Cen Ieg0198

COORDINACIÓN DE INVESTIGACIÓNÁrea de Ingeniería Estructural y Geotecnia

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES

ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE LASPROPIEDADES MECÁNICAS

DEL SISTEMA HEBEL

José Antonio ZepedaAlexandra M. Otálora

Sergio M. Alcocer

IEG/01/98Abril, 1998

SISTEMA NACIONAL DE PROTECCIÓN CIVIL

COORDINACIÓN GENERAL DE PROTECCIÓN CIVIL

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES

ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL SISTEMA HEBEL

José Antonio Zepeda

Alexandra M. Otálora

Sergio M. Alcocer

Informe preparado para

CONTEC MEXICANA S.A. DE C.V.

Área de Ingeniería Estructural y Geotecnia

Abril, 1998

ii

CONTENIDO

CONTENIDO ..................................................................................................................... II

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1 1.1 ANTECEDENTES .................................................................................................................................... 1 1.2 OBJETIVOS............................................................................................................................................. 1

CAPÍTULO 2 PROPIEDADES DEL CONCRETO CELULAR CURADO EN AUTOCLAVE..................................................................................................................... 2 2.1 ALCANCE ................................................................................................................................................ 2 2.2 DIMENSIONES DE BLOQUES TIPO....................................................................................................... 2 2.3 ABSORCIÓN Y PESO VOLUMÉTRICO .................................................................................................. 4 2.4 RESISTENCIA A COMPRESIÓN ............................................................................................................ 5

2.4.1 Bloques...................................................................................................................................... 5 2.4.2 Cubos ........................................................................................................................................ 7 2.4.3 Prismas...................................................................................................................................... 7 2.4.4 Influencia de la Densidad y la Relación de Aspecto.................................................................. 9

2.5 RESISTENCIA A FLEXIÓN...................................................................................................................... 9 2.6 RESISTENCIA DEL MORTERO CONTEC ............................................................................................ 11

CAPÍTULO 3 COMPRESIÓN EN PILAS ....................................................................... 13

CAPÍTULO 4 PRUEBAS DE MURETES........................................................................ 16

CAPÍTULO 5 PROPIEDADES DE DISEÑO................................................................... 20

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES .................................................................................... 22

REFERENCIAS ............................................................................................................... 23

ANEXO A RESULTADOS DE LOS ENSAYES............................................................. 24

1

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES

El Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) desarrolla desde 1990 un extenso programa de investigación sobre la seguridad estructural de la vivienda de bajo costo. Los principales objetivos de este proyecto son los siguientes:

1) Verificar experimentalmente la seguridad sísmica de estructuras de mampostería diseñadas

y construidas según el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (DDF, 1991);

2) Evaluar el efecto de distintas alternativas de refuerzo en el comportamiento sísmico de muros de mampostería;

3) Proponer, si es necesario, modificaciones a las prácticas de diseño y construcción de estructuras de mampostería que conduzcan a construcciones más seguras y eficientes;

4) Adecuar la seguridad sísmica de las construcciones con el peligro sísmico de diferentes regiones; y

5) Valorar el desempeño de nuevos materiales y sistemas constructivos. Dentro de este último objetivo, Contec Mexicana S.A. de C.V. solicitó al CENAPRED la

realización de los estudios necesarios en los materiales del sistema Hebel a fin de conocer su comportamiento en elementos estructurales para vivienda, sobre todo la respuesta de estos elementos a cargas laterales, para definir los requerimientos de su empleo en zonas sísmicas de México.

1.2 OBJETIVOS

Los objetivos del estudio fueron determinar:

1) Los índices de resistencia a la compresión de bloques, prismas y cubos de concreto celular curado en autoclave (CCCA) y los índices de resistencia a la compresión y tensión diagonal/cortante de la mampostería de bloques de CCCA.

2) La resistencia a flexión del CCCA. 3) Las rigideces axial y al corte de la mampostería de bloques de CCCA. 4) El modo de falla de las probetas ensayadas. 5) La absorción y el peso volumétrico de los bloques de CCCA.

2

CAPÍTULO 2

PROPIEDADES DEL CONCRETO CELULAR CURADO EN AUTOCLAVE

2.1 ALCANCE

Para determinar las propiedades mecánicas se realizaron ensayes en cubos, prismas y bloques de dos tipos de CCCA Contec. Las propiedades determinadas en los bloques fueron: dimensiones, densidad, absorción y resistencia a la compresión; ésta última se compara con la obtenida del ensaye de cubos. Los prismas se utilizaron para determinar el módulo de elasticidad y la resistencia a flexión (módulo de ruptura). Los resultados de los ensayes están en el Apéndice.

Los bloques que formaron la muestra (Fig. 2.1) fueron piezas GP2 en dos espesores: 150 y

175 mm y piezas GP4 también en espesores de 150 y 175 mm. La densidad nominal de GP2 es de 0,5 t/m³, y la de GP4 es de 0,7 t/m³. Las caras de los bloques son lisas. Los bloques fueron proporcionados por Contec Mexicana S.A. de C.V., y fueron seleccionados aleatoriamente del tren de producción.

Figura 2.1 Bloques Contec

2.2 DIMENSIONES DE BLOQUES TIPO

Se determinaron las dimensiones en 20 bloques de cada tipo, de acuerdo con la NMX-C38 (ONNCCE, 1996a), para evaluar la estabilidad dimensional de las piezas. Se registraron el peralte, anchura y longitud de éstos. Las mediciones se hicieron con un vernier con aproximación de 0,1 mm. Los resultados de las mediciones se resumen en las tablas 2.1 a 2.4, donde CV es el coeficiente

CAPÍTULO 2 PROPIEDADES DEL CCCA CONTEC

3

de variación (relación entre la desviación estándar de la muestra y el valor medio). La identificación de las dimensiones L, P y E se muestra en la Fig. 2.2. Los valores nominales fueron obtenidos del Manual Técnico de Contec Mexicana S.A. de C.V. (Contec, 1997).

Longitud

Espesor

Peralte

L LongitudP PeralteE Espesor

Figura 2.2 Dimensiones de los bloques determinadas

Tabla 2.1. Dimensiones medias de bloques GP2/0,5 de 150 mm de espesor

Dimensiones [mm] L1 L2 P1 P2 E1 E2

Media 627 627 199 199 150 149 C.V. [%] 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2

Nominales 625 200 150



Media 626 626 199 199 175 174 C.V. [%] 0,0 0,0 0,2 0,2 0,2 0,4




Media 627 627 199 199 150 150 C.V. [%] 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2




Media 626 626 199 199 175 175 C.V. [%] 0,1 0,1 0,2 0,3 0,2 0,2



4

Examinando los resultados, es evidente la estabilidad dimensional de los bloques en su longitud, peralte y espesor. Los valores medios de mismas dimensiones L1 y L2, P1 y P2 (en cada caso) son iguales y en el caso de E1 y E2, similares; sus coeficientes de variación no excedieron de 0,005 en las diferentes medidas y en cada caso en particular.

La media es prácticamente igual que el valor nominal en todos los casos (G2/0,5 y G4/0,7).

2.3 ABSORCIÓN Y PESO VOLUMÉTRICO

Para determinar la absorción y el peso volumétrico seco se emplearon piezas enteras. El ensayo de absorción incluyó las siguientes etapas:

a) Medición de las dimensiones del espécimen. b) Secado en un horno a una temperatura de 100ºC hasta que no se observaron variaciones

en su peso (en general, 24 h). c) Pesaje de la pieza. d) Sumersión del espécimen en agua durante 48 h. e) Pesaje de la pieza. El porcentaje de agua contenido en un bloque en condición SSS (saturado superficialmente

seco) se le conoce como porcentaje de absorción y se obtiene como

Absorción =−W W

Wxsss s

s100 (2.1)

donde Ws y Wsss son los pesos registrados en estado seco y en condición SSS, respectivamente.

El porcentaje de absorción se determinó en quince bloques por tipo de pieza (60 en total).

Los valores medios de los resultados aparecen en la Tabla 2.5. Según Contec (1997) las densidades mínimas de GP2/0,5 y GP4/0,7 son de 450 y 600 kg/m³,

respectivamente.

Tabla 2.5. Absorción y peso volumétrico seco

Absorción Peso Volumétrico Seco [kg/m³]

GP2/0,5 GP4/0,7 GP2/0,5 GP4/0,7

Tipo de pieza 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Media 75% 68% 57% 53% 480 500 680 670 C.V. 0,11 0,21 0,10 0,17 0,04 0,07 0,04 0,06

Media 72% 55% 490 670


5

Como se cuenta con el peso de la muestra en estado natural (Wm) antes de secado en el horno, se pudo calcular también el contenido de agua para la condición natural en laboratorio. Para esto sólo se sustituye en la ec. 2.1 el peso natural de la muestra Wm por el peso Wsss, llamándole al resultado contenido natural de agua. En la Tabla 2.6 se presentan el peso volumétrico y el contenido de agua de las muestras en ambiente de laboratorio.

Tabla 2.6. Propiedades en ambiente de laboratorio

Peso volumétrico [kg/m³] Contenido natural de agua [%]

GP2/0,5 GP4/0,7 GP2/0,5 GP4/0,7

Tipo de pieza 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Media 617 623 823 846 24 26 25 28 C.V. 0,03 0,03 0,04 0,02 0,15 0,15 0,20 0,08

Media 620 834 25 26

Según Contec (1997) la densidad de diseño para GP2/0,5 y GP4/0,7 es de 600 y 700 kg/m³,

respectivamente, que son valores inferiores a los medios determinados en ambiente de laboratorio.

2.4 RESISTENCIA A COMPRESIÓN

2.4.1 Bloques

Para determinar este índice de resistencia se realizó el ensaye propuesto para tabiques en la norma NMX C36 (ONNCCE, 1996b). El espécimen consistió en una pieza completa ensayada en una máquina universal (Fig. 2.3). Para obtener una distribución uniforme de la carga aplicada por el cabezal de la máquina, se colocaron dos placas de acero de 25 mm de espesor.


6

Maquina Universal

Figura 2.3 Ensaye de compresión en piezas La resistencia a la compresión se determinó para cuatro tipos de piezas (al igual que en la

prueba de dimensiones). El promedio para cada tipo se calculó como la media aritmética de las resistencias de nueve piezas. En la Tabla 2.7 se incluyen los valores medios y la dispersión.

La falla de las piezas, para los cuatro casos, se inició por el aplastamiento de las caras

verticales en contacto con las placas de acero.

Tabla 2.7. Resistencia a la compresión de piezas

Tipo de pieza GP2/0,5-150 mm GP2/0,5-175 mm GP4/0,7-150 mm GP4/0,7-175 mm

Media 25 kg/cm² 26 kg/cm² 40 kg/cm² 43 kg/cm² C.V. 0,05 0,08 0,03 0,03

Media 25 kg/cm² (2,5 MPa) 41 kg/cm² (4,1 MPa)

Nota: 1kg/cm² = 0,0981 MPa El coeficiente de variación de la población por densidad fue muy bajo, menor que el 10%, y

con valores del 3%. Esta magnitud es indicativa de la uniformidad de la materia prima empleada y de un adecuado control de calidad.


7

2.4.2 Cubos

Para determinar este índice de resistencia se realizó el ensaye propuesto por las normas DIN alemanas utilizando cubos de 100 mm de lado labrados por Contec Mexicana.

La resistencia a la compresión se determinó para dos densidades: GP2/0,5 y GP4/0,7. El

promedio para cada tipo se calculó como la media aritmética de las resistencias de veinte cubos. En la Tabla 2.8 se incluyen los valores promedio y dispersión.

Tabla 2.8. Resistencia a la compresión de cubos

Muestra Resistencia a compresión

Contenido de agua

GP2/0,5 Media 37 kg/cm² (3,6 MPa) 16% C.V. 0,06 0,13

GP4/0,7 Media 56 kg/cm² (5,5 MPa) 16% C.V. 0,05 0,10

Según Contec (1997), las resistencias mínimas a la compresión de GP2/0,5 y GP4/0,7 son de

25 y 50 kg/cm², respectivamente. La resistencia a compresión de los cubos fue del orden de 45% mayor que la de las piezas. Al

igual que en el caso de las piezas, el coeficiente de variación de la población por densidad fue muy bajo, del orden del 6 %.

De acuerdo con RILEM (1993) las diferencias en resistencia entre cubos de 100 mm y cubos

de 150 mm se pueden despreciar ya que la resistencia en compresión del CCCA es independiente del tamaño del espécimen (en este intervalo) debido a su homogeneidad.

2.4.3 Prismas

La resistencia a la compresión también se obtuvo del ensaye de prismas de 150 x 150 mm y 300 mm de altura. El promedio para cada tipo se calculó como la media aritmética de las resistencias de diez prismas. En la Tabla 2.9 se incluyen los valores medios y su dispersión.

También se determinó del módulo de elasticidad de los prismas según la NMX C 128

(ONNCCE, 1996c). En la Fig. 2.4 se presenta un detalle de la instrumentación colocada en los prismas para conocer la relación esfuerzo–deformación: dos transductores de desplazamiento en dirección de la carga.

La NMX C128 (ONNCCE, 1996c) permite determinar el módulo de elasticidad mediante el

cálculo de la pendiente de una recta secante que inicia sobre la curva esfuerzo–deformación para una deformación de 0,00005 y que la cruza en el 40% del máximo valor de resistencia a compresión.


8

Tabla 2.9. Resistencia y módulo de elasticidad de prismas (h/l=2)

Muestra Resistencia a compresión

Módulo de elasticidad Contenido de agua

GP2/0,5 Media 29 kg/cm² 13 155 kg/cm² 16% C.V. 0,08 0,08 0,18

GP4/0,7 Media 43 kg/cm² 18 730 kg/cm² 15% C.V. 0,10 0,14 0,22

Nota: 1kg/cm² = 0,0981 MPa La resistencia a compresión de los especímenes con una relación de aspecto de 2 fue del

orden de 20% menor que la de los cubos.

Figura 2.4 Ensaye de compresión en prismas En la Fig. 2.5 se presenta las curvas esfuerzo–deformación promedio para los dos tipos de

prismas ensayados.


9

0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]

Deformación [mm/mm]

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,0000 0,0020,001 0,003 0,004 0,005 0,006

GP2/0,5GP4/0,7

Figura 2.5 Curvas promedio esfuerzo-deformación de prismas

2.4.4 Influencia de la Densidad y la Relación de Aspecto

Como se muestra en la Fig. 2.6, la resistencia a compresión del CCCA está relacionada con su densidad y se incrementa con la densidad. Según los valores de resistencia y densidad obtenidos y de acuerdo con RILEM (1993), los bloques GP2/0,5 se clasifican como CCCA de resistencia media y los bloques GP4/0,7 como CCCA de resistencia alta.

La resistencia de los bloques de dimensiones tipo (p. ej. con un área cargada de 175 x

625 mm y con 200 mm de altura) fue, en promedio, 30% menor que la resistencia de los cubos.

2.5 RESISTENCIA A FLEXIÓN

La resistencia a la flexión del CCCA se obtuvo de acuerdo con la norma NMX–C303 (ONNCCE, 1996d) usando una viga simple con carga en el centro del claro. Los especímenes fueron prismas de 150 x 150 x 500 mm (Fig. 2.7) labrados por Contec Mexicana. Se ensayaron 10 prismas.

En la Tabla 2.10 se presenta la media y coeficientes de variación para prismas GP2/0,5 y

GP4/0,7.


10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

GP2

GP4

Cubos

Prismas

Piezas

Peso Volumétrico a la Prueba [kg/m³]

Resi

sten

cia

a Co

mpr

esió

n [k

g/cm

²]

Figura 2.6 Relación entre la resistencia a compresión y la densidad del CCCA Contec (1 kg/cm² = 0,0981 MPa)

Tabla 2.10. Resistencia a la flexión de prismas

Tipo de muestra

Módulo de ruptura

Contenido de agua

GP2/0,5 Media 8,4 kg/cm² 39% C.V. 0,03 0,04

GP4/0,7 Media 11,5 kg/cm² 27% C.V. 0,04 0,13

Nota: 1kg/cm² = 0,0981 MPa


11

Figura 2.7 Ensaye de flexión en prismas Según BRE (1989), la resistencia del material en ambiente seco es de 15 a 20% mayor que la

resistencia del material saturado para el mismo tipo de prueba.

2.6 RESISTENCIA DEL MORTERO CONTEC

La resistencia del mortero adhesivo Contec tipo I se obtuvo de acuerdo con la norma NMX–C61 (Determinación de la resistencia a la compresión de cementantes hidráulicos). Se ensayaron un total de 30 cubos de 5 cm de arista: seis cubos por edad a los 3, 7, 14, 28 y 49 días. La evolución de la resistencia a compresión con la edad a la prueba se presenta en la Fig. 2.8.

La evolución de la resistencia del mortero presentó una tendencia creciente pero con un

incremento muy importante entre 3 y 7 días. La resistencia promedio a los 28 días fue igual a 165 kg/cm², superior en más de 30% al valor típico de la resistencia nominal del mortero tipo I (DDF, 1993).


12

0

Edad a la prueba [días]

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Resi

sten

cia

a co

mpr

esió

n [k

g/cm

²]

5 10 15 200 25 30 35 40 45 50

Figura 2.8 Evolución de la resistencia a compresión de cubos de mortero adhesivo Contec tipo I

13

CAPÍTULO 3

COMPRESIÓN EN PILAS

El comportamiento del conjunto pieza-mortero sujeto a carga axial simple, se estudió del

ensaye de pilas con relación altura/espesor de cuatro de acuerdo con el anteproyecto de norma mexicana referente a este tipo de ensaye (ONNCCE, 1997a).

Se construyeron nueve pilas para cada uno de los tipos de piezas y seis más con piezas de

distintos lotes. Se empleó mortero adhesivo Contec proporcionado de acuerdo con la especificación del fabricante. Para elaborar este mortero no se emplea arena. El mortero adhesivo Contec se aplicó con una cuchara Contec de anchura igual al espesor del bloque que se estaba colocando (la mezcla de mortero fluye a través de los dientes de la cuchara).

Los especímenes fueron construidos por un mismo albañil entrenado en el sistema, cuidando

la verticalidad de los costados y nivelando cada pieza al colocarla. El espesor de la juntas fue de 1,0 a 2,0 mm aproximadamente. Los especímenes se conservaron en el interior del laboratorio hasta su prueba. El ensaye se realizó en una máquina universal.

Para registrar la curva esfuerzo–deformación de la pila, se colocaron simétricamente dos

transductores de desplazamiento que medían la deformación total entre los extremos de las pilas. Los puntos de referencia de los transductores fueron dos marcos rígidos de aluminio sujetos a la pila con tornillos de punta. La longitud de medición fue del orden de 480 mm.

En la Tabla 3.1 se presentan los resultados de las pruebas de pilas. El módulo de elasticidad

Em se calculó como la pendiente de la secante al 40% de la resistencia. En la Fig. 3.1 se presentan las curvas promedio esfuerzo–deformación para los cuatro tipos de bloque ensayados.

Las curvas registradas en todos los ensayes se encuentran en el apéndice. De la Fig. 3.1 se

observa que las curvas fueron prácticamente elástico–lineales hasta la resistencia que está asociada a una falla súbita. El comportamiento se puede aproximar a una línea recta hasta la resistencia a una deformación de 0,002.

En la Fig. 3.2 se presentan las curvas esfuerzo–deformación promedio considerando la

desviación estándar correspondiente. La línea continua gruesa corresponde a la curva promedio, mientras que las discontinuas corresponden al promedio más y menos la desviación estándar correspondiente a cada nivel de deformación.

CAPÍTULO 3 COMPRESIÓN EN PILAS

14

Tabla 3.1 Compresión en pilas

GP2/0,5 GP4/0,7

Prueba 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Resistencia del mortero, fb [kg/cm²]

Media 160

Compresión axial, fm [kg/cm²]

Media 28,5 27,0 44,8 36,3

C.V. 0,06 0,05 0,10 0,07

Módulo de Elasticidad, Em [kg/cm²]

Media 13640 13860 23215 21870

C.V. 0,11 0,08 0,05 0,06

f fm p Media 1,15 1,03 1,12 0,80

E fm p Media 479 514 518 640


0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


GP4-17.5GP4-15GP2-17.5GP2-15

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,0000 0,0020,001 0,003 0,004 0,005 0,006

Figura 3.1 Curvas promedio esfuerzo-deformación de pilas

CAPÍTULO 3 COMPRESIÓN EN PILAS

15

0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


GP4-15

10

20

30

40

50

0,0020,001 0,003 0,0040

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


10

20

30

40

50

0,0020,001 0,003 0,004

0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


10

20

30

40

50

0,0020,001 0,003 0,0040

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


10

20

30

40

50

0,0020,001 0,003 0,004

GP4-17.5

GP2-17.5GP2-15

0 0

0 0

Figura 3.2 Curvas promedio esfuerzo-deformación con desviación estándar

Figura 3.3 Aspecto final de una de las pilas después de la falla (falla típica)

16

CAPÍTULO 4

PRUEBAS DE MURETES

El comportamiento del conjunto pieza - mortero sujeto a tensión diagonal y cortante se

estudió del ensaye de muretes cuadrados de acuerdo con el anteproyecto de norma mexicana referente a este tipo de ensaye (ONNCCE, 1997b). La base de los muretes fue de una pieza y media; el número de hiladas se determinó de modo de tener un espécimen cuadrado. Se colocaron cinco hiladas.

Se construyeron de 9 a 12 muretes por cada uno de los tipos de bloque. Se empleó el mismo

tipo de mortero que para pilas. Para cada tipo de bloque, se tomaron seis cubos de 5 cm de arista que se ensayaron a compresión. Los especímenes fueron construidos por un mismo albañil, cuidando la verticalidad de las caras. El espesor de las juntas fue de 0,5 mm.

Al igual que en las pilas, los especímenes se conservaron en el interior del laboratorio hasta

la prueba. Los muretes se ensayaron a compresión diagonal en un marco de carga. Para distribuir la carga en las esquinas de los muretes, se colocaron ángulos de acero con longitudes de ala iguales a la altura de los bloques. Estos ángulos se pegaron con yeso. Para aplicar la carga se emplearon un par de cabezales de acero.

Para registrar la curva esfuerzo cortante – deformación angular se colocaron dos pares de

transductores de desplazamientos dispuestos simétricamente sobre las diagonales, y que medían la deformación total a lo largo de las diagonales. Los puntos de referencia de los transductores fueron tornillos sujetos al murete. La longitud de medición sobre cada diagonal fue del orden de 1130 mm. Las señales de carga y de desplazamiento se almacenaron en una computadora personal conectada a un equipo automático de captura de datos.

Los muretes fueron ensayados monótonamente hasta la falla. Los resultados de todos los

ensayes y la descripción de los modos de falla se incluyen en el apéndice. En la Tabla 4.1 se presentan los resultados promedio de los ensayes de muretes.

Los muretes se ensayaron, en promedio, a los 40 días. Las resistencias están referidas al área

de la diagonal a compresión del espécimen. Al igual que Em, el módulo de rigidez al corte Gm se calculó como la pendiente de la secante al 40% de la resistencia.

Los bloques GP2 tuvieron una resistencia del orden de la mitad de la de los bloques GP4. Se

observa que la dispersión de las resistencias para muretes GP2-150 es alta; se obtuvo un coeficiente de variación de 25%.

Independientemente del tamaño de las piezas, la rigidez promedio de muretes de la misma

densidad fue muy similar. La rigidez de los bloques GP2 fue, en promedio, 30% la de los bloques GP4. En la Fig. 4.1 se presentan las curvas promedio esfuerzo cortante – deformación angular para los cuatro tipos de piezas. La forma de las curvas para especímenes de la misma densidad es muy similar.

CAPÍTULO 4 PRUEBAS DE MURETES

17

Tabla 4.1 Ensaye de muretes

GP2/0,5 GP4/0,7

Prueba 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Resistencia del mortero, fb [kg/cm²]

Media 185 184 194 185

C.V. 0,06 0,11 0,08 0,06

Tensión Diagonal, vm [kg/cm²]

Media 4,8 5,8 8,4 8,6

C.V. 0,25 0,09 0,11 0,14

Módulo de Rigidez al Corte, Gm [kg/cm²]

Media 4720 4670 7210 7230

C.V. 0,11 0,07 0,08 0,07

Gm/Em 0,33 0,31 0,35 0,34


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Deformación angular [mm/mm]

Esfu

erzo

Cor

tant

e [k

g/cm

²]

0,0005 0,00100 0,00200,0015 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040

GP4-17,5

GP2-17,5

GP4-15

GP2-15

Figura 4.1 Curvas promedio esfuerzo-deformación de muretes

En la Fig. 4.2 se muestran las curvas promedio más y menos la desviación estándar para los

cuatro tipos de bloque. La deformación angular a la resistencia fue 0,13%, en promedio.


18

0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


GP4-15

0,0020,001 0,003 0,0040

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


0,0020,001 0,003 0,004

0

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


0,0020,001 0,003 0,0040

Esfu

erzo

[kg

/cm

²]


0,0020,001 0,003 0,004

GP2-15

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

0 0

00

GP2-17,5

GP4-17,5

Figura 4.2 Curvas promedio esfuerzo-deformación más y menos la desviación estándar de muretes de bloques de CCCA

En general, los muretes fallaron súbitamente después de la formación de una grieta principal

en la diagonal a compresión y de alguna grieta en la entrecara bloque–mortero (Fig. 4.3). Al final de la mayoría de los ensayes resultó visible la separación de algún bloque por

pérdida de adherencia; en algunos casos el mortero endurecido mostraba los surcos dejados por la cuchara durante la construcción y en algunos otros una superficie perfectamente lisa sin rastros de CCCA adherido al mortero.


19

Figura 4.3 Aspecto final de uno de los muretes después de la falla (falla típica)

20

CAPÍTULO 5

PROPIEDADES DE DISEÑO

A continuación se presentan las propiedades de diseño y se comparan con valores obtenidos

por el IMCYC (1995) y los recomendados por Contec (1997). En la Tabla 5.1 se presentan las resistencias de diseño según el DDF (1993). Estos valores

corresponden a probabilidades de ser excedidos en un 98%. El número entre paréntesis indica el número de especímenes de la muestra.

Tabla 5.1 Resistencias de diseño en bloques y mampostería

GP2/0,5 GP4/0,7

Propiedad 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Compresión de pieza, f*p 16 (9) 18 (9) 27 (9) 28 (9) [kg/cm²]

Compresión de mampostería, 21 (12) 20 (9) 33 (7) 25 (9) f*m [kg/cm²]

Cortante de mampostería, v*m 3,0 (12) 3,9 (9) 5,6 (12) 5,7 (9) [kg/cm²]

Em/f*m 659 707 713 879

Notas 1kg/cm² = 0,0981 MPa

El valor de v* para bloques GP2-150 mm es menor al valor de v* = 3,5 kg/cm² indicado en

DDF (1993) para diseño de mampostería de bloque de concreto tipo A con mortero tipo I. En la Tabla 5.2 se presentan valores de diseño obtenidos por el IMCYC (1995) del ensaye de

bloques, prismas y muretes similares a los de este estudio. El número entre paréntesis indica el número de especímenes de la muestra. En todos los casos se utilizó el coeficiente de variación mínimo especificado en DDF (1993).

Para la construcción de prismas y muretes se utilizó mortero adhesivo Contec con resistencia

a la compresión de 160 kg/cm² (28 días), valor muy similar al obtenido en este estudio (ver pag. 13). No existió diferencia significativa entre los valores de resistencia obtenidos a 14 y a 28 días del ensaye de pilas y muretes (IMCYC, 1995).

CAPÍTULO 5 PROPIEDADES DE DISEÑO

21

Tabla 5.2 Resistencias de diseño IMCYC (1995)

GP2/0,5 GP4/0,7

Propiedad 150 mm 175 mm 150 mm 175 mm

Compresión de pieza, f*p — 25,4 (5) — 36,9 (5) [kg/cm²]

Compresión de mampostería, 15 (5) 14,8 (3) 25 (5) 22,2 (5) f*m [kg/cm²] 15¹ (8) 24¹ (10)

Cortante de mampostería, v*m 2,9 (5) 2,7 (4) 4,2 (5) 3,8 (5) [kg/cm²] 2,8¹ (9) 4,0¹ (10)

Notas: 1kg/cm² = 0,0981 MPa ¹ Valor del tratamiento estadístico del total de ensayes para una misma densidad.

En la Tabla 5.3 se presentan las propiedades mecánicas y de diseño según Contec (1997). No

se establecen valores de resistencia a la compresión del bloque o pieza. Los valores de diseño para mampostería son los obtenidos por el IMCYC (1997) de acuerdo con DDF (1993).

Tabla 5.2 Propiedades mecánicas y de diseño (Contec, 1997)

Características GP2/0,5 GP4/0,7

Densidad mínima 450 kg/m³ 600 kg/m³

Peso de diseño 600 kg/m³ 700 kg/m³

Resistencia mínima a la compresión 25 kg/m³ 50 kg/m³

Compresión de mampostería f*m 15 kg/cm² 24 kg/cm²

Cortante de mampostería v*m 3 kg/cm² 4 kg/cm²

Módulo de elasticidad 13 000 kg/cm² 18 000 kg/cm²

Nota: 1kg/cm² = 0,0981 MPa Según Contec (1997) las resistencias mínimas a la compresión de GP2/0,5 y GP4/0,7 son 25

y 50 kg/cm², respectivamente. Estos valores se determinaron de acuerdo a normas DIN en cubos de 100x100x100 mm. En este estudio se obtuvieron valores de 37 y 56 kg/cm² para GP2/0,5 y GP4/0,7, respectivamente (ver pag. 8).

Los valores medios de módulo de elasticidad determinados del ensaye de prismas de

150x150x300 mm, en este estudio, fueron 13 155 y 18 730 kg/cm² para GP2/0,5 y GP4/0,7, respectivamente (ver pag. 9).

En general los valores de diseño de Contec (1997) e IMCYC (1995) son inferiores a los

obtenidos en este estudio.

22

CAPÍTULO 6

CONCLUSIONES

De las diferentes pruebas llevadas a cabo en este proyecto de investigación establecido entre

Contec Mexicana y el CENAPRED se puede concluir lo siguiente:

1) Los bloques de CCCA GP2/0,5 y GP4/0,7 con espesores de 150 y 175 mm exhibieron una estabilidad dimensional adecuada.

2) Los porcentajes de absorción (después de 48h sumergidos) para los tipos GP2/0,5 y GP4/0,7 de CCCA fueron 72% y 55%, respectivamente. Los valores anteriores resultan elevados por la gran cantidad de vacíos propios de la estructura celular de este material.

3) Las resistencias promedio de bloques, obtenidas en el laboratorio para las piezas tipo GP2/0,5 y GP4/0,7, fueron iguales a 25 y 41 kg/cm² (2,5 y 4,1 MPa), respectivamente. Las resistencias de diseño a la compresión para las piezas tipo GP2/0,5 y GP4/0,7 son iguales a 16 y 27 kg/cm² (1,6 y 2,6 MPa), respectivamente.

4) El peso volumétrico seco de los bloques GP2/0,5 y GP4/0,7 fue igual a 0,49 y 0,67 t/m³ (4,81 y 6,57 kN/m³), respectivamente, que son superiores a los mínimos recomendados por Contec (1997).

5) Los valores medios de módulo de ruptura fueron 8,4 y 11,5 kg/cm² (0,82 y 1,13 MPa) para CCCA, con un contenido de agua de 30%, tipo GP2/0,5 y GP4/0,7, respectivamente.

6) Las resistencias medias a la compresión de mampostería fueron iguales a: 28,5 y 27,0 kg/cm² (2,8 y 2,6 MPa) para los bloques GP2/0,5 de 150 y 175 mm de espesor, respectivamente; 44,8 y 36,3 kg/cm² (4,4 y 3,6 MPa) para los bloques GP4/0,7 de 150 y 175 mm de espesor respectivamente. La resistencia de diseño a la compresión de mampostería f*m, es igual a 20 y 25 kg/cm² (2,0 y 2,6 MPa) para los bloques GP2/0,5 y GP4/0,7, respectivamente. Estos últimos valores resultan muy parecidos al valor indicativo de diseño para bloque de concreto tipo A de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería (DDF, 1993).

7) El módulo de elasticidad Em se puede calcular como Em = 660 f*m para bloques GP2/0,5, y Em = 710 f*m para bloques GP4/0,7. Se reconoce que para bloques con espesor de 175 mm las rigideces son superiores.

8) Las resistencias medias al cortante de mampostería fueron iguales a: 4,8 y 5,8 kg/cm² (0,47 y 0,57 MPa) para los bloques GP2/0,5 de 150 y 175 mm de espesor, respectivamente; 8,4 y 8,6 kg/cm² (0,82 y 0,84 MPa) para los bloques GP4/0,7 de 150 y 175 mm de espesor respectivamente. La resistencia de diseño al cortante para mampostería, v*m, es igual a 3,0 y 5,5 kg/cm² (0,34 y 0,55 MPa) para los bloques GP2/0,5 y GP4/0,7, respectivamente. El valor de v* = 3,0 kg/cm² es igual al indicado en Contec (1997); no así para GP4/0,7.

9) En algunos bloques se distingue un grabado con el tipo de bloque. Todas las piezas deberían tener esta marca que indicara, además, la parte superior o la orientación del colado (ver ACI 523.2R-96).

23

REFERENCIAS

ACI -523 (1996). Guide for precast cellular concrete floor, roof, and wall units.

BRE (1989). Autoclaved aereated concrete, Building Research Establishment Digest 342, 8 pp.

Contec Mexicana S.A. de C.V. (1997), Manual Técnico, 268 pp.

Departamento del Distrito Federal (1991), Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, Gaceta Oficial del DDF, 100 pp.

Departamento del Distrito Federal (1993), Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, Gaceta Oficial del DDF, 19 pp.

IMCYC (1995), Estudio de las características mecánicas del block ligero Hebel.

ONNCCE (1996b), Norma Mexicana, Ladrillos, bloques y adoquines de concreto –resistencia a la compresión– método de prueba.

ONNCCE (1996c), Norma Mexicana, Determinación del módulo de elasticidad en cilindros de concreto.

ONNCCE (1996d), Norma Mexicana, Determinación de la resistencia a la flexión usando una viga simple con carga en el centro del claro.

ONNCCE (1996e), Norma Mexicana, Determinación de la resistencia a la compresión de cementantes hidráulicos.

ONNCCE (1997a), Anteproyecto de Norma Mexicana para la determinación de la resistencia a compresión y del módulo de elasticidad en pilas de mampostería.

ONNCCE (1997b), Anteproyecto de Norma Mexicana para la determinación de la resistencia a esfuerzo cortante y del módulo de rigidez a corte en muretes de mampostería.

RILEM (1993), Autoclaved Aerated Concrete: Properties, Testing and Design, RILEM Recommended Practice, 404 pp.

24

ANEXO A

RESULTADOS DE LOS ENSAYES

Cen Ieg0198

Documents

Transcript of Cen Ieg0198