El objetivo principal de este post es compartir información sobre albañilería y brindar opciones de bibliografía a los alumnos y profesionales interesados en el tema.
Con esta información podrás adquirir los conocimientos suficientes que te permitan analizar, diseñar y construir edificaciones de mediana altura (de hasta 5 pisos) hechas de albañilería estructural.
Para alcanzar estos conocimientos, es necesario estudiar el comportamiento de las edificaciones de albañilería ante los terremotos ocurridos en el pasado, así como la influencia de diversos parámetros que han sido investigados a nivel experimental.
Los resultados de estos estudios han permitido plantear recomendaciones en los aspectos de la construcción y del diseño estructural, principalmente para lograr un adecuado comportamiento sísmico en este tipo de estructuras.
Breve historia de la albañilería
La Albañilería o Mampostería se define como un conjunto de unidades trabadas o adheridas entre sí con algún material, como el mortero de barro o de cemento. Las unidades pueden ser naturales (piedras) o artificiales (adobe, tapias, ladrillos y bloques). Este sistema fue creado por el hombre a fin de satisfacer sus necesidades, principalmente de vivienda.
Bajo la definición indicada en el párrafo anterior, se llega la conclusión de que la albañilería existió desde tiempos prehistóricos y que su forma inicial podría haber sido los muros hechos con piedras naturales trabadas o adheridas con barro, lo que actualmente en nuestro medio se denomina «pirca».
La primera unidad de albañilería artificial consistió de una masa amorfa de barro secada al sol; vestigios de esta unidad han sido encontrados en las ruinas de Jericó (Medio Oriente), 7350 años a.C. Es interesante destacar que antiguamente las unidades no tenían una forma lógica, llegándose a encontrar unidades de forma cónica en lugares y épocas distintas: en la Mesopotamia (7000 años de antigüedad) y en Huaca Prieta, Perú (5000 años de antigüedad).
El molde empleado para la elaboración de las unidades artificiales de tierra, lo que hoy denominamos «adobe», fue creado en Sumeria (región ubicada en el Valle del Eufrates y Tigris, en la Baja Mesopotamia) hacia los 4000 años a.C. A raíz de aquel acontecimiento, empezaron a masificarse las construcciones de albañilería en las primeras civilizaciones.
El adobe fue llevado al horno unos 3000 años a.C. en la ciudad de Ur, tercera ciudad más antigua del mundo (después de Eridú y Uruk, pertenecientes a la cultura Sumeria), formándose lo que actualmente se denomina el la dril/o de arcilla o cerámico.
A partir de aquel entonces se levantaron enormes construcciones de ladrillos asentados con betún o alquitrán, como la Torre de Babel («Etemenanki», zigurat de 8 pisos); y en la época del Rey Nabucodonosor 11 (Babilonia, 600 a.C.), se construyeron edificios de hasta 4 pisos. Fue en Babilonia que el Rey Hammurabi (1700 a.C.) crea el primer reglamento de construcción, donde se especificaba que si por causas atribuibles al constructor fallecía el propietario de una vivienda, se debía dar muerte al constructor de la misma.
Por aquellas épocas, pero en otras civilizaciones, se efectuaban construcciones de albañilería aprovechando la materia prima existente en la zona. Por ejemplo, en Egipto se asentaba rocas con mortero de yeso y arena (como las pirámides de Giza, con unos 4000 años de antigüedad); mientras que en Grecia se usaba piedras asentadas con mortero de cal y revestidas con mármol (como el templo a la diosa Atenea, «Partenón», 440 a.C.).
El mortero de cemento puzolánico fue inventado por Vitruvio (Arquitecto Romano, 25 a.C.). Para esto, Vitruvio mezcló con cal yagua a la «arena volcánica» del Vesubio (actualmente denominada «puzolana»). Fue a partir de aquel entonces que hubo una gran innovación en las formas estructurales, construyéndose enormes estructuras con arcos, bóvedas y lucernarios, tal como el «Panteón» en Roma.
Después de la caída del Imperio Romano, el mortero puzolánico pasó al olvido, hasta que Smeaton (Ingeniero británico) lo rescató en el año de 1756 para reconstruir un faro en Inglaterra.
En el siglo XVIII, en conjunto con la Revolución Industrial (que comenzó en Inglaterra), empezó la industrialización en la fabricación de ladrillos, inventándose máquinas como trituradoras, mezcladoras y prensas para moldear mecánicamente al ladrillo; aunque, según se dice, se empleaba 2 kg de carbón para hornear 1 kg de arcilla.
En cuanto al Perú, los ladrillos de arcilla llegaron en la época de la colonia española, y la primera fábrica de ladrillos fue construida en Lima en el año de 1856.
La primera obra de albañilería reforzada data del año 1825. Brunel (Ingeniero británico), construyó 2 accesos verticales a un túnel bajo el río Támesis (Londres), de 15 m de diámetro y 20 m de profundidad, con paredes hechas de albañilería de 75 cm de espesor, reforzadas verticalmente con pernos de hierro forjado y horizontalmente con zunchos metálicos.
Mas bien, la albañilería confinada fue creada por ingenieros italianos, después que el sismo de 1908 en Sicilia arrasara con las viviendas de albañilería no reforzadas. En el Perú, la albañilería confinada ingresa después del terremoto de 1940; mientras que la armada lo hace en la década del 60, pese a que ésta se había creado antes.
Cerrando la historia, indicaremos que el estudio racional de la albañilería se inició recién a partir de los ensayos llevados a cabo en los Estados Unidos (1913) y en la India (1920). En el Perú, los primeros ensayos sobre elementos de albañilería se realizaron en la década de los 70 y los escasos resultados alcanzados hasta el año de 1982, fueron utilizados para la elaboración de nuestro primer reglamento relativo específicamente a la albañilería (Norma E-070, ININVI-82); a la fecha continúan las investigaciones.
Debe hacerse notar que a diferencia de otros materiales (como el acero y el concreto armado) la adaptación de normas de diseño extranjeras resultan inaplicables al caso de la albañilería peruana; esto se debe a la enorme diferencia que se presenta en los materiales de construcción, así como en la mano de obra y las técnicas de construcción empleadas en otros países. Sin embargo, se utilizará como referencia adicional el Reglamento Mexicano de Mampostería, debido a nuestra similitud en materiales, proceso constructivo y porque los mexicanos cuentan con el respaldo de una gran cantidad de ensayos.
Si quieres más información relacionada a la albañilería escrita en este blog, te dejo los siguientes post:
Libros de albañilería confinada
A continuación te muestro bibliografía sobre albañilería confinada:
Siendo la recomendación los libros elaborados por el Ing. Ángel San Bartolomé, quien en vida dedicó su vida a la investigación de esta rama de la ingeniería civil, quien fuese Docente Principal e Investigador de la Sección Ingeniería Civil de la Universidad PUCP: Pontificia Universidad Católica del Perú.
Construcción de albañilería y albañilería estructural
Se definirá por construcción de albañilería a todo aquel sistema donde se ha empleado básicamente elementos de albañilería (muros, vigas, pilastras, etc.). Estos elementos a su vez están compuestos por unidades de arcilla, sílice-calo de concreto, adheridas con mortero de cemento o concreto fluido («grout»).
Estas construcciones pueden tener diversos fines, como por ejemplo: viviendas, tanques de agua, muros de contención, etc. Sin embargo, debe indicarse que nuestra Norma (Peruana) y las investigaciones actuales están dirigidas principalmente a resolver el problema de la vivienda; en consecuencia, para construcciones distintas a los edificios, las disposiciones de la Norma se aplicarán en la medida que sea posible.
¿Qué es albañilería estructural?
Son las construcciones de albañilería que han sido diseñadas racionalmente, de tal manera que las cargas actuantes durante su vida útil se transmitan adecuadamente a través de los elementos de albañilería (convenientemente reforzados) hasta el suelo de cimentación.
En cuanto a los edificios, el sistema estructural de albañilería debería emplearse sólo cuando estas edificaciones contengan una abundancia de muros; por ejemplo: en las viviendas uni y multifamiliares, los hoteles, etc.
Esto no quiere decir que toda la estructura deba ser de albañilería, sino que pueden existir columnas aisladas de cualquier otro material que ayuden a los muros a transmitir la carga vertical, incluso podrían existir placas de concreto armado que en conjunto con la albañilería tomen la fuerza sísmica; sin embargo, el sistema estructural predominante estará conformado por los muros de albañilería.
A continuación te mostraré Best Seller relacionados a la albañilería confinada, sin embargo, esta bibliografía solo está en inglés:
Puntos a favor de la albañilería armada
- Al no existir columnas en los muros armados, no se requiere de encofrados para esos elementos. Sin embargo, el problema de cizallamiento (Fig. 2.29), que puede producirse por fuerza cortante a la altura de la junta de construcción entre jornadas de trabajo al levantar la albañilería, resulta menos crítico para los muros confinados, ya que el concreto de las columnas de confinamiento se vacía de una sola vez en toda la altura del entrepiso.
- Los conductos para las instalaciones eléctricas pueden colocarse en el interior de los alveolos de las unidades.
- Presentan mejor acabado y, de emplearse unidades caravistas, no necesitan de tarrajeo ni de pinturas; algo que también podría lograrse en los muros confinados empleando unidades cara vistas y enchapando (si se desea) las columnas.
- Al emplearse refuerzo vertical uniformemente distribuido se mejora la transferencia de esfuerzos por corte-fricción entre el techo y el muro; y también, entre el muro y la cimentación.
Puntos en contra de la Albañilería Armada
- Las unidades que se emplean son más costosas que las tradicionales, ya que éstas son especiales. En la tesis (PUCP-1989) desarrollada por la Ing. Liliana Ugaz, se observó en un edificio de 4 pisos que la solución estructural con muros de Albañilería Armada y unidades sílico-calcáreas era 25% más costosa que la Confinada con unidades de arcilla.
- El concreto fluido requiere de un 50% más de cemento para lograr la misma resistencia que un concreto normal. Además, en las regiones sísmicas, es recomendable rellenar todos los alveolos de los muros portantes, a no ser que se usen unidades sólidas en las zonas del muro donde no exista refuerzo vertical, lo que evidentemente complica el proceso constructivo.
- En todos los entrepisos se requiere utilizar refuerzo mínimo (horizontal y vertical), para evitar que los muros se fisuren por contracción de secado del grout.
- Se requiere de una mano de obra especializada y de un trabajo de alta precisión, para no terminar grifando el refuerzo vertical al forzar su penetración en los alveolos de la unidad.
- Se requiere que los ambientes tengan dimensiones modulares que encajen con las medidas de las unidades alveolares.
- No es recomendable el uso de concreto ciclópeo en la cimentación, más bien debe usarse un sistema de cimentación más caro, como el solado o el concreto simple corrido.
- Para evitar la falla de los talones flexocomprimidos se utilizan planchas de acero con perforaciones, que son elementos más costosos que los estribos convencionales empleados en las columnas de los muros confinados.
- Generalmente, en el primer entrepiso (que sísmicamente es el más desfavorable por flexión, corte y carga axial) se traslapa el 100% de las varillas verticales con dowells dejados en la cimentación; además, esas varillas no guardan la verticalidad deseada al insertarse después de haber asentado las unidades del muro. Para solucionar ese problema, en otros países se emplea bloques en forma de H, que permiten encajarlos horizontalmente contra las varillas previamente fijadas. Este problema no se presenta en los muros confinados, donde se emplea refuerzo vertical continuo en el primer entrepiso.
- Al no existir columnas en los extremos de los muros armados, la fisuración por flexión ocurre en una etapa temprana de solicitación sísmica; asimismo, su rigidez lateral inicial es más baja que la de los muros confinados (en los muros confinados las columnas de concreto deben transformarse en área equivalente de albañilería, incrementándose sustancialmente el momento de inercia de la sección transversal).
Si llegaste hasta acá, es por que te interesa el tema y quieres aprender o tener información sobre albañilería confinada, por ello te dejo un enlace en donde podrás descargar de manera gratuita bibliografía personal sobre este tema.
¡No te olvides de visitar mis redes sociales!
