Caracterización mecánica de muretes revestidos en mortero aligera

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SIN SIGLA

Lusbin CABALLERO GONZALEZ

31/1/2024

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2021
Caracterización mecánica de muretes revestidos en mortero Caracterización mecánica de muretes revestidos en mortero
aligerados con núcleo de canastilla de cartón aligerados con núcleo de canastilla de cartón
Yeremy Rosero Hernandez
Universidad de la Salle, Bogotá, yrosero48@unisalle.edu.co
Yenny Carolina Mojica Lopez
Universidad de la Salle, Bogotá, ymojica30@unisalle.edu.co
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Part of the Civil Engineering Commons, and the Structural Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada
Rosero Hernandez, Y., & Mojica Lopez, Y. C. (2021). Caracterización mecánica de muretes revestidos en
mortero aligerados con núcleo de canastilla de cartón. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/
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CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE MURETES REVESTIDOS EN MORTERO
ALIGERADOS CON NÚCLEO DE CANASTILLA DE CARTÓN.

YEREMY ROSERO HERNÁNDEZ
YENNY CAROLINA MOJICA LÓPEZ

UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2021

CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE MURETES REVESTIDOS EN MORTERO
ALIGERADOS CON NÚCLEO DE CANASTILLA DE CARTÓN.

Yeremy Rosero Hernández
Jenny Carolina Mojica López

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil

Director temático
Ing. MSc. Said Steward Rodríguez Loaiza

Universidad de La Salle
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2021

Agradecimientos

Los autores de este documento dan su agradecimiento principalmente a la Universidad
de la Salle por brindar espacios que fomentan la investigación, además de brindar todas las
herramientas necesarias y equipos destinados para este tipo de investigaciones.
Nuestros agradecimientos también van dirigidos a los profesores/ingenieros del área de
estructuras y materiales que nos han transmitido su conocimiento y hacen realidad este tipo de
proyectos.
Agradecemos a nuestro tutor el ingeniero Said Steward Rodríguez Loaiza, por
brindarnos su conocimiento, acompañamiento y exigencia a lo largo del desarrollo de este
proyecto investigativo diciplinar, también agradecemos al ingeniero Orlando Rincón Arango y a
nuestro jurado el ingeniero Carlos Mario Piscal por su acompañamiento durante este proceso.
Por último, agradecemos a Dios y al equipo técnico encargado de los laboratorios de
ingeniería civil por estar al tanto del proyecto y ayudarnos en todo lo necesario.

Declaración Ética

El presente proyecto nace como un ayuda y aporte a la investigación, el ingeniero civil de la
Universidad de La Salle se destaca por su transparencia y valores éticos, en general todo
ingeniero civil tiene el deber de velar por la seguridad de las personas que son usuarios de
edificaciones tal como lo establece la NSR-10. Este proyecto tiene en cuenta las normas técnicas
colombianas y revisión bibliográfica como soporte; los resultados y conclusiones de esta
investigación son imparciales y lo más objetivos posibles dando al final un concepto técnico de
si la solución tiene una aplicación satisfactoria o no para la sociedad.

Tabla de Contenido

Resumen ........................................................................................................................................ 12
1. Planteamiento del Problema .................................................................................................. 13
2. Objetivos ................................................................................................................................ 15
2.1. Objetivo general ......................................................................................................... 15
2.2. Objetivos específicos .................................................................................................. 15
3. Antecedentes .......................................................................................................................... 16
4. Alcance y justificación .......................................................................................................... 20
5. Marco de referencia ............................................................................................................... 22
5.1. Marco teórico .............................................................................................................. 22
5.1.1. Esfuerzos de compresión. ....................................................................................... 23
5.1.2. Momento flector en muros ...................................................................................... 25
5.1.3. Cortante en muros por carga lateral. ....................................................................... 29
5.2. Marco Conceptual ....................................................................................................... 33
5.3. Marco Legal ................................................................................................................ 35
6. Metodología y Materiales ...................................................................................................... 38
6.1. Materiales involucrados .............................................................................................. 38
6.2. Metodología. ............................................................................................................... 41
6.2.1. Fase 1. ..................................................................................................................... 43
6.2.2. Fase 2. ..................................................................................................................... 43
6.2.3. Fase 3 ...................................................................................................................... 47
6.2.4. Ensayo en la mesa de flujo. cuadrar número de las imágenes ................................ 51
6.2.5. Fase 4 ...................................................................................................................... 54
7. Resultados y Análisis............................................................................................................. 58

7.1. Ensayo de resistencia en cilindros y cubos de mortero. ............................................. 58
7.2. Análisis de densidad de muretes. ................................................................................ 61
7.3. Ensayo de resistencia mecánica en los muretes propuestos....................................... 63
7.3.1. Ensayo de compresión axial en muretes. ................................................................ 63
7.3.2. Ensayo de cortante en muretes. ............................................................................... 67
7.3.3. Ensayo de flexión en muretes. ................................................................................ 70
8. Conclusiones .......................................................................................................................... 76
9. Recomendaciones .................................................................................................................. 78
10. Bibliografía ........................................................................................................................ 81
11. Apéndices ........................................................................................................................... 86
11.1. densidades de cubos y cilindros realizados en laboratorio. ........................................ 86
11.2. Resistencias ultimas registradas con la maquina universal. ....................................... 87
11.3. Registro fotográfico de las fallas registradas con la maquina universal. .................... 88
11.4. Resistencia a la fluencia de la malla electrosoldada. .................................................. 89
11.5. Cantidades. ................................................................................................................. 89
11.6. Total costos directos del proyecto segundo semestre 2021. ....................................... 91

Lista de Figuras
Figura 1. ....................................................................................................................................... 23
Ensayo de compresión y comportamiento mecánico. ................................................................... 23
Figura 2. ....................................................................................................................................... 25
Carga y momentos que flectan una viga isostática. ..................................................................... 25
Figura 3. ....................................................................................................................................... 26
Distribución de esfuerzos en vigas isostáticas.............................................................................. 26
Figura 4. ....................................................................................................................................... 27
Ensayo a flexión de murete ........................................................................................................... 27
Figura 5. ....................................................................................................................................... 28
Reacciones y plano de falla del ensayo de flexión. ....................................................................... 28
Figura 6. ....................................................................................................................................... 30
Esfuerzos internos en muros durante la ocurrencia de un evento sismo. ..................................... 30
Figura 7. ....................................................................................................................................... 31
Murete con LVDT en dirección horizontal y vertical con compresión diagonal a 45°. ............... 31
Figura 8. ....................................................................................................................................... 41
Materiales que conforman los muretes. ........................................................................................ 41
Figura 9. ....................................................................................................................................... 42
Vista isométrica de figurado del acero antes de fundir. ............................................................... 42
Figura 10. ..................................................................................................................................... 43
Perfil de corte transversal del murete .......................................................................................... 43
Figura 11. ..................................................................................................................................... 44
Armado de canastillas de huevo con alambre. ............................................................................. 44
Figura 12. ..................................................................................................................................... 44
Cobertura de la canastilla de huevo con el cartón corrugado. .................................................... 44

Figura 13. ..................................................................................................................................... 45
Núcleo de cartón con instalación de malla zaranda y malla electrosoldada. .............................. 45
Figura 14. ..................................................................................................................................... 46
Configuración de núcleo de cartón con refuerzo de malla electrosoldada. ................................. 46
Figura 15. ..................................................................................................................................... 46
Dados de mortero con ganchos para dar elevación a la malla electrosoldada. .......................... 46
Figura 16. ..................................................................................................................................... 47
Perfil de núcleo de cartón con refuerzo de acero. ........................................................................ 47
Figura 17. ..................................................................................................................................... 48
Formaleta de madera y poliéster, Nivelación de suelo para la colocación de formaleta ............ 48
Figura 18. ..................................................................................................................................... 49
a. Formaleta parcialmente llena de mortero hasta la marca de 2 cm. ..................................... 49
b. Colocación del núcleo directamente sobre la mezcla y se observa que este no se sumerge. 49
Figura 19. ..................................................................................................................................... 50
Formaleta llena de mortero a nivel. ............................................................................................. 50
Figura 20. ..................................................................................................................................... 50
Fundición de los 6 prismas con ayuda de la mezcladora de la universidad. ............................... 50
Figura 21. ..................................................................................................................................... 52
Ensayo de fluidez del mortero....................................................................................................... 52
Figura 22. ..................................................................................................................................... 53
Desencofrado y curado de los muretes. ........................................................................................ 53
Figura 23. ..................................................................................................................................... 53
Desencofrado y curado de los muretes. ........................................................................................53
Figura 24. ..................................................................................................................................... 55
Montaje del ensayo con 500 mm de separación entre ángulos .................................................... 55

Figura 25. ..................................................................................................................................... 55
Colocación de neopreno entre perfil y muro. ............................................................................... 55
Figura 26. ..................................................................................................................................... 56
Montaje del ensayo a compresión en muretes. ............................................................................. 56
Figura 27. ..................................................................................................................................... 57
Montaje del ensayo a flexión en muretes. ..................................................................................... 57
Figura 28. ..................................................................................................................................... 57
Lectura de la distancia del plano de falla. ................................................................................... 57
Figura 29. ..................................................................................................................................... 58
probetas de mortero. ..................................................................................................................... 58
Figura 30. ..................................................................................................................................... 60
Curva de madurez del mortero con cubos. ................................................................................... 60
Figura 31. ..................................................................................................................................... 60
Curva de madurez del mortero con cilindros. .............................................................................. 60
Figura 32. ..................................................................................................................................... 62
Comparación del aligeramiento de muretes propuesto y murete convencional en kg. ................ 62
Figura 33. ..................................................................................................................................... 63
Modo de falla de muretes a compresión axial. ............................................................................. 63
Figura 34. ..................................................................................................................................... 64
Curvas individuales de muretes rojas sin refuerzo, azul con refuerzo. ........................................ 64
Figura 35. ..................................................................................................................................... 66
Curvas promedio muretes con refuerzo y sin refuerzo. ................................................................ 66
Figura 36. ..................................................................................................................................... 68
Modo de falla de murete a tensión diagonal. ............................................................................... 68
Figura 37. ..................................................................................................................................... 69

Curvas individuales de muretes rojas sin refuerzo, azul con refuerzo (compresión). .................. 69
Figura 38. ..................................................................................................................................... 69
Curvas promedio muretes con refuerzo y sin refuerzo (compresión). .......................................... 69
Figura 39. ..................................................................................................................................... 70
Modo de falla de murete a flexión perpendicular. ........................................................................ 70
Figura 40. ..................................................................................................................................... 71
Curvas individuales de muretes rojas sin refuerzo, azul con refuerzo (flexión). ......................... 71
Figura 41. ..................................................................................................................................... 71
Curvas promedio muretes con refuerzo y sin refuerzo (flexión)................................................... 71
Figura 11.1 ................................................................................................................................... 88
Prueba de resistencia de mortero y acero (control de materiales). ............................................. 88
Figura 11.2 ................................................................................................................................... 89
Curva esfuerzo-deformación del acero trefilado con 𝑓𝑦 = 477.98 MPa ..................................... 89

Lista de Tablas

Tabla 1.......................................................................................................................................... 39
Clasificación de morteros de pega por propiedad o por proporción. ............................................ 39
Tabla 2.......................................................................................................................................... 42
Número de ensayos que se realizaron. .......................................................................................... 42
Tabla 3.......................................................................................................................................... 52
Interpolación para determinar la relación del diámetro y porcentaje de fluidez. .......................... 52
Tabla 4.......................................................................................................................................... 59
Resistencia promedio de los cilindros y los cubos........................................................................ 59
Tabla 5.......................................................................................................................................... 61

Densidad y peso específico de muretes propuestos. ..................................................................... 61
Tabla 6.......................................................................................................................................... 74
Módulo de ruptura fr (MPa) .......................................................................................................... 74
Tabla 7.......................................................................................................................................... 75
Resumen de la caracterización mecánica promedio de los muretes. ............................................. 75
Tabla 11.1..................................................................................................................................... 86
Densidad y peso específico de los cubos. ..................................................................................... 86
Tabla 11.2..................................................................................................................................... 86
Densidad y peso específico de los cilindros. ................................................................................ 86
Tabla 11.3.....................................................................................................................................87
Resultados resistencia a la compresión de cilindros a los 14 y 28 días. ....................................... 87
Tabla 11.4..................................................................................................................................... 87
Resultados resistencia a la compresión de cubos a los 7, 14 y 28 días. ........................................ 87

Resumen

El proyecto de investigación aborda el tema de materiales alternativos para el
aligeramiento de muros, este tiene como fin el obtener las características mecánicas de los
muretes propuestos, la estructura de los muretes no es totalmente maciza y uniforme, los muretes
propuestos están fabricados a partir de mortero y acero como material de soporte mecánico y
aligerado con un núcleo de cartón, de esta manera se logró estudiar y evaluar su resistencia a la
compresión axial, momento y cortante, conociendo a la vez si este tipo de muro puede ser
empleado o no en una edificación como elemento no estructural, realizando ensayos en
especímenes de muretes y través de conocimientos de la mecánica de los materiales y ensayos
que exige la norma sismo resistente Colombiana (NSR-10) y la NTC. Se realiza el análisis y
comparación entre dos sistemas de diseños muretes con malla y muretes sin malla
electrosoldada, llegando a la conclusión de que los muros no tienen resistencias mínimas como
muros estructurales, pero si tienen una aplicación para uso de elementos no estructurales.

Palabras clave: Edificaciones, murete(s), muros aligerados, elementos no estructurales, flexión,
cortante.

1. Planteamiento del Problema

Debido a las tasas de alto crecimiento poblacional que ha tenido Colombia y el mundo en las
últimas décadas, se han aumentado las demandas de la población y esto también trae consigo el
déficit de vivienda y el aumento de uso de suelo en general. Una de las soluciones para los
problemas de movilidad y viviendas es que se requieren cada vez ciudades más compactas y con
mayor densidad poblacional como es el caso de Hong Kong. En el caso de ciudades como
Bogotá lo que establece el Plan de Ordenamientos Territorial (2018) de la administración
anterior, es que uno de sus retos es promover una ciudad más compacta para atender las altas
tasas de crecimiento, la problemática es que una ciudad más compacta conlleva a la construcción
de edificaciones verticales más altas y esbeltas lo que las convierte en estructuras muy pesadas
sobre todo al construir con elementos no estructurales (ENE) convencionales como la
mampostería que son elementos pesados, rígidos y no flexibles, otro problema de los ENE se
detallan en el prefacio del reglamento NSR (2010), donde se reporta que al momento de
presentarse un sismo, la gran mayoría de los daños reportados son por causa de caída o colapso
de fachadas y muros interiores lo que conlleva a un gran número de víctimas. Es por eso por lo
que se llega a la necesidad de hacer que las cargas muertas que generan los elementos no
estructurales disminuyan, y así disminuir secciones transversales en los elementos estructurales y
que los suelos reciban menores cargas generando una economía en la cimentación. Otro
problema que se ha venido evidenciando en la construcción es el uso y explotación masiva de los
agregados y los materiales convencionales de construcción lo cual genera la destrucción de
cuerpos de agua y canteras, la ingeniería civil se ha comprometido a disminuir los costos
ambientales y tratando de cumplir con el objetivo 9.5 de desarrollo sostenible (ODS)
14

argumentando que se debe “aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad
tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo,
entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030”
(ONU, 2018 p. 44).
En conclusión, la ONU recomienda a todos los involucrados de la investigación de nuevas
patentes realizar investigaciones con el uso de materiales alternativos no convencionales sobre
todo los materiales reciclables, residuos de construcción, entre otros para la aplicación,
ampliación y divulgación del conocimiento.

2. Objetivos

2.1. Objetivo general

Evaluar las propiedades mecánicas de un sistema de muros propuesto, con revestimiento en
mortero y con núcleo aligerado en cartón reciclado como aplicación a un sistema de elementos
no estructurales.

2.2. Objetivos específicos

• Desarrollar y ejecutar una propuesta de muretes aligerados en núcleo de cartón con
aplicación de elementos no estructurales para poder analizar sus propiedades mecánicas,
caracterización y control de los materiales.
• Realizar ensayos mecánicos de laboratorio sobre los muretes propuestos en su plano
perpendicular y paralelo para estudiar su comportamiento mecánico a la compresión,
cortante y flexión.
• Analizar y caracterizar el comportamiento mecánico del sistema a partir de los ensayos
de carga y deformación en los muretes.
• Emitir un concepto técnico acerca de la viabilidad y aplicación de este sistema de muros
como elemento no estructural.

3. Antecedentes

En los elementos no estructurales la investigación ha sido limitada y no hay mayor
divulgación científica ni estudios concretos con materiales alternativos y en países como
Colombia la gran mayoría de las veces se elaboran muros con los mismos mampuestos
convencionales como los son rocas, bloques, adobe, en concreto reforzado y los más livianos son
los prefabricados de drywall, poliestireno expandido, madera entre otros materiales. Hoy en día
buscando la sostenibilidad ambiental y el uso de materiales alternativos, se ha comenzado a
hablar sobre utilizar diferentes materiales para los mampuestos en bloques y realizar sus
respectivos ensayos especialmente de resistencia mecánica y durabilidad, algunos títulos de
investigación relacionados a materiales alternativos en muros son las siguientes.
“muros de mampostería reforzados con láminas de fibra de vidrio sometidos a esfuerzos
fuera del plano” (Bastidas E. & Molina L., 2004). Se realizaron muros con refuerzo externo
horizontal y vertical de lámina de vidrio con diferentes separaciones a escala real en donde se
inclinaban y fallaba debido a su peso propio siendo confinado en un marco de concreto y
metálico formando un sistema de pórtico, en donde se sometió a ensayos de corte basal cíclico y
ensayos de flexión, también se realizaron muretes con refuerzo y sin refuerzo de lámina de vidrio
y se realizaron ensayos de compresión, tracción y flexión con refuerzo vertical y refuerzo
horizontal en un muro armado con bloque N°5 y sus deformaciones fueron tomadas con un
LVDT (transductor de desplazamiento lineal variable), se concluye que ancho de fibra de
refuerzo es más eficiente cuando tiene un ancho mayor a 4 cm y las fallas se presentaron en las
juntas de pega.
17

“Physical and mechanical properties of cardboard panels made from used beverage carton
with veneer overlay”. (Ayrilmis N. et al, 2008). Son paneles macizos fabricados por la
superposición de la dosificación de los siguientes materiales 75% de cartón de haya y reciclables
de Tetrapak, 20% de polietileno de baja densidad y 5% de papel de aluminio, los cuales fueron
unidos por 4 tipos de adhesivos poliuretano, fenol-formaldehído, urea-formaldehído y melamina-
urea formaldehído, el cual el adhesivo más eficiente y con mayor resistencia al agua y resistencia
mecánica fue el de poliuretano, estos paneles alcanzaron resistencias de 45.5 N/mm2 paralelo al
plano y de 22.8 N/mm2 perpendiculares al plano, finalmente los autores hacen la comparación
con un panel de madera y concluyen que este nuevo panel tiene mejores propiedades mecánicas
y de resistenciaal agua, las aplicaciones para las que se recomienda esta panel son a fabricación
de muebles, encimeras, pisos, techos, paredes divisorias, cocina y armarios.
“Ensayos a compresión y tensión diagonal sobre muretes hechos a base de papel periódico
reciclado y engrudo de almidón de yuca” (Chanchí J. et al, 2008). En este proyecto las unidades
de mampostería fueron sometidas a esfuerzos de compresión axial y tracción diagonal con una
dosificación de un aglomerado de almidón de yuca, vinagre y papel reciclado como material
resistente y cubetas de huevo como material de traba. Pero al realizar los ensayos lo clasificaron
como paneles divisorios o no estructurales debido a su baja resistencia, resultó que fue un
material demasiado dúctil y su densidad fue 15% la de un muro en mampostería convencional.
“Reforzamiento por una cara de muros de mampostería de arcilla con unidades de
perforación horizontal”. (Gamba C., 2019). En este proyecto se realizaron muros convencionales
con bloque de perforación horizontal # 5 y unidos a partir de mortero, en el proyecto no se
evidencia el aligeramiento de muros divisorios al contrario es un muro más rígido y pesado, pero
se relaciona con el presente proyecto a desarrollar en que una de sus caras es externamente
18

reforzada con una malla electrosoldada con calibre de 4 mm y cubierta con mortero de revoque
con espesor de 50 mm, se hicieron ensayos con y sin refuerzo para comparar en el ensayo de
comprensión se obtuvo 1.65 veces mayor resistencia estando reforzado y en el de tracción
diagonal de 1.43 veces más resistencia que el muro sin refuerzo, teniendo menos deformabilidad
e integridad de sus elementos.
“Análisis experimental del comportamiento de muros de mampostería reforzados con
materiales de matriz polimérica reforzados con fibras de carbono” (Rougier & Luccioni,
2017).En esta investigación se reforzaron los muros de mampostería externamente con un
refuerzo laminados de polímeros reforzados con fibras de vidrio (PRFV) con el objetivo de
reparación y/o refuerzo de edificaciones antiguas, aunque investigaciones previas han
demostrado su efectividad para incrementar la capacidad de carga y la rigidez de los muros, y
también aumentado la ductilidad, mejorando la capacidad de deformación de la mampostería. El
objetivo de la investigación fue validar las conclusiones previas con diferentes configuraciones
de refuerzo bandas unidireccionales y refuerzo total en ambas caras comparándolas también con
mampostería sin refuerzo, se realizaron ensayos de resistencia al corte, compresión uniaxial a las
juntas perpendiculares y paralelas, se concluye que las resistencias ultimas mejoran un poco pero
con un revestimiento de refuerzo total de la estructura aumenta la rigidez notablemente, para las
bandas de (PRFV) depende la solicitación de la mampostería para la instalación de bandas
horizontales u ortogonales a la carga.
“Evaluación de comportamiento mecánico del sistema de construcción de muros en concreto
aligerados con poliestireno expandido, implementando muretes”. (Garcia D., 2020). Esta
propuesta de muros es la más parecida a este proyecto de investigación ya que se trata de
aligeramiento de muros, pero con núcleo en poliestireno expandido y reforzado externamente
19

con malla electrosoldada calibre 4 mm unos panales revestidos con mortero y otros revestidos en
concreto con dimensiones de 400X400 mm, estos muretes fueron elaborados y ensayados en la
Universidad de La Salle, se realizaron ensayos a compresión, cortante pero no se realizaron
ensayos a flexión. Se llegó a la conclusión de que los muros realizados en concreto son 1.4 veces
más resistentes a la compresión axial que los realizados en mortero y el doble de resistente a
corte diagonal que los muros revestidos en mortero, las desventajas son su falta de adherencia al
poliestireno expandido lo que conlleva separación de los paneles y es menos resistente que un
muro convencional macizo.

4. Alcance y justificación

Los elementos no estructurales por lo general tienen costos de inversión mayores que los
costos directos de los elementos estructurales, a la hora de construir edificaciones sin importar el
uso que se le dé al suelo. En cuanto a los muros divisorios se necesitará proponer otras
alternativas de construcción en donde se integren materiales reciclables o que disminuyan los
costos ambientales e indirectamente los costos de obra al reducir las secciones de las columnas,
vigas e inclusive la cimentación debido a la disminución de peso de las cargas de servicio.

Existen muchos municipios del país especialmente en sectores de estratos bajos, donde
sus construcciones son deficientes y en los cuales muchas de estas se deben a los malos procesos
constructivos como por ejemplo el adosamiento de muros a los elementos estructurales
adquiriendo cargas de servicio que no les corresponde y cambiando la rigidez de la estructura,
estas malas prácticas no cumplen con la construcción sismo resistente que establece el
reglamento colombiano y a la hora de presentarse eventos telúricos los elementos no
estructurales son los que más cobran vidas. Según la reglamentación NSR-10 (2010), el objetivo
primordial de la construcción sismo resistente y por ende de los actores involucrados en el diseño
y ejecución es el de salvaguardar las vidas e indirectamente salvaguardar la integridad de las
estructuras ante la ocurrencia de un evento sísmico fuerte. Por tal razón este proyecto está
enfocado a estudiar y analizar el comportamiento mecánico de muros con materiales alternativos,
para aligerar las cargas muertas impuestas en los sistemas estructurales y así disminuir la
probabilidad de que colapsen por peso propio por culpa de las malas prácticas constructivas,
también debemos asegurar de que estos muros no se vuelquen debido a fuerzas externas a las que
21

están sometidos, en este caso fuerzas sísmicas, eólicas, cargas permanentes o de ocupación
humana.
Para el desarrollo de este proyecto se supone un núcleo de material de cartón cuyo origen
es de canastillas de huevo, la función del núcleo en cartón es dar aligeramiento, espesor e inercia
al muro, la suposición será que la resistencia mecánica de este material es nula a cualquier tipo
de esfuerzo y se disminuye su resistencia al estar húmedas es decir su estado crítico, por eso
deben ser muros para interiores y se deben proteger de humedades exteriores. La hipótesis es que
el núcleo no tiene resistencia mecánica a la compresión, pero esta resistencia va a estar a cargo
del revestimiento en mortero y en el caso de la malla electrosoldada al tener barras de acero en
dirección horizontal y vertical, brindara soporte adicional a esfuerzos en dirección perpendicular
a la cara del muro es decir resistencia a momento.
Al ser este un proyecto netamente investigativo y experimental se aclararán algunas
limitaciones que presenta el proyecto. Dentro de la serie de ensayos que son importantes en
muros pero que no se llevaron a cabo son ensayos de durabilidad, ensayos contra incendios,
transmisión de calor, aislamiento acústico, humedad, tampoco se realizaron diseño de anclajes,
por último, no se realizó el ensayo de carga lateral cíclica en una mesa vibratoria (ensayo de
corte dinámico en muros).
En el alcance del proyecto se llevaron a cabo 18 muretes con dimensiones de 55x55 cm, con
refuerzo y sin refuerzo a los cuales se le realizaron ensayos mecánicos de carga de compresión
axial, tracción diagonal (cortante), flexión (momento) y los ensayos de caracterización para el
control de materiales en el mortero y el acero. De esta forma podemos estudiar el
comportamiento y la estabilidad del sistema de muretes propuestos a través de curvas de carga y
desplazamiento.
22

5. Marco de referencia

5.1. Marco teóricoLos elementos no estructurales en especial los muros divisorios y fachadas están
expuestos a la transmisión de cargas sísmica o eólicas y pueden presentar daños graves ya que
sufren de deflexiones importantes causadas por fuerzas actuantes en la dirección perpendicular al
muro el cual es un plano de baja rigidez y resistencia, cuando la fuerza actúa en el plano paralelo
al muro sufren cortes por tracciones diagonales y desplazamientos laterales los cuales pueden
superar las derivas máximas permitidas. En el prefacio de la NSR-10 se indica que los sistemas
de pórticos están siendo sustituidos a nivel mundial por sistemas más rígidos lateralmente de esta
forma se evita la flexibilidad de las estructuras ante efectos horizontales, los sistemas que incluye
la norma son los muros de carga, sistema combinado y el sistema dual, los cuales aportan una
mayor rigidez y resisten considerables compresiones verticales y fuerzas horizontales con una
baja deformabilidad. La norma exige que los muros estructurales deben tener componentes en las
dos direcciones principales ortogonales y aportar suficiente rigidez en planta. Frente a la
reducción del daño a los elementos no estructurales el prefacio de la norma NSR-10 indica que
se deben atacar dos frentes simultáneamente: “un cambio de construcción de elementos tales
como muros divisorios y fachadas, y una reducción en la flexibilidad de las estructuras ante
efectos horizontales, dándole mayor rigidez a la estructura”. (Prefacio NSR-10, 2010, p. 22). Es
decir que los elementos no estructurales se deben diseñar especialmente en su plano débil, Por
eso la importancia de estudiar el comportamiento mecánico ante las cargas a las que está
expuesto el muro, a continuación, se hablara brevemente sobre esfuerzos internos en muros.

5.1.1. Esfuerzos de compresión.

Como dice el autor Gordon (1978) la primera persona en darse cuenta de la deformación
elástica fue Thomas Young descubriendo que pasaba si se le aplicaba una fuerza vertical P en el
centroide de una piedra rectangular parecida a un muro, descubriéndose los conceptos de
esfuerzos y deformación unitaria, la carga P comprime uniformemente a lo largo el muro de
acuerdo con el Sr. Robert Hooke (1660) siempre y cuando sea concéntrica y no excéntrica la
carga P y este en un rango elástico, véase la figura 1. Entonces por tanto la fuerza de compresión
por unidad de área o la intensidad de las cargas distribuidas a través de un área transversal se le
conoce con el nombre de esfuerzo, Gordon (1978, pp. 171-172). También cabe destacar que la
relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria es decir su pendiente en la zona elástica, es el
módulo elástico o el módulo de Young (𝜎 = 𝐸𝜀) donde 𝜎 es el esfuerzo axial, 𝜀 es la
deformación unitaria y E es el módulo de Young el cual se utiliza para comparar la rigidez entre
varios tipos de materiales.
Figura 1.
Ensayo de compresión y comportamiento mecánico.

Nota: fuente autores, (P’ es la reacción de la fuerza axial P)
24

El modo de falla que se da en la mayoría de los casos en probetas de concreto se da por
falla frágil, también se da en algunos perfiles de acero cuando la velocidad de falla es demasiado
rápida “Cuando sometemos una probeta a una tensión de tracción y no se observa deformación
macroscópica, no existe estricción, y la curva tensión/deformación no muestra deformación
plástica, la rotura ocurre de modo totalmente repentino e imprevisto”. (Garcia A & Monasterio
N., 2018). Los autores anteriores complementan diciendo que la fractura frágil no tiene
deformación observable a simple vista y no existe un adelgazamiento de la superficie, se
evidencia es un plano de falla a 90°, los materiales frágiles se deforman poco antes de fracturarse
a diferencia de los materiales dúctiles, estos no presentan zona de fluencia y no presentan
deformación plástica.

Para el ensayo de compresión en muretes se debe revisar la norma NTC 4017. (ASTM C-
67) “métodos para muestreo y ensayos de unidades de mampostería y otros productos de
arcilla”. En el capítulo 7 de esta norma habla del ensayo a compresión, la aplicación de la carga
axial debe de ser aproximadamente de 3 min, la norma también invita a revisar la NTC 3495
(ASTM E 447) “método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión en muretes de
mampostería”, para la aplicación de factores de corrección de área neta y cálculo de la
resistencia a la compresión de la mampostería f ’m, los cálculos se deben reportar con la décima
a MPa más cercana.
Resistencia a la compresión, 𝐶 =
𝑃
𝐴

𝐶 = Resistencia del espécimen a compresión.
P = Carga compresiva en un momento dado en N.
A = Promedio de las áreas brutas de las superficies superior e inferior, mm2.
25

5.1.2. Momento flector en muros

La flexión se da en elementos estructurales tipo viga que trabajan principalmente por
efectos de flexión simple, en ingeniería es importante el conocimiento de las deformaciones y
fuerzas internas dentro del elemento para el cálculo de momentos flectores y fuerzas de corte.
“Todas las vigas se deformarán bajo la carga que actúe sobre ellas y cambiarán su forma
transformándose en una forma más curveada o flectada” (Gordon, 1978, pp. 240-243).
El material de la cara convexa superior se comprime haciéndose más pequeña y el de la
convexa inferior se tensiona haciéndose más largo y suponiendo que el material sigue la ley de
Hooke la distribución de los esfuerzos y deformaciones unitarias será recta y llegara a un punto
donde los esfuerzos serán nulos y será la línea o eje neutro pasara por el centroide en el caso de
figuras simétricas como se observa en la figura 2 y 3.
Figura 2.
Carga y momentos que flectan una viga isostática.
.
Fuente: autores.

Figura 3.
Distribución de esfuerzos en vigas isostáticas.
.
Fuente: Autores.

Formulación para el cálculo de esfuerzos (Beer et al, 1982). Teniendo en cuenta que para
la flexión pura en el rango elástico el esfuerzo máximo a cualquier distancia es igual a:
𝜎𝑥 =
𝑀𝑦
𝐼

𝜎𝑥 = Esfuerzo normal en x, (MPa, N/m, kN/m)
𝑀 = Momento,
𝑦 = Distancia al eje neutro, m
𝑆 = Módulo de sección elastico
I = Momento de inercia
Los esfuerzos máximos se pueden analizar en función del módulo de sección elástico.
𝑆 =
𝐼
𝑦

Reemplazando
27

𝜎𝑥 =
𝑀
𝑆

Nuevamente en la NTC 4017. (ASTM C-67) en el capítulo 6 habla sobre el ensayo de
módulo de rotura y carga de rotura por flexión, debe estar soportado en barras solidas aplicando
carga en el centro de la luz con una placa de acero como se muestra en la figura 4, el incremento
de carga aplicada debe estar entre 100 N/s y 150 N/s.
Los soportes en el espécimen deben estar libres para rotar en la dirección longitudinal y
transversal asegurándose que no ejerzan fuerza en estas direcciones, las barras de soporte deben
tener 25 ± 0.1 mm, y se debe colocar una placa de acero con dimensiones de 6 mm de espesor 38
mm de ancho y la longitud de placa debe ser como mínimo el ancho del espécimen.
Figura 4.
Ensayo a flexión de murete

Fuente: NTC 4017.

Se debe de reportar la carga máxima y para calcular el módulo de rotura se usará la siguiente
formula.
28

𝑀𝑅 =
3𝑊 (
𝐿
2 − 𝑥)
𝑏𝑑2

𝑊 =Carga máxima, Indicada en la máquina de ensayo.
𝑀𝑅 = Módulo de rotura en el plano de la falla (MPa).
𝐿 = distancia entre los soportes (medida centro a centro), mm
b = ancho neto, mm.
d = Profundidad, mm.
𝑥 = distancia promedio del plano de falla al centro de la pieza, medida en la dirección de la línea
central de la superficie sometida a tensión, mm.
Figura 5.
Reacciones y plano de falla del ensayo de flexión.

Fuente: NTC 4017.

5.1.3. Cortante en muros por carga lateral.

En la revista de ingeniería sísmica el autorZúñiga y Terán (2008, p. 28) nos dice que la
mampostería es una buena alternativa para tener sismo-resistencia, aunque no se cuenta con la
información suficiente con diseños basados de desplazamiento lateral causados por cortante
basal. El autor nos dice que existen dos tipos de ensayos para corte en muros el ensayo dinámico
que es el más recomendado ya que es un ensayo controlado que simula las cargas que genera un
sismo y se puede analizar mediante el comportamiento de curvas de histéresis que están sujetas a
cargas laterales cíclicas indicando los desplazamientos máximos en cada ciclo de carga. El
segundo tipo de ensayos son las pruebas cuasi-estáticas que son ensayos de tracción de diagonal
en muros y cabe resaltar que la gran mayoría de los códigos han sido diseñados mediante la
calibración de pruebas cuasi-estáticas.
Al presentarse un evento telúrico la cimentación al estar empotrada hace que la estructura
se mueva junto con el suelo, generándose así un cortante basal en el suelo mientras que en la
parte superior se produce una fuerza inercial contraria que se opone al movimiento de la base de
la estructura producto de la disipación de energía sísmica, luego el cortante en la base cambia de
dirección produciéndose mayores esfuerzos y deformaciones en los muros durante un ciclo
repetido de cargas se generan esfuerzos y deformaciones en los muros generando así fisuras en
estos hasta generar un agrietamiento diagonal provocando así una degradación de rigidez y
resistencia según (Zúñiga & Terán 2008) en la figura 5 se observa cómo se desplaza el muro
debido a la fuerza sísmica causando fuerzas internas de compresión en el muro de manera
diagonal y generando tracciones en el sentido ortogonal.

Figura 6.
Esfuerzos internos en muros durante la ocurrencia de un evento sismo.

Fuente: autores.

Para la realización de los ensayos cuasi- estáticos se emplea la norma NTC 4925. (ASTM
E 519) “prefabricados de concreto. método de ensayo para determinar la resistencia a la
tracción diagonal – cortante – en muretes de mampostería”.

Figura 7.
Murete con LVDT en dirección horizontal y vertical con compresión diagonal a 45°.

Fuente: autores.

Esta norma da los requisitos para el ensayo de la resistencia a tracción diagonal o
resistencia al corte en mampostería con muestras de 1200X1200 mm, colocando los especímenes
en unos soportes de carga metálicos y sometiéndolos a esfuerzos de compresión en sus caras
diagonales provocando una falla paralela en su dirección de carga véase la figura 7, la velocidad
de carga debe estar entre 1 y 2 minutos, si requiere se pueden usar medidores de acortamiento
vertical y horizontal con la ayuda de compresómetros o extensómetros. Los cálculos d, de y son
los siguientes.

Esfuerzo cortante
𝑆𝑠 = (
0.707𝑥𝐶
𝐴𝑛
)
𝐴𝑛 =
𝑙 + 𝑎
2
(𝑒 ∗ 𝑛)
𝑆𝑠 = esfuerzo cortante.
𝐶 = carga aplicada N.
𝐴𝑛 = Area neta de la muestra mm
2.
𝑙 = Longitud del espécimen, mm.
𝑎 = altura del espécimen.
𝑒 = espesor total del espécimen, mm.
𝑛 = Porcentaje del área bruta de la unidad que es sólida, expresada como decimal.

Deformación cortante.
𝛾 =
(∆𝑉)
𝑔
+
(∆𝐻)
𝑔
=
(∆𝑉) + (∆𝐻)
𝑔

𝛾 = deformacion por cortante.
∆𝑉 = acortamiento vertical, mm.
∆𝐻 = alargamiento horizontal, mm.
𝑔 = Longitud sobre la cual se realiza la medición.

Módulo de rigidez.
𝐺 =
𝑆𝑠
𝛾

𝐺 = Módulo de rigidez.

5.2. Marco Conceptual

• Elementos no estructurales (ENE): “Elementos o componentes de una edificación que
no hacen parte de su estructura o su cimentación” (NSR, 2010, num. A.13.1), estos
elementos deben tener diseño sísmico y diseño de anclaje a la estructura, la norma los
clasifica en grados de desempeño que es el comportamiento de los ENE1 ante la
ocurrencia del sismo de diseño se clasifican en superior, bueno o bajo. Los ENE que
deben ser diseñados se encuentran en el numeral A.9.1 de la norma e incluyen, acabados,
elementos arquitectónicos y decorativos, instalaciones hidráulicas y sanitarias,
instalaciones eléctricas, instalaciones de gas, equipos mecánicos, estanterías e
instalaciones especiales, los elementos no estructurales que requieren especial cuidado en
su diseño debido que representan un grave peligro para la vida son los siguientes: Muros
de fachada, muros interiores, cielos rasos, enchapes de fachada, áticos, parapetos,
antepechos, vidrios, paneles prefabricados en fachada, columnas cortas y columnas
cautivas.
• Malla electrosoldada: Es una malla de acero compuesta de hierro más carbono a
diferencia del acero convencional es un acero menos dúctil. Mesa M (2018) cita a
(MacGregor G & Wight K, 2009), diciendo que es un refuerzo que consiste en alambres
lisos y corrugados soldados con soldadura de resistencia eléctrica, en cuadriculas
rectangulares o cuadradas, este refuerzo es usado en pavimentos, paredes y losas,
teniendo la facilidad de colocar una gran cantidad de refuerzo con mínimo trabajo. El
proceso conlleva el estirado del alambrón disminuyendo su diámetro y aumentando su

1 ENE es la nomenclatura que se usa para referirse a los elementos no estructurales.
34

longitud, se deforma la estructura molecular del acero que conlleva a un aumento de la
resistencia de un metal por deformación plástica. En Colombia las mallas comerciales
tienen dimensiones de 6 X 2.35 m con diámetros desde 4 a 8.5 mm y separaciones de 150
a 250 mm además de que deben de cumplir con las calidades impuestas por la NTC 2289:
2015; NTC 1513 de 2012; NTC 5806: 2010 y NTC 161: 2013.
• Mampostería: La mampostería es el material compuesto por excelencia, integrado por
piezas naturales como los mampuestos, generalmente prismáticas, unidas por algún
aglutinante o mortero. Por naturaleza, este conglomerado es débil a esfuerzos de tracción
y exhibe un comportamiento frágil (Tomazevic, 1996), para Rodríguez O. (2015) la
mampostería es un sistema de materiales de origen pétreo cuyos elementos que lo
conforman tienen propiedades muy variables lo que hace necesario ensayar las piezas
individuales y los prismas elaborados con mampostería.
• Mortero: El mortero es una mezcla plástica compuesta por material cementante,
agregado fino, agua, cal y otros conglomerados inorgánicos. En la industria de la
construcción es conocido por ser un material de pega, relleno y pañete (recubrimiento,
revoque), que transfiere más fácilmente las cargas compresivas, pero técnicamente para
(Alcorer M, s.f,) las propiedades del mortero influyen en el comportamiento de los
elementos de mampostería estas propiedades son su resistencia a la compresión, tensión y
su módulo de elasticidad. Por último, la norma NSR-10 cataloga a los morteros
principalmente por su resistencia como lo son tipo N, S, M y H. Ver clasificación de los
morteros de pega Tabla D.3.4-1 de la NSR-10.
• Mampostería estructural: según Rodríguez O. (2015), la mampostería estructural es un
elemento que se supone monolítico, que ensamblado con mampuestos a través de mortero
35

tiene la propiedad de recibir o transmitir cargas mecánicas a otros elementos estructurales
sin presentar fallas o considerables deformaciones en su estructura. Los tipos de
mampostería estructural que se pueden encontrar en el Título D de la NSR 10 son
mampostería reforzada, externamente reforzada, parcialmente reforzada, con cavidad
reforzada, muros confinados y mampostería de muros diafragma.
• Murete o prisma: “ensamble de piezas de mampostería con mortero de pega inyectadas
o no de mortero de relleno usado como espécimen de ensayo para determinar las
propiedades de mampostería” (NSR-10, 2010, numeral D.2.5).
• Muro aligerado: “Se le denomina muro aligerado a todo elemento constructivo que se
compone de materiales con propiedades físicas como: de baja densidad, deespesor
reducido, de gran esbeltez, de fácil manejo e instalación”. (San Vicente J. & Damian F.,
2001).
• Muro estructural: “Es un muro de carga o no, que se diseña para resistir fuerzas
horizontales, de sismo o de viento y cargas gravitacionales paralelas al plano del muro”
(NSR-10, 2010, numeral A.13.1). Dentro de esta definición se encuentran los muros de
carga y muros de cortante.
• Muro no estructural: “Elemento dispuesto para separar espacios, que atiende cargas
únicamente debidas a su peso propio” (NSR-10, 2010, num. D.2.5).

5.3. Marco Legal

La norma sismo resistente (NSR-10) tiene el Título D que es un apartado especial para la
mampostería estructural la cual da los requisitos de análisis y diseño ya sea para la mampostería
no reforzada, parcialmente reforzada, mampostería con cavidad reforzada, mampostería no
36

reforzada, muros confinados, muros diafragma y reforzados externamente, pero lamentablemente
no tiene un diseño en específico para muros realizados con otro tipo de materiales. Ya que este
proyecto no está pensado por el momento para la investigación de propiedades de un muro
estructural, este proyecto es parecido o está relacionado con sistema de muro de mampostería
reforzado externamente y por tanto se tomara en cuenta el Capítulo D.12 llamado “Mampostería
reforzada externamente”, pero ésta a la vez nos dice que debemos cumplir con todos los
requisitos establecidos en los capítulos D.1, D.2, D.3 y D.4 y cita algunos a la norma técnica
Colombia (ICONTEC) para la realización de los ensayos.
En primero lugar, la norma sismo resistente nos da la definición de que es un muro
reforzado externamente.
Se clasifican como muros de mampostería reforzada externamente aquellos en donde el
refuerzo consiste en mallas electrosoldadas que se colocan dentro del mortero de
recubrimiento o revoque (pañete) en ambas caras laterales de los muros fijándolas a ellos
mediante conectores y/o clavos de acero con las especificaciones y procedimientos
descritos en el presente capitulo. (NSR-2010, numeral D.12.1.2)
A continuación, algunas de las recomendaciones de este capítulo D.12 de la NSR-10.
• Una importante restricción para este tipo de muros que dependen del Título A.3 del
reglamento es que para efectos de diseño sismo resistente se clasifica con capacidad
mínima de disipación de energía en el rango inelástico (DMI) NSR-10 (2010, numeral
D.12.2.1).
• La cantidad de refuerzo mínima en función del área bruta total del muro incluyente el
revoque debe ser de 0.00035 para la cuantía de acero vertical y horizontal y la separación
horizontal como vertical no puede ser mayor a 300 mm. Las mallas se deben amarrar a los
37

conectores por medio de alambre de acero con un diámetro mínimo de 4.5 mm o se pueden
amarrar con alambre galvanizado N°16 (diámetro 1.3 mm). El recubrimiento mínimo de
mortero que debe tener la malla deberá ser de 5 mm de la superficie de la mampostería y
10 mm del recubrimiento de la superficie externa.
• El espesor mínimo de estos muros deberá ser mínimo de 130 mm y 20 mm de espesor
mínimo a cada uno de los 2 lados del muro. La resistencia a la mampostería mínima (f´m)
no puede ser menor a 8 MPa y la resistencia del mortero de revoque no menor a 12.5 MPa
• El espesor de mortero de recubrimiento deberá estar entre 15 mm y 45 mm y se coloca en
capas de 10 mm a 15 mm, el curado deberá ser durante por lo menos 7 días y se deberá
realizar un control estricto de materiales. Algunas de las normas de relacionadas con los
ensayos de control de materiales son las siguientes.
NTC 220 (ASTM C 109M). Determinación de la resistencia de morteros de cemento
hidráulico usando cubos de 50 mm o 50.8 mm de lado. (2004).
NTC 2289 (ASTM A 706/A). Barras corrugadas y lisas de acero de baja aleación, para
refuerzo de concreto. (2007).
NTC 111 (1997). Ingeniería civil y arquitectura. Método para determinar la fluidez de morteros
de cemento hidráulico.

6. Metodología y Materiales

6.1. Materiales involucrados

• Aligeramiento (Cubetas o Canastillas de Huevo)
Es un elemento que es utilizado para el transporte de los huevos, este es un material
compuesto por las materias primas del papel y cartón reciclado. Las cubetas de huevos son un
material reciclable. El cartón es un material formado por varias capas de papel superpuestas, a
base de fibra virgen o de papel reciclado. Es altamente reciclable, pero el agua y el aceite pueden
contaminarlo fácilmente, convirtiéndolo en un material imposible de reciclar (reciclario, s.f). Las
dimensiones de las cubetas de huevo que contiene 30 unidades son aproximadamente de 30x30
cm.
• Mortero
En este caso se hizo uso de un mortero seco prefabricado porque tiene un mejor control de
materiales que nos garantizan un mejor diseño de mezcla, logrando una mayor eficiencia en la
investigación y mejores tiempos de ejecución.
Para realizar el revoque o el pañete del muro se utilizará la marca TOPEX que es distribuido
por la empresa Sodimac y producido por Cemex Colombia. Es un mortero tipo S que se usa
como nivelador de piso de resistencia a la compresión simple de 14 MPa a los 28 días, retención
de agua mínima de 75%, cumpliendo con lo mínimo que exige la norma para este tipo de
morteros como se evidencia en la tabla 1. La ficha técnica del mortero no especifica su densidad
o peso específico por lo que se realizaron ensayos de compresión en cubos y cilindros a los 7 y
28 días para la verificación de su resistencia y densidad, también se realizó el ensayo de fluidez
para obtener una consistencia plástica y saber la cantidad de agua a utilizar en la mezcla, aunque
39

el producto recomienda la siguiente dosificación de agua 5.5 ± 0.5 L por saco de 40 kg de
mortero tipo S.
Tabla 1.
Clasificación de morteros de pega por propiedad o por proporción.

Fuente: NSR-10 numeral D.3.4.1
• Malla electrosoldada.
El acero de refuerzo dará soporte adicional a la carencia de ductilidad del mortero y
esfuerzos de tracción generados por agrietamientos de secado, retracción de fraguado o
movimiento dinámico de la estructura tanto de manera horizontal como vertical. En el mercado
existen muchas resistencias a la tracción como proveedores que cuentan con el sello de calidad
de la NTC 5806, en este caso se utilizó una malla con separación de 15 X 15 cm, calibre 4 mm,
dimensiones 6 X 2.35 metros cuyo proveedor será Colmallas S.A. Así mismo se realizaron
ensayos de tracción en las muestras de aceros.

• Malla zaranda 2x2 pulg.
Es una malla de alambre galvanizado utilizada para jaula, rejilla o tamizado, con ligera
resistencia a la tracción, es un material que se flecta y es maleable, su proveedor también es
Colmallas S.A.
• Otros.
Se utilizaron además materiales como el alambre dulce para hacer amarres gracias a su
flexibilidad y ductilidad, rollo de cartón corrugado calibre 3 mm, rollo de papel vinipel,
formaletas de madera para el encofrado y agua para llevar a cabo la mezcla de mortero y el
curado de las muestras.

Figura 8.
Materiales que conforman los muretes.

6.2. Metodología.

Para este proyecto se llevó a cabo la elaboración de 18 muretes o prismas con dimensiones de
0.55m* 0.55m con un espesor de 0.105m, para realizar los 3 ensayos de resistencia los cuales
fueron distribuidos tal cual se muestra en la Tabla 2.
Mortero Topex Especificaciones del mortero Malla zaranda
Malla electrosoldada 4mm @ 15 cm Rollo de cartón corrugado Canastillas de huevo
42

Tabla 2.
Número de ensayos que se realizaron.

Fuente: Autores
La configuración y las dimensiones del núcleo aligerado en cartón se puede observar en las
figuras 9 y 10.
Figura 9.
Vista isométrica de figurado del acero antes de fundir.

Fuente: Autores.
43

Figura 10.
Perfilde corte transversal del murete

Fuente: Autores.

6.2.1. Fase 1.

En esta primera fase se llevó a cabo el cálculo de las cantidades de los materiales para
llevar a cabo la compra y el transporte de los materiales.
6.2.2. Fase 2.

De acuerdo con la fase anterior una vez se tuvieron listos los materiales se llevó a cabo el
armado de las cubetas de huevo, se utilizaron un total de 4 unidades por murete es decir
una configuración de filas y columnas de 2x2 para obtener un panel con dimensiones
iguales de 0.6x0.6 m, ver figura 11-A y su amarre se hará por medio de alambres de acero
como se observa en la figura 11-B. Aunque finalmente se decidió dejar este panel de
0.52x0.52 debido a el tamaño y a la capacidad de carga de la máquina de falla la cual
tiene una altura máxima de 1 metro y una capacidad de carga máxima de 25 toneladas.
44

Figura 11.
Armado de canastillas de huevo con alambre.

Fuente: Autores.

Debido a los orificios de las cubetas de huevo se procedió a envolver las cubetas de huevos
con cartón corrugado esto logra un ahorro en mortero, mayor espesor, inercia y aligeramiento en
el murete, haciendo que este núcleo quede con forma de caja. Se puede observar que la cara
corrugada del cartón se deja por encima ya que se hace la suposición de que tiene mejor
adherencia con el mortero que con la cara lisa, así como se observa en la figura 12.
Figura 12.
Cobertura de la canastilla de huevo con el cartón corrugado.

Para aumentar la rigidez del panel de cartón se procedió a la instalación de la malla
electrosoldada en ambas caras, las cuales se prensaron o amarraron entre ellas con alambre
negro, al momento de fundir muro se formarán 2 paneles delgados de mortero. Para evitar la
separación de los paneles cuando se aplique una carga axial en los bordes se utiliza la malla
zaranda galvanizada a los extremos del murete, al tratar de abrirse los paneles se hace la
suposición de que esta malla evitara la separación de las caras y con ayuda del alambre con el
que se amarraron las mallas electro soldadas, también se hace la suposición de que la malla
zaranda evitara micro fisuras en los bordes por secado del mortero véase las figuras 13, 14 y 16.
Para garantizar que la malla electrosoldada quede embebida en el mortero se utilizaron unos
dados también en fabricados en mortero con altura de 1 cm para darle recubrimiento a la malla
véase figura 16.
NOTA: Se realizaron ensayos de muretes con refuerzo y sin refuerzo para realizar una
comparación y lograr saber la resistencia mecánica que aporta cada material.
Figura 13.
Núcleo de cartón con instalación de malla zaranda y malla electrosoldada.

Figura 14.
Configuración de núcleo de cartón con refuerzo de malla electrosoldada.

Figura 15.
Dados de mortero con ganchos para dar elevación a la malla electrosoldada.

Figura 16.
Perfil de núcleo de cartón con refuerzo de acero.

6.2.3. Fase 3

Para la fundición y colocación de mortero seco se debe de utilizar formaleta para que las
dimensiones de sus bordes y sus caras controladas, para que exista una mayor precisión en
las medidas y no se concentren esfuerzos en las probetas, la formaleta también sirve para
realizar el vibrado del mortero. En este caso ya que se utilizó una base de tejido de poliéster
recubierta con nitrilo se debió usar arena y nivelar el suelo con una llana metálica como se
muestra en la figura 17-A y figura 17-B. Para el desmontaje del cimbrado se aplicó aceite
como desmoldaste en las superficies de la madera.

Figura 17.
Formaleta de madera y poliéster, Nivelación de suelo para la colocación de formaleta

Para la fundición se establecieron las siguientes dimensiones el espesor de mortero se
estableció de 2 cm en el plano perpendicular de las caras y 1.5 cm en sus bordes, la fundición
del mortero se realizó de manera horizontal y no de manera vertical como generalmente se
funden los muros, para garantizar los dos centímetros de espesor en la cara inferior. Se
realizó una marca dentro de la formaleta y hasta ese punto se llenó de mortero, al no ser un
mortero tan fluido y más bien grueso se procedió a la colocación del módulo de cartón
directamente ya que el módulo es muy liviano y no se sumergió en el mortero como se
observa en la figura 18.

Figura 18.
a. Formaleta parcialmente llena de mortero hasta la marca de 2 cm.
b. Colocación del núcleo directamente sobre la mezcla y se observa que este no se
sumerge.

Finalmente se termina de agregar la mezcla dejando a nivel de la formaleta y se llevó
cabo el vibrado de forma manual golpeando las caras de la formaleta, se realizó el vibrado para
eliminar vacíos internos causados por burbujas de aire y para garantizar que la mezcla se
distribuya por todos los espacios. Primero se realizaron los dos prismas de prueba y al verificar
que no hubo problemas con la fundición, se procedió a realizar 6 fundidas de muretes por día en
una jornada de 3 días para obtenerlos 18 muretes restantes, ver figuras 19 y 20.

Figura 19.
Formaleta llena de mortero a nivel.

Figura 20.
Fundición de los 6 prismas con ayuda de la mezcladora de la universidad.

Se hizo uso de un mortero prefabricado para obtener un mejor control de calidad de las
probetas y mejor diseño de mezcla por lo cual se procedió a solo la aplicación del agua que
se obtuvo en el ensayo de fluidez. El mortero se asegura de mejorar la estética y mantener el
núcleo protegido del medio externo y también es el que ayudara a dar resistencia a la
compresión debido a la nula resistencia que tienen las canastillas.
6.2.4. Ensayo en la mesa de flujo. cuadrar número de las imágenes

Al usar un mortero prefabricado simplemente se debe aplicar agua para obtener la mezcla, el
fabricante recomienda aplicar 5.5 ± 0.5 litros de agua por saco, para hacer la verificación se
realizó el ensayo de fluidez, pero debido a la imposibilidad de hacer una relación agua/mortero
se decidió usar el agua recomendada por el fabricante y hacer una relación entre la cantidad de
agua que exige un saco de mortero de 40 kilogramos y para este ensayo se requieren 600 gramos.
Primero se usó una relación de 5.5 litros de agua y luego una relación de 5.8 litros de agua,
teniendo estos dos valores limites se hizo una interpolación hasta obtener un porcentaje de
fluidez entre 110 y 115 como se observa en la tabla 3, de esta manera se decide usar una relación
de 5.6 Litros por cada saco de mortero.
% 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑧 =
𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝐴
𝐴
𝑥100

𝐴 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒, 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑚

% 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑧 =
20.75 − 10
10
𝑥100 = 107.5%

Tabla 3.
Interpolación para determinar la relación del diámetro y porcentaje de fluidez.

Figura 21.
Ensayo de fluidez del mortero.

Nota: Para el desencofrado de las formaletas se tuvieron inconvenientes ya que el tiempo
inicial de desencofrado fue a las 24 horas, dando como resultado que los bordes y esquinas de
fracturaran y descascaran, por lo cual quedaron solo con 19 muretes para los ensayos, por tanto,
se decidió hacer el desencofrado a las 48 horas. Otro inconveniente es que en unos pocos
muretes probablemente por la falta de vibración y el tamaño de la cuadricula de la malla zaranda
quedaron bordes donde se apreciaba la falta de mortero en este caso se recomienda hacer de
manera inmediata una resanada con la misma mezcla de mortero.
53

Luego del desencofrado se dejaron los muretes a la intemperie durante un par de horas y
luego se procedió a él curado por medio de papel vinipel ya que al sumergirlos en agua debido a
la porosidad del mortero probablemente se puede deteriorar el núcleo de cartón, el problema que
se observócon el vinipel fue que el agua se evapora muy rápidamente por esta razón se aplicó
agua cada 3 días durante los 28 días que recomiendan los códigos.
Figura 22.
Desencofrado y curado de los muretes.
´
Figura 23.
Desencofrado y curado de los muretes.

6.2.5. Fase 4

Una vez transcurrido la edad de 28 días se preparan los muretes para los ensayos de
resistencia. El primer ensayo fue el ensayo de tracción diagonal en muros se procedió a realizar
la prueba cuasi-estática descrita en el marco teórico; en esta prueba se registró el esfuerzo de
corte generado y las deformaciones en el eje vertical y horizontal; para la calibración del sistema
se utilizó un deformímetro digital con precisión de 0.01 mm de precisión en la parte superior y
también se midieron las deformaciones en la superficie del material, con la ayuda de
deformímetros digitales sostenidos por ángulos de aluminio sobre la superficie fijados con una
resina, como se muestra en la figura 24, en el primer ensayo de calibración la separación entre
ángulos de aluminio fue de 150 mm pero esta separación fue muy corta y no se leyeron
deformaciones en la superficie del material, por eso se optó tomar una separación entre los
ángulos de 500 mm cada uno por medio de tornillos y tuercas
Nota: Todos los ensayos de resistencia tanto de cortante, compresión y flexión fueron
grabados para disminuir errores en la toma de datos presencial y el deformímetro de la parte
superior arrojó de manera directa las deformaciones de todo el sistema a una hoja de cálculo. La
aplicación de la carga fue de manera manual y las lecturas de esfuerzo se hicieron con un
manómetro digital. Todos los ensayos se realizaron desde la edad de 35 días aproximadamente.

Figura 24.
Montaje del ensayo con 500 mm de separación entre ángulos

Se utilizó neopreno doble de 2 mm entre la muestra y el perfil metálico para garantizar una mejor
de distribución de cargas dentro del material como se observa en la figura 25.
Figura 25.
Colocación de neopreno entre perfil y muro.

Para los ensayos de compresión en muretes se usa una metodología similar que el ensayo de
corte, pero se dispone el muro de manera vertical, se cambia el marco de carga (perfil de acero
en I) también se midieron deformaciones en la superficie del material con ángulos separados a
400 mm entre sí, además se midió la deformación total en el sistema, ya que en este ensayo no se
pudieron leer las deformaciones en la superficie del material hasta la carga última con el objetivo
de no afectar la integridad de los deformímetros, el montaje del sistema se observa en la figura
26.
Figura 26.
Montaje del ensayo a compresión en muretes.

Para la última etapa se desarrolló el ensayo de flexión en muretes, para su montaje se
dispone el muro de tal manera que el plano débil del muro este perpendicular a la carga, se
utiliza un perfil metálico con un ancho de 4 mm con una longitud mínima del ancho del muro.
Para asegurar la rotación y deslizamiento horizontal del espécimen en los soportes se usaron
rodillos metálicos de una pulgada separados a 45 mm de distancia, también se contó nuevamente
con un deformímetro para medir las deflexiones generadas, obsérvese el montaje del sistema en
57

la figura 27, después de finalizado el ensayo se procedió a medir la distancia del plano de falla
con respecto al centro del muro obsérvese figura 28.
Figura 27.
Montaje del ensayo a flexión en muretes.

Figura 28.
Lectura de la distancia del plano de falla.

7. Resultados y Análisis

7.1. Ensayo de resistencia en cilindros y cubos de mortero.

Sabiendo el contenido de agua que se necesita para la mezcla se procedió a la realización de
cubos y cilindros de mortero para comprobar la resistencia del mortero a la compresión simple
que nos asegura el fabricante y confirmar que la cantidad de agua es la correcta, se fallaron cubos
de mortero a la edad de 7, 14 y 28 días y se fallaron cilindros a la edad de 14 y 28 días. El curado
se realizó con las probetas sumergidas totalmente en agua sin cal, se puede apreciar los
resultados obtenidos de la maquina universal de pruebas en las tablas 11.3 y 11.4 capítulo de
apéndices, véase también graficas de esfuerzo-deformación para la madurez del mortero en las
figuras 30 y 31.
Figura 29.
probetas de mortero.

Teniendo en cuenta los resultados de la tabla 4, se calcula la resistencia promedio de los
ensayos de compresión en los cilindros y cubos. De esta tabla se puede analizar lo siguiente, que
a los 7 días de curado el mortero solo ha desarrollado el 57 % de su resistencia, ya a los 14 días
el mortero alcanza casi el 100% de su resistencia última, pero cuando se deja curando hasta los
28 días se observa que el producto tiene una resistencia adicional que esta entre un 18% de la
resistencia esperada que es la incertidumbre del producto establecida por el fabricante, lo único
que se puede concluir es que el producto desarrolla una resistencia de 14 MPa a los 28 días como
asegura el fabricante.
Tabla 4.
Resistencia promedio de los cilindros y los cubos.

Figura 30.
Curva de madurez del mortero con cubos.

Figura 31.
Curva de madurez del mortero con cilindros.

7.2. Análisis de densidad de muretes.

Tabla 5.
Densidad y peso específico de muretes propuestos.

Para saber cuánto es aligeramiento que da el núcleo de cartón al muro se asumirá un muro
macizo teórico solo de concreto de iguales dimensiones y se utilizará la densidad de mortero
calculada en los ensayos de cilindros.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 0.55 𝑚𝑥0.55 𝑚𝑥0.105 𝑚 = 0.03176 𝑚3
𝑝𝑒𝑠𝑜 = 0.03176 𝑚3𝑥2187
𝑘𝑔
𝑚3
= 69.46 𝑘𝑔
En relación con el peso promedio hay una disminución aproximada de 29.46 kg por cada
unidad de muro convencional en mortero, lo cual corresponde a una reducción del 42.41% del
62

peso total, en la figura 32 se ilustra de mejor manera el aligeramiento de los muretes propuestos
y que el refuerzo dentro del murete no tiene una gran influencia en la variación del peso del
muro. Aparte de lo anterior el Título B de la norma sismo resistente en la Tabla B.3.2-1
encontramos la masa y el peso de los materiales de construcción en donde encontramos la
mampostería de concreto con densidad de 2150 kg/m3 y la de mampostería de ladrillo macizo
con densidad de 1850 kg/m3 , para un murete de las mismas dimensiones se obtienen los peso en
kilogramos tal y como se realizó anteriormente su comparativo de pesos se ilustran en la figura
32. En el gráfico de barras se puede observar que el murete propuesto sigue teniendo un
aligeramiento mucho menor que el murete fabricado a partir de mampostería en bloque macizo
siendo apenas un 67.44 % del peso total de la mampostería, la norma no especifica si la densidad
especificada tiene o no tiene revoque. Por último hace falta hacer una comparación experimental
del aligeramiento y la resistencia de los muretes propuestos frente a la mampostería fabricada a
partir de bloques aligerados con perforación horizontal y/o vertical.
Figura 32.
Comparación del aligeramiento de muretes propuesto y murete convencional en kg.

Nota: En laboratorio se pesó el núcleo de cartón con refuerzo y este pesaba en promedio un 1kg, es
por lo que no existe una gran variación entre los pesos de los dos sistemas con refuerzo y sin refuerzo.
63

7.3. Ensayo de resistencia mecánica en los muretes propuestos.

7.3.1. Ensayo de compresión axial en muretes.

El modo de falla esta dado por aplastamiento del concreto y por falla de corte paralelo se
observa en la figura 33, en el momento del ensayo se observa que no existe una falla dúctil en las
que se ven grietas o deformaciones visibles, sino que por el contrario el sistema