Universidad Nacional del Centro del Perú

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Universidad Nacional del Centro del Perú

Facultad de Ingeniería Civil

Evaluación de las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo - cemento, para

uso estructural en Huancayo - Junín

Monrroy Ramos, Luis Nikolay

Huancayo 2020

Esta obra está bajo licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Repositorio Institucional - UNCP

(2)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

TESIS

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO CIVIL

PRESENTADO POR:

BACH/ING. LUIS NIKOLAY MONRROY RAMOS

ASESOR

DR. RONALD DANIEL SANTANA TAPIA

HUANCAYO – PERÚ 2020

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO - MECÁNICAS DE LA ALBAÑILERIA CON LADRILLOS DE SUELO – CEMENTO, PARA USO ESTRUCTURAL EN

HUANCAYO – JUNÍN

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MIEMBROS DEL JURADO

PRESIDENTE:

____________________________________

Dr. Ronald Daniel Santana Tapia

SECRETARIO:

____________________________________

Ing. Rodolfo Ricardo Ribbeck Hurtado

JURADOS:

____________________________________

Mg. Rosa Dionisia Aguirre Gaspar TITULAR

____________________________________

Mg. José Luis Poma De La Cruz TITULAR

____________________________________

Mg. Job Pérez Canchanya TITULAR

____________________________________

Ing. Roberto Julio Ángeles Vásquez TITULAR

ASESOR:

____________________________________

Dr. Ronald Daniel Santana Tapia

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DEDICATORIA

A mis padres, Luis Max Monrroy Astete y María Reyna Ramos Salvatierra, todo mi amor y admiración para ellos, gracias por ser mi motivo de lucha y superación.

A mi hermana Marilyn, deseándole siempre lo mejor y todo mi apoyo.

A Luisa Delgado, gracias por todo tu amor y apoyo siempre.

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AGRADECIMIENTOS

A mi asesor Dr. Ronald Daniel Santana Tapia, por su guía y aporte para la realización de esta investigación.

A mi familia Ramos Salvatierra, en especial a mis tíos Fresia, Luigi, Everardo, Fulvio, por su apoyo moral, colaboración y ánimos en todo momento.

A Esaú Valerio, Carlos Ramos, Ing. Jesús Meza, Ing. José Chocano y Arq. Adolfo Santos, por sus apoyos en el desarrollo de esta investigación.

Y un agradecimiento especial al Vicerrectorado de Investigación de la Universidad Nacional del Centro del Perú, por haber financiado esta investigación.

(6)

ÍNDICE

DEDICATORIA ... iii

AGRADECIMIENTOS ... iv

ÍNDICE ... v

LISTA DE FIGURAS ... ix

LISTA DE TABLAS ... xi

RESUMEN ... xiii

ABSTRACT ... xiv

INTRODUCCIÓN ... xv

CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN ... 16

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ... 16

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ... 16

1.2.1 Problema general ... 16

1.2.2 Problemas específicos ... 17

1.3 OBJETIVOS ... 17

1.3.1 Objetivo general ... 17

1.3.2 Objetivos específicos ... 17

1.4 JUSTIFICACIÓN ... 17

1.4.1 Justificación ambiental ... 17

1.4.2 Justificación social... 18

1.4.3 Justificación económica ... 18

1.4.4 Justificación práctica ... 18

1.5 DELIMITACIÓN ... 18

1.5.1 Espacial... 18

1.5.2 Conceptual ... 19

1.5.3 Temporal... 19

1.6 HIPÓTESIS. ... 19

(7)

1.6.1 Hipótesis general. ... 19

1.6.2 Hipótesis específicas. ... 19

1.7 VARIABLES ... 19

1.7.1 Variable independiente. ... 19

1.7.2 Variable dependiente. ... 19

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ... 20

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ... 20

2.1.1 Investigaciones realizadas a nivel nacional ... 20

2.1.2 Investigaciones realizadas a nivel internacional ... 22

2.2 BASES TEÓRICAS ... 23

2.2.1 Ladrillos de suelo – cemento. ... 23

2.2.2 Mezcla de suelo - cemento ... 24

2.2.3 Propiedades de la Albañilería para fines estructurales ... 28

2.2.4 Murosportantes y no portantesen Huancayo ... 32

2.3 MARCO CONCEPTUAL ... 34

CAPITULOIII: MÉTODO DEINVESTIGACIÓN ... 35

3.1 DISEÑO METODOLÓGICO ... 35

3.1.1 Método ... 35

3.1.2 Tipo... 35

3.1.3Nivel... 35

3.1.4 Diseño ... 35

3.1.5 Población y Muestra ... 35

3.1.6 Técnicas e instrumentos de recolección de información ... 36

3.2 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ... 36

3.2.1 Características de los ladrillos suelo – cemento ... 37

3.2.1.1 Justificación del % de cemento usado para las unidades ... 38

A) Dosificación mínima, 10% de cemento. (Muestra Patrón) ... 38

(8)

B) Dosificación máxima, 20% de cemento ... 39

C) Dosificación intermedia, 15% de cemento. ... 39

3.2.2 Características de la máquina prensadora ... 39

3.2.3 Ensayos de laboratorio ... 40

3.2.3.1 Ensayo de clasificación de suelos ... 40

A) Ensayo granulométrico ... 40

B) Ensayo de límite líquido ... 41

C) Ensayos del límite plástico e índice de plasticidad ... 43

D) Ensayo Proctor Modificado ... 44

3.2.4 Ensayos de físico-mecánicos de la albañilería ... 47

3.2.4.1 Ensayos físicos ... 47

A) Variación dimensional ... 47

B) Alabeo ... 48

C) Densidad ... 50

D) Absorción ... 51

E) Absorción máxima ... 52

D) Coeficiente de saturación ... 53

F) Succión ... 54

3.2.4.2 Ensayos mecánicos ... 55

A) Resistencia a la compresión (f’b) ... 55

B) Resistencia característica a la compresión axial de la albañilería (f’m). .. 56

C) Resistencia característica al corte de la albañilería (v’m) ... 59

CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES ... 61

4.1 RESULTADOS ... 61

4.1.1 Resultados del ensayo granulométrico ... 61

4.1.2 Resultados de los ensayos de límite líquido (LL), límite plástico (LP) e índice de plasticidad (IP). ... 62

(9)

4.1.3 Resultados del ensayo Proctor Modificado ... 64

4.1.4 Resultados de los ensayos físicos ... 65

4.1.4.1 Resultados del ensayo de variación dimensional ... 65

4.1.4.2 Resultados del ensayo de alabeo ... 70

4.1.4.3 Resultados de los ensayos de peso específico y humedad natural ... 72

4.1.4.4 Resultados de los ensayos de absorción, absorción máxima y coeficiente de saturación. ... 74

4.1.4.5 Resultados del ensayo de succión ... 76

4.1.5 Resultados de los ensayos mecánicos ... 78

4.1.5.1 Resultados del ensayo a compresión en unidades ... 78

4.1.5.2 Resultados del ensayo a compresión en pilas. ... 80

4.1.5.3 Resultados del ensayo a corte en muretes ... 84

4.2 DISCUSIÓN ... 86

4.2.1 Discusión 1. ... 86

4.2.2 Discusión 2. ... 91

C APITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES... 93

5.1 CONCLUSIONES ... 93

5.2 RECOMENDACIONES ... 93

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 95

ANEXOS ... 97

(10)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Formas y dimensiones de ladrillos de suelo – cemento. ... 24

Figura 2 : Zonificación sísmica del mapa del Perú de la Norma E.030 Diseño Sismorresitente. ... 33

Figura 3: Secuencia del proceso metodológico. ... 37

Figura 4: Vista de planta, ladrillo suelo – cemento, dimensiones (cm), cara superior. ... 37

Figura 5: Vista de planta, ladrillo suelo – cemento, dimensiones (cm), cara inferior. ... 37

Figura 6: Vista isométrica, dimensiones en centímetros, ladrillo- suelo cemento... 38

Figura 7: Prensadora de ladrillos de suelo – cemento. ... 39

Figura 8: Alabeo por concavidad de una superficie del ladrillo. ... 49

Figura 9: Alabeo por convexidad de una superficie del ladrillo. ... 49

Figura 10: Total de dimensiones a registrar en un prisma de albañilería. ... 58

Figura 11: Curva granulométrica. ... 62

Figura 12: Curva del ensayo para la obtención del límite líquido. ... 63

Figura 13: Gráfica para la clasificación del tipo de suelo, según ASSTHO. ... 64

Figura 14: Gráfica del ensayo Proctor Modificado. ... 64

Figura 15: Medición de la altura, unidades con 15% de cemento. ... 65

Figura 16: Medición del ancho, unidades con 15% de cemento. ... 65

Figura 17: Medición del largo, unidades con 15% de cemento. ... 65

Figura 18: Medición de la concavidad de la CARA 1 (mm). ... 70

Figura 19: Medición de la concavidad de la CARA 2 (mm). ... 70

Figura 20: Unidades preparadas para la inmersión y cálculo de peso. ... 72

Figura 21: Cálculo del peso sumergido. ... 73

Figura 22: Prueba de ebullición 3hr. ... 73

Figura 23: Prueba de absorción de medias unidades 24hr. ... 74

Figura 24: Prueba ebullición de medias unidades 5hr. ... 75

Figura 25: Secado de ladrillos de suelo – cemento. ... 76

Figura 26: Montaje de la fuente, prueba de absorción. ... 76

Figura 27: Prueba de succión de ladrillos de suelo – cemento. ... 77

Figura 28: Muestra de ladrillos de suelo – cemento para el ensayo de resistencia a la compresión axial. .... 78

Figura 29: Prueba de resistencia a la compresión L -10%. ... 78

Figura 30: Prueba de resistencia a la compresión L -15%. ... 79

Figura 31: Prueba de resistencia a la compresión L - 20%. ... 80

Figura 32: Muestras de pilas de ladrillos de suelo – cemento. ... 80

Figura 33: Forma de falla, pila M10-1... 81

(11)

Figura 45: Muestras de muretes para el ensayo de compresión diagonal ... 84

Figura 46: Forma de falla, murete M10-1. ... 84

(12)

LISTA DE TABLAS

Tabla 1:Proporción óptima del suelo para ser estabilizado con cemento, % en volúmenes. ... 25

Tabla 2: Rangos granulométricos óptimos para mezclas de suelo – cemento. ... 25

Tabla 3 : Límite LL y LP óptimos, para mezclas de suelo - cemento. ... 25

Tabla 4: Porcentajes de cemento en peso y volumen para tipos de suelos ... 26

Tabla 5: Clasificación para fines estructurales de unidades de albañilería según la Norma E. 070 Albañilería. ... 28

Tabla 6: Dosificaciones de mortero para muros portantes y no portantes según la Norma E. 070 “Albañilería”. ... 29

Tabla 7: Resistencias características de la albañilería se gún la norma E.070 “Albañilería”. ... 29

Tabla 8: Relación de la resistencia a la compresión y densidad en unidades. ... 30

Tabla 9: Clasificación de unidades de albañilería según su absorción y coeficiente de saturación ... 31

Tabla 10: Clasificación de unidades de albañilería según su succión NTP 331.017. ... 31

Tabla 11: Limitaciones en el uso de la unidad de albañilería para fines estructurales según la Norma E.070 Albañilería. ... 33

Tabla 12: Muestra de unidades de albañilería para pruebas físicas y mecánicas. ... 36

Tabla 13: Especificaciones técnicas de la máquina prensadora de ladrillos de suelo – cemento. ... 40

Tabla 14: Tipos de métodos para el ensayo Proctor modificado... 45

Tabla 15: Factores de corrección por esbeltez según la norma E.070 de Albañilería. ... 58

Tabla 16: Resultados del ensayo granulométrico por tamizado. ... 61

Tabla 17: Resultados del ensayo límite líquido. ... 62

Tabla 18: Resultados del ensayo de límite plástico. ... 63

Tabla 19: Resultado final de los ensayos de LL,LP e IP... 63

Tabla 20: Resultados del ensayo Proctor Modificado. ... 65

Tabla 21: Variación dimensional en longitud, muestras estabilizadas al 10% de cemento. ... 66

Tabla 22: Variación dimensional en ancho, muestras estabilizadas al 10% de cemento. ... 66

Tabla 23: Variación dimensional en altura, muestras estabilizadas al 10% de cemento. ... 67

Tabla 30: Alabeo realizado a las muestras estabilizadas con 10% de cemento. ... 71

Tabla 33: Resultados de densidad y humedad natural a las muestras estabilizadas con 10% de cemento. .... 73

(13)

Tabla 36: Absorción, absorción máx. y coef. saturación de las muestras estabilizadas con 10% de cemento.

... 75

Tabla 37: Absorción, absorción máx. y coef. saturación de las muestras estabilizadas con 15% de cemento. ... 75

Tabla 38: Absorción, absorción máx. y coef. saturación de las muestras estabilizadas con 20% de cemento. ... 76

Tabla 39: Succión de las muestras estabilizadas con 10% de cemento. ... 77

Tabla 42: Resistencia a la compresión en unidades estabilizadas con 10% de cemento... 79

Tabla 45: Resistencia a la compresión en pilas estabilizadas con 10% de cemento. ... 81

Tabla 46: Resistencia a la compresión en pilas estabilizadas con 15% de cemento. ... 82

Tabla 47: Resistencia a la compresión en pilas estabilizadas con 20% de cemento ... 83

Tabla 48: Resistencia al corte en muretes estabilizados con 10% de cemento. ... 84

Tabla 51: Clasificación de la variación dimensional de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 86

Tabla 52: Clasificación del alabeo de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 87

Tabla 53: Clasificación del f’b de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 87

Tabla 54: Clasificación de la densidad de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 88

Tabla 55: Clasificación de la absorción y coeficiente de saturación de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 88

Tabla 56: Clasificación de la succión de las unidades estabilizadas con 10%, 15% y 20% de cemento. ... 89

Tabla 57: Resumen de las propiedades físicas y mecánicas de las unidades estabilizadas con 10% de cemento. ... 89

Tabla 60: Cuadro comparativo de las resistencias a la compresión de las albañilerías de ladrillos de suelo – cemento y ladrillos artesanales de la Región Junín. ... 91

Tabla 61 Cuadro comparativo de las resistencias al corte de las albañilerías de ladrillos de suelo – cemento y ladrillos artesanales de la Región Junín. ... 92

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RESUMEN

La presente investigación titulada “Evaluación de las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo – cemento, para uso estructural en Huancayo – Junín”, tiene como objetivo evaluar las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%, 15% y 20% de cemento, para uso estructural en Huancayo - Junín; para cumplir con este objetivo, se elaboraron unidades de albañilería macizas a partir de la mezcla de un suelo tipo A-2-4 y cemento Portland tipo I, la mezcla fue compactada en una máquina de 7 toneladas de presión. Para la preparación de los especímenes de albañilería, se usó un mortero tipo P2 de dosis 1:5 (cemento, arena) y espesor de 1,5 cm. Los procedimientos de ensayos y parámetros de clasificación fueron tomados de la Norma E.070 de Albañilería y la NTP de ITINTEC. De la investigación se obtuvo los siguientes resultados: las albañilerías con unidades estabilizadas con 15% y 20% de cemento, cumplen con los requisitos mínimos para uso estructural de acuerdo a la Norma E.070 de Albañilería, y se recomienda su uso para la construcción de edificios de hasta 2 pisos en Huancayo – Junín. De la albañilería con unidades estabilizadas con 10% de cemento, solo las unidades cumplen con los requisitos mínimos de la Norma E.070 de Albañilería, y se clasifican como ladrillos tipo I, por lo que su uso es recomendado para muros no portantes como cercos perimétricos, tabiquería, etc.

Palabras claves: Ladrillos de suelo - cemento, resistencias características de la albañilería, muros portantes, muros no portantes.

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ABSTRACT

The present investigation entitled "Evaluation of the physical - mechanical properties of masonry with soil bricks - cement, for structural use in Huancayo - Junín", aims to evaluate the physical-mechanical properties of masonry with stabilized soil bricks with 10%, 15% and 20% cement, for structural use in Huancayo - Junín; To meet this objective, solid masonry units were made from the mixture of a type A-2-4 soil and Portland type I cement, the mixture was compacted in a 7 ton pressure machine. For the preparation of the masonry specimens, a P2 type 1: 5 mortar (cement, sand) with a thickness of 1.5 cm was used. The testing procedures and classification parameters were taken from Masonry Standard E.070 and the ITINTEC NTP. The following results were obtained from the research: masonry with units stabilized with 15% and 20% cement, with the minimum requirements for structural use according to Masonry Standard E.070, and its use is recommended for construction of buildings of up to 2 floors in Huancayo - Junín. Of the masonry with units stabilized with 10% cement, only the specific units with the minimum requirements of Masonry Standard E.070, and are classified as type I bricks, so their use is recommended for non-bearing walls such as fences. perimeter, partitioning, etc.

Key words: Floor bricks - cement, characteristic strengths of masonry, load-bearing walls, non-load-bearing walls.

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INTRODUCCIÓN

Un informe del 2017 del Fondo Mivivienda del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, sobre el déficit habitacional en el país, menciona que en la provincia de Huancayo existe un déficit de 23 339 viviendas, el 59% de este déficit representa a un déficit del tipo cualitativo, este considera deficiencias en cuanto a materialidad “muros” que comprometan la calidad estructural de las viviendas.

El sistema de construcción más empleado en el país es la albañilería confinada, estos muros son en su mayoría construidos con unidades producidas artesanalmente, reportes recientes indican que albañilería simple y ladrillos de las principales canteras de la provincia, no alcanzan las resistencias mínimas establecidas por la norma E.070 “Albañilería” (Aguirre Gaspar, 2004). Por tales motivos, nace la necesidad de buscar nuevos materiales de construcción que, mediante su uso, mejoren la infraestructura deficiente de las viviendas en la provincia de Huancayo.

La estructura de esta investigación, consta de cinco capítulos:

Primero: Planteamiento de la Investigación, se presentan el planteamiento del problema, formulación del problema, objetivos, justificación, formulación de la hipótesis y las variables de la investigación.

Segundo: Marco Teórico, se presentan las investigaciones realizadas a nivel nacional e internacional referentes al tema, se presenta también las bases teóricas de la investigación.

Tercero: Método de Investigación, se exponen el diseño metodológico y el procedimiento metodológico, en esta parte se justifica el porcentaje de cemento usado para las unidades, se muestra las características de la prensa usada para la compactación de la mezcla y los procedimientos de los ensayos de laboratorio realizados en esta investigación.

Cuarto: Resultados y Discusión, se presentan los resultados de las pruebas realizadas en esta investigación y discusión comparada con los antecedentes de investigación.

Quinto: Conclusiones y recomendaciones. Y, por último, se presentan las Referencias bibliográficas y Anexos.

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CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El sistema estructural más empleado para la construcción de viviendas en zonas urbanas en el Perú, es la albañilería confinada. El último censo muestra que solo en la provincia de Huancayo, el 67% de las viviendas son con este sistema (INEI,2017). Sin embargo, la mayoría está construida con ladrillos de arcilla artesanales, una investigación realizada a estas unidades, indican bajos resultados en cuanto a sus propiedades estructurales, inclusive algunas de las ladrilleras más importantes de la provincia, fabrican unidades que no llegan a las resistencias mínimas establecidas por la Norma de Albañilería E.070, (Aguirre Gaspar, 2004). Adicionalmente, los ladrillos de arcilla cocida generan un impacto ambiental negativo, por su proceso de horneado, que depreda áreas verdes y afecta a la salud pública por las emisiones de humo que genera. En consecuencia, se plantea evaluar las características estructurales de una albañilería con unidades de un material distinto, que no necesita de cocción, como son los ladrillos de suelo – cemento, las unidades serán estabilizadas a diferentes porcentajes de cemento, con el fin de obtener un ladrillo y por ende una albañilería de buena calidad estructural, los porcentajes de cemento planteados son los siguientes: Meza López (2018) emplea una dosificación mínima del 10 % de cemento aproximadamente para unidades de tierra comprimida en Huancayo, Rojas Vargas

& Vidal Toche (2014) emplean una dosificación de 20 % de cemento para obtener ladrillos prensados ecológicos tipo III según la Norma E.070 Albañilería, y adicionalmente se plantea una dosificación promedio de 15 % de cemento.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

1.2.1 Problema general

 ¿Cuáles serán los resultados de la evaluación de las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento, para uso estructural en Huancayo-Junín?

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1.2.2 Problemas específicos

 ¿Cómo se clasifica para fines estructurales, los ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento de acuerdo a la Norma E.070 de Albañilería y la NTP ITINTEC 331.017?

 ¿Los resultados de los ensayos a compresión axial y corte en prismas de albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento, cumplen con los requisitos mínimos de la Norma E.070 de Albañilería?

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo general

 Evaluar las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento, para uso estructural en Huancayo - Junín.

1.3.2 Objetivos específicos

 Clasificar para fines estructurales los ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15%

y 20% de cemento, de acuerdo a la Norma E.070 de Albañilería y la NTP ITINTEC 331.017.

 Comparar los resultados de los ensayos a compresión axial y corte en prismas de albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento, con los requisitos mínimos de la Norma E.070 de Albañilería.

1.4 JUSTIFICACIÓN

1.4.1 Justificación ambiental

El proceso de cocción en la producción de ladrillos artesanales de arcilla cocida origina grandes emisiones de gases contaminantes que incrementan el efecto invernadero y afectan al medio ambiente. El uso de ladrillos de suelo – cemento, reduce considerablemente el impacto negativo que tiene dicho proceso, ya que estos no necesitan de cocción para su fabricación.

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1.4.2 Justificación social

El informe del Fondo Mivivienda del año 2017, menciona un déficit habitacional cualitativo de 13 770 viviendas en la provincia de Huancayo, este déficit corresponde mayormente a viviendas construidas con materiales de baja calidad estructural, por lo tanto, resulta favorable aplicar la tecnología suelo – cemento en la fabricación de unidades de albañilería resistentes y durables, ya que, según Meza López (2018), los ladrillos de suelo – cemento representan una opción sustentable como material de construcción.

1.4.3 Justificación económica

En la fabricación de ladrillos de suelo - cemento, el fabricante puede elaborar productos de buena calidad sea cual sea su posibilidad económica, los ladrillos de suelo – cemento hacen uso de prensas simples como la CINVA – RAM, equipos sencillos que aprovechan la energía mecánica de sus operarios para la compactación de los mismos, este proceso sumado a la posibilidad de aprovechar cualquier suelo como materia prima para su fabricación, da como resultado, una opción favorable en cuanto a costos de producción del mismo.

1.4.4 Justificación práctica

Según Aguirre Gaspar (2004), las características estructurales de los ladrillos de arcilla cocida producidos artesanalmente en la región Junín, presentan resultados relativamente bajos a lo recomendado por la Norma E.070 de Albañilería. Por lo tanto, resulta conveniente evaluar las características de nuevos materiales alternativos como los ladrillos de suelo - cemento, que pueden ser usados en la construcción de viviendas sociales de 1 a 2 pisos, cercos perimétricos, tabiquería, etc.

1.5 DELIMITACIÓN

1.5.1 Espacial

La producción, curado y almacenaje de las unidades de suelo – cemento se llevó acabo en las instalaciones del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil en la Universidad Nacional del Centro del Perú. La materia prima

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fue extraída de una cantera del distrito de Huamancaca Chico, provincia de Chupaca, departamento de Junín.

1.5.2 Conceptual

Está investigación está delimitado sobre la base conceptual de los estudios de mecánica de suelos, tecnología del concreto y albañilería en la Ingeniería Civil.

1.5.3 Temporal

La presente investigación fue realizada en el transcurso de los años 2019 y 2020.

1.6 HIPÓTESIS.

1.6.1 Hipótesis general.

 Las propiedades físico - mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%,15% y 20% de cemento cumplen los requisitos mínimos para uso estructural de acuerdo a la Norma E.070 de Albañilería.

1.6.2 Hipótesis específicas.

 Los ladrillos de suelo estabilizado con 10%, 15% y 20% de cemento clasifican para fines estructurales como unidades tipo I, II y III respectivamente, de acuerdo a la Norma E.070 de Albañilería y la NTP ITINTEC 331.017.

 Los resultados de los ensayos a compresión axial y corte en prismas de albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%, 15% y 20%, cumplen con los requisitos mínimos de la Norma E.070 de Albañilería.

1.7 VARIABLES

1.7.1 Variable independiente.

Albañilería con ladrillos de suelo - cemento 1.7.2 Variable dependiente.

Propiedades físico – mecánicas

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CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 2.1.1 Investigaciones realizadas a nivel nacional

Rojas Vargas & Vidal Toche (2014), en la tesis de pregrado que lleva por título

“Comportamiento Sísmico de un Módulo de dos Pisos Reforzado y Construido con Ladrillos Ecológicos Prensados”, los autores elaboran ladrillos alveolares con una mezcla de suelo cemento en las siguientes proporciones: tierra arcillosa (65%), arena fina (10%), cemento portland tipo I (20%) y agua (5%). La mezcla fue compactada en una prensa hidráulica con una fuerza de 7 toneladas aproximadamente. Luego realiza los ensayos de compresión en unidades y prismas en el laboratorio de estructuras de la Universidad Pontificia Católica del Perú, mostrando así los procedimientos de ensayo para este tipo de especímenes. Los resultados de estas pruebas en cuanto a clasificación de sus unidades según la Norma E.070 Albañilería, es la obtención de un ladrillo tipo III (f’b = 99.5 kg/cm2). Las pilas tienen una resistencia a compresión axial, corregida por esbeltez, de f’m = 32.12 kg/cm2 y los muretes una resistencia a la compresión diagonal de v’m = 4.98 kg/cm2. Según la Norma de Diseño y Construcción con Tierra E.080, los esfuerzos admisibles a compresión axial (fm = 0.25 f’m) y corte (vm = 0.4 v’m), cumplen con las exigencias mínimas para uso estructural, por otro lado, según la Norma E.070 Albañilería, estas resistencias (f’m y v’m) no superan el mínimo para albañilerías de arcillas del tipo

“King Kong artesanal”. Cabe mencionar que los prismas fueron asentados en una lechada de mortero con juntas horizontales de 0.5cm y los alveolos fueron rellanados con grout y reforzados con acero estructural de ½”.

Aguirre Gaspar (2004), en la tesis de maestría titulada “Evaluación de las Características Estructurales de la Albañilería Producida con Unidades Fabricadas en la Región Central Junín”, la autora reúne muestras de ladrillos artesanales de arcilla cocida de las zonas más importantes en producción de la Región Central Junín (Cajas, Palian, Jauja y Saño). La tesis evalúa las propiedades físico-mecánicas de las

(22)

unidades, mortero y albañilería. Primero, evalúa las propiedades físicas de tales unidades con ensayos de compresión axial, variación dimensional, alabeo, para luego clasificarlas según la Norma E.070 Albañilería, dando como resultado, unidades con resistencias por debajo de la mínima requerida por la norma, y segundo, ensayos para determinar las propiedades mecánicas a nivel de albañilería, como ensayos en pilas y muretes, cuyos resultados fueron óptimos solo para la albañilería de ladrillos producidos en Saño.

Meza López (2018), en la tesis de pregrado titulada “Evaluación de Ensayos de Erosión Acelerada Aplicados a Ladrillos de Tierra Comprimida, para la Construcción de Muros Perimétricos en Huancayo”, realiza ensayos de durabilidad para ladrillos de tierra comprimida elaboradas con diferentes porcentajes de estabilizante 7%, 11%

y 15% de cemento, las unidades fueron sometidas al desgaste que sufren por medio del agua, obteniendo así desgastes significativos para las unidades con menor porcentaje de estabilizante, 7% y 11% de cemento, el autor refiere que usar un 15%

de cemento asegura una erosión casi nula para las unidades elaboradas con este tipo de material. Según la clasificación de la Norma E.070 “Albañilería”, estas unidades son ladrillos Tipo I con una resistencia a la compresión de 59,29kg/cm2.

Mori Sanchez (2015), en la tesis de pregrado que lleva por nombre “Capacidad Adherente del Óptimo Mortero para la Union de Unidades de Ladrillo de Suelo – Cemento Compactado – Cajamarca 2015”, complementa la tesis del investigador Antonio Martín Tejada Arias “Elaboración de un ladrillo alternativo sin cocción en Cajamarca”. La autora planteó cinco dosificaciones de mortero con las siguientes proporciones: cemento: cal: arena: 1: 0.5: 4; cemento: arena: 1: 4, cemento: cal:

arena: 1: 0.5: 5, cemento: cal: arena: 1: 1: 5, y cemento: arena: 1: 6. La finalidad de la autora es obtener un mortero óptimo que mejore las propiedades estructurales relacionadas a la adhesión, con los ladrillos planteados en la tesis que la precede. Los resultados muestran que el mortero con la dosificación cemento: arena: 1: 6, presenta una resistencia equivalente al de estas unidades, incrementando la resistencia a la compresión axial en un 29.38% y la resistencia a la compresión diagonal en un 97.3%, respecto a los resultados de resistencia que obtuvo el Ing. Tejada, quien usó como mortero, el mismo material y dosificación de sus unidades de suelo – cemento.

(23)

2.1.2 Investigaciones realizadas a nivel internacional

Gatani (2000), realiza una investigación “Ladrillos de suelo-cemento: mampuesto tradicional en base a un material sostenible”, donde establece procedimientos de selección de suelos con técnicas simples para elegir un suelo ideal en la mezcla con cemento. Además, muestra los procesos de fabricación de ladrillos de suelo – cemento: selección del suelo, extracción del suelo, secado, tamizado, mezclado de componentes en seco, adición de agua, compactación y moldeo, acopio y curado, estiba, y transporte. En cada proceso describe conceptos, criterios y resultados de estudios propios de la tecnología suelo – cemento. Por último, la autora presenta un análisis comparativo de estas unidades con los ladrillos de tierra cocida, donde compara costos de producción, ventajas, desventajas y características físicas y mecánicas de cada tipo.

Toirac Corral (2008), en su investigación “El suelo-cemento como material de construcción”, resume al suelo - cemento como una mezcla íntima y homogénea, donde la mezcla debe tener cantidades determinadas de agregados, cemento portland y agua, por ello el autor presenta, en los agregados, distintos tipos de suelos ideales y no ideales para mezclas con cemento, respecto al cemento, establece dosificaciones en porcentajes óptimos en peso seco del suelo, las dosificaciones que recomienda varían de acuerdo al tipo de suelo a usar. Por otra parte, menciona la importancia del compactado de la mezcla como primordial para un endurecimiento más efectivo, pues sus resultados son la obtención de un material impermeable, resistente a compresión, termo aislante y durable al paso del tiempo. Por último, el autor menciona también, procedimientos simples de identificación y clasificación de suelos, como el ensayo de la “botella”, para la granulometría, el ensayo del

“bastoncillo”, para determinar la plasticidad del suelo, y el ensayo de la “caja”, para conocer la contracción que sufren los suelos al ser secados.

De la Fuente Lavalle (2013), realiza una investigación titulada” Suelo – Cemento.

Sus usos, propiedades y aplicaciones”, en la investigación analiza cada tipo de suelo y comportamiento que tendrá al ser estabilizado con el cemento, sugiere que los suelos ideales para mezclas de suelo – cemento, son los suelos arenosos que posean finos en un 25 % como máximo. Esta investigación muestra un contenido más

(24)

completo en cuanto al comportamiento físico y químico que ocurre en la mezcla suelo - cemento, el autor también recomienda dosificaciones de cemento en peso y volumen según el tipo de suelo a estabilizar.

Mas & Kirschbaum (2010), realizan la investigación “Ensayos de resistencia a la compresión de bloques de suelo cemento”, el objetivo de su proyecto fue determinar una dosificación óptima para un tipo de suelo determinado y presión en la compactación de sus muestras, la dosis resultante fue usada para la fabricación de bloques y la construcción de una vivienda. Los tipos de suelo planteados tienen las siguientes caracteristicas: Muestra N°1, un límite líquido de 38,8% y un límite plástico de 21,0%; y la Muestra N°2, representa a un suelo del tipo no plástico. Las presiones al que fueron sometidas son de 5 y 10 kg/cm2. De los resultados se obtuvo que los bloques fabricados con la Muestra N°1 y compactados con una mayor presión (10 kg/cm2), obtuvieron una mejor resistencia a la compresión.

2.2 BASES TEÓRICAS

2.2.1 Ladrillos de suelo – cemento.

Los ladrillos de suelo - cemento son unidades de albañilería elaboradas a partir de un suelo estabilizado con cemento, que a una humedad determinada son compactados en una máquina de presión. Estas unidades a diferencia de los ladrillos de arcilla cocida, no necesitan de la cocción para adquirir su resistencia, ya que la adquieren por la compactación de la mezcla, el fraguado del estabilizante y el curado de las unidades. En cuanto a sus características principales, Gatani (2000) menciona las siguientes:

 Utilización para mampostería cara vista con similar técnica de construcción que los ladrillos tradicionales.

 Su costo de producción es reducido, si para su fabricación se toma en cuenta el porcentaje de cemento a usar y la elección del tipo de máquina para el prensado.

 Ligeramente por encima del peso que un ladrillo de arcilla cocida.

 Absorben 10 veces menos agua que un ladrillo de arcilla cocida.

(25)

En cuanto a sus dimensiones y formas, los fabricantes de ladrillos de suelo-cemento suelen ir innovando, presentando así productos de gran variedad, como ladrillos alveolares, macizos, canaleta, etc.

Figura 1: Formas y dimensiones de ladrillos de suelo – cemento.

Fuente: (Alibaba, 2019)

2.2.2 Mezcla de suelo - cemento

La Portland Cement Association menciona lo siguiente:

El suelo - cemento es una mezcla íntima de suelo, convenientemente pulverizado, con determinadas porciones de agua y cemento que se compacta y cura para obtener mayor densidad, cuando el cemento se hidrata la mezcla se transforma en un material duro, durable y rígido. (De la Fuente Lavalle, 2013, pág. 13).

Según esta referencia podría interpretarse al suelo - cemento como una clase de concreto, aunque el concepto suelo - cemento de por si no permite una definición clara. De la Fuente Lavalle (2013) también menciona que es mejor formular el concepto “suelo – cemento “ como “suelo tratado con cemento”, este concepto ya de por sí, es de connotación amplia y permite clasificarlo según el tipo de suelo, clase de tratamiento y cemento utilizado.

2.2.2.1 Componentes del suelo – cemento a. Suelo

Para Gatani (2000), “el suelo adecuado para ser estabilizado con cemento es el que da una resistencia elevada y poca contracción al secarse” (pág.

(26)

37). Los suelos arenosos brindan mejores resultados de resistencia al ser estabilizados, y para conglomerar la mezcla y darle mayor trabajabilidad se requerirá la presencia de arcilla en menor cantidad.

Tabla 1:Proporción óptima del suelo para ser estabilizado con cemento, % en volúmenes.

Fuente: (Gatani, 2000)

Toirac Corral (2008), menciona que los suelos ideales para ser estabilizados con cemento son aquellos que permitan una mejor trabajabilidad en la mezcla y demanden menor consumo de cemento, entre un 5 y 12% del peso total del suelo. Estos suelos tendrán una granulometría y plasticidad óptimas como se muestras en las siguientes tablas.

Tabla 2: Rangos granulométricos óptimos para mezclas de suelo – cemento.

Fuente: (Toirac Corral, 2008)

Tabla 3 : Límite LL y LP óptimos, para mezclas de suelo - cemento.

Fuente: (Toirac Corral, 2008)

Componentes del suelo (%) Recomendado

Arena 75%

Limos y Arcilla 25%

# de tamiz % que pasa

3 “ 100%

# 4 100 - 50%

# 40 100-15%

# 200 50-10%

Limites LL y LP (%) Optimo L. Líquido Menor al 45%

L. Plástico Menor al 18%

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b. Cemento

Todo tipo de cemento puede ser usado para la estabilización de los suelos, entre ellos, el más usado es el cemento Portland tipo I. De la Fuente (2013) menciona lo siguiente: usar cemento tipo III, otorga una resistencia inicial alta para la mezcla, usar cemento tipo II, reduce el agrietamiento de la mezcla seca compactada. En consecuencia, será preferible tener en cuenta las condiciones de uso y las características del suelo para la elección correcta del tipo de cemento.

De la Fuente Lavalle (2013) también menciona que él % de cemento a utilizar en la mezcla puede variar entre el 2 % y 25 % del peso seco total, un rango más preciso son los porcentajes en peso o volumen según el tipo de suelo a estabilizar de la tabla 4.

Tabla 4: Porcentajes de cemento en peso y volumen para tipos de suelos

Fuente: (De la Fuente Lavalle, 2013)

c. Agua

En la mezcla suelo - cemento, el agua cumple como principales funciones:

“hidratar el cemento para producir la aglutinación de las partículas sólidas Grupo

suelo según ASSTHO

Volumen % Peso %

A-1-a 5-7 3-5

A-1-b 7-9 5-8

A-2-4 7-10 5-9 A-2-5 7-10 5-9 A-2-6 7-10 5-9

A-2-7 7-10 5-9

A-3 8-12 7-11

A-4 8-12 7-12

A-5 8-12 8-13

A-6 10-14 9-15

A-7 10-14 10-16

(28)

y producir la lubricación entre las partículas para facilitar la compactación” (De la Fuente Lavalle, 2013, pág. 20).

Toirac Corral (2008), menciona que el suelo y la mezcla se comportan de forma similar, por lo que la densidad máxima seca del suelo determinará para la mezcla, un contenido de humedad óptimo. Este procedimiento se desarrollará mediante el ensayo Proctor Modificado.

2.2.2.2 Reacción durante la mezcla

La compactación es un proceso que tiene un efecto benéfico en la mezcla porque aumenta la resistencia y durabilidad del producto, este proceso es recomendado hacerlo sin retardo una vez realizada la mezcla, ya que durante este periodo se desarrolla un proceso físico - químico entre los componentes de la mezcla, agua – cemento y suelo, en esta reacción la pasta, agua – cemento, reacciona de forma diferente con la parte fina y gruesa del suelo.

Con la parte fina ocurre un proceso químico donde los minerales arcillosos cambian su estructura interna producto del periodo de hidratación de la pasta, De la Fuente Lavalle (2013), menciona como se produce cronológicamente esta reacción:

1) Hidratación del cemento y sus compuestos con producción de Ca(OH)2.

2) Adsorción de calcio en las zonas de intercambio catiónico.

3) Adsorción de Ca(OH)2 en las superficies de la arcilla.

4) Encapsulación de cristales de Ca(OH)2 por geles de silicatos y aluminatos de calcio.

5) Posible encapsulación de los granos de cemento por geles y arcillas.

6) Combinación química de Ca(OH)2 con SiO2 y Al2O3.

El ordenamiento de dichas partículas genera una nueva estructura similar a la forma de un panal de abejas. (Toirac Corral, 2008). Por su parte la fracción gruesa y la pasta forman puentes de unión dejando vacíos entre ellas. Las combinaciones de ambas estructuras generan cada una por su parte, la estabilidad (puentes de partículas gruesas) y la cohesión (paneloides de partículas finas, necesarias en las mezclas de suelo - cemento.

(29)

2.2.3 Propiedades de la Albañilería para fines estructurales

La norma E. 070 “Albañilería” define a la mampostería (albañilería) como un material estructural compuesto por unidades, ladrillos o bloques, asentadas con mortero o integradas con concreto líquido. La norma también establece las características que deberán cumplir estos componentes en cuanto a sus propiedades físicas y mecánicas para su uso estructural. Aunque los estudios de la norma están basados para ladrillos fabricados con materiales como la arcilla, sílice-cal o concreto, varios investigadores toman sus parámetros para compararlos con los resultados de las pruebas desarrolladas a la albañilería construida con ladrillos de suelo - cemento.

Para efectos estructurales la norma E.070 “Albañilería” clasifica a los ladrillos mediante los resultados de pruebas físicas (Variación dimensional y alabeo) y mecánicas (resistencia a la compresión).

Tabla 5: Clasificación para fines estructurales de unidades de albañilería según la Norma E.070 Albañilería.

Fuente: (SENCICO, 2006)

El mortero es un componente importante en la albañilería porque cumple dos funciones, la primera ligada a las imperfecciones geométricas de los ladrillos, estas unidades al momento de la construcción del muro crean disparejos de hilada a hilada, donde el uso del mortero reduce estas irregularidades, y su segunda función es unir los ladrillos en un todo (muro). Para uso estructural la norma E.070 “Albañilería”

proporciona dosificaciones de mortero a partir de la mezcla de cemento, cal y arena.

CLASE

VARIACIÓN DE LA DIMENSIÓN

(máxima en porcentaje) ALABEO (máximo

en mm)

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA

A COMPRESIÓN f´b mínimo en MPa (kg/cm2 ) sobre área

bruta Hasta

100 mm Hasta

150 mm Más de 150 mm

Ladrillo I ± 8 ± 6 ± 4 10 4,9 (50)

Ladrillo II ± 7 ± 6 ± 4 8 6,9 (70)

Ladrillo III ± 5 ± 4 ± 3 6 9,3 (95)

Ladrillo IV ± 4 ± 3 ± 2 4 12,7 (130)

Ladrillo V ± 3 ± 2 ± 1 2 17,6 (180)

Bloque P ± 4 ± 3 ± 2 4 4,9 (50)

Bloque NP ± 7 ± 6 ± 4 8 2,0 (20)

(30)

Tabla 6: Dosificaciones de mortero para muros portantes y no portantes según la Norma E. 070 “Albañilería”.

Los prismas de albañilería son especímenes que mediante pruebas mecánicas determinan la resistencia a la compresión axial y corte de la albañilería. Están resistencias son necesarias para el diseño posterior de la albañilería. La norma E.070

“Albañilería” muestra los procedimientos y valores de las resistencias características de la albañilería elaboradas con unidades de diferentes materias primas.

Tabla 7: Resistencias características de la albañilería según la norma E.070 “Albañilería”.

TIPOS DE MORTERO

TIPO CEMENTO CAL ARENA USOS P1 1 0 a 1/4 3 a 3 ½ Muros Portantes

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

NP 1 - Hasta 6 Muros No Portantes

RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS DE LA ALBAÑILERÍA Mpa ( kg / cm2)

Materia

Prima Denominación UNIDAD

(f ´ b) PILAS

(f ´ m) MURETES (v´ m) Arcilla

King Kong

Artesanal 5,4 (55) 3,4 (35) 0,5 (5,1) King Kong

Industrial 14,2 (145) 6,4 (65) 0,8 (8,1) Rejilla Industrial 21,1 (215) 8,3 (85) 0,9 (9,2)

Sílice-cal

King Kong Normal 15,7 (160) 10,8 (110) 1,0 (9,7) Dédalo 14,2 (145) 9,3 (95) 1,0 (9,7) Estándar y mecano 14,2 (145) 10,8 (110) 0,9 (9,2)

Concreto Bloque Tipo P

4,9 (50) 7,3 (74) 0,8 (8,6) 6,4 (65) 8,3 (85) 0,9 (9,2) 7,4 (75) 9,3 (95) 1,0 (9,7) 8,3 (85) 11,8 (120) 1,1 (10,9)

(31)

2.2.3.1 Propiedades físicas

a. Variación Dimensional y Alabeo

Ningún ladrillo es completamente perfecto geométricamente, ya sea por variaciones en sus dimensiones (largo, ancho y alto), o por sus deformaciones (convexidades y/o concavidades), estas imperfecciones en la geometría de las unidades tienen incidencia en la resistencia y deterioro de la albañilería, además generan la necesidadde crear juntasde mortero para la construcción de muros.

b. Densidad

La Norma E.070 de Albañilería, no considera la propiedad de densidad de para clasificarlas, sin embargo, la Norma 331.017 de ITINTEC sí la considera, por el hecho de que refiere una estrecha relación con la resistencia de las unidades.

Tabla 8: Relación de la resistencia a la compresión y densidad en unidades.

Fuente: (INDECOPI, NTP 331.017, 1978)

c. Absorción,absorciónmáxima y coeficientede saturación

La absorcióny absorciónmáxima son propiedades físicas que miden la impermeabilidad de los ladrillos, su aplicación depende a las condiciones de uso al cual estén expuestas, y a la relación de estas se le denomina

Tipo

RESISTENCIA COMPRESION A LA

(mínima daN/cm2)

DENSIDAD (mínima en

g/cm3)

I Sin Límite 1.5

60 Sin Límite

II Sin Límite 1.6

70 1.55

III 95 1.6

IV 130 1.65

V 180 1.7

(32)

coeficiente de saturación, esta propiedad física es una medida de durabilidad.

Tabla 9: Clasificaciónde unidades de albañileríasegún su absorción y coeficiente de saturación

Fuente: (INDECOPI, NTP 331.017, 1978)

d. Succión

Para lograr una unión adecuada entre el mortero y los ladrillos, será necesario hacer la prueba de succión. El mortero pierde agua al estar en contacto con los ladrillos y este al endurecer logra una incompleta adhesión con la cara de la siguiente unidad. Para succiones mayores a veinte gramos por minuto en un área de 200cm2, los ladrillos deberán ser saturados antes de entrar al contacto con el mortero.

Tabla 10: Clasificación de unidades de albañilería según su succión NTP331.017.

Fuente: (INDECOPI, NTP 331.017, 1978) Tipo ABSORCIÓN (máx. en %)

COEFICIENTE SATURACIÓN DE

(máximo) I Sin Límite Sin Límite II Sin Límite Sin Límite

III 25 0.9

IV 22 0.88

V 22 0.88

Tipo SUCCIÓNPROMEDIO (en gramos / 200 cm2)

I 61

II 66

III 53

IV No se obtuvo valores

V 38

(33)

2.2.3.2 Propiedades mecánicas a. Resistenciaa la compresión

La Norma 331.017 de ITINTEC menciona que la resistencia a compresión axial de la pila, f’m, es la propiedad más importante de la albañilería, porque define su calidad estructural, además, el f’m tiene como principal componente, después de la perfección geométrica de la unidad, a la resistencia por compresión axial de la unidad, f’b. Se estima que la resistencia de las pilas oscila entre un 25% y 50% de la resistencia de las unidades, valores bajos como el 25% nos da una idea de la baja calidad del mortero y construcción de las pilas, y valores como un 50% representa la condición más óptima. Por otra parte, la prueba de resistencia a la compresióndiagonal enmuretes, representa a la resistencia característica de la albañilería al corte (v’m), los muretes en esta prueba fallan por fuerza cortante, una falla que corta las unidades y el mortero (tracción diagonal), una falla transversal por la diagonal del murete representa una óptima adherencia entre la unidad y el mortero.

2.2.4 Murosportantes y no portantesen Huancayo

San Bartolomé Ramos (1994), clasifica la albañileria de dos formas, por la función estructuralo solicitaciones que actuan en ella y por la distribución del refuerzo, de la primera, para fines estructurales la albañileria funcionará como murosportantes y no portantes. Los muros no portantes son aquellos que no reciben cargas verticales por lo que su diseño se basa en considerar unicamente las cargas verticales a su plano, en la construcción son utilizados en cercos perimétricos, tabiques, parapetos, etc. Los muros portantes estan sujetos a todo tipo de solicitud y son usados como elementos estructuralesde un edificio.

Huancayo es la provincia de Junín, y está ubicada geográficamente en las coordenadas 12°04’00’’S 75°13’00’’O. Según la Norma E.030 de Diseño Sismorresitente, Huancayo se ubica en la zona sísmica “3”.

(34)

Figura 2 : Zonificación sísmica del mapa del Perú de la Norma E.030 Diseño Sismorresitente.

La Norma E.070 “Albañilería” menciona limitaciones en cuanto al uso de los distintos tipos de albañilería para fines estructurales, la aplicación de las unidades está en función a su tipo y la zona sísmica.

Tabla 11: Limitacionesen el uso de la unidadde albañileríapara fines estructurales según la Norma E.070 Albañilería.

TIPO

ZONAS SÍSMICAS 2Y 3 ZONA SÍSMICA1 Para muros

portantes en edificaciones de

pisos a más 4

Para muros portantes en edificaciones de

1 a 3 pisos

Para muros portantesen todotipo de edificaciones Sólido

Artesanal No Sí, hasta 2 pisos Sí

Sólido

Industrial Sí Sí Sí

Alveolar

Alveolos totalmente rellenos con concreto líquido

(grout)

Alveolos parcialmente

rellenos con concreto líquido

(grout)

Alveolos parcialmente

rellenos con concreto líquido

(grout)

Hueca No No Sí

Tubular No No Sí, hasta dos

pisos

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2.3 MARCO CONCEPTUAL Ladrillo suelo – cemento

Unidad de albañilería elaborada de la compactación de la mezcla de suelo, cementoy agua.

Unidad dealbañilería

Compone la mínima unidad de un muro, son ladrillos y bloques, estas pueden ser de los tipos sólida, hueca, alveolar o tubular.

Pilas de albañilería

Son prismas compuestos por unidades de albañilería apiladas unasobre otra mediante el uso de mortero, su tamaño mínimo es de 2 unidades apiladas, y estos sirven paradeterminar la resistencia característica a la compresión axial de la albañilería

Muretes dealbañilería

Son prismas cuadrados compuestos por unidades de albañilería y mortero, su tamaño mínimo es de 60 centímetros de lado, los muretes son especímenes de prueba para determinar la resistencia característica al corte de la albañilería

Muro Portante

Según la Norma E.070 “Albañilería”, losmuros portantes son elementos estructurales capaces de transmitir cargas verticales y horizontales de un nivel al nivel inferior o ala cimentación.

Muro No Portante

Según laNorma E.070 “Albañilería”, los muros noportantes son elementos estructurales que solo soportan cargasprovenientes de su pesopropio y cargas transversalesa su plano como, porejemplo, los cercos perimétricos, parapetos, etc.

(36)

CAPITULOIII: MÉTODO DEINVESTIGACIÓN

3.1 DISEÑO METODOLÓGICO 3.1.1 Método

Lainvestigación usa el método científico, porque “usaun conjuntode procedimientos de los cualesse plantean los problemascientíficos y se ponena prueba las hipótesise instrumentos de trabajoinvestigativo” (Tamayo y Tamayo, 2003, pág. 28).

3.1.2 Tipo

La investigaciónes del tipo aplicada, porque “tiene propósitos prácticos inmediatos bien definidos, es decir, se investiga para actuar, transformar, modificar o producir cambiosen un determinado sector de la realidad” (Díaz Carrasco, 2005, págs. 43-44) 3.1.3Nivel

La investigación tiene un nivel descriptivo, porque “trabaja sobre realidades de hecho, y su característica fundamental es la de presentamos una interpretación correcta” (Tamayo y Tamayo, 2003, pág. 46)

3.1.4 Diseño

Lainvestigación tiene un diseño cuasiexperimental, porquela variable independiente es manipulada para observar el efecto que tiene sobre la variable dependiente.

(Hernández Sampieri, Fernández Collado, & Baptista Lucio, 2014) 3.1.5 Población y Muestra

3.1.5.1 Población

Se elaboró 261 unidades de suelo estabilizado con diferentes porcentajes de cemento, 10%, 15% y 20%. Para la compactación de la mezcla se usó una prensa hidráulica de 7 ton de presión.

(37)

3.1.5.2 Muestra

Se tomarán para la muestra el total de unidades elaboradas, tanto para los ensayos físicos como mecánicos.

Tabla 12: Muestra de unidades de albañilería para pruebas físicas y mecánicas.

Fuente: Elaboración propia.

3.1.6 Técnicas e instrumentos de recolección de información

Se utilizóla observación directa como técnicade recolección de información, con el cual se eligió el suelo inicial para la elaboración de las muestras. Luego se hizo uso de pruebas estandarizadas para laobtención de los resultados. Losinstrumentos y resultados fueron validados por los laboratorios de ensayo de materiales de las facultades deIngeniería Civil de la UNCP y UNI.

3.2 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO

Para esta investigación se siguió los siguientes procedimientos: (1) Selección del suelo, (2) Extraccióndel suelo, (3) Secado, (4) Tamizado, (5) Mezclado de componentes en seco, (6) Ensayo de suelos, (7) Adición de cemento y agua, (8) Compactación y moldeo, (9) Acopio y Curado ,y (10) Ensayos físico-mecánicos de la albañilería.

DOSIS (%

CEMENTO) DE

ENSAYOS FÍSICOS ENSAYOS MECÁNICOS

TOTAL SUB VARIACIÓN

DIMENSIONAL

Y ALABEO SUCCIÓN

PESO ESPECÍFICO

HUMEDAD Y

ABSORCIÓN, ABS.

MAXIMA Y COEF.

SATUR.

COMPRESIÓN AXIAL EN UNIDADES

COMPRESIÓN AXIAL EN

PILAS

COMPRESIÓN DIAGONAL EN MURETES

Muestras

al 10% 10 5 5 5 5 12 45 87

Muestras

al 15% 10 5 5 5 5 12 45 87

Muestras

al 20% 10 5 5 5 5 12 45 87

TOTAL 261

(38)

Figura 3: Secuencia del proceso metodológico.

3.2.1 Características de los ladrillos suelo – cemento

Según la Norma E.070 “Albañilería”,las unidades se definen como ladrillos, ya que de acuerdo a sus dimensiones lo hacen manipulable con una sola mano. La unidad clasifica como ladrillo macizo porque su área neta equivale al 100% de su área bruta.

Los ladrillos de suelo - cemento presentan menor rugosidad que los ladrillos convencionales de arcilla cocida por lo que, se adicionó ranuras en ambas caras de asentado, en la cara superior, una ranura trapezoidal similar a los ladrillos artesanales de arcilla cocida, en la cara inferior, 5 ranuras semicilíndricas de ½” de diámetro, los detalles se presentan en las siguientes imágenes:

Figura 4: Vista de planta, ladrillo suelo – cemento, dimensiones (cm), cara superior.

Figura 5: Vista de planta, ladrillo suelo – cemento, dimensiones (cm), cara inferior.

Selección

del suelo Extracción

del suelo Secado Tamizado Mezclado

de componente s

Adición de cemento y agua

Compactación y moldeo Acopio y

curado Ensayos físico –

mecánicos de la albañilería

Ensayo de

suelos. “Suelo tipo A-2-4”

NO SI

(39)

Figura 6: Vista isométrica, dimensiones en centímetros, ladrillo- suelo cemento.

3.2.1.1 Justificación del % de cemento usado para las unidades

“La cantidad de cemento puede variar entre el 2% y 25% del peso seco de la mezcla. El promedio es del 10 % y se procura que no pase del 15 % por razones económicas” (De la Fuente Lavalle, 2013, pág. 19). En la presente investigación se busca obtener unidades para fines estructurales por lo que la resistencia y durabilidad son primordiales, en tal sentido se plantea las siguientes dosificaciones:

A) Dosificación mínima, 10% de cemento. (Muestra Patrón)

Meza López (2018), en su tesis de pregrado elabora ladrillos alveolares de tierra comprimida con dosificaciones minimas de 7% y 11% de cemento, en sus pruebas de durabilidad y resistencia a compresion de unidades, obtiene que las unidades elaboradas con 7% de cemento, sufren deterioros considerables y resistencias por debajo a lo requerido según la norma E.070 “Albañilería”. Por su parte, las unidades elaboradas con 11% de cemento son recomendadas en calidad de durabilidad, pero en resistencia obtienen valores aun bajos, f’b = 27.99 kg/cm2, según lo mínimo requerido por dicha norma. Se plantea usar 10% de cemento que es una dosis aproximada a la que usó el autor, con esta dosificacion se espera obtener una mayor resistencia ya que en esta investigación las unidades de prueba serán macizas y, además, serán compactadas a una mayor presión.