm)

RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN

f’b mínimo sobre área

bruta (Kg/cm2)

Hasta

100 mm

Hasta

150 mm

Más de

150 mm

Ladrillo I ± 8 ± 6 ± 4 10 50

Ladrillo II ± 7 ± 6 ± 4 8 70

Ladrillo III ± 5 ± 4 ± 3 6 95

Ladrillo IV ± 4 ± 3 ± 2 4 130

Ladrillo V ± 3 ± 2 ± 1 2 180

Bloque P ± 4 ± 3 ± 2 4 50

Bloque NP ± 7 ± 6 ± 4 8 20

72.68 72.72 71.94 73.16 73.4

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

ón

(Kg/

cm2

)

Probeta

Ensayo de compresión Unidades Suelo Cemento



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

63

Variación dimensional

En la Tabla N° 28 se resume los resultados de la variabilidad

dimensional y se compara con la clasificación del proyecto de norma

E-070 [SENCICO, 2004]. La tabla muestra que la unidad de

albañilería clasifica en un TIPO V.

Tabla Nº 28. Comparación de la variación dimensional

VARIACIÓN DIMENSIONAL Clasificación

de la norma Und. L(mm) L (%) A(mm) A (%) H(mm) H (%)

MR 229,29 0,032 129,26 0,065 75,235 0,079 TIPO V

El ensayo de variación dimensional determinó el espesor de las

juntas de la albañilería. Se debe mencionar que por cada incremento

de 3 mm en el espesor de las juntas horizontales, adicionales al

mínimo requerido de 10 mm, la resistencia a compresión y al corte

de la albañilería disminuye en 15% aproximadamente [San

Bartolomé, 1998]. Según la norma E-070, el espesor de las juntas

horizontales debe ser 4 mm más dos veces la desviación estándar

de la altura de la unidad.

Tabla Nº 29. Espesor de la junta horizontal

Und. Desviación Estándar (mm)

Junta calculada 4mm + 2 δ

MR 0,06 4,12

De las Tablas N° 28 y 29; se deduce que, las unidades no tendrán

una reducción significa de la resistencia, siempre y cuando se

cumpla con el requerimiento mínimo de 10 mm de junta horizontal y

como máximo de 15 mm [San Bartolomé, 1998]. Asimismo, el alabeo

(ver Tabla N° 14) también determina esta característica; puede

disminuir la adherencia con el mortero al formarse vacíos como

especie de cangrejeras en las zonas más alabeadas; o incluso

puede producir fallas de tracción por flexión en la unidad.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

64

Absorción

Esta prueba se realizó cumpliendo con la NTP 399.613.

Las unidades de albañilería pasaron la prueba de absorción ya que

el porcentaje obtenido fue de 11,52% y es menor al establecido por

la norma E-070 (22%). De esta manera, no será necesario proteger

a los muros del agua.

3.2.2 A la albañilería simple

Módulo de elasticidad

Según el Ing. Héctor Gallegos, en su Libro “Albañilería Estructural”

(1989), el módulo de elasticidad debe estar entre 400·f´m a

1000·f´m.

Ensayo de Pilas a Compresión Axial

En la figura 26 se muestra la resistencia a la compresión axial

obtenida por cada una de las unidades utilizadas en el ensayo para

pilas de tres hileras.

En la compresión axial de tres hileras se observa que la diferencia

obtenida entre la menor y más alta resistencia fue 7,51 kg/cm2.

La resistencia promedio final a compresión axial fue de 37,23 kg/cm2

(La dispersión promedio de resultados de 7,41%), este dato es

menor que las resistencias individuales de la pilas, ya que se

encuentra rectificado por el factor de corrección que indica el RNE

E-070 (0,73 para una esbeltez de 2,0).



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

65

Figura Nº 26. Gráfico de ensayo de compresión axial - pilas

Ensayo de Compresión Diagonal en Muretes

En la figura 27 se muestra la resistencia a la compresión diagonal

obtenida por cada una de los muretes utilizados en el ensayo.

Se observa que la diferencia obtenida entre la menor y más alta

resistencia fue de 0,21 kg/cm2.

La resistencia promedio final a compresión fue de 5,0 kg/cm2 con

una dispersión de resultados de 2,96%.

1 2 3 4 5

Resistencia a lacompresión

55.97 58.67 52.71 51.58 60.22

Promedio 37.23 37.23 37.23 37.23 37.23

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

Re

sist

en

cia

a la

Co

mp

resi

ón

(kg/

cm2

)

Ensayo de Compresión Axial - Pilas (3 Hileras )



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

66

Figura Nº 27. Gráfico de ensayo de compresión diagonal – muretes

Con respecto al análisis de los resultados en los ensayos de pilas,

debe indicarse que las construidas de dos hileras presentaron una

esbeltez promedio de 1,28. Puesto que la misma no se encuentra

en el rango comprendido de acuerdo a la Norma E - 070 (Esbeltez 2

- 5), optamos por despreciar dichos datos por reflejar resultados

incongruentes. En la compresión axial de tres hileras se obtuvo la

resistencia promedio final a de 37,23 kg/cm2, la cual supera

ligeramente en 6,38% a la resistencia mínima exigida para ladrillos

de arcilla King Kong artesanales (35 kg/cm2).

Comparación de resultados de f´m – Em

Se ha visto conveniente, representar los resultados en forma visual,

mediante figuras ilustrativas. La Figura Nº 28, muestra los resultados

de la relación f´m – Em, de los ensayos realizados. El límite inferior,

representa una relación E=300·f´m; el límite superior, representa una

relación E=1000·f´m; finalmente, la indicación de la norma E-070, se

representa por la relación de E=500·f´m. Esta figura, muestra la gran

dispersión de resultados, pero así también, muestra que los valores

se encuentran dentro de un promedio cercano al de la Norma.

1 2

V’m (kg/cm2) 5.26 5.05

Promedio 5.00 5.00

4.85

4.9

4.95

5

5.05

5.1

5.15

5.2

5.25

5.3

Re

sist

en

cia

a la

Co

mp

resi

ón

(kg/

cm2

)

Ensayo de Compresión Diagonal - Muretes



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

67

Figura Nº 28: Relación f’m - Em

3.3 Resistencia a la fractura

A través de la discusión de resultados se establecerán

conclusiones válidas con un margen de error conocido para las

propiedades físicas y mecánicas ensayadas a la unidad de

albañilería, objeto del estudio para obtener eso se utilizó el

programa POLYMATH 6.10, un sistema probado de cálculo que

se ha creado específicamente para uso profesional.

Los programas Polymath diferentes permiten al usuario aplicar

técnicas eficaces de análisis numérico en la solución de

problemas de forma interactiva en los ordenadores personales.

Los resultados se presentan gráficamente para una fácil

comprensión y de incorporación a los documentos e informes.

La ecuación de Weibull es el de una recta

y = b + m x

-2000

0

2000

4000

6000

8000

-20 0 20 40 60 80 100 120

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ad

Resistencia a la compresión (f'm)

Relación de f'm - Em



https://www.fiuxy.co/programas-gratis/

BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

68

Figura Nº 29. Gráfico de Weibull

De la tabla 26

Utilizando mínimos cuadrados, se ajustan los valores X e Y a la

línea recta

y = 3,62 x – 6,15 r = 0,95

M = 3,62 Módulo de Weibull

b = - 6,15 = ln VE- m ln Ϭ0

Se sabe que:

ln ( ln ( 1__ )) = ln VE- m ln Ϭ0+ m ln Ϭ 1 – F

ln ( ln ( 1__ )) = - 6,15+ 3,62 ln Ϭ

1 – F

Cuando Ϭ = Ϭ0 F = 0,6321

Ϭ (Kg/cm2) F y x

7,58 0,1 -2,25 2,03

9,21 0,3 -1,03 2,22

11,28 0,5 -0,37 2,42

13,28 0,7 0,19 2,59

15,96 0,9 0,83 2,77



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

69

Al sustituir se tiene que:

ln ( ln ( 1__ )) = 0 1 – F

Por tanto:

0 = - 6,15+ 3,62 ln Ϭ

Ϭ0= 5,47 Esfuerzo característico

Además:

o 6,15 = ln VE - m ln Ϭ0

o 6,15 = ln VE –(3,62)ln(5,47)

VE= 1,01 Volumen Efectivo

La ecuación de Weibull es entonces:

F = 1 – exp [ - 1,01 ( Ϭ__)3,62] 5,47

Tabla Nº 30. Factor de Weibull

Ϭ (Kg/cm2) F

(EXPERIMENTAL)

F

(WEIBULL)

7,58 0,1 0,12

9,21 0,3 0,24

11,28 0,5 0,47

13,28 0,7 0,71

15,96 0,9 0,92



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

70

Figura Nº 30. Resultados del Polymath



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

71

Según Bonett (2003), la resistencia a la tracción uniaxial de las

unidades de mampostería ftb, se puede obtener en función de la

resistencia a la compresión f´cb. No obstante, estas expresiones

son bastante sensibles a la técnica de ensayo empleada. La

siguiente ecuación, presenta una relación frecuentemente

utilizada:

ftb = c· f ´cb

La constante c, toma valores de acuerdo al tipo de ensayo, a

continuación, se muestra los valores recomendados [Bonett,

2003]:

c = 0.28, para un ensayo de tensión uniforme.

c = 0.34, para un ensayo de tensión indirecta.

c = 0.69, para un ensayo de flexión.

Los valores obtenidos en los ensayos son mayores que los

obtenidos con la ecuación antes indicada. Los valores tabulados

según la ecuación descrita por Bonett (2003), parecieran algo

más razonables, por la razón de que, cuando un prisma de

albañilería es sometido a una carga de compresión la primera

falla ocurre al rajarse verticalmente los ladrillos, como

consecuencia de la tracción lateral. Pero, como se puede notar la

resistencia en compresión de la unidad es relativamente baja

(además de estar ligada a la resistencia a compresión de pilas),

no pudiendo tener una resistencia en tracción alta.

Esto también es corroborado por la siguiente Tabla para valores

mínimos, Norma ITINTEC 331.017 (1978).



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

72

Tabla Nº 31. Valores mínimos de módulos de ruptura.

TIPO DE LADRILLO MÓDULO DE RUPTURA(kg/cm2)

Ladrillo I 6.12

Ladrillo II 7.14

Ladrillo III 8.16

Ladrillo IV 9.18

Ladrillo V 10.20

En la Tabla N° 32, se muestra la clasificación de acuerdo a la

norma ITINTEC 331.017 (1978), con los resultados obtenidos en

el laboratorio y con lo calculado con la ecuación de base, descrita

en el estudio hecho por Bonett (2003).

Tabla Nº 32. Clasificación y comparación de las unidades.

Módulo de ruptura Clasificación Según

resultados ensayos

Clasificación Según

formula de ftb -

Bonett

Und Resultados según ensayos ftb

(kg/cm2)

Resultados según fórmula de ftb – Bonett

(kg/cm2)

MR 7,24 3,84 Tipo II NO CLASIFICA



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

73

CAPÍTULO IV

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

74

4.1 Conclusiones

1. Con el diseño de mezcla empleado, cemento : suelo : arena (1 : 5 :

0,5) se logró unidades de albañilería con una resistencia a

compresión 72,22 kg/cm2, mayor en 22,22% a la resistencia mínima

exigida por la norma E - 070 (50 kg/cm2) para ladrillos tipo I industrial.

2. Con respecto al ensayo de las pilas, la resistencia a compresión axial,

corregida por esbeltez fue f’m = 55,83 kg/cm2, la misma que supera

en 6,38% a la resistencia mínima exigida para ladrillos de arcilla King

Kong artesanales (35 kg/cm2).

3. El peso de cada unidad de albañilería fue aproximadamente de 4,80

kg, con variación de sus dimensiones y alabeo mínimos. Las

unidades tienen mínima absorción (11%) en consecuencia no es

necesaria protegerlas del agua.

4. La textura y el color obtenido de la unidad es favorable si queremos

considerarlo como un tipo de acabado rústico, a nivel de

arquitectura.

5. Se pudo comprobar que el suelo presentó características aceptables

para ser utilizado como material en la elaboración de la unidad de la

albañilería. Se generó una mejora en la calidad frente a los

tradicionales ladrillos de arcilla cocidos. El concepto de calidad es

tomado como parte de un conjunto de atributos como el

dimensionamiento, absorción, resistencia a la compresión,

resistencia a la compresión axial en pilas de ladrillos, resistencia a la

compresión diagonal de muretes de ladrillos.

6. No se registraron fisuras por contracción de secado como parte del

proceso de elaboración de la unidad de albañilería y el rendimiento

observado fue de una (1) unidad cada cuatro minutos

aproximadamente.

7. En cuanto a la fractura de la unidad, después de analizarlo por

Polymath, podemos concluir que como el coeficiente de correlación



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

75

se aproxima a 1 (0,990154) y la varianza tiende a 0 (0,0009846); los

datos son confiables de análisis.

4.2 Recomendaciones 1. Es importante que la extracción del suelo sea de canteras formales.

2. Variar el diseño de mezcla, teniendo en cuenta los resultados

obtenidos.

3. En el proceso de construcción de la maquina CINVA RAM, verificar

que sea realizada por personal calificado y con la más alta calidad

en los materiales, con el fin de evitar futuros problemas ya que será

sometida a grandes presiones durante su uso.

4. Realizar una investigación utilizando pilas mayores a 3 hileras, de

esta forma obtener mayor número de datos y poder verificar nuestra

resistencia calculada.

5. Los ensayos deben realizarse en laboratorios equipados con

instrumentos y maquinas adecuados y calibrados. De esta manera

obtener datos más confiables y verídicos.

6. Efectuar un análisis de costos, analizando en qué medida los ladrillos

suelo-cemento son más económicos que los ladrillos artesanales.

7. Se recomienda como línea de investigación realizar ensayos en

muros con cargas laterales sísmicas y realizar ensayos sísmicos de

módulos.

8. Además, se deberá tener en cuenta lo siguiente:

- Cemento Tipo I: Para el control de recepción, suministro y

almacenamiento se debe verificar que el material cumpla con NTP

399.009 – INDECOPI para comprobar su óptima calidad y

durabilidad.

- Arena y Tierra de chacra: Para la recepción, suministro

yalmacenamiento se debe verificar que cumpla NTP 339.146 –

INDECOPI para comprobar su óptima calidad y durabilidad.

- Para Agregados NTP 400.037 y el Agua para el Fraguado NTP

339.088.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

76

CAPÍTULO V

BIBLIOGRAFÍA



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

77

ASTM D.422.68, 1998. Análisis Granulométrico por medio del hidrómetro. CABO, MARÍA. 2011. Ladrillo ecológico como material sostenible para la Construcción, Universidad Pública de Navarra. España. CARDENAS, E y DEZA, M. 2006. Influencia de la dosificación de tierra de diatomea y de latemperatura de cocción sobre el módulo de rotura, resistencia a la compresión, densidad, absorción de agua, en ladrillos ecológicos de construcción. Lima. ESTUDIO DE DIAGNÓSTICO SOBRE LAS LADRILLERAS ARTESANALES DEL PERÚ. 2012. PRAL Programa Regional Aire Limpio, (pp. 19-22). Perú. EQUIPO FORO CIUDADES PARA LA VIDA. 2014. Perú Hacia La Construcción Sostenible En Escenarios De Cambio Climático. Lima - Perú FLIN, TROJAN. 1991. Materiales para Ingeniería y sus Aplicaciones. Tercera Edición. Editorial Mac Graw – Hill Latinoamericana, S.A. México. GALLEGOS, Héctor. 2005. Unidad de la albañilería y Propiedades de albañilería simple. En P. U. Católica (Ed), “Albañilería estructural”. Tercera edición, (pp. 75 -165, 199 – 259). Perú. GATANI, Mariana. 2000. Producción de ladrillos de suelo-cemento. Una Alternativa eficiente, económica y sustentable. Córdova – Argentina. INEI. Censos Nacionales 2007. XI de Población y VI de Vivienda. http://proyectos.inei.gob.pe/Censos2007 JOSEPH E. BOWLES. 1981. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. TerceraEdición. Editorial Mc Graw Hill de México. LOPEZ G. FERNANDO. 2008. Influencia de la Variación de los Parámetros de dosificación y fabricación de hormigón reciclado estructural sobre sus propiedades físicas y mecánicas. Tesis doctoral, Universidad de Oviedo, España. MAS, J. M. 2009.Estudios de resistencia a la compresión en bloques de suelo-cemento. España. MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO, 2011. Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma E.070 Albañilería. Perú.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

78

MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO, 2006.

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma E.080 Adobe. Perú.

NEVES, C. y OBEDE, F. 2011. Técnicas de construcción con tierra. UNESP. Brasil. NTP 400.037:1999 DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA NTP 334.009. CEMENTO PORTLAND NTP 339.089. OBTENCION EN LABORATORIO DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS (CUARTEO). Perú. NTP 399.613 Unidades de Albañilería. Métodos y ensayos de ladrillos de arcilla usados en albañilería. Perú. NTP 399.607. Unidades de Albañilería. Métodos y ensayos de ladrillos de arcilla usados en albañilería. Perú. NTP 399.610. Unidades de Albañilería. Métodos y ensayos de ladrillos de arcilla usados en albañilería. Perú. TOMANSINI, G. y OLIVERO, F. 2015. Diseño racional de Ladrillos de Suelo-Cemento y Análisis para su utilización en viviendas económicas de interés social. Perú. TOIRAC, J. 2008. El suelo – cemento como material de construcción. República Dominicana. TORRE, A. 2007. Tecnología del concreto. Perú. SAN BARTOLOMÉ, A. 2010. Informe Técnico Final. Albañilería de bloques de suelo prensado reforzado con tubos. PUCP. Perú. SMITH, W. 1998. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. Tercera Edición. Editorial Mac Graw-Hill España. VIVIENDAS ECONÓMICAS. 1999. La opción del suelo - cemento. XI Seminario de Viviendas y Urbanismo. Unión Nacional de Arquitectos e Ingenieros de la Construcción de Cuba. VILLAFUERTE, M. 2015. Plan de negocios para la fabricación y comercialización de ladrillos ecológicos en Lima Metropolitana. Lima Perú.



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

79

ZEGA Claudio Javier. 2010. Propiedades Físico – Mecánicas y Durables de Hormigones Reciclados. Tesis de Doctorado, Universidad Nacional de La Plata. Argentina

Linkografía: http://library.fes.de/pdf-files/bueros/peru/07881.pdf http://www.capeco.org/noticias/se-buscaimpulsar-el-enfoque-ambiental-en-el-sector-construccion/ http://www.recypack.com.ar/empresa/ Suelo – Cemento: www.es.wikipedia.org/wiki/suelo_cementoLibro: Inventos y Patentes en Colombia 1930 -2000 Pág. 174 Cifras ambientales 2014 MINISTERIO DE AMBIENTE http://sinia.minam.gob.pe/index.php?accion=verElemento&idElementoInformacion=1191 COSTO INSTALACIÓN DE PLANTA: Lark construirá en marzo terceraplanta de ladrillos: http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/369102/369102_ee.htm#selección y empaque http://gestion.pe/noticia/1344215/lark-construira-marzo-tercera-planta-ladrillos ECOMÁQUINAS BRASIL: http://www.ecomaquinasargentina.com/index.php?id=06 OSINERG: http://www2.osinerg.gob.pe/Infotec/GasNatural/pdf/Regulacion_Gas_Natural_Peru.pdf INGEMMET: http://es.calameo.com/read/000820129ea8a45b9a73d http://es.calameo.com/read/000820129d692d51929cb



http://library.fes.de/pdf-files/bueros/peru/07881.pdf



http://www.recypack.com.ar/empresa/

http://www.es.wikipedia.org/wiki/suelo_cemento

http://sinia.minam.gob.pe/index.php?accion=verElemento&idElementoInformacion=1191

http://sinia.minam.gob.pe/index.php?accion=verElemento&idElementoInformacion=1191

http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/

http://gestion.pe/noticia/1344215/lark-construira-marzo-tercera-planta-ladrillos

http://gestion.pe/noticia/1344215/lark-construira-marzo-tercera-planta-ladrillos

http://www.ecomaquinasargentina.com/index.php?id=06

http://www2.osinerg.gob.pe/Infotec/GasNatural/pdf/Regulacion_Gas_Natural_Peru.pdf

http://www2.osinerg.gob.pe/Infotec/GasNatural/pdf/Regulacion_Gas_Natural_Peru.pdf

http://es.calameo.com/read/000820129ea8a45b9a73d

http://es.calameo.com/read/000820129d692d51929cb

BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

80

ANEXOS



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

81

Informes de Ensayos Preliminares al Suelo Extraído

A través de estos ensayos pudimos determinar datos que nos brindaron

información relevante acerca del tipo de suelo que estamos empleando

en esta investigación.

a. Ensayo de granulometría por tamizado (húmedo y seco)



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

82



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

83

b. Contenido de humedad



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

84

c. Límite líquido y límite plástico



BIBLIO

TECA D

E POSGRADO

85

d. Gravedad específica



Documents

FABRICADAS CON SUELO-CEMENTO COMO ALTERNATIVA …