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Naturaleza y características de la albañilería armada
UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Docente : Ing. Carmen Gil Rodríguez
Curso : Albañilería Estructural
Alumnos :
Milton Monge Hurtado
Ciro Cazorla Calderón
Edith Huillcaya Mendoza
Albañilería armada Página 1
Naturaleza y características de la albañilería armadaNaturaleza y características de la albañilería armada
2
Contenido
1 Resumen.....................................................................................................................................2
2 Introducción...............................................................................................................................3
3 La Albañilería..............................................................................................................................4
4 Tipos de Albañilería....................................................................................................................5
4.1 Por la función estructural...................................................................................................5
4.2 Por la distribución del refuerzo..........................................................................................6
5 Albañilería armada.....................................................................................................................8
6 Naturaleza de la albañilería armada...........................................................................................9
6.1 Sistema Constructivo........................................................................................................11
6.2 Tipo de materiales............................................................................................................12
6.2.1 Bloques de concreto.................................................................................................12
6.2.2 Tipos de bloques.......................................................................................................14
6.2.3 Recomendaciones para el uso de muros de bloques con armadura distribuida......15
6.2.4 Proceso de fabricación de muros con bloques de albañilería armada.....................16
6.2.5 Limpieza antes del asentado....................................................................................17
6.2.6 Recorte de bloques...................................................................................................18
7 Mortero....................................................................................................................................19
7.1 Preparación del mortero..................................................................................................20
8 Concreto líquido o Grout..........................................................................................................22
9 Refuerzos..................................................................................................................................22
9.1 Refuerzos en los talones...................................................................................................22
9.2 Refuerzo horizontal..........................................................................................................23
9.3 Refuerzo vertical...............................................................................................................23
9.4 Varillas de acero...............................................................................................................24
10 Conclusiones.........................................................................................................................24
Naturaleza y características de la albañilería armada
11 Bibliografía............................................................................................................................25
Albañilería armada Página 3
2
1 Resumen
La albañilería armada plantea una técnica de diseño estructural que se basa
en criterios de resistencia y desempeño sísmico, los cuales han sido estudiados
y analizados ante los terremotos ocurridos en el pasado, planteando así
recomendaciones para lograr un adecuado comportamiento sísmico en este tipo
de construcción.
Naturaleza y características de la albañilería armada
2 Introducción
El desarrollo de este trabajo consiste en la aplicación de la Norma E.070, la cual
abarca parte de las Normas E.030 y E.060. ; en esta norma la albañilería
armada trata de explicar el interés por racionalizar el análisis de su
comportamiento estructural y por desarrollar componentes y procesos
constructivos para optimizar su economía y su seguridad. En el Perú , país
altamente sísmico se ha desarrollado ,normalizado y reglamentado la tecnología
de la albañilería y en particular, la de la albañilería armada para su
aplicación, actualmente muy difundida en edificios de vivienda hasta de seis
niveles de altura a través de la investigación , ensayos de laboratorio y
experiencia práctica llevados a cabo durante las últimas décadas.
Albañilería armada Página 5
3 La Albañilería
La albañilería o mampostería se define como un conjunto de unidades
trabadas o adheridas entre sí con algún material, como el mortero de barro o
de cemento. Las unidades pueden ser naturales (piedras) o artificiales (adobe,
tapias, ladrillos y bloques). Este sistema fue creado por el hombre a fin de
satisfacer sus necesidades, principalmente de vivienda.
Bajo la definición indicada en el párrafo anterior, se llega a la conclusión de que
la albañilería existió desde tiempos prehistóricos y que su forma inicial podría
haber sido los muros hechos con piedras naturales trabadas o adheridas con
barro, lo que actualmente en nuestro medio se denomina ´´pirca´´.
Pircas
Unidades de albañilería:
La primera unidad de albañilería artificial consistió en una masa
amorfa de barro secada al sol (Medio oriente -7350 años A.C.).
El molde empleado para la elaboración de las unidades artificiales de
tierra, lo que hoy denominamos ´´adobe´´ (Sumeria – 4000 A.C.).
El adobe se lleva al horno, formándose lo que actualmente se denomina
el ladrillo de arcilla o cerámico (Babilonia – 600 A.C.).
El mortero de cemento puzolánico fue inventado por Vitrubio, se obtiene
de la mezcla de cal, agua y arena volcánica del Vesubio (Roma 25 A.C.).
Historia que marca a la albañilería:
Se crea el primer reglamento de construcción (Babilonia – 1700 A.C.).
Se da la primera obra de albañilería reforzada con Brunel (Londres - 1825).
Se crea la albañilería confinada (Sicilia - 1908).
4 Tipos de Albañilería
4.1 Por la función estructural
Muros no portantes.- Son los que no reciben carga vertical, como por
ejemplo: los cercos, los parapetos y los tabiques.
Cercos Tabiques
Parapetos
Muros portantes.- Son los que se emplean como elementos
estructurales de un edificio. Estos muros están sujetos a todo tipo de
solicitación.
Muro portante de bloques.
4.2 Por la distribución del refuerzo
Muros no reforzados o de albañilería simple.- Son aquellos muros
que carecen de refuerzo, no cumplen con las especificaciones mínimas
reglamentarias que debe tener todo muro reforzado.
Muros reforzados.-Se clasifica en :
Muros armados.- Se caracterizan por llevar el refuerzo en
el interior de la albañilería, tano vertical como horizontalmente.
Albañilería
Armada
Muros laminares.- Este muro está constituido por una placa
delgada de concreto, reforzado con una malla de acero
central, y por 2 muros de albañilería simple que sirven como
encofrados de placa.
Sección transversal de un
muro laminar
Albañilería confinada.- Se caracteriza por esta constituida
por un muro de albañilería simple, enmarcado por una
cadena de concreto armado, vaciada con posterioridad a la
construcción del muro.
Albañilería Confinada
Esquema estructural
5 Albañilería armada
Esta albañilería tiene como principal característica el refuerzo interior que
posee, este refuerzo esta generalmente distribuido tanto vertical como
horizontalmente. Los muros armados requieren de la fabricación de unidades
especiales, con alveolos donde se pueda colocar el refuerzo vertical; en el
refuerzo horizontal las varillas de acero se colocan en canales con fisuras no
mayores a ¼ .El diámetro del refuerzo horizontal depende de la magnitud de la
fuerza cortante que tiene que ser soportada íntegramente por el acero.
Según la Norma E .070, todo muro armada debe satisfacer los siguientes
requisitos mínimos:
El recubrimiento de la armadura debe ser mayor que 1,5 veces el
diámetro de la barra, y no debe ser menor de 10 mm.
El espesor del mortero en las juntas horizontales no debe ser menor al
diámetro de la barra horizontal (más de 6 mm).
El diámetro, o dimensión mínima, de los alveolos debe ser 5 cm por
cada barra vertical, o 4 veces el diámetro de la barra por el número de
barras alojadas en el alveolo.
6 Naturaleza de la albañilería armada
En la albañilería armada se integran el comportamiento del acero y de la
albañilería de modo tal que funcionan como un todo, de manera semejante a lo
que ocurre con el concreto y el acero en el concreto armado. Para lograr esta
integración, que define la naturaleza de la albañilería armada, es indispensable
que la adherencia de la armadura y los empalmes y anclajes de esta posibiliten el
desarrollo total de la resistencia de la armadura a tracción.
El componente que integra el acero vertical con la albañilería es siempre el
concreto líquido, así como lo es para el acero horizontal cuando se coloca en
espacio o canales. Cuando el acero horizontal se coloca en la hilada el elemento
integrador es el mortero. Como consecuencia de que la resistencia del concreto
líquido y del mortero no puedes ser elevadas, de que las resistencias del concreto
líquido y del mortero no pueden ser elevadas es usual exigir:
a) Diámetros reducidos de las barras de acero.
b) Anclajes y empalmes mínimos para las barras de 50 a 75 veces el
diámetro de la barra para acero de fy0280 MPa y para acero de fy=42 MPa
respectivamente y de 100 veces el diámetro para alambres colocados en
hilada de mortero.
c) Que los extremos de las barras o alambres terminen en ganchos estándar
de 90°verticales o 180° horizontales.
La competencia resistente a tracción se confía exclusivamente al acero,
mientras que la albañilería, junto con el concreto liquido (sin participación del
acero), tienen la función de resistir las compresiones y, además, proveen el
recubrimiento protector para la armadura.
Es importante señalar que las propiedades estructurales cuantitativas de la
albañilería armada dependen principalmente de la cuantía de acero y de su
disposición. Sin embargo, el esfuerzo de agrietamiento de albañilería es
independientes de la presencia y cantidad de acero, se ha determinado, en
multitud de ensayos, que el acero comienza a trabajar solo después del
agrietamiento de la albañilería ya que su deformación previos son significantes.
En todo caso, para considerar a la albañilería como armada es necesario
colocar cantidades mínimas de acero que aseguren la integridad del material y
el comportamiento no dúctil. Es usual exigir, con este fin, que la suma de las
áreas del acero vertical y horizontal sea por lo menos 0.2% del área bruta de
la sección del muro, y que por lo menos una tercera parte de esa cuantía de
acero este colocada en una de las dos direcciones señaladas.
Las restricciones a las integraciones del acero y la albañilería son las
siguientes:
a. Las características geométricas de las unidades de albañilería exigen que
la armadura se coloque solo vertical y horizontalmente; no es posible
colocar barras inclinadas.
b. Los espacios, alveolos o canales en las unidades para la colocación del
acero son de dimensiones reducidas, por lo que deben armarse con
diámetros de acero compatible con dichas dimensiones. Es usual exigir que
el diámetro de las barras de acero no exceda los 25mm (1 pulgada o #8)
y que el área alveolar o 12% cuando hay empalmes.
c. Las resistencias del concreto líquido y del mortero son relativamente
reducidas. Ello constituye otra exigencia, adicional a la señalada
anteriormente, para armar con diámetros de acero pequeños,
particularmente cuando el acero se coloca en la junta, con el propósito de
minimizar los esfuerzos de adherencia. Los diámetros de acero utilizables
para armado en junta se indican según norma.
d. Los mayores esfuerzos en un muro ocurren cercanos a su base y de
evitarse en lo posible empalmar las barras verticales en esta zona; esto
puede lograrse usando unidades con el extremo abierto. Cuando esas
unidades no están disponibles, como consecuencia del método
constructivo de los muros, es difícil evitar que todo los empalmes ocurran
en la base del muro que conduce a que el detallado de empalmes y , en
general , de anclajes deba hacerse con particular cuidado.
d) No es posible, en la mayoría de los casos, colocar estribos en la albañilería
para impedir el pandero de la armadura vertical en compresión, Esto
conlleva el que deba preferirse la colocación de armadura vertical
repartida a aquella de armadura concentrada. Si es posible, de otro lado, la
coloración de planchas de acero en as hiladas y zunchos alrededor de las
barras verticales, con el propósito de aumentar sustancialmente la
capacidad de deformación ultima en compresión de la albañilería y de
mejora ligeramente su resistencia a la compresión.
La aplicación de la albañilería armada no se limita al levantamiento de muros. Con
ella se han construido elementos prismáticos en flexión, como vigas, y en
compresión, como columnas. Sin embargo, estos son irrelevantes en aplicaciones
de la albañilería armada en áreas sísmicas, donde el muro sobre todo el portante,
sometido a cargas coplanarias, si es de considerable importancia. El
comportamiento de la albañilería armada ante diferentes solicitaciones será
entendido con mayor claridad analizando los ensayos.
6.1 Sistema Constructivo
Las viviendas de albañilería armada usan los bloques de concreto como
materiales principales, estos bloques forman muros con refuerzos distribuidos,
para lo cual se unen los bloques con mortero y se llenan los alvéolos, donde ya
están colocados los refuerzos de acero, con concreto líquido o Grout. El muro es
muy resistente para las cargas de gravedad y los sismos, pero debe estar
correctamente construido para resistir las demandas inducidas por cargas
sísmicas intensas.
Se conoce con el nombre de albañilería armada por que utiliza el a c e r o c omo
refuerzos en los muros que se construyen.
Principalmente estos refuerzos consisten en tensores (como refuerzos verticales)
y estribos (como refuerzos horizontales), refuerzos que van empotrados en los
c i m i e n tos o en los pilares de la construcción, respectivamente. Suele preferirse
la utilización de ladrillos mecanizados, cuyo diseño estructural facilita la inserción
de los tensores para darle mayor flexibilidad a la estructura.
Viviendas de albañilería armada
6.2 Tipo de materiales
Para las obras de albañilería armada (también conocidas simplemente como
albañilerías) se utilizan principalmente materiales pétreos, tales como: Ladrillos de
a r c illa, v arillas de acero bloques de m o r t e r o de cemento, piedras y otros similares
de igual o parecido origen a los ya mencionados.
6.2.1 Bloques de concreto
Los bloques son elementos constructivos formados a partir de moldeo
(manualmente o con maquinaria) en matrices o moldes, utilizando como
materia prima agregado grueso, cemento, agregado fino y agua en proporciones
tales que generan una mezcla trabajable en el molde.
Esta mezcla es vaciada en el molde; luego, vibrada manualmente o con
máquina y comprimida. Finalmente, se desmolda, fragua y cura.
La albañilería confinada con bloques de concreto requiere de vigas y columnas
de confinamiento, con lo que se concentra el refuerzo en los bordes del muro.
En el caso de la albañilería armada con bloques de concreto, el refuerzo se
distribuye a lo largo del muro en los alvéolos de las unidades, y el refuerzo
horizontal se aloja en las juntas horizontales, entre hilada e hilada.
La ventaja con este tipo de unidad de albañilería es que por su tamaño
proporciona una economía en el tiempo de ejecución, en la utilización de mano
de obra y en la cantidad de mortero necesaria, lo que conduce a un
abaratamiento del costo de producción, además reduce el número de juntas.
La transmisión de calor a través de los muros es un problema que se presenta
en las zonas cálidas y en las frías, siendo así más conveniente el empleo de
cavidades con aire en el interior de los muros permitiendo que se formen
ambientes más agradables.
Los bloques de concreto han existido durante décadas, pero hoy en día los
elementos de concreto moldeado tienen una cantidad infinita de usos, formas,
texturas y colores muy distintos a las paredes tradicionales de bloques de
concreto.
Utilizados durante décadas en todo tipo de construcción, el bloque de concreto
tradicional ha evolucionado a niveles nunca antes vistos. La producción de
bloques de concreto de hoy le permite a los fabricantes de bloques de concreto,
arquitectos, ingenieros y constructores el combinarlos para lograr efectos
estéticos espectaculares con unos costos significativamente más bajos que con
otros productos de construcción.
6.2.2 Tipos de bloques
Las dimensiones de los bloques de concreto varían según su uso: Los bloques
destinados a resistir las cargas axiales provenientes de los techos de pisos
superiores tienen, generalmente, espesores de paredes entre 2.5 y 4.0 cm, con
39 cm de largo, 19 cm de ancho y 19 cm de alto, y se utilizan juntas de mortero
de 1 cm. Los bloques que se utilizan en los tabiques y cercos y que deben resistir
solamente su propio peso y no llevan cargas, poseen espesores entre 2.0 y 3.0
cm, 39 cm de largo, 14 cm de ancho y 19 cm de alto.
Existen unidades especiales, como las esquineras, medios bloques y 3/4
de bloque, que han sido desarrolladas por SENCICO.
La fabricación de los bloques debe seguir la norma NTP 399.602-2002 de
INDECOPI.
6.2.2.1 Bloque de concreto 3/4
Estos tipos de bloques se utilizan para amarres. El ancho varía de acuerdo al
espesor del muro, es decir, pueden ser de 14cm, de 19cm o de 9cm.
Bloque de concreto 3/4
6.2.2.2 Bloque de concreto 1/2
Estos tipos de bloques se utilizan para amarres. El ancho varía de acuerdo al
espesor del muro, es decir, pueden ser de 14cm, de 19cm o de 9cm.
Bloque de concreto 1/2
6.2.2.3 Bloque típico14x19x39
Esto quiere decir: 14cm de ancho, 19cm de alto y 39cm de largo.
Puede ser usado para muro portante, armado o confinado.
Bloque típico14x19x39
6.2.3 Recomendaciones para el uso de muros de bloques con armadura distribuida
La armadura de refuerzo debe ser distribuida a lo largo del muro en forma
vertical (líneas verdes), introduciéndose en los alvéolos y traslapándose con las
mechas que vienen del piso inferior en una distancia no menor de 40 cm. El
refuerzo horizontal debe ser continuo y estará anclado en los extremos con un
doblez vertical de 10 cm en la celda extrema.
Los alvéolos o huecos de los bloques deberán ser rellenados con concreto
líquido con una resistencia no menor de f’c=140 kg/cm2.
Estructuración de refuerzos verticales y horizontales
6.2.4 Proceso de fabricación de muros con bloques de albañilería armada
Se construye la viga de cimentación dejando espigas que posteriormente se
empalmaran 75 cm con el refuerzo vertical de las columnas, estas espigas se
ubicaran en el centro de los alvéolos correspondientes a los bloques.
Adicionalmente, la superficie superior de la cimentación se raya en la zona donde
se ubica las columnas de albañilería.
Encofrado de la viga de cimentación. Se aprecian las espigas.
Asentado de la primera hilada. Nótese que el mortero sólo cubre los bordes
del bloque.
6.2.5 Limpieza antes del asentado
En la construcción de los muros armados pueden emplearse bloques de
concreto, arcilla y de sílice cal. Las unidades de concreto y sílice cal no deben
mojarse; sólo deben limpiarse. Debido a la alta variación volumétrica que tienen
los bloques de concreto vibrado, no pueden regarse antes del asentado, porque
se expandirían, contrayéndose al secar, lo que podría generar fisuras en el muro.
Los bloques por usar deben tener una antigüedad mínima de 28 días de
fabricación.
Limpieza antes del asentado
En el caso de usar bloques de arcilla, estos deben regarse durante ½ hora,
unas 10 horas antes de asentarlos. Sin embargo, después de haberse construido
la albañilería, sí será posible regar el muro, porque ahora los bloques se
encontrarán integrados por el mortero y los cambios volumétricos afectarán al
conjunto, pero no a cada bloque. Las unidades de concreto y sílice cal no deben
regarse; sólo deben limpiarse.
6.2.6 Recorte de bloques
a). El recorte de bloques debe ser realizado antes de asentarlos, en seco y con
una amoladora, en el lugar de la obra.
Recorte con una amoladora.
b) Con el corte, se formarán ventanas de limpieza (o ratoneras) en los
bloques de la primera hilada de todos los pisos, para eliminar los desperdicios de
mortero que hayan caído durante el asentado sobre la base del muro, losa o
cimiento. Para ello, debe colocarse un retazo de plástico en el interior, pues, de
otro modo, se producirá una junta fría en la unión del concreto líquido-base.
Ventanas o Ratoneras
c) Otro uso de los recortes es el de alojar cajas eléctricas. En este caso, los
tubos se instalan antes de asentar los bloques.
Caja eléctrica
d) Cuando se coloca el refuerzo horizontal en el eje del muro, se hacen ranuras
de unos 5 cm de longitud en las tapas transversales las que, luego, se eliminan
golpeándolas con un martillo, como se muestra en la foto.
Ranura para refuerzo horizontal
7 Mortero
Se llama mortero a la combinación de a gl om e r a n t e s y aglomerados. Los más
comunes son los de c e men to y están compuestos por cemento, agregado fino y
agua. Generalmente, se utilizan para obras de a l b añ i l e r í a , c omo material de
agarre, revestimiento de paredes, etc.
7.1 Preparación del mortero
Para aquellos bloques que se asientan secos (concreto y sílice cal), debe
añadirse ½ volumen de cal hidratada y normalizada por cada volumen de
cemento (la mezcla usual cemento-cal-arena gruesa es 1: ½: 4), para evitar que
el mortero se seque rápidamente.
Preparación del mortero
Tradicionalmente, en los muros armados se utilizan cintas de mortero que corren
por los bordes horizontales y verticales de los bloques. La Norma E.070
especifica que el mortero de todas las juntas debe cubrir totalmente la
superficie de asentado del bloque.
Asentado de bloques
Usualmente, la albañilería armada es de tipo cara vista, por lo que las juntas
deben ser bruñidas externamente antes de que endurezca la mezcla, no sólo
para mejorar el aspecto de la pared, sino para que emerja una lechada de
cemento que
Impermeabilice al mortero y proteja al muro de la acción de la intemperie.
Juntas de mortero
Al igual que en los muros confinados, primero se asientan los “bloques maestros”,
pudiéndose emplear un nivel de 1.2 m de longitud, en reemplazo de la plomada,
y una wincha gruesa, en reemplazo del escantillón. Para guiar el
alineamiento horizontal de los bloques internos, se utiliza un cordel atado en sus
extremos a unos dispositivos de madera o de metal.
Uso de niveles y asentamiento de bloques.
8 Concreto líquido o Grout
El concreto liquido o Grout es un material de consistencia fluida que resulta el
mesclar cemento y agregados y agua, pudiéndose adicionar cala hidratada
normalizada en una proporción que no excede 1/10 del volumen de cemento
u otros aditivos que no disminuya la resistencia o que origine corrosión del
acero de refuerzo. El cemento liquido o Grout se emplea para llenar los alveolos
de la unidades de albañilería en la construcción de los muros armados, y tiene
como función integra el refuerzo con la albañilería en un solo conjunto
estructural.
Para la elaboración del concreto liquido o Grout de albañilería, se tendría en
cuenta las normas NTP 399.609 y 399.608.
Mortero
fluido
9 Refuerzos
9.1 Refuerzos en los talones
Los talones de los muros son sumamente frágiles frente a las tracciones que se
producen por la carga de un sismo. Para reforzarlos, conviene utilizar planchas,
zunchos o estribos en el refuerzo vertical.
Plancha metálica
9.2 Refuerzo horizontal
En la construcción del muro, el refuerzo horizontal debe instalarse en las juntas
horizontales, en forma de escalerilla electro soldada.
Malla electro soldada
9.3 Refuerzo vertical
Según la Norma E.070, para que una varilla quede adecuadamente recubierta y
pueda transferir sus esfuerzos al concreto liquido (Grout), así como para evitar
la formación de cangrejeras, se requiere que la dimensión mínima de las
celdas sea de 5 cm por cada varilla o 4 veces el diámetro de la barra por el
número ro de barras alojadas en la celda.
Por ejemplo, cuando el bloque presenta celdas pequeñas (arcilla o sílice cal) con
dimensión de 5 cm, sólo será posible colocar 1 varilla de ½” en cada celda; en
cambio, si la celda es de mayor dimensión (bloque de concreto), podrán
emplearse hasta varias varillas verticales de mayor diámetro en la misma celda.
En el caso de que se hayan empleado espigas o existan traslapes en la parte
inferior de los pisos superiores, una vez terminada de construir la albañilería se
inserta la barra vertical sin amarrarla contra la espiga o mecha, para que no se
congestione la celda.
Para evitar que la barra insertada se mueva durante el vaciado del Grout, se le
debe amarrar a una barra horizontal temporal, que se retirará después de que el
Grout haya endurecido.
Rrefuerzo vertical
9.4 Varillas de acero
Estos elementos de aceros se distribuyen de forma horizontal y vertical,
separadas de acuerdo al cálculo estructural. En los alvéolos donde se
encuentran las varillas de acero, se vacía el concreto líquido de cemento –
arena piedra chancada de 1/4“de diámetro.
Albañilería reforzada interiormente con varillas de acero distribuidas vertical y
horizontalmente e integrada mediante concreto líquido, de tal manera que los
diferentes componentes actúen conjuntamente para resistir los esfuerzos. A los
muros de Albañilería Armada también se les denomina Muros Armados.
10 Conclusiones
La albañilería armada es la solución más económica segura y de fácil
desarrollada para la construcción de edificaciones de 3 niveles o más.
La albañilería armada es uno de los sistemas más estructurados en la
construcción, ya que primero pasa por un análisis de diseño y por un
análisis sismo resistente.
Se conoció el uso de las herramientas utilizadas, al igual que el tipo de
materiales de construcción.
11 Bibliografía
ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL - HECTOR GALLEGOS Y CARLOS CASABONNE
MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, ESTRUCTURACIÓN Y PPREDIMENSIONAMIENTO EN
ALBAÑILERIA ARMADA HECHA CON BLOQUES DE CONCRETO VIBRADO.
SENSICO, EDICIÓN 2007. NORMA TÉCNICA E 070
ANGEL SAN BARTOLOME 2007.blog de Albañilería : http://blog.pucp.edu.pe/albañileria