CONSTRUCCION (3)

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA 
CONSTRUCCIÓN 
ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE LA SECRETARIA DE 
EDUCACIÓN PUBLICA CONFORME AL ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE 
NOVIEMBRE DE 1995 
DISEÑO Y CÁLCUL O ESTRUCTURAL DE UNA CASA-HABITACIÓN , 
UBICAD A EN LA CALL E VICENTE VILLAD A No. 77. COL. AHUIZOTLA . 
NAUCALPA N DE JUÁREZ , EDO. DE MEX. 
T E S I S 
PARA OBTENER EL TITULO DE : 
INGENIERO CONSTRUCTOR 
P R E S E N T A 
VÍCTOR ENRIQUE SEGURA TORRES 
(TITULACIÓN POR TESIS) 
ING. ALFONS O D'ABBWRT T PANTOJ A 
ASESOR 
<S cmi c 
04 DE AGOSTO DE 2003 
A mis padres, por el apoyo que me han brindado en el transcurso de mi 
vida y especialmente durante mi camino en mi carrera profesional. Gracias. 
A mi esposa Raquel, con todo mi amor y agradecimiento quiero dedicar 
este logro a ti y a nuestra querida e inteligente hija Edith, porque gracias a 
ustedes he logrado uno de mis más grandes anhelos. Asimismo quiero 
desearles que logren culminar sus metas académicas más anheladas y 
cuando esos momentos lleguen a nuestras indas los compartamos juntos con 
la bendición de dios. 
A mi hermana Viridiana con el deseo de que este logro sea una 
inspiración para ti y logres ser una persona productiva para nuestra familia 
y para la sociedad. 
A mi primo el Ing. Rafael Baca Torres, por ser el ejemplo de la familia, 
inspirándome a estudiar una carrera de ingeniería. 
Al Instituto Tecnológico de la Construcción que me dio la oportunidad 
de ser alguien en la vida, les doy mi más profundo agradecimiento a todos y 
cada uno de los que conforman a ese Instituto. Gracias. 
IV 
Al Ing. Alfonso D'abbwrtt Pantoja por ser mi asesor y apoyarme en la 
correcta elaboración del presente trabajo. Gracias. 
Al Capitán l/o. Ing. Ind. Ignacio Berna! Tapia, mi más sincero y 
profundo agradecimiento por su apoyo incondicional, por las experiencias 
adquiridas, por los conocimientos brindados y por fomentarme el sentimiento 
de la superación durante mi estancia en la Unidad de Ingeniería y 
Mantenimiento Eléctrico de la Dirección General de Fábricas de la Defensa 
Nacional. De todo corazón. Gracias. 
Al Teniente A.M.G. José Alberto Reyes Sánchez por las todas las pautas 
brindadas y experiencias laborables que pasamos en la U.I.M.E. 
A mi tía Gloria, por el gran apoyo que recibí de Usted durante mi 
adolescencia. Gracias. 
V 
índice 
Registro de tesis II 
Oficio de terminación de tesis III 
Reconocimiento y dedicatorias IV 
Índice de tablas, figuras y planos VI 
Introducción 1 
Capitul o 1 
El diseño estructural 
1.1. Objetivos del diseño estructural 2 
1.2. Proceso del diseño estructural 2 
1.3. Criterios de diseño estructural 4 
1.3.1. Seguridad estructural 4 
1.3.2. Criterio reglamentario de diseño 
estructural 6 
1.4. Reglamentos de diseño 7 
Capitul o 2 
Acciones 
2.1. Clasificación de las acciones 9 
2.2. Combinación de acciones 10 
2.3. Determinación de las acciones 12 
2.3.1. Cargas permanentes (cargas 
muertas) 12 
2.3.2. Cargas variables (cargas vivas).... 14 
2.3.3. Cargas accidentales 17 
TESIS PROFESIONAL 
Capitul o 3 
Materiales de construcción 
3.1. Mampostería 18 
3.1.1. Piedras naturales 20 
3.1.2. Piedras artificiales 22 
3.1.3. Tabiques 24 
3.1.4. Pruebas de mampostería 26 
3.2. Concreto simple 30 
3.2.1. Cemento 30 
3.2.2. Mezclas 33 
3.2.3. Pruebas en el concreto 35 
3.2.4. Aditivos para concreto 36 
3.3. Acero de refuerzo 37 
3.4. Concreto reforzado 41 
Capitul o 4 
Diseño estructural de 
elementos de casa habitación 
4.1. Estructuración 42 
4.2. Transmisión y bajada de cargas 45 
4.3. Diseño de la cimentación 49 
4.3.1. Cimientos de concreto reforzado.. 51 
4.3.2.1. Zapatas corridas de concreto 
reforzado 51 
4.3.2.2. Zapatas aisladas de concreto 
reforzado 53 
4.4. Diseño y revisión de muros 55 
4.4.1. Muros sujetos a cargas verticales 55 
4.4.2. Muros sujetos a cargas 
horizontales 57 
4.4.2.1. Clasificación de las 
estructuras 58 
4.4.2.2. Zonificación del Distrito 
Federal 58 
4.4.2.3. Método simplificado de 
análisis del RCDF 61 
4.5. Diseño de trabes de concreto reforzado 66 
4.6. Diseño de losas de concreto reforzado 70 
4.6.1. Losas macizas perimetralmente 
apoyadas 70 
Capitul o 5 
Proyecto de aplicación de cálculo 
estructural para una casa-
habitación, ubicada en la Calle 
Vicente Villada No. 77. Col. 
Ahulzotla. Naucalpan de Juárez, 
Edo. de Méx. 
5.1. Descripción de la obra 76 
5.2. Desarrollo del proyecto 78 
5.2.1. Proyecto arquitectónico 78 
5.2.2. Proyecto estructural 78 
5.2.3. Análisis de cargas unitarias 85 
5.2.3.1. Losa de azotea 85 
5.2.3.2. Losa de entrepiso 89 
5.2.4. Transmisión y bajada de cargas.. 95 
5.2.4.1. Transmisión de cargas a 
perímetro de tableros de losa 
de azotea 95 
5.2.4.2. Transmisión de cargas a 
perímetro de tableros de losa 
de entrepiso 100 
5.2.4.3. Cálculo de reacciones de 
trabes 105 
TESIS PROFESIONAL 
5.2.4.4. Bajada de cargas 
transmitidas por muros de 
carga y concentraciones 108 
5.2.5. Diseño de cimentación 113 
5.2.5.1. Diseño de zapata corrida de 
concreto reforzado 113 
5.2.5.2. Diseño de zapata aislada de 
concreto reforzado 126 
5.2.6. Revisión de muros 136 
5.2.6.1. Verificación de muros a 
cargas verticales 136 
5.2.6.2. Verificación de muros a 
cargas horizontales (sismo).... 137 
5.2.7. Diseño de trabes 142 
5.2.7.1. Diseño de trabes de azotea.... 142 
5.2.7.2. Diseño de trabes de 
entrepiso 155 
5.2.8. Diseño de losas 170 
5.2.8.1. Diseño de losas de azotea 170 
5.2.8.2. Diseño de losas de entrepiso.. 186 
Proyecto arquitectónico 199 
Proyecto de cimentación : 200 
Proyecto estructural 201 
Conclusiones 202 
Bibliografía 204 
Glosario de términos 205 
índice de 
planas 
Tablas 
2.1. Tabla de pesos volumétricos de algunos materiales, 
según el RCDF 13 
2.2. Cargas unitarias, en kg/m2 16 
3.1. Propiedades de algunas piedras naturales 21 
3.2. Resistencia a la compresión y cortante de piedras 
naturales 21 
3.3. Resistencia a la compresión y velocidad de fraguado 
de los morteros 23 
3.4. Proporcionamiento de morteros 24 
3.5. Resistencia de diseño a compresión de la 
manipostería f*m para algunos tipos de piezas sobre 
área bruta 28 
3.6. Esfuerzo cortante resistente de diseño v* para 
algunos tipos de manipostería sobre área bruta 29 
3.7. Diámetro, peso y área de varillas 40 
4.1. Coeficientes sísmicos reducidos por ductilidad para el 
método simplificado (Estructuras grupo B) 62 
4.2. Cuantías máximas y mínimas reglamentarias 68 
TESIS PROFESIONAL 
, figuras y 
F igura s 
2.1. Primera combinación de acciones 11 
2.2. Segunda combinación de acciones 11 
2.3. Distribución de ocurrencia de eventos sísmicos en el 
tiempo 17 
3.1. Prueba de compresión de las piezas de mampostería.. 26 
3.2. Ensaye a compresión de muretes 27 
3.3. Obtención de esfuerzo resistente v*. 28 
3.4. Resistencia contra tipo de vibrado 34 
4.1. Nomenclatura para el proyecto estructural 43 
4.2. Colocación de trabe de azotea que refleja la de 
entrepiso 44 
4.3 Áreas tributarias y transmisión de carga en tableros 
rectangulares con carga perimetral 45 
4.4. Carga por metro lineal en base de muros 46 
4.5. Bajada de cargas sobre cimentación 47 
4.6. Diversos casos de transmisión de concentración en 
muros 49 
4.7. Zapata aislada 50 
4.8. Distribución de aceleraciones sísmicas en una 
construcción 63 
4.9. Flexión en vigas de concreto reforzado 66 
4.10. Disposición de dobleces en losas 74 
VI 
P l a n os 
T-l Planta baja 79 
T-2 Planta alta 80 
T-3 Planta de azotea 81 
T-4 Fachada principal 82 
T-5 Estructuración de losa de azotea 83 
T-6 Estructuración de losa de entrepiso 84 
T-7 Pendiente de azotea 88 
T-8 Cargas lineales en losa de azotea 99 
T-9 Cargas lineales en losa de entrepiso 104 
T-10 Magnitud de concentraciones en losa de azotea 106 
T-11 Magnitud de concentraciones en losa de entrepiso 107 
T-12 Transmisión de cargas de eje 1, tramo B-F 109 
T-13 Transmisión de cargas de eje 2, tramo B-F 110 
T-14 Transmisión de cargas de eje 3, tramo B-D 111 
T-15Transmisión de cargas de eje C, tramo 1-3 112 
T-16 Planta de cimentación 133 
T-17 Cortes de zapatas corridas 134 
T-18 Cortes de zapatas aisladas 135 
T-19 Estimación de peso de planta baja 138 
T-20 Estimación de peso de planta alta 139 
T-21 Trabes de azotea B(l-3), D(l-3) y E(l-2) 153 
T-22 Trabes de azotea F(l-2) y 2(D-F) 154 
T-23 Trabes de entrepiso B( 1-3), D( 1-3) y E( 1-2) 168 
T-24 Trabes de entrepiso F(l-2) y 2(D-F) 169 
T-25 Diseño de losas de azotea 185 
T-26 Diseño de losas de entrepiso 198 
T-27 Proyecto arquitectónico 199 
T-28 Proyecto de cimentación 200 
T-29 Proyecto estructural 201 
TESIS PROFESIONAL 
VII 
TESIS PROFESIONAL 
In troducción 
El objetivo de este trabajo es demostrar que mediante procedimientos de cálculo racionalmente sencillos, podemos lograr cuando 
menos disminuir los factores de riesgo involucrados y, de reducir el costo de la obra. Asimismo se busca también, que sea un documento 
de apoyo en el área de estructuras para estudiantes del Instituto Tecnológico de la Construcción. 
Con el fin de cumplir con las expectativas del presente trabajo, se estudiarán una serie de objetivos específicos que a la postre nos 
lleve a un entendimiento claro y conciso de los temas aquí a tratar. Siendo estos objetivos los siguientes: 
a). Se definirán los objetivos, proceso, criterios y reglamentos del diseño estructural. 
b). Se conocerán las características mecánicas de los diferentes materiales a emplearse, como es la manipostería, 
concreto y acero de refuerzo principalmente. 
c). Se clasificarán los diferentes tipos de acciones que afectan a la construcción en sí, las cuales deberán de tomarse en 
consideración para el diseño. 
d). Se estudiará el proceso para el diseño estructural de una casa-habitación. 
e). Se aplicarán los conceptos estudiados en un problema real de un diseño estructural para una casa-habitación, 
ubicada en la Calle Vicente Villada No. 77. Col. Ahuizotla. Naucalpan de Juárez. Edo. de Méx. 
Finalmente se dan a conocer las conclusiones del trabajo, en las que se resaltan algunos aspectos técnicos de los capítulos aquí 
tratados. 
1 
TESIS PROFESIONAL 
El diseño estructura/ 
1 . 1 . O B J E T I V O S DEL D I S E Ñ O E S T R U C T U R A L 
Podemos definir al diseño estructural como un conjunto de actividades a desarrollar para determinar las características físicas 
de una estructura, de tal manera que nos permita garantizar la absorción de las cargas a las que ésta va estar sujeta en las diferentes 
etapas de vida útil, sin sufrir daño alguno; es decir, la función adecuada de una estructura en condiciones de servicio. 
A una obra determinada la debemos concebir como un sistema global, el cual, a su vez, está integrado por un conjunto de 
subsistemas que se deben combinar en forma precisa para cumplir con la función a la que fueron destinados. 
Todos estos subsistemas deben interactuar de tal manera que en el diseño tomen en cuenta la relación existente entre ellos y 
así, poder lograr el objetivo final del diseño estructural, el cual es: producir estructuras que den un mejor rendimiento, es decir, que 
sean seguras y económicas. 
Usualmente, el encargado de este diseño trabaja tratando de satisfacer el proyecto arquitectónico y muchas veces no toma en 
cuenta los diferentes subsistemas (como instalaciones, acabados, etc.), lo que lleva a la postre a corregir sobre la marcha los diseños, 
provocado incluso alteraciones importantes en las especificaciones; por lo tanto, es necesario que el proyectista conozca con 
profundidad su trabajo y tome en cuenta, en sus diseños, todo lo correspondiente para hacerlos correctamente. 
1.2. P R O C E S O DEL D I S E Ñ O E S T R U C T U R A L 
1 . - Estructuración . 
2 . - Análisis . 
A. Modelación. 
B. Determinación de las acciones de diseño. 
C. Obtención de los elementos mecánicos1 de diseño. 
3.- Dimensionamiento . 
2 
TESIS PROFESIONAL 
1 . - Es t ruc tu rac ión . -
En esta fase del diseño se seleccionan los materiales que compondrán la estructura para poder conocer el peso de 
la misma y sus resistencias, así como la forma general de ésta, es decir, el tipo de estructura que en particular esa obra 
requiere o debe tener. En esta etapa se necesita que el proyectista tenga un grado de experiencia y conocimientos de la 
teoría estructural, ya que es necesario realizar el llamado predimensionamiento de los elementos que compondrán 
la estructura. 
2 . - Aná l is is . -
Dentro de la actividad se tendrá que determinar la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones a las 
cuales será sometida y, para realizar esta etapa, será necesario considerar lo siguiente: 
A. Modelar la estructura.- Aquí se idealizará la estructura por medio de un modelo teórico factible de 
ser analizado mediante los procedimientos y métodos conocidos de análisis estructural. Para ello 
es necesario establecer las propiedades de los materiales y características geométricas de las 
secciones. Podemos mencionar también algunos modelos clásicos, los cuales se emplean en la 
modelación de estructuras como puentes, edificios, etc. Ejemplos de estos modelos son: vigas, 
columnas, losas, armaduras, cables, etc., los cuales combinados, forman marcos, vigas continuas, 
etc. 
B. Determinación de las acciones de diseño.- En esta parte del análisis se determinan las acciones 
que obrarán en la estructura y, para ello, será necesario conocer los sistemas constructivos, la 
ubicación de la estructura y, en general, toda la información que ayude a la determinación de las 
solicitaciones que puedan, eventual o permanentemente, actuar sobre la estructura, ya que de esta 
manera podemos obtener el mayor grado de aproximación en la valuación de las acciones. Es obvio 
que tendremos que recurrir a los códigos y reglamentos existentes en el medio. 
C. Determinación de los elementos mecánicos de diseño.- Aquí se aplican los diferentes 
procedimientos y métodos de cálculo para la obtención de las fuerzas internas, o elementos 
mecánicos, tales como las fuerzas axiales, los cortantes, los momentos flexionantes y de torsión a 
los que van a estar sometidos los diferentes componentes de la estructura (muros, vigas, 
columnas, etc.). Cabe hacer una aclaración; al aplicar los métodos de cálculo, se obtendrán 
resultados exactos, pero sólo para el modelo teórico elegido, no así para la estructura real; de ahí la 
importancia de evaluar adecuadamente las acciones y el modelo que la estructura en cuestión 
tendrá. 
3 
TESIS PROFESIONAL 
3 . - D imens ionamien to . -
En esta etapa se obtienen las dimensiones correspondientes al detallar los elementos estructurales 
conforman la estructura, además de verificar si ésta cumple con los requisitos de seguridad establecidos. 
que 
Estos resultados se vacían en los planos constructivos definiendo en ellos las especificaciones correspondientes. 
Es importante resaltar la necesidad de transmitir adecuadamente a los constructores la información de los resultados 
obtenidos, en forma clara, precisa y sencilla; es decir, los planos deberán contener toda la información procurando que 
ésta sea lo más detallada posible sin olvidar nada, de tal forma que se pueda entender y la obra pueda desarrollarse 
según el criterio con el cual se desarrollo el proyecto. 
Una vez que el proyecto está terminado, el siguiente paso es la construcción del mismo, pero en esta fase se tendrá especial 
cuidado con un aspecto que es fundamental para lograr la calidad de la obra esperada. Este aspecto es la supervisión, ya que ésta 
será responsable de la buena ejecución de los trabajos a desarrollar al vigilar y controlar que se cumplan todas las especificaciones y 
normas que del proyecto resultaron. Es común que en esta última etapa existan descuidos, por lo que debemos ser extremadamente 
escrupulosos en la verificación del cumplimiento del proyecto en lo tocante a la calidad de los materiales y la propia obra. 
Una etapa final es la puesta en servicio, ya que es la culminación de los objetivosque inicialmente se marcaron para atender 
una necesidad; es decir, realizar una construcción con algún propósito específico. 
1 . 3 . C R I T E R I O D E D I S E Ñ O E S T R U C T U R A L 
1 . 3 . 1 . S e g u r i d a d e s t r u c t u r a l 
El diseño estructural tiene como objetivo proporcionar soluciones que, por medio del aprovechamiento óptimo de las 
propiedades de los materiales y de las técnicas de construcción, den lugar a un buen comportamiento en condiciones normales de 
funcionamiento, con una seguridad adecuada contra la posible ocurrencia de una falla. 
Hemos dicho que la estructura es un subsistema dentro del sistema global, que deberá soportar las cargas que le van a 
ocasionar deformaciones, desplazamientos y otro tipo de posibles daños, lo que representa la respuesta de la estructura ante las 
acciones a las que está sometida. 
Respuesta 
• Agrietamientos 
• Flechas 
• Vibraciones 
• Hundimientos 
• Desplazamientos 
horizontales 
ACCIÓN ESTRUCTURAL D 
FIGURA 1.1 Acción - respuesta 
4 
TESIS PROFESIONAL 
La respuesta de la estructura está representada por el conjunto de parámetros físicos que describen su comportamiento ante 
las acciones. La respuesta, por supuesto, debe estar comprendida dentro de ciertos valores llamados limites para, de esta manera, 
garantizar tanto el adecuado funcionamiento como la estabilidad de la estructura. 
Con base a lo anterior podemos entonces establecer el concepto de estado límite. 
Estado limite.- lo definimos como la etapa del comportamiento a partir de la cual la respuesta de la estructura se considera 
inaceptable. 
a. Estados límites de falla.- que esta relacionado con la seguridad y corresponden a situaciones de falla parcial o 
total de la estructura. Teniendo que soportar la combinación de acciones más desfavorables durante la vida útil de la 
estructura. 
b. Estados de limite de servicio.- que se relacionan con situaciones que afectan el correcto funcionamiento de la 
estructura, pero que no ponen en peligro la estabilidad de la construcción, como pueden ser deformaciones, 
vibraciones, etc., es decir, efectos que provocan en el usuario inseguridad e impiden el confiable uso de la estructura 
construida. Así mismo contempla que la estructura funcione correctamente ante la acción de las cargas de operación 
normales. 
En términos de lo anterior reafirmamos que el objetivo que persigue el diseño estructural es no rebasar los estados limites. 
Respecto a esta situación, los reglamentos marcan los parámetros convencionales basados en el bienestar de los usuarios. Una 
forma de acercarnos a estos parámetros es comparar los efectos internos que actúan, en las estructuras, contra las resistencias. 
Se define como resistencia de un elemento con respecto a un efecto determinado al valor de tal efecto capaz de 
conducir la estructura a un estado límite de falla. Puede hablarse de tantas resistencias como estados límites de falla puedan 
presentarse. 
Por ejemplo, la resistencia a la flexión será el momento flexionante máximo que una sección es capaz de resistir, por 
lo tanto, podemos hablar también de una resistencia al cortante, a la torsión y a la fuerza axial. 
El estado límite que regirá la falla será aquel que primero se alcance al crecer la intensidad de la acción. 
Para impedir que la estructura llegue a un estado límite de falla, el proyectista recurre a factores de seguridad cuyos 
valores dependen de varios factores, como son: 
a. La porción de la estructura afectada por la falla. 
b. El costo de lo que pueda dañarse en equipo u otros aspectos. 
c. El número de personas afectadas por la falla. 
5 
TESIS PROFESIONAL 
d. Las consecuencias de la interrupción del servicio de la estructura. 
e. La forma de la falla, dúctil o frágil. 
La seguridad se debe ponderar contra el costo de la estructura para, así, lograr una conñabilidad adecuada a un costo de lo 
menos posible, especialmente si la estructura se va a repetir muchas veces, es decir, si se van a construir varias edificaciones del 
mismo tipo. 
Los factores de seguridad se fija n en los códigos para los casos más usuales. Sin embargo, el proyectista deberá juzgar, 
de acuerdo a su criterio , si la estructura que se está analizando no difier e de lo usual para decidir entonces si emplea factores 
de seguridad mayores. Los valores de diseño de las acciones son especificados por los reglamentos y determinados por razonamientos 
estadísticos y probabilísticos. 
1 . 3 . 2 . C r i t e r i o r e g l a m e n t a r i o d e d i s e ñ o e s t r u c t u r a l 
Para tratar adecuadamente el problema de la seguridad, es necesario plantear el diseño en términos que permitan identificar 
claramente contra qué se quiere o pretende tener seguridad, en dónde se deben aplicar estos factores y qué efectos se quieren cubrir. 
El planteamiento de estados límit e es el indicado en este caso, ya que se puede comparar la resistencia de cada estado límit e 
contra la sección respectiva. 
Si se manejan correctamente el concepto de resistencia y el concepto de acción, se podría llagar a diseñar con un factor 
de seguridad óptimo, el que podemos expresar del siguiente modo: 
FS~M-
AS 
Donde: 
F.S.= es el factor de seguridad. 
AR = es la valor de la resistencia esperada. 
AS = es el valor de la acción o carga de servicio. 
Los reglamentos, por sencillez de presentación, prefieren definir en forma rígida los factores de seguridad mediante factores 
parciales. Esto se debe al número de incertidumbres que aparecen al evaluar las resistencias y las acciones. 
En este sentido, los reglamentos manejan las incertidumbres a través de factores de reducción aplicados a los valores de los 
esfuerzos de los materiales y las incertidumbres en las acciones o cargas, mediante los llamados factores de carga. 
El planteamiento de los estados límite conduce en forma directa a lo que denominamos criterio de diseño por resistencia 
última (Art. 183 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal); en donde se plantea lo siguiente: 
6 
TESIS PROFESIONAL 
FR(AR) > FC(AS) 
Donde, las resistencias AR se multiplican por un factor de reducción, el cual genera un valor conservador. En el otro lado de la 
desigualdad, se presentan las fuerzas internas AS obtenidas del análisis, y éstas se multiplican por un factor de carga que toma en 
cuenta la probabilidad de que el efecto de las acciones se incremente cuando éstas se combinan. 
1.4. R E G L A M E N T O S D E D I S E Ñ O 
De lo anteriormente dicho sobre el cumplimiento eficiente de las estructuras, debemos agregar que, en gran medida, se debe al 
buen proyecto realizado con la experiencia del proyectista y con el cabal cumplimiento de las normas establecidas para el efecto. 
En este sentido, al conjunto de normas que establecen una serie de disposiciones legales se le denomina reglamento y lo 
podemos definir como un documento legal que tiene por objetivo fundamental proteger a la sociedad contra la ocurrencia de un colapso 
o del mal funcionamiento de las estructuras. Es obvio que el grado de protección no es absoluto, pero deberá tratarse de obtener al 
máximo posible, es decir, que el proyecto sea congruente con las consecuencias de posibles fallas y el costo que representa aumentar la 
seguridad. 
Los reglamentos, en general, son elaborados por grupos de especialistas, los que a su vez son revisados por personas o 
instituciones interesadas; por lo tanto, un reglamento refleja el punto de vista de sus redactores, así como los conocimientos que se 
tengan en el momento de su elaboración. 
Existen en general dos tipos de reglamentos en lo relativo al diseño estructural: 
a. Reglamentos funcionales: Estos son los que fijan los requisitos de seguridad y funcionamiento; el proyectista tiene la 
libertad para cumplirlos de acuerdo a su criterio y su experiencia. 
b. Reglamentos prescriptivos: Estos prescriben en todo detalle los procedimientos que deben seguirse para lograr el 
grado de seguridad deseado. 
En su gran mayoría,los reglamentos de diseño en vigencia son prescriptivos. Los reglamentos, dependiendo de su alcance, 
pueden abarcar diversos aspectos de la ingeniería estructural, ya sean de acuerdo con el tipo de estructura o de material. Ejemplo de 
estos reglamentos son los siguientes: 
• Código ACI American Concrete Institute 
• Código AISC American Institute of Steel Construction 
• Código UBC Uniform Building Code (proyecto de edificios) 
• Código CEB Comité Européen Du Betón (concreto) 
Existen, por otro lado, reglamentos que rigen una gran variedad de aspectos industriales y, entre ellos, los estructurales, 
ejemplo de éstos son las normas alemanas DIN que regulan una gran cantidad de procesos industriales. 
7 
TESIS PROFESIONAL 
En México existen varios códigos que reglamentan diversos aspectos del diseño estructural; así, tenemos el Manual de obras 
civiles editado por la Comisión Federal de Electricidad y la edición en español del código ACI. Sin embargo, el reglamento específico 
para las construcciones urbanas más frecuentemente empleado es el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF), que 
además sirve de modelo para reglamentaciones en lugares del interior de la República Mexicana. 
El RCDF vigente consta de un cuerpo principal que en su Título VI se refiere a aspectos específicos del diseño estructural. Para 
abarcar los diversos materiales estructurales fueron emitidas las Normas Técnicas Complementarias (NTC) de fácil actualización desde 
el punto de vista legal. 
Estas normas se dividen en: 
NTC 
NTC 
NTC 
NTC 
NTC 
NTC 
NTC 
NTC 
Concreto reforzado. 
Acero. 
Madera. 
Manipostería. 
Cimentaciones. 
Sismo. 
Viento. 
Previsión de incendios. 
8 
TESIS PROFESIONAL 
Acciones 
Para anticipar las diferentes clases de cargas y fuerzas que puedan llegar a actuar en la estructura que se está diseñando, el 
ingeniero cuenta con la ayuda de los códigos de diseño en donde se especifican en general las cargas más usuales para las estructuras. 
Sin embargo, en ocasiones se tiene que acudir al criterio u otros métodos para la determinación de los valores de las acciones que no 
son tan comunes y que no se encuentran en las normas. Las magnitudes de estas acciones no siempre se pueden valuar con precisión 
y, aun cuando así fuera, no es posible protegerse en contra de los valores de las cargas excepto a un costo inaceptable. 
Antes del siglo XIX, la mayoría de las estructuras se construían en forma masiva y fundamentalmente resistían su propio peso, 
teniendo poca importancia las otras cargas, debido a la calidad de los materiales y a la inexistencia del análisis estructural. 
En la actualidad es muy importante definir y, por lo tanto, entender qué es una acción y qué acciones deben considerarse en el 
diseño, cómo se clasifican, cuáles son los modelos para analizar sus efectos, cuál es su magnitud y cómo se combinan para, así poder 
tomar en cuenta el efecto en su conjunto. 
Las acciones se deben a fenómenos físicos complejos, por lo que se requiere de un modelo para evaluarlas. En general, el 
modelo consiste en representar a estas acciones como sistemas de fuerzas, concentradas, lineales, distribuidas uniforme o no 
uniformemente. También el modelo se constituye por deformaciones impuestas, por sistemas de fuerzas equivalentes o por una 
excitación dinámica, en el caso de acciones dinámicas. 
De esta forma, podemos modelar las cargas que actúan sobre los diferentes elementos estructurales con una aproximación 
aceptable, aunque a veces estas simplificaciones resulten burdas en comparación con el fenómeno real y puedan conducir a errores 
importantes. 
2 . 1 . C L A S I F I C A C I Ó N D E L A S A C C I O N E S 
Una de las tareas iniciales del calculista es la determinar las acciones que afectan la estructura ocasionando en ella efectos 
significativos. La clasificación de estas acciones puede hacerse con diferentes criterios, sin embargo, el criterio más conveniente es el 
que obran en la estructura, de acuerdo con su máxima intensidad o cercana a ella. Para el efecto, el RCDF las clasifica de la siguiente 
forma: 
9 
TESIS PROFESIONAL 
a. Acciones permanentes: Son aquellas que obran en las estructuras en forma continua y cuya intensidad se puede 
considerar no variante con respecto al tiempo. Dentro de esta clasificación entran las cargas muertas, que son debidas 
al peso propio de las estructuras y a empujes estáticos ya sea de tierras, líquidos o granos que tengan un carácter 
permanente. También aquí se consideran las deformaciones y los desplazamientos impuestos, debidos a efectos del 
presfuerzo o a movimientos diferenciales permanentes de los apoyos, del equipo o maquinaría fijos, etc. 
b. Acciones variables: Son aquellas que obran sobre la estructura con una intensidad variable con respecto al tiempo, 
pero que alcanzan valores significativos durante períodos grandes. En este grupo tenemos a las cargas vivas, que son 
las que se originan por el funcionamiento de la estructura y que no tienen carácter permanente, como pueden ser: las 
personas, el mobiliario y el equipo, los cambios de temperatura, etc. 
c. Acciones accidentales: Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la estructura, pero que toman 
valores muy significativos sólo durante breves períodos en la vida útil de la construcción. En este tipo, tenemos al sismo, 
al viento, al oleaje, a las explosiones, etc. 
2 . 2 . C O M B I N A C I Ó N D E A C C I O N E S 
La clasificación que el reglamento establece de las acciones, antes descritas, se hace considerando en forma independiente cada 
acción, pero también considerando que estas acciones deben combinarse dado que, en algún momento, todas pueden actuar al mismo 
tiempo. Los reglamentos especifican que debe revisarse la seguridad de una estructura para el efecto combinado de todas las acciones 
que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente. 
La combinación de acciones la debemos entender como el efecto conjunto de las mismas actuando a un tiempo en una 
estructura cuya seguridad deberá revisarse para esta condición. 
De acuerdo con lo establecido en el RCDF (Art. 188), en la combinación común de acciones intervendrán todas las acciones 
permanentes, una acción accidental y las acciones variables que tengan probabilidad significativa de ocurrir simultáneamente cuando 
actuá la acción accidental. Por lo tanto, en edificaciones comunes las acciones pueden identificarse como: 
a. Carga muerta (como acción permanente). 
b. Carga viva (como acción variable). 
c. El sismo o el viento como acción accidental, aunque no actuando al mismo tiempo, ya que la probabilidad de que esto 
suceda es casi nula. 
Con base en lo anterior, las combinaciones reglamentadas son las siguientes: 
Carga muerta + Carga viva (con su máximo valor) 
Carga muerta + Carga viva (con su valor reducido) + Sismo o viento 
10 
TESIS PROFESIONAL 
Cada combinación de acciones constituye un caso para el cual la es t ruc tura debe ser analizada, y el dimensionamiento final de 
los elementos de la es t ruc tura se hace con base en los efectos más desfavorables encontrados. 
Acc ione s ú l t ima s 
El RCDF establece el empleo de unos factores denominados de carga (F.C.), los cuales deberán multipl icar a las combinaciones 
de acciones calculadas convirt iéndolas en carga o acciones úl t imas, las que se emplearán en el diseño. 
Estos factores de carga toman los siguientes valores un valor de 1.4 para la combinación de acciones de cargas muer tas más 
cargas vivas en es t ruc turas del grupo "B" y, un valor de 1.5 para es t ruc turas del grupo "A" . 
Para combinación de acciones que incluyan cargas muer tas, cargas vivas y cargas accidentales, el valor del factor es 1.1. 
Resistencia Resistencia 
40% (CM+CV) 
Carga viva máxima 
Carga muerta 
máxima 
10% de (CM+CV+CA) 
Sismo 
Carga viva instantánea 
Carga muerta máxima 
FIGURA 2.1. Primera combinación de acciones FIGURA 2.2. Segunda combinación de acciones. 
11 
TESIS PROFESIONAL2 . 3 . D E T E R M I N A C I Ó N D E L A S A C C I O N E S 
La forma de evaluar las cargas está basada en la normatividad que el RCDF establece. Cabe mencionar que, en este capítulo, 
sólo valuaremos cargas que aparecen en construcciones habitacionales, particularmente viviendas. 
La clasificación que el reglamento establece de las acciones, antes descritas, se hace considerando en forma independiente cada 
acción, pero también considerando que estas 
2 . 3 . 1 . C a r g a s p e r m a n e n t e s { c a r g a s m u e r t a s ) 
Entenderemos a la carga muerta como el conjunto de acciones básicamente derivadas del peso propio de la construcción. Las 
cargas muertas incluyen: 
• Peso de la estructura. 
• Muros divisorios. 
• Acabados en pisos, muros y techos. 
• Herrería con ventanas. 
• Instalaciones. 
• Equipo que estará fijo durante la vida útil de la construcción. 
El cálculo de esta carga en general no representa mayor problema, ya que se obtiene mediante la multiplicación de los 
volúmenes de los elementos de la construcción por su peso volumétrico respectivo. Estas cargas se representan comúnmente como 
cargas distribuidas linealmente o por áreas, o también se representan como concentraciones. 
El reglamento y algunos otros códigos nos presentan tablas de pesos volumétricos de distintos materiales, valores con los que 
podemos calcular las cargas muertas. Cabe aclarar que, en las tablas, estos pesos volumétricos muestran dos valores, el máximo y el 
mínimo, por lo que se recomienda siempre utilizar el máximo para reducir las incertidumbres con respecto a su valor real, si no 
especifica el reglamento otra cosa. (Tabla 2.1.). 
De lo anterior, podemos mencionar que en todo proyecto van existir elementos estructurales, como losas, vigas, etc., cuyas 
dimensiones no conocemos, por lo que tenemos que definir las dimensiones de tales elementos de manera inicial. A este proceso se le 
denomina predimensionamiento. El predimensionamiento de diferentes elementos se realiza utilizando algunos criterios que los códigos 
sugieren, pero también si el proyectista cuenta con suficiente experiencia, podrá proponer de entrada esas dimensiones. 
Es necesario hacer esto puesto que se requiere conocer las dimensiones de los elementos estructurales para poder evaluar su 
peso y, de esa forma, realizar los cálculos respectivos. Sin embargo, una vez realizado el diseño definitivo existe la posibilidad de que 
las dimensiones propuestas inicialmente no coincidan con las finales, problema del desconocimiento del valor real de las cargas. 
También suele suceder que en un proyecto arquitectónico no esté completamente detallado, por lo que al realizar el cálculo el 
proyectista no cuenta con toda la información y tiene que estimar una serie de cargas que no coinciden con la realidad. Para estar 
12 
TESIS PROFESIONAL 
siempre del lado de la seguridad, el valor de estas cargas deberá ser alto. Por ejemplo, en una vivienda, el tipo de piso en muchas 
ocasiones no está definido y para realizar la estimación de la carga muerta de la losa se sugiere considerar un piso pesado, como 
granito, cerámica u otro. Con esto, garantizamos estar del lado más favorable, ya que probablemente el piso que los usuarios decidan 
tener sea alfombra. 
Otro de los problemas que principalmente se presentan en la estimación del peso de las losas de concreto es la irregularidad 
derivada del cimbrado, lo que ocasiona huecos, contraflechas, etc. Esto propiciará que el firme que se coloque para nivelar y recibir el 
piso no tenga en toda el área el mismo espesor, generando zonas en donde se cumpla el espesor calculado y otras donde no. 
Para estos casos, el reglamento especifica que en losas de concreto de peso volumétrico normal se aumenten 20 kg/m2 al peso 
propio y si se coloca un firme, se deberá agregar una cantidad igual, lo que resulta en una sobrecarga total de 40 kg/m2. Tratándose de 
losas y morteros que posean pesos volumétricos diferentes del normal, estos valores se modificarán en proporción a los pesos 
volumétricos. 
TABLA 2.1. Tabla de pesos volumétricos de algunos materiales, según el RCDF. 
I . 
II . 
III . 
Materia l 
Piedras naturales 
Chilucas y canteras (secas) 
Chilucas y canteras (saturadas) 
Basalto (piedra braza) 
Granito 
Mármol 
Pizarras 
Tepetate (seco) 
Tepetate (saturado) 
Tezontle (seco) 
Tezontle (saturado) 
Suelos 
Arena de mina (seca) 
Arena de mina (saturada) 
Grava 
Arcill a típica del Valle de México 
Cemento 
Mortero 
Piedras artificiale s y concretos 
Concreto simple y agregado normal 
Concreto reforzado 
Mortero cal y arena 
Mortero cal y arena 
Yeso 
Peaoe, 
Mínim o 
1.75 
2.00 
2.35 
2.40 
2.55 
2.30 
0.75 
1.30 
0.65 
1.15 
1.40 
1.85 
1.40 
1.20 
1.50 
1.00 
2.00 
2.20 
1.40 
1.90 
1.10 
»t/m» 
MAxtano 
2.45 
2.50 
2.60 
3.20 
2.60 
2.80 
1.60 
1.95 
1.25 
1.55 
1.75 
2.10 
1.60 
1.50 
1.60 
1.00 
2.20 
2.40 
1.50 
2.10 
1.50 
13 
TESIS PROFESIONAL 
IV . 
Material 
Tabique de barro macizo recocido 
Tabique de barro prensado 
Bloque hueco de concreto (ligero) 
Bloque hueco de concreto (intermedio) 
Bloque hueco de concreto (pesado) 
Varios 
Caoba (seca) 
Caoba (saturada) 
Cedro (seco) 
Cedro (saturado) 
Oyamel (seco) 
Oyamel (saturado) 
Pino (seco) 
Pino (saturado) 
Encino (seco) 
Encino (saturado) 
Vidrio plano 
Azulejo 
Mosaico de pasta 
Mosaico de terrazo (20 x 20) 
Mosaico de terrazo (30 x 30) 
Granito de terrazo (40 x 40) 
Loseta asfáltica o vinílica 
Falso plafón de aplanado (incluye malla) 
Mármol de 2.5 cm. de espesor 
Cancelería metálica para oficina 
Tablaroca de 1.25 cm. 
Peso en t/ma 
Mínim o 
1.30 
1.60 
0.90 
1.30 
2.00 
0.55 
0.70 
0.40 
0.50 
0.30 
0.55 
0.45 
0.80 
0.80 
0.80 
0.80 
Peso ec 
10 
25 
35 
45 
55 
5 
40 
52.50 
32 
8.50 
>: Máximo 
1.50 
2.20 
1.30 
1.70 
2.20 
0.65 
1.00 
0.55 
0.70 
0.40 
0.65 
0.65 
1.00 
0.90 
1.00 
3.10 
tkg/ma 
15 
35 
45 
55 
65 
10 
2.3.2. Carga s var iab le s (ca rga s v ivas ) 
En el RCDF considera en su Art. 198 a las cargas vivas como las fuerzas que se producen por el uso y ocupación de las 
Edificaciones y que no tienen carácter permanente. A menos que se justifiquen racionalmente otros valores, estas cargas se tomarán 
iguales a las especificadas en el artículo 199. 
Las cargas especificadas no incluyen el peso de muros divisorios de manipostería o de otros materiales, ni el de muebles, equipos 
u objetos de peso fuera de lo común, como cajas fuertes de gran tamaño, archivos importantes, libreros pesados o cortinajes en salas de 
espectáculos. Cuando se prevean tales cargas deberán de cuantificarse y tomarse en cuenta en el diseño en forma independiente de la 
carga viva especificada. Los valores adoptados deberán justificarse en la memoria de cálculo e indicarse en los planos estructurales. 
14 
TESIS PROFESIONAL 
Modelar este tipo de cargas resulta muy complejo, pero para fines de diseño se emplean modelos muy simples, como son las 
cargas uniformes y estáticas distribuidas en áreas a las cuales en ocasiones se les agrega alguna carga concentrada. 
Por otro lado el RCDF establece, en su artículo 199, una tabla de cargas vivas que deberán emplearse en los diseños y en 
diversos usos de la construcción. Además, define tres valores de cargas vivas: 
o. Carga viva máxima (Wm); Esta carga se deberá emplear en el diseño estructural de los elementos de una estructura 
sujeta a la acción de las cargas verticales gravitacionales, así como en el cálculo de asentamientos inmediatos del suelo y 
en el diseño de las cimentaciones. 
b. Carga instantánea (Wa); Ésta se empleará para el diseño de las estructuras cuando estén sujetas a la acción del sismo 
y el viento. 
c. Carga media (W); Ésta se deberá emplear para el cálculo de asentamientos diferidos, así como para el cálculo de flechas 
diferidas. 
A estas cargas, el reglamento las considera como uniformemente distribuidas en el área tributaria del elemento. 
Lo anterior implica que la carga viva toma valores diferentes para cada caso de diseñoque tengamos que realizar. 
La intensidad de las cargas vivas en las tres modalidades depende de dos factores: el destino del área sobre la que actúa y el 
tamaño de la misma. 
Desde luego, el destino del área es más importante, ya que el tipo de ocupación determina las actividades que se van a realizar 
en el lugar, definiendo de esta forma las características de las acciones que puedan presentarse. 
Uno de los problemas que se presentan en ocasiones es que el destino de los espacios no está bien definido, lo que genera 
dudas sobre el tipo de cargas que actuarán en tal área y nos obliga a utilizar las carga más desfavorables dentro de la operación 
normal de la construcción. 
De lo anterior, surge un comentario importante; el proyectista debe dejar perfectamente plasmadas las condiciones de operación 
que consideró en sus cálculos, de manera que los usuarios o propietarios las conozcan y quede bajo su responsabilidad cualquier otro 
uso que se le dé a la edificación y que le llegue a provocar daños. 
Por otro lado podemos comentar que entre más pequeña sea el área en donde se desarrolle la actividad se tendrá una mayor 
probabilidad de que se presenten cargas vivas muy altas, debido a alguna actividad en particular. Esta probabilidad de ocurrencia 
disminuye si el área de trabajo es mayor, ya que se cuenta con mayor espacio para el desarrollo de la actividad, lo que implica que la 
carga viva disminuya. 
15 
TESIS PROFESIONAL 
Otro comentario importante respecto a la variabilidad de la carga viva es que no necesariamente el empleo de su valor máximo 
aplicado en toda la estructura es el que provocaría los efectos más desfavorables, es decir, se tendría que realizar diferentes análisis 
colocando esta carga en diferentes posiciones para identificar las zonas en donde se generen los efectos más desfavorables y así 
mediante este estudio, poder diseñar los elementos. 
El RCDF, en su artículo 199, presenta la tabla de cargas vivas unitarias en kg/m2 para áreas tributarias no mayores de 36 m2 y 
establece que puede reducirse esta carga cuando el área sea mayor, calculándola con la siguiente ecuación: 
Wcv= 100 + 420/VA 
Además de considerar otras observaciones que en el artículo mencionado se indican. 
TABLA 2.2. Cargas vivas unitarias, en kg/m2. 
a). 
b). 
c). 
d). 
e). 
0-
g). 
h). 
i). 
i). 
D«,tino de pUo o cubierta 
Habitación (casa-habitación, departamentos, 
viviendas, dormitorios, cuartos de hotel, internados 
de escuelas, cuarteles, cárceles, correcciones, 
hospitales y similares. 
Oficinas, despachos y laboratorios. 
Comunicación para peatones (pasillos, escaleras, 
rampas, vestíbulos y pasajes de acceso libre al 
público). 
Estadios y lugares de reunión sin asientos 
individuales. 
Otros lugares de reunión (templos, cines, teatros, 
gimnasios, salones de baile, restaurantes, 
bibliotecas, aulas, salas de juego y similares). 
Comercios, fábricas y bodegas. 
Cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 
5%. 
Cubiertas y azoteas con pendiente mayor de 5%. 
Volados en vía pública (marquesinas, balcones y 
similares). 
Garajes y estacionamientos (para automóviles 
exclusivamente). 
W 
(C.V. media) 
70 
100 
40 
40 
40 
0.8 Wm 
15 
5 
15 
40 
Wft 
IC.V. inst.) 
90 
180 
150 
350 
250 
0.9 Wm 
70 
20 
70 
100 
Wm 
(C.V. Mix. ) 
170 
250 
350 
450 
350 
Wm 
100 
40 
300 
250 
16 
TESIS PROFESIONAL 
2.3.3. Carga s accidentale s 
Sism o 
De las acciones accidentales, la más importante para el diseño de casa-habitación es el sismo. El efecto de los sismos en u na 
construcción, a diferencia de las cargas vivas y las cargas muer tas, no puede ser estudiado como u na acción permanente o 
semipermanente. En la figura 2.3 puede observarse la forma en que ac túa esta solicitación en relación con el t iempo. 
Magnitud de la 
acción sísmica 
Tiempo 
FIGURA 2.3. Distribución de ocurrencia de eventos sísmicos en el tiempo. 
El objetivo del diseño sísmico de las est ruc turas es lograr las tres característ icas que rigen el buen comportamiento sísmico: 
resistencia, rigidez y ductilidad. En est ructuras de mampostería, como es el caso de u na casa-habitación, la resistencia es 
proporcionada por los muros al ineados en cada dirección, que deben resistir la acción completa debida al sismo. Las otras dos 
característ icas son obtenidas por las propiedades intr ínsecas del material, aunque es difícil conciliar rigidez con ductil idad. Al ser la 
casa-habitación un sistema rígido por naturaleza, en realidad no es necesario considerar los daños que sufran los elementos no 
estructura les debido a los desplazamientos sísmicos. Desgraciadamente lo anterior define a la falla sísmica como frágil. 
17 
TESIS PROFESIONAL 
Q Materiales de 
U construcción 
Es importante conocer las características de los materiales estructurales. Desde luego, hay que aclarar lo que entendemos por 
material estructural y, en este sentido, al acero, concreto, piedras, tabiques, maderas, etc., los conoceremos como materiales utilizados 
en la construcción para soportar las cargas y proporcionar resistencia y estabilidad, por ejemplo, los edificios de acero o concreto. Otro 
tipo de materiales que también se usan en la construcción son para los acabados o para la protección contra el interperismo. 
La resistencia es la propiedad más importante del material estructural, ya que es la que define la fuerza que será capaz de 
soportar un elemento estructural antes de que falle. A éste se le conoce como esfuerzo. 
Luego entonces, empezaremos a conocer aspectos importantes de algunos materiales empleados en la construcción. 
3 . 1 . M A N I P O S T E R Í A 
Concepto s Gene ra le s 
Se entiende por mampostería al material de construcción que resulta de la combinación de piedras o piezas naturales o 
artificiales, con un mortero que las une para formar un conjunto monolítico. 
La mampostería por su escasa resistencia a la tensión es usado principalmente en elementos estructurales sujetos 
fundamentalmente a compresiones axiales. Hacen excepción por ejemplo los muros de contención y los muros de rigidez para cargas 
laterales en edificios que están sujetos a combinaciones de carga más complejas. 
El comportamiento a carga axial de la mampostería depende de las propiedades de la piedra y el mortero y de la interacción 
entre ambos. 
Actualmente, la mampostería se emplea en la construcción de viviendas, tanto unifamiliares como multifamiliares, y se han 
encontrado que las estructuras más altas en este material son del orden de cinco niveles, aunque existen algunos casos de mayor 
altura. También se emplea en la construcción de muros de contención, muros de división y en la construcción de cimientos, 
chimeneas, etc. 
18 
TESIS PROFESIONAL 
La manipostería puede ser de piedras naturales, arcillas y/o concreto, y su presentación es diversa, por ejemplo al natural, en 
el caso de piedras, o en forma de tabiques y bloques, tanto macizos como huecos, en el caso de la arcilla y el concreto. 
Contar con alternativas diferentes en lo que corresponde a los tipos de piezas de manipostería permite la realización tanto de 
elementos estructurales como de no estructurales, es decir, elementos de fachadas, divisorios, etc.; Sin embargo, lo que nos ocupa, en 
este caso, son los elementos que tienen una función estructural. 
Mencionaremos algunas características típicas de las diferentes maniposterías con la intención de conocer a fondo sus 
propiedades. 
Después de la tierra, la piedra es el material más natural de todos los utilizados en la construcción. Es razonable suponer que 
en aquellas áreas donde existían construcciones de piedra, los hogares del hombre primitivo eran meros amontonamientos de piedras. 
Por otro lado, el descubrimiento de materiales cementantes naturales le permitió al hombre construir paredes que podían ser a la vez 
más delgadas, más altas y más sólidas. 
Como en el caso de la construcción a base de tierra que ha sido usada durante siglos para construirparedes, suelos y tejados, 
la piedra puede adquirirse fácilmente, ya que ésta se encuentra en los lechos de los ríos, en minas, canteras y campo abierto, siendo 
poco factible, en nuestro medio, una región que no contenga una cantidad de piedra que pueda ser usada para la construcción. 
Actualmente, los constructores explotan poco la construcción a base de piedra. Probablemente, esto se deba a que la 
construcción de piedra es similar a la de tierra, siendo esta última más económica que la piedra, la que se deja para cimientos, bardas 
y muros pequeños. 
Existe poca información acerca de la tecnología de albañilería de piedra; Probablemente, ha sido tradicionalmente guardada 
como secreto. A lo largo de los siglos, los albañiles que trabajan con piedra han conseguido mantener en la industria de la construcción 
un status respetable. Los secretos de su oficio permanecen. 
Por otro lado, es obvio que a menor procesamiento de un material, menor el costo del elemento estructural. La tecnología 
moderna de construcción ha producido algunos materiales como tabiques y bloques, tanto de tierra como de concreto. 
Curiosamente, se ha encontrado que los tabiques o ladrillos son el material de construcción más adecuado para satisfacer las 
necesidades de vivienda, ya que su tamaño pequeño presenta gran adaptabilidad a prácticamente cualquier diseño. 
Actualmente, persiste el método antiguo y lento de superposición de tabiques. Sin embargo, su utilización es amplia por lo que 
la calidad de la construcción depende del trabajo del obrero, por un lado, y de la efectividad de las uniones entre el mortero y los 
tabiques, por el otro. 
La clave para una colocación adecuada de las piezas es que éstas contengan gran cantidad de agua, ya que son muy 
absorbentes y si se colocan secas absorberán el agua del mortero antes de que se realice la unión entre ambos. 
19 
TESIS PROFESIONAL 
3 . 1 . 1 . P i e d r a s n a t u r a l e s 
Las piedras o rocas naturales se encuentran en la naturaleza en formaciones de grandes dimensiones, sin forma determinada y 
constituyendo el principal componente de la parte sólida de la corteza terrestre. 
Característica s 
Por constituir un material natural, la piedra no precisa para su empleo más que la extracción y la transformación en elementos 
de forma adecuada. Sin embargo, es necesario que reúna una serie de cualidades que garanticen su aptitud para el empleo a que se 
destine. Estas cualidades dependen de su estructura, densidad, compacidad, porosidad, dureza, composición, durabilidad, resistencia 
a los esfuerzos a que estará sometida, etc. 
Aplicacione s 
De tres maneras principales se utilizan las piedras en la construcción: 
• Como elemento resistente. 
• Como elemento decorativo. 
• Como materia prima para la fabricación de otros materiales. 
Cada aplicación determina los factores a tener en cuenta para la elección del material. Esta elección se hace atendiendo a 
razones de tipo: 
• Estético: color, textura. 
• Técnico: resistencia a esfuerzos mecánicos y agentes atmosféricos. 
• Económico: facilidad de extracción y labra. 
Clasificació n 
La clasificación más corrientemente utilizada es la que agrupa las piedras según su origen, dividiéndolas así: 
• ígneas o Eruptivas. 
• Sedimentarias. 
• Metamórficas. 
La resultados experimentales acerca de la resistencia a la compresión de este material son muy escasos. En pruebas efectuadas 
con especimenes aproximadamente cúbicos de 40 cm de lado, se han obtenido resistencias del orden de 200 kg/cm2 para sillería (Se 
entiende por sillería a la manipostería de 1/a. Clase que esta formada por piezas perfectamente labradas a dimensiones exactas y 
asentadas en hiladas regulares) y de 120 kf/cm¿ para manipostería ordinaria. Estos valores son muy diferentes, o sea a la resistencia 
de la piedra sola, pero mayores que la resistencia del mortero. 
20 
TESIS PROFESIONAL 
El mecanismo de falla no esta muy bien definido. La resistencia puede ser muy sensible a la calidad del mortero, al tamaño de 
las piedras y al espesor de las juntas. La variación de la resistencia en una muestra o espécimen nominalmente iguales es 
considerable. 
TABLA 3.1. Propiedades 
Piedra 
Areniscas 
Basaltos (Piedra braza) 
Granito natural 
Mármol 
de algunas piedras naturales 
Peso volumétrico seco 
Ton/ma 
1.75 a 2.65 
2.3 a 3.0 
2.4 a 3.2 
2.4 a 2.85 
Resistencia a la 
compresión 
Kg/cm* 
150 a 3 200 
800 a 5 800 
800 a 3 000 
300 a 3 000 
Resistencia a la 
tensión 
Kg/cm* 
60 a 120 
200 a 300 
100 a 200 
35 a 200 
Módulo de elasticidad 
Kg/cm9 
40 000 a 200 000 
100 000 a 300 000 
400 000 a 500 000 
900 000 
TABLA 3.2. Resistencia a la compresión y cortante de piedras naturales 
Manipostería de tercera (piedra no labrada). 
Tip o de mortero 
Manipostería junteada con mortero de resistencia 
en compresión no menor que 50 kg/ cm2 
Manipostería junteada con mortero de resistencia 
en compresión menor que 50 kg/ cm2 
f*m 
Kg/cma 
20 
15 
V* 
Kg/cm3 
0.6 
0.4 
21 
TESIS PROFESIONAL 
3.1 .2 . P i e d r a s a r t i f i c i a l e s 
El uso de este tipo de materiales para la construcción es cada día más frecuente. Este material se compone generalmente de un 
concreto a base de cemento Portland, arena o gravilla fina, así como de mortero de cemento y arena, según sea el espesor finura de la 
piedra que se quiera. 
La calidad de una piedra artificial depende de los materiales que la conforman y tiene tantas aplicaciones como se requiera. En 
la actualidad, se utilizan para la fabricación de bloques de construcción de muros, o como elementos decorativos o de división. 
Los bloques de concreto, por lo general, son de dimensiones mayores que las de los ladrillos cerámicos, son macizos o huecos y 
su fabricación puede ser a mano o con máquinas. Dependiendo del fabricante, podemos encontrar una gran gajaoma de tamaños y 
formas, tanto en piezas huecas como en macizas. 
I n te racc ió n m o r t e r o - p i e d r a 
La mampostería esta compuesta por dos materiales que tienen distintas características esfuerzo - deformación y que al ser 
sometidos a carga axial sufre deformaciones verticales acompañadas por una deformación transversal. Esta debe ser igual en los dos 
materiales ya que la fricción y la adherencia entre ellos impiden el desplazamiento relativo en las caras de contacto. 
El caso más común es que el mortero sea más deformable que la piedra y por lo tanto, sí los dos materiales pueden deformarse 
libremente al ser sometidos al mismo esfuerzo vertical, sufrirán las deformaciones mencionadas. 
M o r t e r o s 
Los morteros son mezclas plásticas aglomerantes que resultan de combinar arena y agua con un cementante que puede ser 
cemento, cal, yeso o una mezcla de estos materiales. 
Las principales propiedades de los morteros son su resistencia a la compresión y tensión, adherencia con la piedra, módulo de 
elasticidad, trabajabilidad, rapidez de fraguado e impermeabilidad. Otra característica importante es su retención de agua, es decir, su 
capacidad para evitar que la pieza absorba el agua necesaria para el fraguado del mortero. 
La adherencia entre el mortero y las piezas es fundamental para la resistencia por cortante del elemento. Además, es importante 
que el mortero tenga una trabajabilidad adecuada para que pueda ser colocado de forma tal que permita el asentamiento correcto de 
las piezas y, así, evitar concentraciones de esfuerzos y excentricidades. 
La resistencia a la compresión de los morteros no tiene una influencia importante en el comportamiento de la mampostería. Sin 
embargo, hay que realizar la prueba de compresión del mortero para verificar su calidad. Esta prueba consiste en la fabricación de 
probetas de mortero en forma de cubo de 5 cm. de lado, para la misma proporción de mezcla, fabricadas por el mismo albañil. En la 
obra, es obvio que no se tiene el mismo control y, por lo tanto, los resultados se presentan con más dispersión debido a la posible 
alteración del proporcionamientode la mezcla. 
22 
TESIS PROFESIONAL 
Las propiedades mecánicas de los morteros son muy variables y dependen principalmente del tipo de cementante utilizado y de 
la relación arena-cementante. (Ver tabla 3.3.) 
TABLA 3.3. Resistencia a la compresión y velocidad de fraguado de los morteros. 
Morter o 
Cal 
Cemento 
Yeso 
Premezclado con 
aditivos plásticos 
Mixto: cemento-cal 
compresión 
l a 10 
40 a 200 
Baja 
-
Buena 
Kg/cma 
lx l O5 
1x105 a 5xl05 
-
-
-
Poso volumétrico 
Ton/m3 
2.0 
2.1 
-
-
-
* - — * — -
Lento 
Rápido 
Rápido 
Cemento de albañilería 
Buena manejabilidad 
Por la restricción en las caras de contacto los dos materiales tendrán una misma deformación lateral intermedia entre la de los 
materiales aislados. Para adoptar el estado de deformación, el mortero sufrirá compresiones en ambas direcciones transversales, 
quedando sometido a un estado de compresión triaxial, o sea, la piedra estará sometida a tensiones transversales mas una compresión 
longitudinal. 
Para fines ingenieriles la relación arena-cementante, recomendable está entre 2.5 y 3, ya que se obtienen así mezclas de buena 
resistencia, buena adherencia con la piedra y baja contracción. 
Por lo anterior el material más deformable incrementará su resistencia sobre la obtenida en un ensayo a compresión simple, ya 
que está sometido a compresión triaxial. Por el contrario el material menos deformable verá reducida su resistencia por las tensiones 
transversales. Este comportamiento de la manipostería se ha denominado "Fenómeno de junta". 
23 
TESIS PROFESIONAL 
TABLA 3.4. Proporcionamiento para morteros. 
Tipo de 
norteño 
i 
n 
ni 
Partee de 
cemento 
Partee de 
albaftileri a 
-
o- ya 
-
Va a 1 
-
Partee de 
cal 
0 - lÁ 
-
VA - '/a 
-
'/=> a 1 v« 
Partee de 
arena 
No menos 
de 2.25 ni 
más de 3 
veces la 
suma de 
cementant 
es en 
vohimpn 
f%en 
-
125 
-
75 
40 
R e c o m e n d a c i o n e s de l RCDF y s u s n o r m a s t é c n i c a s p a r a lo s m o r t e r o s 
a. Su resistencia en compresión no será menor de 40 kg/cm2. 
b. La relación volumétrica entre la arena y la suma de cementantes se encontrará entre 2.25 y 3. 
c. La resistencia se determinará según lo especificado en la Norma Oficial Mexicana (NOM C61). 
d. Se empleará la mínima cantidad de agua que dé como resultado un mortero fácilmente trabajable. 
3.1 .3 . T a b i q u e s 
Los ladrillos y/o tabiques se clasifican entre los materiales que se obtienen mediante la cocción de arcillas naturales, 
previamente moldeadas, o de materiales cerámicos. 
El arte de la cerámica es una de las actividades más antiguas del mundo. Nació con la elaboración de objetos diversos de arcilla, 
como recipientes y piezas de ornato y, al paso del tiempo, surgieron los materiales de construcción ofreciendo grandes ventajas. Se 
sabe que en Persia ya se conocían los ladrillos. 
Dentro de los productos utilizados en la construcción, el adobe se tiene como uno de los más antiguos y se forma mezclando 
pastas de arcilla con arena y paja secada simplemente al sol. Otro de estos productos resulta de la mezcla de agua y varias clases de 
arcilla sometida después al fuego. 
24 
TESIS PROFESIONAL 
Las arcillas utilizadas para la fabricación de productos cerámicos pertenecen a dos grandes grupos: arcillas micáceas y arcillas 
caolíticas, que son más puras. Frecuentemente se añaden a las arcillas otros materiales que mejoran el producto, los que pueden ser: 
desengrasantes, como la arena cuarzosa, cuarcita, bauxita; etc., fundentes, como alquitrán, grafito, etc., y colorantes. 
Tabique es toda pieza destinada a la construcción de muros y generalmente son de formas ortoédricas. Los tabiques son 
producto de la cocción de la arcilla y otros materiales. Existen, en la actualidad, tabiques macizos y huecos con diferentes tipos de 
diseño que dependen del fabricante. 
El ladrillo macizo es un elemento que puede tener algunas rebajas de profundidad para mejorar la adherencia de la pieza y 
también debe cumplir con ciertas características, como son: 
1. - Ser homogéneo. 
2.- Estar bien moldeado y tener aristas vivas. 
3.- Ser poroso sin exceso, para poder tomar el mortero. 
4.- Tener buena sonoridad al ser golpeado. 
5.- Poder ser cortado con facilidad. 
Una prueba que puede realizarse en la obra para observar la calidad de las piezas consiste en frotar dos piezas y observar que 
no se desmoronen. Otra puede ser golpear la pieza contra un objeto duro y escuchar un sonido metálico. Otra es partir un ladrillo y no 
se deberán observar manchitas blancas, ya que esto representa contenido de cal, la cual con el tiempo puede disgregar el material. 
Propiedade s de las pieza s de barr o 
Una de las propiedades importantes que debemos conocer de las piezas es la resistencia a la compresión, la cual se realiza 
mediante el ensaye de medio ladrillo en posición horizontal y al cual se le aplica una carga de compresión. La pieza debe estar seca y 
las superficies de apoyo deben pintarse con goma de laca, antes de cabecearla, para impedir la absorción de humedad que puede 
alterar su resistencia. 
La razón de utilizar sólo la mitad de la pieza radica en que las piezas enteras tienen irregularidades que pueden dar origen a 
una mayor dispersión de resultados en los ensayes. 
Otra propiedad fundamental es la absorción, que es la medida de la porosidad, la cual nos indica la posible filtración a través 
del ladrillo y la tendencia a su disgregación. Un ladrillo poroso es menos resistente que uno más denso. La calidad de esta pieza se 
logra mediante procesos industrializados que, desde luego, pueden variar en las propiedades dependiendo del tipo de barro utilizado, 
su proceso y su horneado. 
La prueba de absorción consiste en secar cinco mitades de ladrillo que se pesan al enfriarse. Posteriormente se sumergen en 
agua a temperaturas entre 16° y 30° C durante 24 horas. Una vez transcurrido ese tiempo, las piezas se sacan y se secan con un trapo 
húmedo para volverse a pesar inmediatamente. La absorción se calcula con base en el peso de las unidades secadas por horneado. 
La absorción de los ladrillos presenta variaciones que van del 1% al 25%, aunque en general esta absorción se encuentra 
siempre abajo del 20% para un buen ladrillo común. 
25 
TESIS PROFESIONAL 
Es importante aclarar que las diferentes empresas que fabrican piezas tienen sus propias part icularidades, es decir, las 
propiedades pueden ser diferentes y todo esto lo expresan en su propaganda. 
La durabi l idad es otra propiedad y tiene que vef con los cambios en las condiciones de humedad y temperatura. Esta propiedad 
se evalúa mediante u na prueba de congelación-descongelación. Los ladrillos son sometidos a muchos ciclos en condiciones sa tu radas y 
a varios ciclos de humedecimiento y secado. La perdida de peso se relaciona con su resistencia. 
Estas propiedades indican la calidad de la pieza, ya que los valores de resistencia de és tas son mayores que los de los elementos 
de mampostería construidos con el mismo tipo de piezas. 
En el caso de bloques de concreto y tabiques extruidos, las pruebas son similares a las de las piezas enteras, ya que los huecos 
que contienen dificultan la realización de los ensayes. Otra dificultad para estas pruebas es que se requieren máquina que tengan una 
gran capacidad. 
V/¿//SM/////S/M////////¿ 
VA>/S/M///SS///////////S/JsA 
laca de apoyo 
Media pieza 
FIGURA 3.1. Prueba de compresión de las piezas de mampostería. 
3 . 1 . 4 . P r u e b a s e n m a n i p o s t e r í a 
Resistenci a a la compresió n 
La forma más común para determinar la resistencia a compresión de la mampostería, y por lo tanto la más confiable, es 
ensayar pilas formadas con las piezas del tipo de mampostería a emplear en la construcción, j un teadas con morteros. 
26 
TESIS PROFESIONAL 
El reglamento establece el procedimiento estándar para calcular el esfuerzo a compresión resistente, proponiendo el ensaye de 
pilas conu na relación al tura-espesor del orden de cuatro (h/t=4), y así evitar problemas de esbeltez en caso de que la relación sea 
mayor de cuatro. Lo prueba se realiza por lo menos nueve veces en este tipo de muretes para dar confiabilidad a los valores obtenidos. 
Los resul tados de las pruebas presentan dispersión, por lo que se aplican procedimientos estadísticos que nos dan valores que 
serán cubiertos t razando una línea recta por debajo de la nube de resul tados. 
El valor nominal de diseño en compresión es: 
/ % . « fm 
(\ + 2.5 cv) 
cv = coeficiente de variación de la muestra. 
fm =esfuerzo promedio de todos los ensayes. 
También de es tas p ruebas se puede obtener el módulo de elasticidad para algunos materiales son: 
a). Para manipostería de bloques y tabiques de concreto: b). Para manipostería de tabiques de barro: 
E = 600 fm para cargas de corta duración. 
E= 250 fm para cargas sostenidas. 
E = 400 fm para cargas de corta duración. 
E - 250 fm para cargas sostenidas. 
FIGURA 3.2. Ensaye a compresión de muretes. 
urete 
f 
« ? — t —> 
p 
27 
TESIS PROFESIONAL 
Tipo de mortero 
Tabique de barro recocido 
Bloque de concreto tipo A 
(pesado). 
Tabique de concreto 
fP > 80 kg/cm
2 
Tabiques con huecos verticales 
fp > 120 kg/cm
2 
Valoras def *m en Kg/cm
3 
Mortero I 
15 
20 
20 
40 
Mortero JJ 
15 
15 
15 
40 
Mortero ni 
15 
15 
15 
30 
TABLA 3.5. Resistencia de diseño a compresión de la manipostería fm para algunos tipos de piezas, sobre área bruta (La relación área 
neta-área bruta no será menor de 0.45.). 
Res is tenc i a a l c o r t a n t e 
El valor del esfuerzo cortante resistente, v', de la manipostería se obtiene mediante ensayes de muretes aproximadamente 
cuadrados, que contienen en cada hilada cuando menos una pieza y media, sometidos a fuerzas diagonales (figura 3.3). 
PR 
D 
PR 
FIGURA 3.3. Obtención de esfuerzo resistente v*. 
28 
TESIS PROFESIONAL 
El RCDF sugiere que se realice un mínimo de nueve ensayes a partir de los cuales se obtendrá el esfuerzo resistente en cada 
prueba, mediante la expresión: 
v = -£. 
Db 
En la cual: 
v" = esfuerzo cortante resistente de la mampostería empleada. 
PR = fuerza diagonal resistente sobre múrete. 
D = distancia diagonal en múrete. 
b = espesor del múrete. 
Una vez realizadas las pruebas, se determinará el valor del esfuerzo resistente, v", del lote de muretes, ensayando a partir de la 
siguiente expresión: 
. v 
v ~—— 
1 + 2.5CV 
Donde: 
v = promedio de los esfuerzos resistentes de los muros ensayados. 
Cy= coeficiente de variación de los esfuerzos resistentes de los muretes ensayados, el que no se tomará menor que 0.20 
Plena 
Tabique de barro recocido 
Bloque de concreto tipo A 
Tabique de concreto 
fp > 80 kg/ cm
2 
Tabique hueco de barro 
Tipo de mortero I 
I 
II y III 
I 
II y III 
I 
II y III 
I 
H y ni 
v' (kg/cm3)I 
3.5 
3.0 
3.0 
2.5 
3.0 
2.0 
3.0 
2.0 
TABLA 3.6. Esfuerzo cortante de diseño if para algunos tipos de mampostería sobre área bruta. 
29 
TESIS PROFESIONAL 
Modo s d e fal l a 
La falla de la manipostería sujeta a carga axial, se presenta por aplastamiento de las piezas o por agrietamiento vertical. La falla 
nunca se produce atraves del mortero. 
La falla por aplastamiento de las piezas ocurre cuando estas son de muy baja resistente y el mortero de buena calidad; También 
es típica en piezas con huecos horizontales. 
La forma mas usual de falla es atraves de grietas verticales (se estima un ángulo de falla de 45°) y se produce cuando el mortero 
es de resistencia igual o menor que la de la pieza. Los otros tipos de falla observados incluyen los efectos de flexión y esbeltez (pandeo). 
3 . 2 . C O N C R E T O S I M P L E 
El concreto es le material que con mayor frecuencia se utiliza en la construcción de múltiples y diversas edificaciones, tanto en 
nuestro país como en el resto del mundo. Dadas sus características, este material es especial ya que ofrece la oportunidad de cambiar 
sus propiedades, de ahí la importancia de aprender todo lo posible sobre el concreto. 
Una de las situaciones por la que amerita estudios más detallados es que la mayoría de la gente que tiene que ver con el 
concreto no ésta debidamente informada sobre él, es decir, se desconoce que la calidad del concreto puede afectarse durante el proceso 
de fabricación, esto es, en el mezclado, colocación, curado, transportación, etc. 
El concreto, como sabemos, es una mezcla de varios materiales: cemento, agua, agregados finos (arena) y gruesos (grava). A la 
arena y a la grava se les denomina agregados inertes, y son utilizados en la mezcla para disminuir la cantidad de cemento y, de esta 
manera, poder obtener como resultado un producto más económico. 
Al agua y al cemento se les denomina agregados activos, ya que al unirse provocan una reacción química que produce el 
fraguado, el cual no es más que el proceso de endurecimiento de la mezcla hasta llegar a la solidez. 
La característica más importante del concreto es su alta capacidad a la compresión y su nula resistencia a la tensión. Sin 
embargo, esta deficiencia se corrige con la introducción de un material que absorbe las tensiones, como el acero de refuerzo, cuya 
combinación produce un material óptimo para la construcción de elementos estructurales que se llama concreto reforzado. 
3 . 2 . 1 . C e m e n t o 
Podemos describir al cemento como un material con propiedades adhesivas y cohesivas las cuales dan la capacidad de aglutinar 
otros materiales para formar un todo, sólido y compacto. En nuestra especialidad, que es ramo de la construcción, el término cemento 
lo entendemos como el material que aglutina a otros siendo éstos: piedras, tabiques o bloques, grava y arena para, de esta manera, 
formar un concreto. 
30 
TESIS PROFESIONAL 
El uso de este material se remonta a la antigüedad. Desde la época de los egipcios, griegos y romanos, se aprendió a mezclar cal 
con agua, arena y piedra triturada, por lo que se puede decir que este tipo de producto, fue el primer concreto en la historia. 
Actualmente, tenemos perfectamente establecido el uso del cemento, siendo el más común el denominado Portland. 
El cemento se obtiene a partir de la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos, así como de otros que contengan sílice, aluminio 
y óxidos de fierro. 
El proceso de fabricación del cemento consiste en moler finamente la materia prima, mezclarla en ciertas proporciones y 
calcinarla en un horno rotatorio de gran dimensión, a una temperatura de 1400° C, donde el material se sintetiza y se funde 
parcialmente formando bolas conocidas como clinker que, cuando se enfría el material, se trituran hasta obtener un polvo fino al que 
se le añade un poco de yeso para obtenerse, como producto final, el cemento Portland, el que es usado en todo el mundo en la 
actualidad. 
El cemento Portland debe su nombre a la semejanza, en color y calidad, con la piedra de Portland, una caliza obtenida de una 
cantera en Dorset, Inglaterra. Este cemento empezó a ser desarrollado pro Joseph Aspin, en 1824. 
Hasta nuestros días, este material se ha convertido en un elemento primordial para la construcción de edificaciones de diversa 
índole, propiciando grandes obras que, a lo largo y ancho di mundo, podemos observar. 
El cemento más común que se emplea actualmente en la fabricación de concretos, morteros y otros elementos es el denominado 
cemento Portland. Existe también el cemento Portland Punzolana, empleado para casos especiales. 
La definición del cemento Portland, según la Norma Oficial Mexicana, dice que es un conglomerante hidráulico que resulta de la 
pulverización del clinker frío, a un grado de finura determinado y al cual se le añade sulfato de calcio natural, o agua y sulfato de calcio 
natural. El cemento Portland punzolana además tiene puzolana, que le imparte un calor de hidratación moderado. La cantidad de 
punzolana constituirá del 15% al 40% del peso del producto. A opción del producto pueden utilizarsecoadyuvantes de molienda, que 
no sean nocivos para el comportamiento posterior del producto, para impartir determinadas propiedades al cemento (NOM C-1 y NOM 
C-2). 
Existen varios tipos de cementos dependiendo de su uso específico. En relación con su color general, se encuentran los 
cementos grises y blancos. 
A continuación, se muestra una clasificación general para diferentes tipos de cementos de acuerdo con su propósito específico. 
• Cemento tipo 1 (Para todos los propósitos); se usa este tipo de cemento para mezclas de concreto en las que no se 
requiere de propiedades especiales, sobre todo cuando los elementos estructurales no están expuestos a la acción de 
sulfates. 
• Cemento tipo 2 (Resistente a los sulfatas); Este cemento tiene un objetivo más específico. Se recomienda su uso 
en estructuras que van estar expuestas a la acción de cantidades no muy importantes de sulfates. 
31 
TESIS PROFESIONAL 
• Cemento tipo 3 (De resistencia rápida); Este cemento logra alcanzar la resistencia en poco tiempo (una semana o 
quizá menos) y nos permite optimizar tiempos de construcción. Se usa en pisos, caminos, banquetas, etc. 
• Cemento tipo 4 (De baja temperatura de hidratación); Este tipo de cemento se usa primordialmente en 
estructuras masivas, tales como presas, donde las temperaturas que se desarrollan durante el fraguado pueden 
dañarlas. 
• Cemento tipo S (De alta resistencia a los sulfatos); Se usa en estructuras expuestas a la acción de sulfatos como, 
por ejemplo, el agua del subsuelo, que tiene gran contenido de este material. 
Agregado s Inerte s 
Estos agregados, denominados agregados inertes finos y gruesos, son de tipo mineral y ocupan aproximadamente el 70% del 
volumen total de la mezcla de concreto. Su objetivo principal es lograr una disminución en la cantidad de cemento a utilizar, lo cual da 
como resultado una mezcla más económica, ya que estos materiales son más baratos. Además, dado el volumen que ocupan en la 
mezcla, conocer sus características y calidad es de suma importancia. 
No obstante, la economía no es la única razón para utilizar agregados, ya que además de ésta, le proporcionan al concreto 
ventajas técnicas, dándole una mayor estabilidad volumétrica y durabilidad que las proporcionadas por el cemento solo. 
El tamaño de los agregados utilizados en el concreto varía desde algunos centímetros hasta partículas muy pequeñas de 
décimas de milímetro. Por otro lado, el tamaño máximo que se usa varía, pues en cualquier mezcla se incorporan partículas de diversos 
tamaños. A la distribución de las partículas según su tamaño se llama granulometría. 
Para fabricar concreto de buena calidad, es común incluir agregados que entren en dos rangos de tamaño máximo. En el caso 
del agregado fino (arena), el tamaño no debe ser mayor de 5 mm. y en el agregado grueso (grava), mayor de 5 cm. 
Los agregados en general son de materiales naturales. Sin embargo, estos últimos se pueden fabricar con productos 
industriales que, en términos generales, pueden ser más ligeros o más pesados. 
Grava (agregado grueso); La grava se compone de guijarros de diversos tamaños que suelen encontrarse en depósitos. 
Provienen de rocas duras, por lo que sus propiedades dependen de la roca original. La grava se encuentra en abundancia en México y, 
de acuerdo con la necesidad de empleo, este material se puede requerir en diferentes dimensiones, las que varían de 1,2 hasta 5 cm. 
Arena (agregado fino); Debe garantizarse que este material provenga de rocas disgregadas por la acción del tiempo y del 
interperismo y que no tenga residuos de tierra, ya que esto afectaría su trabajo en la elaboración el concreto. 
Por otro lado, la adherencia entre la pasta de cemento y los agregados es un factor importante para la resistencia del concreto, 
especialmente la resistencia a flexión. La adherencia se debe, en parte, a que el agregado y la pasta se entrelazan debido a la aspereza 
de la superficie del primero, es decir, el agregado tiene una superficie más áspera, como la de las partículas trituradas. La 
determinación de la calidad de la adherencia de los agregados es muy difícil y no existen pruebas aceptadas. 
32 
TESIS PROFESIONAL 
Un detalle muy importante en los agregados es su almacenamiento, es decir, se deberá hacer un esfuerzo para mantener el 
contenido estable con respecto a la humedad, ya que esto es una de las causas más frecuentes de la pérdida de control de la 
consistencia del concreto, medida a partir del revenimiento. 
3.2 .2 . M e z c l a s 
Mezclar tiene como objetivo recubrir todas las partículas de agregado con la pasta de cemento y combinar todos los 
componentes del concreto hasta lograr una masa uniforme. La eficiencia de la operación de mezclado radica en los detalles de diseño 
de la mezcladora o traspaleado, pero la acción de descarga es siempre buena cuando todo el concreto puede volcarse con rapidez y 
como una masa, sin segregación. 
En la actualidad, se utiliza el llamado concreto premezclado, el cual se prepara en una planta y se entrega por medio de 
camiones (revolvedoras) a la obra, ya listo para colocarse. 
Una acción fundamental que debe realizarse en la mezcla del concreto es el proceso de compactación, el cual consiste en 
eliminar el aire atrapado en él. Una forma de lograrlo es picando la superficie del concreto para desalojar el aire y lograr acomodar las 
partículas adecuadamente, es decir, ocupando los espacios vacíos. 
Actualmente, el sistema moderno es el denominado vibrado, el cual se realiza con una herramienta llamada vibrador. Al utilizar 
estos vibradores, podemos hacer mezclas más secas que las que pueden compactarse a mano. 
El diseño de mezclas se resuelve en el proporcionamiento de los ingredientes, incluida el agua para obtener la resistencia 
requerida. Las proporciones de una mezcla de concreto se estipulan por peso o por volumen; por ejemplo, una mezcla de 1:2:3 Vá ; 
Significa una parte de cemento, dos partes de arena y tres y media partes de grava. Cabe hacer mención que existen varios métodos de 
diseño de mezclas. 
Relac ió n a g u a - c e m e n t o 
La resistencia de un concreto de determinada edad que haya sido curado depende fundamentalmente de dos factores: 
a. La relación agua-cemento. 
b. El grado de compactación. 
Debemos recordar que la relación agua-cemento (a/c) determina la porosidad de la pasta de cemento endurecida en cualquiera 
de sus etapas de hidratación, por lo que la relación agua/cemento así como el grado de compactación, afecta el volumen de cavidades 
del concreto. 
A menor relación agua/cemento, mayor será la resistencia del concreto preparado. 
33 
TESIS PROFESIONAL 
Resistencia a la 
compresión 
Concreto vibrado 
Concreto con 
compactación manual 
Relación a/c 
FIGURA 3.4 Resistencia contra tipo de vibrado. 
Las proporciones del concreto deben seleccionarse para lograr el uso de los materiales disponibles para la producción de 
concreto, con la manejabilidad, durabilidad y resistencias requeridas. Se han establecido relaciones fundamentales que proporcionan 
guías para aproximarse a las combinaciones óptimas, pero las proporciones finales deben establecerse por medio de pruebas directas y 
ajustes en la obra. 
Para la estimación de proporciones a partir de relaciones establecidas, son necesarios algunos datos de laboratorio, es decir, 
deben determinarse la granulometría, la densidad, y la absorción, tanto de los agregados finos como de los gruesos, y el peso 
volumétrico. También debe saberse si el cemento es inclusor de aire o no. En en este sentido, incluir aire, mediante el uso de un 
cemento con inclusor de aire o de un aditivo, mejora bastante la trabajabilidad del concreto y su resistencia al interperismo. 
El concreto debe colocarse con la cantidad mínima de agua de mezclado, compatible con su manejo adecuado, ya que de ello 
dependerá el aprovechamiento en resistencia, durabilidad y otras propiedades. 
Para producir un concreto, el proporcionamiento debe seleccionarse: