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Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela Ingeniería en Construcción
“DINTELES PREFABRICADOS DE FERROCEMENTO”
Tesis para optar al Título de: Ingeniero Constructor. Profesor Guía: Sr. Hernán Arnés Valencia. Constructor Civil Ingeniero Civil.
ALEJANDRA EVELYN TORRES OJEDA VALDIVIA – CHILE
2007
Valora tus visiones, tus ideales, la música que agita tu corazón, la belleza que se forma en tu mente, la gracia que viste lo más puros sentimientos, y dar gracias a dios por estos regalos que te otorga para que disfrutes de ellos, y hagamos nuestro sueños realidad; por que yo de estos he logrado el éxito… Dedico mi tesis a mi mamá, papá, hermano, a ti y a dios..
AGRADECIMIENTOS
Quiero comenzar por dar gracias a dios, a la virgen por darme a la gran familia que tengo; pilares fundamentales en mi vida, por darme confianza cuando tuve dudas, problemas, en mis alegrías y penas, están con migo ahora en estos momentos de mucha alegría para mi. Papi y mami muchísimas gracias por todo lo que me han entregado, por otorgarme el estudio. Por el amor incondicional que día a día me entregan, por sus consejos, su fe, sus caricias y abrazos que muchas veces necesite cuando esta cabizbaja.; muchas gracias son lo mas grande que tengo en esta vida los amo con toda mis fuerzas. Hermano que puedo decir de ti eres lo máximo, eres la persona que siempre me a apoyado, que me ayuda en mis momentos cuando necesito algo y cuando no, me encanta cuando me proteges para que nada malo me suceda, esas cosas me ayudan mucho a seguir adelante y a concluir con éxito esta etapa de mi vida Te amo y siempre seremos los mejores hermanos por siempre muchas gracias por estar con migo…. Mi familia Torres Ojeda gracias por el apoyo que siempre recibí de ustedes cuando lo necesitaba los quiero mucho. Papa Roberto una vez nos hicimos una promesa: por cosas de la vida no pudieron ser. Solo espero que estés orgulloso de mi ¡Te quiero mucho!! Y te extraño. Pero lo que me consuela es que se que desde el cielo me miras y me quieres.. Como olvidar a mi profesor don Hernán Arnés V. hombre grande que a pesar de todas las dificultades que se presentaron porque el al no poder estar en valdivia igual me ayudo con todo el animo, entereza y que pudo hacer realidad mis sueños. Muchas gracias profesor es lo máximo.. ¡Amiguis!!! No podía dejarlas atrás que seria mi vida sin ustedes, ustedes son mi alegría y mis confidentes siempre me apoyan en lo bueno y lo malo. Las quiero mucho. Siempre seremos las mejores amigas y eso jamás cambiara… ¡ustedes lo saben!! Mis compañeros gracias por ayudarme en los estudios, por su apoyo incondicional. Nuestros famosos estudios en conjunto que muchas veces era menos estudio que todo, pero siempre fuimos grandes y nos fue bien, pero también destacar las noches en vela por esas pruebas que sufríamos todos se acuerdan???? Gracias de corazón nunca los olvidare: Cristian, Félix, Pancho, Carlos, Sara, Zeta, Rodrigo S. Siempre estaré ahí para ustedes muchas gracias los quiero mucho. PD. Gracias Panchito por ayudarme en mis ensayos que tantos dolores de cabeza me hicieron pasar. Y Fernando por catetiarme tanto para que termine luego. Por Esto y por mucho más ¡MUCHAS GRACIAS A TODOS!!!
RESUMEN El presente trabajo de titulación consiste en construir, ensayar, comprobar y cambiar el método tradicional que existe en la albañilería de ladrillo de las viviendas, como es el dintel de hormigón armado, por un dintel prefabricado de ferrocemento. Este dintel prefabricado tiene como objetivo principal reducir costos y tiempo de una obra y así aumentar productividad de ella y mostrar que es un buen material de trabajo. Se mostraran las distintas etapas en las cuales se fue creando el dintel, sus ensayos, aplicaciones, resultados obtenidos y el conocimiento en si del ferrocemento como material constructivo.
SUMMARY The present work of degree consists of constructing, trying, to verify and to change the traditional method that exists in the brick masonry of the houses, as it is the reinforced concrete threshold, by a prefabricated threshold of ferrocemento. This prefabricated threshold has as primary target to reduce to costs and time in a work and thus to increase productivity of her and to show that it is a good material of work. Were the different stages in which it went creating the obtained threshold, its tests, applications, results and the knowledge in if of the ferrocemento like constructive material.
INDICE
RESUMEN
SUMMARY
CAPITULO I: INTRODUCION Y OBJETIVOS
1.1 Introducción………………………………………………………………………....1
1.2 Objetivos………………………………………………………………………….....3
1.2.1 Objetivos Generales………………………………………………….....3
1.2.2 Objetivos Específicos…………………………………………………...3
1.3 Metodología de Trabajo…………………………………………………………....4
CAPITULO II: EL FERROCEMENTO
2.1 Reseña histórica……………………………………………………………………6
2.2 Descripción………………………………………………………………………….8
2.3 Ventajas y desventajas como material constructivo……………………………9
2.3.1 Ventajas……………………………………………………………….....9
2.3.2 Desventajas…………………………………………………………......11
2.4 Materiales componentes del Ferrocemento…………………………………….12
2.4.1 Mortero……………………………………………………………..........12
2.4.1.1 Cemento…………………………………………………..........12
2.4.1.2 Arena………………………………………………………........16
2.4.1.3 Agua……………………………………………………………..17
2.4.2 Malla de Refuerzo……………………………………………………....18
2.4.3 Acero del armazón……………………………………………………...19
2.4.4 Aditivos……………………………………………………………..........19
2.4.5 Recubrimientos…………………………………………………….........21
2.5 Tipos de Armaduras……………………………………………………………......21
2.5.1 Armadura Difusa……………………………………………………......21
2.5.2 Armadura Discreta…………………………………………………......26
2.6 Propiedades Mecánicas del Ferrocemento……………………………...………27
2.6.1 Comportamiento a la Tracción………………………………………..28
2.6.2 Comportamiento a la Flexión…………………………………………29
2.6.3 Comportamiento a la Compresión……………………………………30
2.6.4 Resistencia al agrietamiento………………………….......................31
2.6.5 Resistencia al impacto………………………………………..............32
2.6.6 Durabilidad y corrosión………………………………………….........32
CAPITULO III: DINTELES DE FERROCEMENTO
3.1 Generalidades……………………………………………………………...............33
3.2 Descripción………………………………………………………………................33
3.3 Materiales de los elementos que intervienen en los ensayos……… ............37
3.3.1 Moldajes…………………………………………………………...........37
3.3.2 Enfierradura……………………………………………………………..37
3.3.3 Dosificación……………………………………………………………..38
3.3.4 Mortero…………………………………………………………………..38
3.4 Fabricación de Dinteles de Ferrocemento…………………………………….....39
3.4.1 Confección de moldajes ………………………………………..........39
3.4.2 Fabricación de Armadura de esqueleto metálico…………….........41
3.4.3 Fabricación de mortero cemento………………………………........43
3.4.4 Llenado de moldajes…………………………………………………..43
3.4.5 Curado…………………………………………………………………..47
CAPITULO IV: ENSAYOS A LA FLEXION PARA DINTELES
PREFABRICADOS DE FERROCEMENTO
4.1 Generalidades………………………………………………………………………48
4.2 Procedimiento del ensayo…………………………………………………………48
4.3 Descripción del ensayo…………………………………………………………….49
4.4 Materiales y equipos utilizados……………………………………………………51
CAPITULO V: COMPORTAMIENTO A LA FLEXION E
INTERPRETACION DE RESULTADOS
5.1 Generalidades………………………………………………………………………55
5.2 Gráficos, tablas y resultados del ensayo………………………………...………55
5.3 Interpretación de Resultados……………………………………………………...65
CAPITULO VI: APLICACIÓN DE LOS DINTELES EN LA
CONSTRUCCION
6.1 Generalidades………………………………………………………………………70
6.2 Dintel…………………………………………………………………………………70
6.3 Montaje………………………………………………………………………………71
6.4 Maneras constructivas del dintel………………………………………………….75
CAPITULO VII: ANALISIS DE COSTO
7.1 Generalidades………………………………………………………………………76
7.2 Análisis de costo unitario del dintel……………………………………………….76
7.3 Análisis de otro procedimiento de dintel………………………………………….78
7.4 Análisis de costo de otro tipo de dintel……………………………………………79
CAPITULO VIII: CONCLUSION………………………………………………..81
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………...83
ANEXOS
A Diseño de elementos de ferrocemento
B Recomendaciones generales para diseño de elementos de ferrocemento.
1
CAPÍTULO I
1.1 Introducción.
Hoy en día contar con un material que permita satisfacer requerimientos de
resistencia, durabilidad, de fácil aplicación, tiempo y que además sea económico es
altamente ventajoso. Es por esto que siempre buscamos nuevas formas de
construcción que permitan satisfacer todas nuestras necesidades, para que el
desarrollo de los trabajos siempre sea óptimo.
En este contexto, este trabajo de titulación pretende encontrar una nueva
metodología de trabajo orientado a buscar otra alternativa, desarrollar un incremento
en la productividad de las obras y la calidad de las soluciones habitacionales,
además de significar menores costos.
En Chile, muchas de las construcciones de viviendas se realizan con albañilería de
ladrillo, tanto armada como confinada, esto con lleva a que existan vanos de puertas
y ventanas que deben ser salvadas con dinteles de hormigón armado.
Para la materialización de los dinteles de hormigón armado es necesario la
colocación de moldajes, enfierraduras de refuerzo, hormigón y todo esto hecho
“insitu”.
Por lo tanto lo que se quiere llevar a cabo es la ejecución de dinteles prefabricados
para la albañilería utilizando el ferrocemento.
2
El ferrocemento es, hoy, un material compuesto, considerado una alternativa versátil,
hecho de mortero de cemento y capas de malla de alambre, o de un emparrillado de
acero de diámetro pequeño, ligado íntimamente para crear una estructura rígida.
Este material, que es una forma especial del concreto reforzado común, muestra
características diferentes, en relación con su funcionamiento, resistencia y
aplicaciones potenciales, que normalmente es clasificado en forma separada.
Es un mortero muy rico en cemento, logrando un comportamiento notablemente
mejorado con relación al hormigón armado cuya resistencia está dada por las formas
de las piezas.
En este trabajo se mostrará cómo el ferrocemento es un efectivo método constructivo
para viviendas, que será implementado en dinteles prefabricados, que tendrá forma
de corchete, con luz de 3mts, el cual reemplazará al dintel comúnmente conocido de
hormigón armado. Este dintel podrá ser rellenado con ladrillos y sólo con mortero de
pega, y así tener inmediata resistencia para soportar cargas verticales de la
estructura de techumbre o envigado, según sea el requerimiento.
3
1.2 Objetivos
Los objetivos de esta tesis son:
1.2.1 Objetivos generales:
• Innovar en la construcción de dinteles para albañilería, prefabricándolos con
ferrocemento.
• Verificar las cualidades del ferrocemento como material prefabricado.
• Demostrar que es un método de fácil realización y económicamente
conveniente.
1.2.2 Objetivos específicos:
• Facilitar la construcción de albañilería eliminando moldajes de dinteles.
• Aumentar la Velocidad de Construcción de la albañilería.
• Encontrar una metodología de trabajo para la ejecución de los dinteles para
albañilería utilizando el ferrocemento.
• Fabricar y ensayar dinteles de ferrocemento verificando sus propiedades
mecánicas, con luz de 3,00mts.-
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1.3 Metodología de trabajo:
La metodología de trabajo consiste en fabricar, ensayar y analizar dinteles
prefabricados de ferrocemento de luz de 3.0mts. Para así demostrar que es un buen
material constructivo de fácil aplicación, rápido y económico. Para esto se necesita
apoyo tanto de información bibliográfica, como de análisis de prueba.
La construcción del dintel en primera instancia consiste en elaborar el estudio del
material a utilizar y de qué manera se realizará. Esto quiere decir dimensiones y
elementos de cada sección.
Una vez ya efectuados estos análisis, se ejecutarán 3 dinteles de ferrocemento, para
lo cual es necesario construir moldajes que sean resistentes a los efectos y empujes
que tenga la mezcla, además que estos moldajes se puedan reutilizar para
posteriores usos.
Cuando los moldajes estén confeccionados y listos para su utilización, se procede a
la elaboración del armado de mallas, las cuáles están constituidas con malla soldada
y malla de gallinero, estas mallas se elaborarán según el diseño a ejecutar.
Luego se procede a la realización del mortero, esta mezcla estará con un cono muy
elevado, por ende, será muy fluida, y además contará con arena muy fina, lo que
ayudará a que la mezcla llegue a todos los rincones del moldaje y también podrá
evitar los vacíos en el mortero, siempre y cuando cuente con un adecuado vibrado.
Puesto que la forma del dintel es un tipo de corchete y es de poco espesor es decir 2
cm., hay que hacer un buen vibrado para distribuir muy bien el mortero para lograr
una confección homogénea.
5
Luego se deriva a la colocación de mallas dentro del mortero, y llenado con
dosificaciones adecuadas para un buen resultado. Cuando el vaciado del mortero
haya finalizado, se deberá esperar entre tres a cinco días para retirar el moldaje.
Estos ensayos se llevarán a cabo en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de
Construcción L.E.M.C.O., ubicado en el Campus Miraflores de la Universidad Austral
de Chile.
Una vez transcurrido los 28 días de curado, los dinteles estarán listos para ser
analizados, previamente verificando la resistencia del mortero mediante ensayos a la
flexión.
Acabado los ensayos se hará un análisis de resultados obtenidos, lo que permitirá
ver un real comportamiento del dintel de ferrocemento.
Finalmente, los resultados obtenidos nos darán a conocer si este método es en
realidad efectivo para ser puesto en obra, y se le pueda dar un cambio a la manera
común de dinteles para albañilería de ladrillo.
6
CAPITULO II
EL FERROCEMENTO
2.1 Reseña Histórica
Los orígenes del ferrocemento se remontan a mediados del siglo XIX, fecha también
considerada como el inicio del uso del hormigón armado.
En 1852 Joseph Luís Lambot, construyó elementos -inexistentes en la época– a base
de una malla metálica de alambre que formaba un emparrillado flexible. Moldeó la
malla con la forma del artículo creado y después usó cemento hidráulico, que hoy
podríamos definir como un material compuesto de mortero de cemento y diversas
mallas metálicas, lo que podría ser visto como un tipo particular de hormigón armado
en cuanto a su comportamiento mecánico.
Ya durante la primera Guerra Mundial y debido a la escasez de materiales
tradicionales, se construyeron barcos con este material y se pudo desarrollar y
mejorar la técnica. Pero, fue a comienzos de los años ‘40, cuando el arquitecto
italiano, Pier Luigi Nervi revivió la idea original de Lambot, y después de diversas
pruebas estableció las características preliminares del material. En 1947 techó la
alberca de la Academia Naval Italiana y la famosa sala de exhibición en Turín,
utilizando ferrocemento como elemento estructural y combinándolo con hormigón
armado “in situ” para materializar las nervaduras.
En 1959, M.W. Sulherland, pionero en barcos de ferrocemento, tomó sacos de
cemento y malla alambre hexagonal para crear un barco de recreo para su familia, lo
que llamó la atención de muchos que comenzaron a imitarlo. Posteriormente, formó
la compañía Ferrocement, dedicada a la construcción de barcos pequeños de
ferrocemento.
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En 1965 el yate estadounidense “Awahree” de ferrocemento, construido en Nueva
Zelanda, navegó con éxito alrededor de la tierra, a pesar de encontrarse con vientos
de 70 nudos, chocar con un temporal de hielo y ser embestido por un yate de casco
de acero. Esto corroboró la buena calidad del material. Ya en 1977 el American
Concrete Institute (ACI) estableció el comité 549 sobre ferrocemento, para revisar el
estado actual de la tecnología, formulando un reglamento de práctica para este
material.
Hoy, la aplicación de este material se basa principalmente en la experiencia cultural y
socioeconómica de cada país. Su expansión ha permitido desarrollar una de sus
mayores potencialidades: su “curvatura”. Es así, como se han generado estructuras
cilíndricas (bóvedas) sinclásticas (cúpulas) y anticlásticas (paraboloides
hiperbólicas), permitiendo además la utilización permanente del ferrocemento en
techumbres y logrando soluciones -en algunos casos- extraordinarias.
En Chile, su mayor desarrollo se da en la zona sur con un camino claro y definido en
el ámbito marítimo. En tanto que en el área habitacional, el ferrocemento se ha
enfocado en la industria de prefabricación, acarreando consigo un control de calidad
muy eficiente, disminuyendo la cantidad de partidas en obra y, de paso, abaratando
los costos de los sistemas tradicionales.
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2.2 Descripción
El ferrocemento en un término que se utiliza, para describir un tipo particular de
concreto reforzado; y es un material para la construcción. Una construcción de
mortero de cemento de espesor delgado, flexible y reforzado con malla de alambre
de acero de pequeño diámetro, y que están distribuidos de forma uniforme en todo el
elemento constructivo.
La resistencia excepcional del ferrocemento, se debe a que su armadura está
compuesta por varias capas de mallas de acero de poco espesor superpuestas y
ligeramente desplazadas entre sí, ya que el concreto soporta considerable
deformación en la inmediata proximidad del refuerzo, condición que se aprovecha al
máximo con la distribución de las armaduras descritas.
Con el procedimiento descrito, si además las mallas son dispuestas de manera que
tengan la forma del elemento que se desea construir, es posible obtener
directamente determinados elementos de formas complejas, sin necesidad de
recurrir a moldajes complicados.
Ésta última es la característica que hace interesante la aplicación de este sistema
constructivo, con el cual se han hecho numerosas aplicaciones, algunas de
importante magnitud, entre las cuales pueden mencionarse:
• Elementos prefabricados para viviendas, edificios, galpones y recintos para
reunión de personas.
• Silos y estanques para almacenamiento de granos y agua, respectivamente.
• Estructuras para muelles y puertos tanto flotantes como submarinos.
• Elementos decorativos y artísticos, tales como esculturas y muebles
9
Todas las características ya mencionadas hacen del Ferrocemento un material
altamente apropiado para su utilización en la construcción, especialmente en
aquellas en donde la forma, la economía, la impermeabilidad y el peso tienen una
especial relevancia.
2.3 Ventajas y desventajas como material constructivo
2.3.1 Ventajas
• Es posible construir partes, piezas y módulos livianos, fáciles de transportar.
• La utilización de una fuerza de trabajo no especializada, lo cual no influye en
el desarrollo del sistema.
• Versátil, dúctil y moldeable es ideal para construcción intensiva.
• Disminución de las cargas muertas debido al menor espesor de los elementos.
• Los elementos fabricados pueden ser fácil y económicamente reparados en el
caso de que hayan sufrido algún deterioro o golpe, tanto en el caso de
elementos estructurales como no estructurales.
• Ahorro en el consumo de materiales, debido a la clara disminución de los
espesores de diseño.
• De simple, fácil y rápida instalación.
• No requiere de equipos sofisticados para su confección y montaje.
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• Es un material más homogéneo, elástico que el concreto reforzado, por lo
que no es susceptible a agrietamientos frente a cargas o elongaciones ante
actividad sísmica.
• Que al ser más compacto que el concreto reforzado sufre menos por
filtraciones de humedad.
• Cada uno de sus componentes se basa en unidades estandarizadas de
relativamente fácil fabricación.
• Requiere de poco o casi nulo mantenimiento. La capacidad que presenta
para resistir a los agentes externos hace que se limite a reparación por roturas
localizadas periódicas.
• Resiste muy bien el agrietamiento, las fisuras, y los golpes secos, lo que
aumenta su impermeabilidad y detiene la corrosión.
• Posee una buena resistencia mecánica (como puede ser la abrasión,
desgaste y cambios de temperatura). Además, presenta buenas condiciones
de habilitabilidad y confort, considerando su buen aislamiento térmico,
acústico, resistencia al impacto, al fuego, a la abrasión e infiltración.
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2.3.2 Desventajas
• Los principales inconvenientes del ferrocemento son su espesor y liviandad,
por lo que su uso no es recomendado en zonas de temperaturas extremas
(donde hace mucho frío o mucho calor), ni tampoco en zonas muy ruidosas,
pues su escaso grosor tampoco le permite una buena aislación acústica.
• En el caso de su elaboración, puede darse por una mala calidad en la materia
prima, o bien, por una deficiente fabricación, que redundaría en problemas de
corrosión del metal por filtración de agua con el consecuente debilitamiento en
la resistencia de la estructura del edificio o de la vivienda.
• En los ambientes corrosivos (por ejemplo, agua de mar), cuando las
estructuras han sido reparadas existe probabilidad de corrosión, por lo cual se
debe prestar especial atención a la fabricación de los elementos.
• En el caso de presentarse agrietamiento en la estructura, se incluye un riesgo
de corrosión por factor clima, por lo que muchas veces el diseño debe estar
contemplado para una carga de servicio que no mantenga agrietado el
elemento.
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2.4 Materiales componentes del ferrocemento
Los principales componentes del ferrocemento son:
• Mortero
Cemento
Arena
Agua
• Malla de refuerzo
• Acero del armazón
• Aditivos
• Recubrimiento.
2.4.1 Mortero:
También llamado mortero de alta calidad o matriz, forma parte de los materiales del
ferrocemento; junto con el refuerzo actúan en conjunto para dar forma al elemento,
soportar esfuerzos de compresión y evitar el ingreso de agentes externos que
puedan contribuir al deterioro de la estructura.
El mortero utilizado en el ferrocemento esta compuesto por cemento hidratado y
material inerte de relleno (áridos), agua y eventualmente aditivos.
2.4.1.1 Cemento
El cemento puede describirse como un material con propiedades de adherencia y
cohesión que lo hacen capaz de aglutinar fragmentos minerales en una masa
compacta.
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El material adhesivo o matriz en el ferrocemento lleva el nombre de mortero,
normalmente hecho de arena común y cemento Pórtland y según La NCh 148 of 68
lo define de la siguiente forma:
“Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer y yeso, y que
puede aceptar hasta un 3% de materias extrañas, excluido el sulfato de calcio
hidratado”.
Existen muy variados tipos de cemento cuyo componente principal es el clinquer del
cemento Portland, el cual es definido de la siguiente forma: “El clinquer es la masa
aglutinada que resulta de la calcinación, a la temperatura de fusión incipiente, de una
mezcla íntima de sustancias calcarías y arcillosas y/o materiales que contengan
óxidos de silicio, aluminio y fierro, debidamente proporcionados y finamente molidos”.
En presencia del agua, el cemento reacciona para formar un gel cementante que con
el tiempo produce una masa firme y dura, es decir, la pasta de cemento endurecida.
Esta pasta, en su estado fresco aglutina las partículas del agregado que da como
resultado un material denso y quebradizo.
Las propiedades del mortero se rigen por el tipo y calidad de los materiales que lo
constituyen, la proporción en que están combinados, sus condiciones de preparación
y factores ambientales.
Los requisitos generales para elementos de ferrocemento son:
Que tengan resistencia a la compresión, impermeabilidad, dureza y resistencia
al ataque químico.
Que su consistencia se mantenga uniforme, compacta, sin huecos, detrás de
las concentraciones del refuerzo y de las mallas.
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La resistencia del mortero es inversamente proporcional a su relación
agua/cemento, en tanto su trabajabilidad es directamente proporcional a la
cantidad de agua utilizada.
Entre los tipos de cemento Pórtland que son adecuados para la construcción de
ferrocemento se encuentran: Pórtland tipo I; Pórtland tipo II, cemento Pórtland de
endurecimiento rápido o tipo III; cemento Pórtland resistente a los sulfatos o tipo V;
cemento Pórtland de escoria de alto horno y cemento Pórtland puzolanico.
El cemento tipo I se usa para estructuras de ferrocemento generales, donde no se
requieren de propiedades especiales; el cemento tipo II se usa cuando se desea
alcanzar una resistencia final más alta, a costa de perder resistencia inicial y
logrando una estructura más densa.
El cemento Pórtland tipo III es de endurecimiento rápido adquiere su resistencia más
rápidamente y se elige cuando se requiere de una resistencia inicial muy alta.
Podemos decir además que la norma NCh 148 of. 68 establece dos clasificaciones
para los cementos nacionales, según su composición y su resistencia.
Los cementos se clasifican, de acuerdo a su composición, en las siguientes clases:
◊ Cementos Pórtland: fabricados por fina molienda de clínquer y un pequeño
porcentaje de yeso. Tiene otros agregados, en forma eventual, que no
superan el 1%.
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◊ Cementos Pórtland siderúrgicos: compuestos de clínquer, escoria básica
granulada de alto horno y yeso. El porcentaje de escoria de alto horno debe
ser inferior al 30 %.
◊ Cementos siderúrgicos: cuando la escoria de alto horno está presente en
porcentajes comprendidos entre 30 y 75 %.
◊ Cementos Pórtland puzolánicos: compuestos por clínquer, puzolana y yeso. El
porcentaje de puzolana debe ser inferior a 30 %.
◊ Cementos puzolánicos: cuando el porcentaje de puzolana está entre 30 y
50%.
Además es bueno dejar en claro varios términos, como es puzolana
“Es un material sílice-aluminoso, que aunque no posee propiedades aglomerantes
por sí solo, las desarrolla cuando está finamente dividido y en presencia de agua, por
reacción química con hidróxido de calcio a la temperatura ambiente”.
De acuerdo a las resistencias mecánicas, y de la clasificación de los cementos ya
nombrados anteriormente se clasifican también según la norma chilena en dos
grados:
◊ Cementos corrientes.
◊ Cementos de alta resistencia.
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tiempo de fraguado resistencia mínima a la resistencia mínima a la compresión flexión
Grado Inicial mínima Final máximo 7 días 28 días 7 días 28 días min. h Kg./cm² Kg./cm² Kg./cm² Kg./cm²
Corriente 60 12 180 250 35 45 Alta
Resistencia 45 10 250 350 45 55
En casos eventuales, puede ser necesario determinar directamente las
características del cemento que se va a emplear en obra. Para este objeto se debe
recurrir a efectuar ensayos normalizados.
2.4.1.2 Arena
En el caso de la Arena, este material inerte disperso dentro de la pasta de cemento
ocupa del 60 al 70% del volumen del mortero. Por lo tanto, los agregados utilizados
para la producción de mortero de alta calidad, para estructuras de ferrocemento,
deben ser fuertes, impermeables y capaces de producir una mezcla suficientemente
trabajable con una relación agua/cemento mínima para lograr la penetración
apropiada en la malla.
Uno de los principales requisitos para la arena es, que no presente materia orgánica
ni impurezas químicas que podrían debilitar el mortero. La mayoría de las arenas
limpias son adecuadas; si se tiene alguna duda de su calidad es recomendable
lavarla con agua limpia.
Además que tenga una buena gradación con una razonable proporción de todos los
tamaños de grano, sin exceso de finos ni partículas gruesas.
Para tener una idea de la composición tenemos la granulometría del agregado fino
según la norma NCh 163 of. 79, se establecen en la siguiente tabla:
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Tamices Nº. Abertura (mm) 3/8 9,50 4 4,75 8 2,38
16 1,16 30 0,60 50 0,30 100 0,15
Especificaciones granulométricas para ferrocemento
En la construcción de elementos de ferrocemento, la graduación de la arena deberá
ser tal, que un mortero producido en las proporciones especificadas y con una
distribución uniforme de los áridos, tendrá una alta densidad y además muy buena
trabajabilidad, de modo que el mortero pueda penetrar en el sistema de refuerzo, sin
segregarse y sin utilizar un alto contenido de agua en la mezcla.
2.4.1.3 Agua
El Agua debe ser fresca y libre de productos químicos disueltos o materia orgánica
en suspensión, además potable, según lo establecido por la norma NCh 1498 of.82.
Que estipula que “el agua de amasado debe ser limpia, exenta de materias en
suspensión o en disolución, que puedan ser dañinas para el hormigón, tales como
arcilla coloidal y glúcidos”.
Una agua limpia es esencial para un mortero durable y resistente. En cualquier caso,
no se debe utilizar nunca agua salada, ya que aumenta el riesgo de corrosión de la
malla del refuerzo.
Puesto que el agua para mezclar al mortero es de vital importancia para el
ferrocemento endurecido resultante. Las impurezas pueden interferir en el fraguado
del cemento y afectar adversamente la resistencia y provocar manchado en la
superficie, asimismo provocar la corrosión del refuerzo.
El agua puede contener impurezas tales como barro, lama, ácidos sales solubles, y
materiales vegetales en descomposición entre otras.
18
Normalmente, toda el agua potable es apta, pero en algunos casos no sucede así.
Por ejemplo, aguas con azúcar o cítricos, por lo demás, un agua no potable puede
aceptarse. El color y el olor no son causa suficiente para rechazarla. Deben tomarse
precauciones antes de usarla el agua para que no contenga este tipo de impurezas.
En general, se pueden aceptar, para el amasado del hormigón, todas las aguas
catalogadas como aceptables por la práctica, es decir, aquellas aguas que han sido
empleadas en obras similares sin que se hayan producido eflorescencias ni
perturbaciones en el proceso de fraguado y endurecimiento de los hormigones con
ella fabricados.
Finalmente, hay que agregar que deben rechazarse las aguas en la que se vislumbre
la presencia de hidratos de carbono y las que contengan aceites o grasas de
cualquier origen, en cantidad igual o superior a 15 gramos por litro.
2.4.2 Malla de refuerzo
Uno de los componentes esenciales del ferrocemento es la malla de alambre. Ésta
consiste generalmente en alambres delgados, ya sean entretejidos o soldados para
formar la malla, pero el requisito principal es que sea de fácil manejo, y si fuese
necesario, actuar como marco para dar forma y para sostener el mortero fresco.
Luego, ha de absorber los esfuerzos de tracción que el mortero por sí solo no seria
capaz de soportar, reducir el número y tamaño de las fisuras, y a la vez absorber los
esfuerzos de tensión sobre la estructura.
Hay muchos tipos de refuerzos de acero, los más habituales son las telas de malla,
que se distribuyen uniformemente en la masa de mortero y que, como principal
característica han de ser manipulables y flexibles para adaptarse a las más diversas
formas. El comportamiento mecánico del ferrocemento depende en gran parte del
tipo, cantidad, orientación, propiedades de la resistencia de malla y de la varilla de
refuerzo.
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2.4.3 Acero del Armazón
Éste se emplea, generalmente, para hacer el armazón de la estructura sobre la cual
se colocan las capas de malla. Tanto las varillas longitudinales como las
transversales se distribuyen uniformemente y se amoldan a la forma deseada.
En la construcción con ferrocemento se usan varillas de acero de varias clases. Su
resistencia, acabado superficial, recubrimiento de protección y tamaño, afectan a su
comportamiento como elemento de refuerzo compuesto.
En algunos casos se usan varillas de alta resistencia y alambres retorcidos
pretensados. El tamaño varía de 0,42 a 0,95 cm., siendo el más común el de 0,63cm.
2.4.4 Aditivos
Además de los numerosos aditivos comúnmente empleados en la producción de
hormigón armado convencional, el ferrocemento puede requerir de algún aditivo que
reduzca la reacción entre el mortero y el refuerzo, también para alterar o mejorar una
o más de sus propiedades. La mayor parte se utiliza para mejorar la trabajabilidad,
para reducir las exigencias del agua y para prolongar el fraguado del mortero.
Los aditivos mas comúnmente más utilizados en ferrocemento son:
20
Aditivo y dosis usual Propiedades Aplicaciones recomendadas Limitaciones a) Incorporadores Incorpora micro poros al Protección al de aire hormigón, produciendo: hielo-deshielo. ◊ Resistencia al hielo y ◊ Menor * 0,03% a 0,05% del Deshielo. ◊ Pavimentos. resistencia peso del cemento ◊ Mayor docilidad. Mecánica.
◊ Menor permeabilidad. ◊ Protección contra ◊ Eventual menor
exudación. agentes químicos.
b) Plastificantes o Mejoran la lubricación ◊ Hormigones bombeados reductores de entre partículas, obtenién- y premezclados. Agua dose: ◊ Mayor docilidad con agua constante. ◊ Hormigonado de * 0,1% a 0,4% del ◊ Menor cantidad de elementos. estrechos peso del cemento agua para docilidad o prefabricados. constante. ◊ Mayor facilidad de ◊ Hormigones de alta colocación y compactación. resistencia c) Fluidificantes ◊ Aumentan fuertemente ◊ Hormigonado la docilidad permitiendo: de piezas estrechas * Para aumentar ◊ Reducir el agua de difícilmente acc. docilidad 0,5% amasado para docilidad
constante, ◊ Hormigones bombeados.
a 1% del peso con alto incremento de ◊ Su efecto dura un
del cemento. resistencia. ◊ Hormigonado plazo breve.
en tiempo caluroso. * Para reducir ◊ Hormigones agua 1% a 3% de alta resistencia. del peso del ◊ Hormigones para cemento. prefabricados. ◊ Reparaciones d) Aceleradores de ◊ Aumentan resistencias ◊ Hormigonado en tiempo Usualmente Fraguado iniciales. Frío. contienen productos * Hormigón no ◊ Hormigonado proyectado. corrosivos, por lo que Armado 1:2 a 15 (aditivo: agua).
◊ Hormigones para prefabricados
en hormigón armado
* Hormigón hay que tomar ciertas armado máx. 1:6 (aditivo:agua).
◊ Reducción del plazo de precauciones
desmolde
◊ Reparaciones.
Puesto que los efectos específicos producidos por los diversos tipos de aditivos
pueden variar con las propiedades de los otros ingredientes del mortero, es
necesario hacer pruebas con diferentes tipos de aditivos antes de intentar recubrir las
estructuras de ferrocemento, la cantidad de aditivo se le agrega sólo el 1% del peso
del cemento en la mezcla, por lo cual es indispensable el empleo de equipo confiable
de medición.
21
2.4.5 Recubrimientos
En sí, las estructuras de ferrocemento no necesitan protección alguna, a no ser que
sean sometidas a fuertes ataques químicos que dañen la integridad estructural de
los elementos. Una superficie aplanada puede admitir una buena capa de pintura, y
se le aplica pintura común para estructuras terrestres y para su mejor apariencia,
pero en ningún caso se debe utilizar pintura de aluminio; ya que éste podría
reaccionar con el cemento y dar lugar a una muy mala adherencia entre acero y
mortero.
2.5 Tipos de armaduras
2.5.1 Armadura difusa:
Está constituida por alambres de pequeños diámetros, formando mallas con
espaciamiento pequeño, las cuales se distribuyen uniformemente dentro del mortero.
Las más comunes son la malla gallinero hexagonal con abertura de una pulgada, o
algunas mallas electrosoldadas.
Tipos de Alambres SWG Tipos de Alambres BWG
Calibre Diámetro
(mm) Área (mm²)
Diámetro (mm)
Área (mm²)
15 1.83 2.63 16 1.59 1.986 17 1.37 1.474 18 1.21 1.15 1.24 1.21 19 1.08 0.849 1.06 0.894 20 0.88 0.608 0.889 0.62 21 0.81 0.515 0.812 0.518 22 0.73 0.418 0.71 0.396 23 0.66 0.342 0.635 0.317 24 0.58 0.264 0.558 0.245 25 0.52 0.212 0.508 0.203
fuente: Ferrocemento y sus aplicaciones: Alfonso Olvera
22
Los tipos de alambres presentados en la tabla son los más empleados en la
fabricación de mallas, y usados como refuerzos en elementos de ferrocemento.
En los tableros construidos para las casas, tanto para muros como para techos,
cerramientos y trabes, así como para los cascarones, se han empleado mallas de
gallinero fabricadas con alambres de calibre 20 y 22 agujeros hexagonales de ½, 1 y
1 ½ pulgada.
También se emplean mallas de metal desplegado, una de las más usadas es la
designada con la calificación E10-22 Refuerzo de varillas y/o mallas electrosoldadas.
Para formar el esqueleto ó como refuerzo adicional, se han empleado varillas de
diámetro desde ¼” hasta 1” con resistencia a la ruptura desde 3000 a 5000 kgs. /cm².
Entre las armaduras difusas encontramos los tipos de mallas que son:
Malla de alambre de tejido hexagonal (de gallinero)
Malla de alambre de tejido cuadrado
Malla electrosoldada de tejido cuadrado o rectangular
Malla de metal desplegado de uso restringido, no es recomendable en
estructuras con solicitaciones bidireccionales.
Malla Watson, combinación de alambre de alta resistencia, separadas con
alambre de acero dulce.
Malla de alambre de tejido hexagonal (de gallinero): es una malla conocida
comúnmente como malla de gallinero y se fabrica con alambre estirado en frió, casi
siempre se entreteje en patrones hexagonales. La malla utilizada en ferrocemento
por lo general, tiene diámetro de 0,005 a 0,01 cm., y las aberturas varían de 1 a 2,5
cm.
23
Malla de alambre de tejido cuadrado: La malla tejida o entrelazada consiste
básicamente en un ensamble o entrelazado de alambres perpendiculares, formando
perímetros cuadrados entre ellos, y sus intersecciones no están rígidamente
contactadas.
La malla tejida simple y cuadrada se consideró, en un principio, inadecuada para la
construcción de elementos en ferrocemento, ya que sus alambres no estaban rectos.
Sin embargo, las pruebas indican que esta malla es tan buena o mejor, que la
soldada ó hexagonal. Una de las dificultades encontradas en su uso es que es muy
elástica y difícil de mantener en posición, a pesar de que toma la forma de curvas
compuestas, cuando es estirada.
24
Malla electrosoldada de tejido cuadrado o rectangular: Malla en la cual un contorno
rectangular es formado por alambres perpendiculares que se interceptan y cuya
intersección se encuentra soldada.
Desafortunadamente, las mallas soldadas tienen sus desventajas; éstas incluyen la
posibilidad de puntos débiles en las intersecciones y también una moldeabilidad
insuficiente. Los puntos débiles son producto de una soldadura inadecuada, durante
la manufactura de la malla. Además que es difícil mantenerla en su posición, pero al
estirarla fácilmente se somete a las curvas deseadas.
Malla de metal desplegado: La malla de metal desplegado, (de uso restringido) no
es recomendable en estructuras con solicitaciones bidireccionales. Está formada por
láminas delgadas de metal que son caladas en una dirección y después extendidas
en sentido perpendicular a los cortes realizados.
Esta malla tiene amplia utilización actualmente, para dar sujeción a estucos.
El ferrocemento ha tenido gran aplicación en panales de grandes dimensiones, pero
éstos sin curvaturas sólo en formas planas.
25
Malla Watson: Malla que consiste en alambres rectos de alta resistencia y en un
alambre ondulado transversal que mantiene en posición estos alambres. Los
alambres de alta resistencia están posicionados en dos niveles paralelos uno al otro,
y están separados de los dos primeros por alambre de acero dulce transversal. Esta
malla permite completa flexibilidad y libertad de forma. Una de las características
principales es la posibilidad de ahorrar de manera significativa en la mano de obra,
debido a:
1. Su forma geométrica y a sus alambres de alta resistencia.
2. Reduce el tiempo de aplicación de la malla ya que una capa es equivalente a
varias capas de otras mallas.
3. Frecuentemente puede eliminarse la colocación de varillas de acero del
armazón debido a la alta resistencia de la malla.
26
2.5.2 Armadura discreta:
Sirve de esqueleto, formada por barras de acero de pequeño diámetro sobre las
cuales se sujeta la armadura difusa. También sirve de armadura suplementaria para
contribuir a la resistencia, Fe 4, 6, 8 y 12 mm.
De las mallas electrosoldadas hemos empleado principalmente de dos tipos. Las
clasificadas con los números 6,6- 4/4 y 6,6- 6/6.
Los dos primeros números significan la separación entre alambres en dos
direcciones perpendiculares formando una retícula y los segundos números indican
el calibre de los alambres de la malla. El calibre 4 tiene un diámetro de 5.72 Mm. y el
de 6 uno de 4.88mm.
En la tabla se muestran los tipos más comunes:
Tipos Diámetro
(mm) Alambres
(mm²) Peso
6x6 – 1/1 7.19 40.60 4.309 6x6 – 2/2 6.65 34.73 3.706 6x6 – 3/3 6.20 30.19 3.204 6x6 – 4/4 5.72 25.70 2.729 6x6 – 6/6 4.88 18.70 1.982 6x6 – 8/8 4.11 13.27 1.412
6x6 – 10/10 3.43 9.24 0.982 6x6 – 12/12 2.67 5.60 0.595
fuente: Ferrocemento y sus aplicaciones: Alfonso Olvera
El limite elástico de los alambres es del orden de 5000 Kgs/cm2.
En las Armaduras Discretas se distinguen 2 tipos:
Armadura de esqueleto
Armadura suplementaria
27
Armadura de esqueleto: Está constituida por barras de acero con un diámetro entre
4 mm y 12 Mm.; van soldadas o amarradas entre sí, para luego sostener las mallas
de alambre. Su uso está normalmente limitado a aplicaciones artesanales, sin uso de
moldaje.
Armadura suplementaria: Tienen función estructural, actuando en conjunto con las
mallas de alambre o alambran. Están constituidas por barras de acero, normalmente
utilizadas en obras civiles.
2.6 Propiedades mecánicas del ferrocemento
El ferrocemento es un material homogéneo que contiene un alto porcentaje de malla
de alambre de acero dúctil en una matriz frágil de cemento-arena, este refuerzo
permite que la matriz asuma las características dúctiles del refuerzo.
Idealmente, el ferrocemento actúa como un material homogéneo en el rango elástico
y el refuerzo del compuesto se obtiene de las leyes de la mezcla. Cuando una
muestra de ferrocemento se somete a esfuerzos de tensión crecientes, se observan
tres niveles de comportamiento.
Tabla fases de trabajo, esfuerzos y alargamientos del ferrocemento bajo cargas de tensión
nivel Nivel de Material Comportamiento ancho de grietas
I Linealmente
elástico Impermeable - Ia Casi elástico Impermeable 0-20 Ib No linealmente no Corrosivo I 20-50 elástico II Elasto-plástico No corrosivo II 50-100 III Plástico Corrosivo >100
28
Además el ferrocemento es un material con componentes similares a los que
constituyen el concreto reforzado. Sin embargo, su capacidad en tracción, resistencia
al impacto, durabilidad y resistencia a la fisurasión, son superiores a las del concreto
reforzado.
Su comportamiento mecánico, dependiente principalmente de la superficie específica
de la armadura, es muy bueno, presenta una buena resistencia a la tracción, que
supera sensiblemente a la mostrada por el hormigón armado y se mantiene en el
rango elástico hasta su fisuración.
La presencia de las capas de mallas metálicas, no modifican la resistencia a la
compresión, por lo que la misma, específicamente queda definida por la resistencia a
compresión del mortero.
2.6.1 Comportamiento a la tracción
Tanto el mortero como el hormigón son considerados como materiales de poca
resistencia efectiva a la tracción; ya que normalmente estos materiales son
aproximadamente 1/10 de la resistencia a la compresión.
El ferrocemento tiene una mayor resistencia a la tracción debido a su alto contenido
de acero y a la repartición homogénea de éste.
Cuando un elemento de ferrocemento es sometido a esfuerzos de tracción, es
posible diferenciar tres estados, como se puede observar en el diagrama de tensión-
deformación
Rango Elástico: Ocurren deformaciones elásticas en el conjunto de armadura y
mortero, y no existe evidencia de formación de grietas (nivel Ia*). A medida que
aumenta el esfuerzo aplicado aparecen micro-grietas que son difícilmente
apreciables aún con instrumentos ópticos (nivel Ib*).
*(Tabla fases de trabajo, esfuerzos y alargamientos del ferrocemento bajo cargas de tensión.)
29
Rango de agrietamiento: Con mayores incrementos de esfuerzos se originan
deformaciones plásticas muy definidas en el mortero, a su vez, los refuerzos resisten
aquellos incrementos. En este momento se forman y ensanchan las grietas
originales.
Rango de Fluencia: Conforme se incrementa la carga, el proceso de
ensanchamiento de las grietas continúa a velocidad uniforme, ya se ha desarrollado
el número máximo de grietas que van a formarse. La acción soportante del
compuesto continúa hasta que el ancho de la grieta llega aproximadamente a las 100
micras (0,1 mm), en adelante el refuerzo soporta todas las fuerzas de tracción.
En resumen, se podría definir la resistencia a tracción como la capacidad que tienen
los elementos de refuerzo a soportar cargas de tracción, lo que se traduce en la
sumatoria del producto de la resistencia última del acero en fluencia por la sección
transversal efectiva que actúa en tracción, tanto de las mallas como en el acero de
refuerzo utilizado.
2.6.2 Comportamiento a la Flexión
En este tipo de elementos se distinguen claramente tres zonas de comportamiento;
zona elástica, elasto-plástica y plástica.
Comportamiento Elástico
- Durante esta etapa la relación carga – deformación es prácticamente lineal.
- El elemento se mantiene libre de fisuras y con la rigidez propia de la cantidad y tipo
de refuerzos considerados en el diseño.
- El fin de la fase elástica esta marcado por la aparición de la primera fisura.
30
Comportamiento Elasto – Plástico
- En esta etapa el número de fisuras aumenta rápidamente, ello acompañado del
crecimiento pequeño pero progresivo de la abertura de dichas fisuras.
- Se produce una disminución de la rigidez del elemento, lo que posibilita
deformaciones mayores a las observadas en la etapa anterior.
- Gráficamente se produce una deflexión del diagrama carga – deformación
aproximándose todavía bastante a una línea recta.
Comportamiento Plástico (Fase final o de fallo)
- El comportamiento del material es totalmente no lineal.
- Rápido aumento de las flechas, volviéndose los incrementos de éstas notablemente
mayores a los incrementos de carga.
- Marcado crecimiento del ancho de las grietas hasta que finalmente ocurre el fallo.
En este estado se considera que toda la fuerza de tracción la toma el acero.
En lo que respecta a los tipos de fallo para elementos solicitados en tracción, pueden
considerarse dos tipos de fallo; el primero de ellos es la rotura de elemento, por
consecuencia de haber alcanzado la resistencia última del material. En general, ello
ocurre una vez que el acero alcanza su resistencia última si éste está orientado de
manera normal.
La resistencia del ferrocemento a la flexión no depende solamente de la superficie
específica, sino también del tipo de malla, su orientación y su geometría intrínseca
así como la presencia o no de acero de esqueleto (alambrón, barras, etc.)
2.6.3 Comportamiento a la compresión
El componente del material en estudio que soporta la mayor parte de las tensiones
de compresión, en proporción directa al área de su sección transversal, es el
mortero.
31
A su vez, será un factor importante en la resistencia del mortero la razón agua-
cemento, como ocurre con los elementos de hormigón armado.
La colocación y orientación del refuerzo puede tener gran relevancia en el esfuerzo a
compresión, como lo es también el tipo de refuerzo que se utilice.
Luego de diversos estudios se ha llegado a la siguiente conclusión: en los lugares en
donde existen incrementos importantes de compresión, es decir, el refuerzo de malla
de alambres o armadura difusa, es la que restringe al mortero y lleva al ferrocemento
a soportar mayores tensiones.
2.6.4 Resistencia al agrietamiento
Las telas de malla características del ferrocemento impiden el desarrollo de grietas y
posibilitan el reordenamiento de las microgrietas y la redistribución de las tensiones,
por lo que la acumulación en la masa del mortero de un gran número de microgrietas
causa la impresión de una elevada deformación del mortero sin visible alteración de
su solidez.
La gran dispersión de las armaduras de refuerzo incorporan al trabajo a toda la masa
de mortero, ello deriva en la obtención de una elevada viscosidad, además de una
muy favorable resistencia al agrietamiento y por sobre todo, a la apertura de las
grietas.
Las primeras grietas se producen en secciones en las cuales las tensiones uniformes
de tracción sobrepasan la resistencia del mortero. En estas secciones la fuerza es
tomada por el acero, sin embargo y debido a la adherencia entre acero y mortero,
este último tiende a deformarse junto al refuerzo, surgiendo así tensiones de tracción
en el mortero en los espacios entre grietas.
El ferrocemento, dada su particular caracterización y distribución de los refuerzos
permite un amplio margen de trabajo sin la aparición de grietas visibles.
32
2.6.5 Resistencia al impacto
Los factores que determinan la resistencia a la primera grieta provocada por una
carga de impacto son:
- Geometría del elemento.
- Dirección de los elementos resistentes.
- Superficie específica de la armadura de refuerzo.
- Tipo de refuerzo utilizado.
De acuerdo a la información que se tiene con experiencias en colisiones de barcos
de ferrocemento, se le puede atribuir un buen comportamiento frente a cargas de
impacto, debido principalmente a la resistencia a la desintegración del mortero,
producto de las mallas hexagonales que lo conforman.
2.6.6 Durabilidad y corrosión
- Puesto que el recubrimiento utilizado en elementos de ferrocemento es muy
pequeño, los agentes corrosivos pueden llegar hasta el acero de refuerzo con
relativa facilidad.
- El área superficial del refuerzo respecto de la superficie del elemento es bastante
alta, esto deriva en que el área sobre la cual actuará la corrosión sea también
bastante alta.
- El recubrimiento de zinc presente en refuerzos del ferrocemento puede tener un
efecto negativo, ya que puede provocar la formación de burbujas de gas.
En general, estos tres factores podrán variar dependiendo de condiciones
ambientales y la calidad constructiva del elemento, ya que una de las características
del ferrocemento es su baja permeabilidad.
33
CAPITULO III
DINTELES DE FERROCEMENTO
3.1 Generalidades
Se realizarán ensayos de 3 dinteles, a los cuales se les ejecutará ensayos a la
flexión, puesto que es la única carga que soportará dicho dintel, ya que tendrá que
soportar los esfuerzos de los ladrillos más la estructura de cerchas, techumbre, o
envigado, según sea la construcción.
Y así comprobar que es un método rápido y factible para ser utilizado como dintel en
la albañilería de ladrillo, además de las solicitaciones cuando sea puesto en obra y
ver las máximas cargas de este elemento, las posibles fallas y deformaciones que
este podría sufrir.
3.2 Descripción
A continuación se describirán las etapas en una secuencia cronológica en la
elaboración de dinteles prefabricados de ferrocemento, el cual será ensayado a la
flexión para la obtención de resultados de solicitaciones adecuadas de aguante
producida, tanto por la albañilería de ladrillo como de cerchas u otro elemento que la
construcción pudiese tener.
34
El objetivo principal, es, aumentar la velocidad de construcción de la albañilería y
demostrar que es un elemento que se puede prefabricar; además de que pudiese ser
construido en serie, en un taller o en forma industrial y posteriormente llevado a
obra, donde se monta y se prosigue con el relleno de ladrillos.
También haremos un cambio al método tradicional, mejorando la calidad de la
construcción, puesto que el método habitual es más demoroso, ya que la mayoría de
las veces es in situ y es de hormigón armado, en los cuales se debe hacer un
moldaje, enfierradura de refuerzos, hormigón, mano de obra, tiempo y costo.
Este dintel tiene la forma de un corchete con modelo tipo C, según como se ve en la
figuras.
Dintel
• Luz 3.00mts.
• Alas de 25cm.
• Espesor de 0,2cm.
• Ancho de 20cm.
Esta forma se ha determinado para así poder seguir con el relleno sin mayor
problema, un elemento fácil de transportar, montar y unir a la albañilería de ladrillo.
35
Fig. Nº 1 Dintel en Isométrica
Fig. Nº 2 Dintel vista de frente con sus dimensiones
36
Fig. Nº 3 Dintel Vista lateral
Fig. Nº 4 Dintel Vista de planta
37
3.3 Materiales de los elementos que intervienen en los
ensayos
3.3.1 Moldajes
La realización de los moldajes esta compuesta por:
• Estructura de madera de pino dimensionada de 1x2”
• Plancha de terciado estructural de 9.5mm.
• Tornillos autoperforantes de 6x 1.5/8.
• Polietileno Transparente de 0.1mm
• Desmoldante; en este caso aceite quemado con petróleo.
3.3.2 Enfierradura
La enfierradura esta compuesta por
• Refuerzo metálico formado por Malla Soldada ACMA tipo C 139. Que será la
armadura de soporte de la estructura del elemento
Esta malla ACMA es tipo C, esto quiere decir de abertura cuadrada.
Malla cuadrada 100x100mm
Dimensión 2.60x5.00 mts.
Peso 28.34 Kg.
Sección de acero Long. 1.39cm²/m
Transv. 1.39 cm²/m
Limite de ruptura 5600 kgs/cm²
Limite de fluencia 5000 kgs/cm²
Área de las barras de la malla de 0.139cm².
38
• Malla Hexagonal de ¾” de abertura y calibre de 22; las cuales sirven de
soporte al mortero que rellena finalmente la pieza, apoyándose en las
armaduras de soporte.
Limite de fluencia 2000 Kgs/cm²
Área del alambre 0.0395 cm²
3.3.3 Dosificación
El dintel se confeccionará con una dosificación para asegurar una resistencia
específica de 200 kgs/cm2 a la compresión tipo H20, y Razón W/C 1:2; según
dosificación para el ferrocemento
3.3.4 Mortero
El mortero se realizará con Cemento, arena y agua.
Arena fina, canto rodado tamiz # 4
Cemento Bio-Bio especial Siderúrgico
Agua potable.
39
3.4 Fabricación de Dinteles de ferrocemento
3.4.1 Confección de Moldajes
Se confeccionaron 3 moldajes para los 3 ensayos que serán analizados, estos
moldajes se realizaron con terciado estructural, los cuales se dimensionaron y
cortaron como se verá a continuación.
Se elaboraron 2 tipos de moldaje, exterior e interior, los cuales, unidos, dará la forma
a este dintel, tal como lo muestran las fotografías.
Nº1 Moldaje Exterior Nº2 Moldaje Interior
En la fotografía del moldaje exterior, podemos apreciar que es una estructura
bastante sencilla, esta compuesta por 1 pieza de 3,00 x 0,20 mts., que pertenece a la
base y 2 piezas de 3,00 x 0,26 mts., que van ubicados en las partes laterales (alas);
todo esto es con planchas de terciado estructural de 9,5mm. Las piezas que se
muestran por la parte exterior son piezas de madera de pino de 2x1” que tienen la
función de amarre y firmeza del moldaje. También estas piezas sirvieron de unión
para los tableros, puesto que la plancha viene de un largo de 2,44mts de largo y la
40
estructura, como ya se mencionó, es de 3,00mts, entonces se tuvieron que unir el
resto faltante. Todo esto fue unido con tormillos autoperforantes de 6*1.5/8”, para la
unión, un buen descimbre, reutilización, para el mantenimiento y mayor duración del
moldaje.
El moldaje interior de la fotografía Nº2, está formado por piezas más pequeñas, para
dar la forma al dintel, esto quiere decir que sus dimensiones son 2,98 x 0,18mts la
base y las piezas laterales de 2,98 x 0,23mts, además consta de piezas de pino de
2x1” en el interior para la estabilidad del moldaje, puesto que con el empuje del
mortero puede producir deformación de este, y no quedar con las medidas
establecidas.
También las uniones de estos fueron dispuestas con tornillos autoperforantes
de 6*1,5/8”, y a la vez confeccionadas con terciado estructurales de 9,5mm.
Nº 4 Detalle de Moldajes Listos
41
Nº 5 Detalle de Moldajes Listos con acercamiento
Podemos observar en la fotografía Nº4 y Nº5 los Moldajes listos, terminados y como
se ven, unidos.
3.4.2 Fabricación de Armaduras de esqueleto Metálico
Para comenzar con la fabricación de la armadura se debe cortar la malla según el
largo y la forma requerida, es decir, de 3,00 mts., de largo y 0,70mts de desarrollo,
para dar la forma de la estructura. Asimismo, debemos tomar en cuenta que el doblé
de la malla debe quedar en 90º, para dar una forma rectangular y para que el
hormigón penetre de buena forma y no quede la malla a la vista. Debe quedar como
se ve en las fotografías.
Nº 6 Detalle de Malla acma Nº 7 Detalle de Malla acma
42
Una vez realizado el doblé y habiendo verificado que las dimensiones fueran las
correctas, se prosiguió con el envoltorio de malla de gallinero, tal como se muestra
en las fotografías.
Nº 8 Detalle de tejido malla gallinero
Nº 9 Detalle del pasador metálico Nº 10 Detalle de amarre de armadura
A continuación, se coloca la malla hexagonal, la cual cubre completamente el
esqueleto rígido ya logrado. Este procedimiento se realiza con alambre Nº18,
estirando y luego tensando la malla hexagonal al esqueleto, con el fin de evitar zonas
ondeadas (fotografía Nº9).
Además cabe mencionar que con el mismo alambre se tensaron las alas, puesto que
la malla cedía un poco y así evitar el aumento de distancia en el ancho de la
armadura (Fotografía Nº10).
43
3.4.3 Fabricación de Mortero Cemento
El proceso constructivo del mortero de cemento fue realizado in situ en forma
continua y se utilizo un mortero de razón A/C 1:2, de acuerdo a las recomendaciones
dadas para el Ferrocemento.
Nº 11 Detalle de Balanza Eléctrica.
Además las dosificaciones para cada dintel y mezcla se realizaron por separado,
para un mejor trabajo y tener proporciones de perdidas menores en cuanto a
humedad. En la balanza eléctrica. (Fotografía N°11)
El porcentaje de perdida se estimo de un 10%, por la dificultad del llenado en la parte
de las alas, por ser muy angostas.
3.4.4 Llenado de Moldajes
Para este efecto tenemos:
1.- Colocación de la parte inferior del moldaje en una ubicación plana. Se forro con
polietileno en el interior pegado con corchetes para una mejor terminación, para que
no tome la deformación que pudiese tener con la plancha de terciado, puesto que
44
muchas veces vienen con nudos o pequeñas fisuras que pueden dejar marcas o
deformaciones para el mortero.
2.- Luego se recubrió con aceite y petróleo que es el desmoldante para el mortero.
(Fotografía Nº 12)
Nº 12 Detalle polietileno y desmoldante.
3.- Se introduce una primera capa de mortero dentro del moldaje, la cual fue
esparcida de forma uniforme para que no quedaran partes sin mortero; cuando la
primera capa está completamente colocada se procede al vibrado; este es un
vibrador eléctrico. El cual se fue pasando de forma pausada para eliminar todo
posible huecos y burbujas de aire que pudiesen existir (Fotografía Nº 13)
Nº 13 Detalle llenado 1° capa y vibrado.
45
5.- Una vez realizado el paso anterior se procedió a colocar el esqueleto metálico
dentro del moldaje, adecuándolo de acuerdo a lo estudiado y que quede centrado
para no tener problemas con el mortero.
6.- se procede posteriormente al llenado de la segunda capa de mortero, asegurando
que el esqueleto quede totalmente cubierto con el mortero. Y luego se vuelve a vibrar
para que no quede ninguna burbuja de aire y el mortero escurra de manera uniforme.
(Fotografía Nº 14)
Nº 14 Detalle llenado 2° capa de mortero con esqueleto metálico.
7.- se procede a colocar el moldaje interior, con polietileno y desmoldante al igual
que el exterior, para hacer la forma del corchete.
8.- cuando están los dos moldes en posición correcta y ubicados uniformemente, se
procede al llenado de los costados (o alas). Este fue un trabajo complicado y lento
por el poco espesor del las alas que era solo de 2cm. (Fotografía Nº 15)
46
Nº 15 Detalle llenado de mortero en alas.
9.- Las piezas de maderas horizontales al dintel, se utilizaron para evitar la
deformación que causa el mortero por la presión y el empuje por el llenado; al igual
que las piezas de madera dentro del moldaje interior, cumplen las mismas funciones
ya mencionadas y así no provocar deformación que pueden hacer defectuoso el
estudio y no dar la forma que se propone para esta tesis.
Nº 16 Detalle dinteles descimbrados
47
3.4.5 Curado
El curado del ferrocemento es de vital importancia para lograr una buena hidratación
en el cemento en sus fases de endurecimiento. El propósito del curado es conservar
saturado el mortero, hasta que el espacio originalmente lleno de agua en la pasta de
cemento fresco, se haya llenado al grado deseado por los productos de hidratación
del cemento.
El curado se realizó los primero 3 días, se hizo de forma continúa, o sea, se regaron
todos los días, después cada dos días y los días siguientes cada 3. Para así después
terminar hasta el descimbre, una vez hecho esto, se llenó de agua el centro y las
alas.
48
CAPITULO IV
ENSAYO DE FLEXION PARA DINTELES PREFABRICADOS
DE FERROCEMENTO
4.1 Generalidades
El ensayo de Flexión es una medida de la resistencia a la falla por momento
de una viga o losa u otro elemento estructural; siendo muy importante para esta tesis
porque así nos mostrará la máxima carga, la cual resistirá la estructura, tanto de lo
que será el daño hasta su falla y colapso, como la formación de grietas. Con el
objetivo de demostrar la utilidad de los dinteles.
4.2 Procedimiento del ensayo
El ensayo consiste en someter las estructuras a la flexión, esto se realiza aplicando
una carga al centro de la luz de la estructura a una velocidad constante, en cada
incremento de carga y midiendo directamente, y así ver cuánto es la máxima carga
que se puede someter al momento de llegar a la rotura.
En forma esquemática, éste es la disposición de la viga para ser ensayado a flexión.
Aplicando carga P se produce la deformación (como se ve en la figura) hasta llegar a
su momento máximo.
49
M Max
El ensayo será de carácter estático. La carga se aplica sobre la estructura en forma
continua y sin vibraciones que puedan originar mayores tensiones por efecto
dinámico.
4.3 Descripción del ensayo
Esto se realiza de la siguiente forma:
En primera instancia a las vigas antes de ser ensayadas se les agregaron
hiladas de ladrillos con mortero, para ser analizadas en forma real de cómo
seria en obra y para distribuir mejor la carga a la hora del ensayo.
El ensayo se realiza tomando como referencia un punto al centro de la
estructura para ser analizado.
La estructura se ubica sobre dos apoyos los cuales estén simétricos y
aplomados horizontal y vertical para evitar cualquier complicación que pueda
dañar el funcionamiento del ensayo. Esto se realizó con bloques de hormigón
con 77cm de altura.
50
Al ser ubicada la viga en los apoyos, ésta debe quedar correctamente
centrada en el lector y la celda de carga, instalados ambos en el marco de
carga metálico.
Al estar en la posición adecuada se procede a la colocación de marcos de
acero, bajo la celda de carga para que así el dintel no sufra daños en el
proceso y permitir mayor altura.
Luego de que esté todo correcto, se procede a analizar la primera lectura,
que será nuestro punto de inicio para comenzar a medir las deformaciones
posteriores.
Se trabajó con una velocidad constante de 4,5 en todo el desarrollo del
ensayo.
Se acciona la palanca del compresor y se comienzan a medir las
deformaciones; estas deformaciones se fueron midiendo con huincha cada
vez que ocurría un deceso.
Cada vez se procede a incrementar más la carga, con el fin de analizar el
comportamiento de la viga y así obtener la carga de rotura.
Las fisuras se fueron provocando a medida que se fue incrementando la
carga, en la cual se podían apreciar sin mayor dificultad, puesto que el ensayo
se realizó a esfuerzos controlados. Llegando al colapso de la estructura y con
su deformación final
Una vez realizado todo el ensayo se procede a realizar el gráfico carga-
deformación, para cada viga analizada.
51
4.4 Materiales y Equipos
Pistón Hidráulico: Este Elemento es utilizado para dar carga a la viga, con
capacidad de carga de 30 toneladas.
Celda de Carga: Este Elemento es utilizado para medir la carga que se ejerce el
pistón Hidráulico.
52
Visor de Carga: Elemento utilizado para la lectura de cargas producidas por el
pistón de carga, ya que funciona a través de un sensor conectado
a este.
Compresor: Elemento que controla el flujo de líquido al interior de la bomba,
cuenta con regulador manual de velocidad, permitiendo que el
pistón hidráulico trabaje.
53
Marco de Carga: Elemento utilizado para montar el pistón hidráulico junto con la
celda de carga, para poder realizar el ensayo en forma correcta.
Huincha Metálica: Elemento utilizado para medir deformación de vigas, al momento
que se produzcan producto de la carga otorgado por el pistón
hidráulico.
54
Apoyos: Elemento utilizado para llegar a la altura adecuada para la
realización del ensayo; compuesto por bloques de hormigón.
Marcos de acero: Elemento que permite aplicar Carga en el centro de la viga para
que así la estructura no sufra daños en el proceso.
Planilla Excel: Planilla creada y utilizada para la anotación de carga y
deformaciones producida por el ensayo.
Carga Deformación Observación Kg. Mm.
55
CAPITULO V
COMPORTAMIENTO A LA FLEXION E INTERPRETACION
DE RESULTADOS
5.1 Generalidades
En este capitulo se evaluarán los datos recopilados en el ensayo de flexión de las
tres vigas de dinteles de ferrocemento realizadas en el laboratorio LEMCO, para este
trabajo.
Cada viga se presentará una tabla de Excel con su gráfico respectivo “Carga-
deformación”.
5.2 Grafico, tablas y resultado de ensayo
1.- Ensayo de flexión Viga N°1
Viga Nº 1 Ensayo Flexión Carga Deformación Observación Kg. mm
0 0,0 110 2,0 190 4,0 260 7,0 300 9,0 360 10,0 390 12,0 430 14,0 Pequeñas fisuras entre ala y alma 460 15,0 Pequeñas fisuras en L/2 510 17,0 515 19,0 Sonido y fisura aumentando en L/2 530 20,0 560 22,0 580 24,0 600 26,0 Fisura en L/2 mayor y fisuras pequeñas a 10cm de L/2 610 28,0 610 30,0 530 32,0 330 34,0 Crujido y sonido de tracción, falla de la viga
56
CARGA V/S DEFORMACIÓN VIGA Nº1
0100200300400500600700
0,0 4,0 9,0 12,0
15,0
19,0
22,0
26,0
30,0
34,0
DEFORMACIÓN mm
CA
RG
A K
G
Serie1
Fotografía Nº 1 Presentación de viga antes de comenzar el ensayo
Fotografía Nº 2 Primera grieta en L/2
57
Fotografía Nº 3 pequeñas grietas a 10cm de L/2
Fotografía Nº 4 Aumento de grieta en L/2
Fotografía Nº 5 Aumento de grieta en parte posterior de la viga
58
Fotografía Nº 6 pequeño desprendimiento de material
2.- Ensayo de Flexión Viga N°2
Viga Nº 2 Ensayo Flexión Carga Deformación Observación Kg. mm
0 0,0 60 0,5 90 1,0
130 2,0 160 3,0 210 4,0 250 5,0 290 6,0 340 8,0 360 9,0 Crujido leve 390 10,0 410 11,0 Pequeñas fisuras en L/2 460 13,0 490 14,0 520 15,0 540 16,0 560 17,0 590 18,0 Pequeñas fisuras en lado de L/2 a 10 cm. en ala izquierda630 20,0 650 21,0 680 23,0 Pequeñas fisuras en lado de L/2 a 10 cm. en ambas alas 710 25,0 Sonido leve en alas 730 27,0 sonido mayor y leves grietas 750 29,0 sonido constante de estructura 730 31,0 Punto máximo de carga 700 32,0 crujido periódico notoria fisura en L/2 530 33,0 crujido de corte mas notoria fisura L/2
59
CARGA V/S DEFORMACION VIGA Nº2
0100200300400500600700800
0,0 1,0 3,0 5,0 8,0 10,0
13,0
15,0
17,0
20,0
23,0
27,0
31,0
33,0
DEFORMACION mm
CAR
GA
KG.
Serie1
Fotografía Nº 1 Presentación de viga antes de comenzar el ensayo
60
Fotografía Nº 2 Primera grieta en L/2
Fotografía Nº 3 Aumento de grita en parte inferior de las alas
Fotografía Nº 4 Grieta en aumento en parte posterior y en alas
61
Fotografía Nº 5 mayor asentamiento de la viga
3.- Ensayo de Flexión Viga N°3
Viga Nº 3 Ensayo Flexión Carga Deformación Observación Kg. mm
0 0,0 80 2,0
150 4,0 200 6,0 260 8,0 310 10,0 360 12,0 400 14,0 440 16,0 490 20,0 530 22,0 Pequeños crujidos 580 26,0 Pequeñas fisuras 610 29,0 620 31,0 Pequeño sonido crujido en alas 630 33,0 Punto máximo de carga 620 35,0 pequeñas grietas al lado y centro de L/2 a cada 10cm 520 37,0
62
CARGA V/S DEFORMACION VIGA Nº3
0100200300400500600700
0,0 4,0 8,0 12,0
16,0
22,0
29,0
33,0
37,0
DEFORMACION mm
CARG
A KG
Serie1
Fotografía Nº 1 Presentación de viga antes de comenzar el ensayo
Fotografía N°2 fisura notoria en alas
63
Fotografía N°3 Desprendimiento de material en alas
Fotografía N°4 Fisura en parte inferior de estructura.
Fotografía N°5 Aumento de fisura tanto en alas como base.
64
Fotografía N°6 Aumento de fisura en alas y mayor desprendimiento.
Las 3 vigas se comportaron en forma similar al aplicar carga.
Las primeras grietas, tal como muestran las fotografías, se originan en la parte
central del dintel.
Las grietas posteriores se forman a 10 cm. de la parte central del dintel en las
alas en ambos lados, pero estas son de formas débiles.
Grieta en la parte posterior del dintel, aumentando su tamaño al incrementar la
carga mayormente que en las alas.
El tipo de falla fue claramente por corte, como se aprecia en las fotografías.
La cargas producida entre los 3 dinteles
Momento y cargas
Carga Momento Observación Kg. Kg.-mt
750 562,50 MAYOR CARGA DE LAS TRES DINTELES 610 457,50 MENOR CARGA DE LAS TRES DINTELES 663 497,25 PROMEDIO CARGA TRES DINTELES
Con esta carga P=663kg. El momento de rotura es M=497,25 Kg. Mt.
La carga de rotura para L=2mts seria q=994,5kg/mts.
65
5.3 Interpretación de resultados
En este ítem comprobaremos si el dintel prefabricado de ferrocemento es un método
constructivo viable para ser fabricado, comercializado y cumple con la función para la
que se requiere.
Para este efecto se comienza calculando la deformación admisible con un largo de
2mts, puesto que en obra se debe dejar un margen de 50cm por cada lado del vano,
como requisito mínimo.
Para L=2mts.
∆= L/240
∆= 200/240
∆= 0.83 cm. ó 8.3mm
Entonces en nuestros gráficos buscamos a qué carga corresponde la deformación de
8,3mm para cada dintel y así calculamos el momento de rotura.
1. VIGA N°1 tenemos:
Para una deformación de 8.3 Mm. tenemos una carga de P=286kg, entonces
tenemos que para calcular el momento de rotura su formula es:
Mtr= (P*L²) Reemplazando con nuestros datos tenemos: 8
Mtr= (286*3²) (kg*m²) 8
Mtr= 321,75 kg*m²; es el momento que estamos buscando.
66
Ahora calculamos según el resultado anterior la carga de trabajo que tendría para
una longitud de L=2mts la carga Qtrabajo:
Mtr= (Q*L²) 8
Qtr= (Mtr *8) L²
Qtr= (321.75 *8) , por lo tanto la carga de trabajo seria 2² Qtr= 643,5 kg/mts.
2. VIGA N°2 tenemos:
Para una deformación de 8.3 Mm. tenemos una carga de P=346kg, según grafico
N°2; por lo tanto el momento es:
Mtr= (P*L²) 8
Mtr= (346*3²) (kg*m²) 8
Mtr= 389,25 Kg.*m²
Al Igual que el ejemplo anterior según el resultado anterior calculamos
Para L=2mts la carga Qtrabajo:
Mtr= (Q*L²) 8
Qtr= (Mtr *8) L²
Qtr= (389.25 *8) , por lo tanto el resultado es: 2² Qtr= 778,5 Kg/m
67
3. VIGA N°3 tenemos:
Para una deformación de 8.3 Mm. tenemos una carga de P=267.5kg. Según grafico
N°3, entonces
Mtr= (P*L²) 8
Mtr= (267.5*3²) (kg*m²) 8
Mtr= 300.94 (Kg.*m²)
Para L=2mts la carga Qtrabajo en la viga 1 representa:
Mtr= (Q*L²) 8
Qtr= (Mtr *8) L²
Qtr= (300.94 *8) 2² Qtr= 601,88 Kg/m.
En resumen tenemos:
Resumen de Cálculos Elemento Momento de trabajo Carga de trabajo
Mtr (Kg.*m²) Qtr (Kg/m.) VIGA N°1 321,75 643,5 VIGA N°2 389,25 778,5 VIGA N°3 300,94 601,88
68
El promedio de los 3 dinteles es:
Promedio de Cálculos Elemento Momento de trabajo Carga de trabajo
Mtr (Kg.*m²) Qtr (Kg.) Promedio 337,31 674,63
Un ejemplo de solicitación sobre el dintel prefabricado de ferrocemento podría ser la
descarga de un envigado de piso de 2x8” a 40cm, con 3 mts de luz entre apoyos.
Entonces tenemos:
Datos:
Peso propio Envigado Pp: 50kg/m²
Sobre carga de piso Sc: 200 Kg/m²
Por lo tanto la carga del envigado seria:
Qt= 250x0,4
Qt= 100 kg/m.
Entonces la descarga sobre el dintel seria;
QxL= 100x3 = 150kg; cada 40 cms. 2 2
Y por lo tanto la descarga por metro lineal seria
150/0,4= 375kg/ml.
69
Ahora para el dintel tenemos:
Datos:
L=2mts;
Pp= 100kg/mt;
Descarga sobre el envigado= 375 Kg/mts
Entonces:
La cara Q seria
Q= 100+375
Q= 475 Kg/mts
Entonces el momento solicitante seria
M= 475x2² 2
Msolicitante= 237.5 Kg-m.
En Conclusión podemos ver en este ejemplo que el promedio de Mtrabajo del dintel es
superior a este valor que acabamos de ver de 237,5 kg-mts al del dintel que es de
337,31 kg-m, esto nos dice entonces que el dintel prefabricado de ferrocemento
resiste bien la carga.
70
CAPITULO VI
APLICACIONES DE LOS DINTELES EN LA CONSTRUCCIÓN
6.1 Generalidades
Este capitulo tiene como fin mostrar la aplicación y el modo de montaje que tendrá el
dintel al momento de ser utilizado para la construcción de viviendas.
6.2 Dintel
El dintel es la manera de cerrar un vano de forma plana, puesto que tiene la función
de trabajar sobre ventanas y puertas para distribuir las cargas por ausencia del muro,
para que estos no produzcan agrietamiento, además de deformaciones en los vanos.
El peso de la pieza que constituye el dintel y de los materiales que están
encima, se descarga en forma vertical hacia el suelo de forma que los extremos del
dintel, que se apoyan en los elementos sustentantes (muros, pilares,...), quedan
firmes, mientras que la parte central, que no esta apoyada, tiene más peligro de
hundirse; es por esto que los laterales del vano (jambas) deben ser gruesos para
recibir verticalmente el peso del dintel.
Si encima del dintel se prolonga la construcción y se añade material sin previo
cuidado, el peso de esos materiales puede producir un aplastamiento al dintel por la
parte central, puesto que es su punto débil.
Es por esto que cuanto mayor sea la luz del vano, más débil será el dintel y más
posibilidad tiene de hundirse; en cambio la altura a la que este el dintel respecto al
vano no interviene en su estabilidad sino que influye, únicamente, el peso de los
materiales que se le pongan encima.
71
Descarga del peso y punto débil
El dintel cierra, pues, espacios pequeños pero plantea pocas exigencias técnicas.
6.3 Montaje
Como son dinteles prefabricados, vienen listos para la utilización; entonces cabe
destacar que para el montaje de estos, se debe contar:
Una buena orden de trabajo.
Especificaciones claras.
Planos que permitan un buen montaje,
Muros estén aplomados correctamente,
Una buena cancha de trabajo,
Buen amarre para la seguridad del dintel
mantenimiento y apilamiento apropiado en bodega, para evitar daños que
afecten su estructura.
72
Una de las funciones importantes del dintel prefabricado es reducir el tiempo de
construcción, o sea, se optimiza el tiempo con este método. Se debe tener claro
todos los pasos y las condiciones ya mencionadas para el montaje y ensamble,
para que este tiempo siga siendo reducido y no sea una técnica demorosa,
como la forma tradicional.
La idea específica es que al momento que deban ser instalados los dinteles, sea
rápido, de fácil aplicación, y se pueda proseguir con la albañilería y el resto de la
construcción.
Se debe usar un escotillón de guía para la colocación de las hiladas de ladrillos,
en el escotillón, se marcará la distancia entre la cara superior del sobrecimiento o
el nivel de apoyo del muro, la distancia del comienzo y alto del vano, sea para
puerta o ventana, para así saber donde corresponde instalar el dintel prefabricado
y la cota final del muro.
Escotillón
73
En los planos de elevación se deben tomar en cuenta las distancias y los
tamaños de los vanos, como de los dinteles, para saber los tamaños que hay que
mandar a fabricar.
Además debemos tener en cuenta que las especificaciones técnicas son de
mucha importancia porque nos muestra qué tipo de mortero debemos utilizar al
momento de ser instalado el dintel y las condiciones que debe tener éste.
Para el procedimiento de colocación se tendrán en cuenta las siguientes
aplicaciones:
Al momento de estar listos los muros y definido los vanos para comenzar con
el proceso de montaje, se limpiará y mojará la cara inferior del dintel,
colocando una capa de mortero a todo el largo del tramo que corresponda.
Importante es que al momento del montaje de dinteles, se dejen 50cm a cada
lado del vano para mayor estabilidad, ya fuese para ventanas o puertas.
74
Se instalará el dintel sobre la capa de mortero encima del vano, con la
precaución que quede centrado en el vano y en el ancho del muro, para evitar
posibles deformaciones y grietas por diferencia de distancias.
Se debe esperar tiempo suficiente para que el mortero pegue con el dintel.
Se deben corroborar plomos de muro y dintel, para no producir defectos
constructivos.
Una vez que está bien firme, se procede a mojar la parte interior del dintel
para colocar una capa de mortero que recibirá la primera hilada de ladrillo.
Y así seguir con las hiladas hasta lo que indique el escantillón; para después
proseguir con el levantamiento de techumbre o envigado cual fuese su
disposición.
Con estos sencillos pasos podemos trabajar, en forma rápida y eficiente y así
obtener una estructura firme y rígida para a continuación seguir con la siguiente
etapa de construcción.
75
6.4 Maneras constructivas del Dintel
El dintel al ser de Ferrocemento se le pueden hacer las modificaciones que sean
necesarias, porque al ser de mallas y tener refuerzos no alteramos su composición ni
quedan débiles. Es por esto que al ser prefabricados los acreedores de este producto
podrán requerir lo que les sea necesario, como por ejemplo, dejar el dintel con los
agujeros para hacer una albañilería armada, o dejar malla hacia los lados para ser
unida con otra o con lo que ellos estimen conveniente, de tamaños que gusten, o
darle otras aplicaciones que sean requeridas y el montaje siempre será simple, limpio
y económico.
76
CAPITULO VII
ANALISIS DE COSTOS
7.1 Generalidades
Para la realización de este ítem se utilizaron valores reales de mercado, valores que
a los que no se les realiza descuento si se fabrican al por mayor o los descuentos
por empresas con que se cuenta generalmente.
7.2 Análisis de Costo Unitario del dintel
Costo unitario para un dintel prefabricado con moldaje
Unidad Cantidad P. U. Total Terciado 9,5mm PL 1,50 $ 6.622 $ 9.933 Pino 1x2" Pz 1,50 $ 530 $ 795 tornillos autoperforante 6 1.5/8 bl 80 $ 13 $ 1.040 Polietileno ml 1,44 $ 503 $ 724 Desmoldante lt 1/4 $ 560 $ 140 malla C139 malla 0,15 $ 16.380 $ 2.457 Malla gallinero rollo 0,42 $ 5.874 $ 2.467 alambre Nº 18 rollo 1/8 $ 2.689 $ 336 cemento Bio- Bio bl 0,75 $ 3.866 $ 2.900 arena fina bl 1 1/2 $ 1.174 $ 1.761 Sika 2 c/u 1/4 $ 3.290 $ 823
TOTAL MATERIALES $ 23.376 Vibrador Día 0,5 $ 2.000 $ 1.000 Betonera Día 0,5 $ 3.500 $ 1.750
TOTAL MAQUINARIA $ 2.750 Maestro 1º Día 1,5 $ 9.000 $ 13.500 Ayudante Día 1,5 $ 6.000 $ 9.000
TOTAL MANO DE OBRA $ 22.500 SUBTOTAL CONFECCION DINTEL $ 48.626
PERDIDA y DESGASTE % 5 $ 2.431 TOTAL $ 51.057
77
Esta tabla de costo Unitario está hecha sólo para un dintel prefabricado el cual tiene
un costo por MT construido de $17.019.-. por lo tanto, ahora el siguiente costo será
para los dos restantes sin los materiales de moldaje, puesto que los moldajes aún
son reutilizables.
Costo unitario para los dos dinteles restantes prefabricados sin moldajes
Elemento Unidad Cantidad P. U. Total Polietileno ml 2,88 $ 503 $ 1.449 Desmoldante lt 1/2 $ 560 $ 280 malla C139 malla 0,30 $ 16.380 $ 4.914 Malla gallinero rollo 0,84 $ 5.874 $ 4.934 alambre Nº 18 rollo 1/4 $ 2.689 $ 672 cemento Bio- Bio bl 1,50 $ 3.866 $ 5.799 arena fina bl 3 $ 1.174 $ 3.522 Sika 2 c/u 1/2 $ 3.290 $ 1.645
TOTAL MATERIALES $ 23.215 Vibrador Día 1 $ 2.500 $ 2.500 Betonera Día 1 $ 4.000 $ 4.000
TOTAL MAQUINARIA $ 6.500 Maestro 1º Día 2 $ 9.000 $ 18.000 Ayudante Día 2 $ 6.000 $ 12.000
TOTAL MANO DE OBRA $ 30.000 SUBTOTAL CONFECCION DINTEL $ 59.715
PERDIDA y DESGASTE % 5 $ 2.986 TOTAL $ 62.701
Este total se refiere a las dos vigas restantes que faltan por lo tanto c/u estaría
costando $ 31.351.- y por MT construido tendría un valor de $10.450.-
El costo total de las tres vigas construidas es de $ 113.758.- tenemos un ahorro de
48.7% aproximado si sabemos escoger los materiales adecuados para los moldajes,
para no tener que hacer nuevos, tener un mayor gasto y así no subir los costos.
78
7.3 Análisis de otro Procedimiento de dintel.
Para este proceso de análisis, el lugar de investigación fueron las casas de
albañilería de ladrillo que se están construyendo en Valdivia. En ellas pudimos
obtener datos de referencia puesto que la clase de dinteles que se hacen allá es
distinta.
Este tipo de construcciones se hace a base de una cadena continua, similar a la de
un sobrecimiento, pero sobre la albañilería. Esto quiere decir que lo componen
moldaje, enfierradura y hormigón.
Para armar esta cadena se deben tomar en cuenta:
Primero afirmar las partes inferiores de las ventanas, ponemos las alzaprimas,
estas se unen con un cuartón o muerto de 4x4”, esto va sobre ellas, y la forma
de unir el muerto con las alzaprimas es una tabla de 1x4”, que van clavadas
una sobre la otra, que es conocida como oreja. En este nivel se afirman las
tablas que forman el ancho de la viga.
Para puertas es similar al mencionado anteriormente, esto quiere decir que
para evitar deformaciones colocamos alzaprimas en el vano el muerto y la
tabla.
Lo siguiente es formar la cadena con el alto y largo, esto se realiza con
planchas de terciado estructural de 18mm, y para rigidizar se ponen listones
de 1x2” a cada 60cm en forma de cadeneta.
En la parte superior también lleva un listón de 1x2” que tiene como función
servir de nivel para el hormigón, además de cooperar para que no se abra el
moldaje con la presión del hormigón.
Cuando las cadenas son muy largas se colocan alzaprimas por los lados para
afirmar al momento del llenado para evitar deformaciones y pandeos.
79
Desmoldante
Luego enfierradura 4 ø 8 y estribos de ø 6@ 20cm
Hormigón
Descimbre
7.4 Análisis de costo de otro tipo de dintel
Para este análisis se tomaron como referencia la misma cantidad de mts que la
de nuestro dintel, para poder comparar debemos tener en cuenta que es una
cadena de 0.15x0.50x3mts. Por lo tanto tenemos:
ANALISIS DE COSTO DE CADENA 0,15x0,50x3ML Elemento Unidad Cantidad P. U. Total Terciado 18mm PL 2,5 $ 13.940 $ 34.850 Pino 3x2"x3,2 Pz 3 $ 1.275 $ 3.825 Pino 1x4"x3,2 Pz 0,5 $ 670 $ 335 Cuartón 4x4"x3,2 Pz 0,5 $ 4.500 $ 2.250 Clavos 3" Kg 3 $ 530 $ 1.590 Fierro Estriado ø 8 Kg 6,10 $ 570 $ 3.477 Fierro Estriado ø 6 Kg 25,50 $ 570 $ 14.535 alambre Nº 18 Kg 1,58 $ 795 $ 1.256 Desmoldante p/ madera 15 kg Kg 1/2 $ 22.370 $ 11.185 Hormigón H 25 M3 0,23 $ 49.328 $ 11.099
TOTAL MATERIALES $ 84.402 Vibrador Día 0,5 $ 2.500 $ 1.250
TOTAL MAQUINARIA $ 1.250 Mano de Obra
Elemento Cant. Unid. Rendimiento P.U Total Maestro 1º 1 Día 0,5 $ 9.000 $ 4.500 Ayudante carpintero 1 Día 0,5 $ 6.000 $ 3.000 Albañil 1 Día 0,33 $ 9.000 $ 2.970 Jornales 3 Día 0,33 $ 6.000 $ 5.940
TOTAL MANO DE OBRA $ 16.410 SUBTOTAL CONFECCION CADENA $ 102.062
PERDIDA y DESGASTE % 5 $ 5.103 TOTAL $ 107.165
Podemos apreciar que la construcción de una cadena tipo de 3mts de largo tiene
un costo de $107.165.-
80
Cabe destacar que esto valores son aproximados al igual que las cantidades por
ser una vivienda tipo, ya que se tomaron en cuenta 3mts de cadena continua,
podemos decir además que por MT construido tiene un valor de $35.722.-.
A parte de este costo mencionado anteriormente debemos agregar el tiempo de
fraguado, el tiempo de descimbre, el valor de los trabajadores que hacen este
trabajo, el enlucido si es que fuese necesario y alguna reparación por si el
hormigón no quedó bien distribuido, estos son valores que hay que agregar al
costo, todo esto corre en los gastos generales y tiempo preciado que se pierden
por la espera, esto nos dice entonces que el valor real del trabajo aumenta del
calculado.
Es por esto que se propone el dintel prefabricado de ferrocemento, porque hace
que en todo efecto sea factible: economía, tiempo, costo, mano de obra, fácil
trabajabilidad, montaje, tamaños adecuados para cada necesidad, y se pueden
fabricar para albañilerías confinadas y armadas al igual que con terminaciones
según sea el cometido.
81
CONCLUSION
Se comprueba durante la elaboración de los dinteles prefabricados de
ferrocemento que es posible la aplicación de estos a una albañilería,
facilitando la operación de colocación de ladrillos sobre el dintel.
Al tener prefabricados los dinteles, es posible aumentar la velocidad de
construcción de las albañilerías y en general de la construcción, ya que
después de colocar los ladrillos sobre el dintel, se puede colocar el envigado
de piso o cercha que corresponden sin esperar el fraguado del dintel de
hormigón.
En albañilería armada con refuerzos de acero, el dintel prefabricado de
ferrocemento es la solución ideal para los vanos de puertas y ventanas, por su
rapidez y facilidad de colocación.
A través de los ensayos que verifican las propiedades mecánicas de los
dinteles se puede concluir, que estos son capaces de resistir una carga
equivalente a un envigado de piso o descarga de cerchas, tal como se
demostró en el Capitulo de interpretación de resultados y es un proyecto
viable para su utilización en viviendas.
Al ser un producto de ferrocemento y ser un prefabricado se pueden presentar
con distintas formas y terminaciones, según sea el requerimiento de cada
proyectista (arquitecto).
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En el análisis de costos también se demuestran que resultan más económicos
y eficaz, los dinteles prefabricados que los hormigonados “in Situ.
Además esta alternativa demuestra que no es necesaria la mano de obra
calificada, puesto que para su fabricación se hizo con personas que no eran
muy entendidos del tema.
A partir de este método de dinteles prefabricados, podemos comprobar la
facilidad que tiene el montaje de este elemento, además de mostrar paso a
paso los requisitos mínimos que se deben utilizar para esta aplicación con un
adecuado plan de trabajo que es simple y sencillo.
Como elemento prefabricado, el ferrocemento cumple de manera satisfactoria
su objetivo, ya que es posible producir un alto número de estos elementos,
mediante un sistema de moldajes resistentes y capaces de tener una vida útil
larga (moldajes de acero)
Por otra parte, el tiempo de hormigonado de los dinteles se reduce de manera
importante.
83
BIBLIOGRAFIA
B. K. Paúl y R.P. Pama, “Ferrocemento” (Instituto Mexicano del cemento y del
concreto, AC 1990)
H. Wainshtok, "Ferrocemento, diseño y Construcción" (1991)
T. Koncz, "Manual de la Construcción Prefabricado" (Estudios de Prefabricado, S.C.,
1975).
H. Zabaleta G., J. Egaña, “Manual del Mortero”. (Instituto Chileno del Cemento y del
Hormigón. 94p., 1988).
A. Olvera L., “El ferrocemento y sus Aplicaciones” (2002)
J. C. McCormac, “Diseño de concreto reforzado”. (2002)
J. Valderas " Aplicación del Ferrocemento a la Construcción de Vivienda" (tesis de
titulo Facultad de Ingeniería Universidad Austral, Valdivia, Chile. 1991)
Normas Chilenas
NCh. 2256/1.c2000. Morteros – Parte 1: “Requisitos generales”. Chile, (Instituto
Nacional de Normalización. 29p. Proyecto de Norma en consulta publica).
NCh. 170.Of85. Hormigón – Requisitos generales. Chile, Instituto Nacional de
Normalización. 56p.
NCh. 430.Eof61. Hormigón Armado – II Parte. Chile, Instituto Nacional de
Normalización. 35p.
84
NCh 148 of 68: “Cemento – Terminología, clasificación y especificaciones generales”.
NCh 158 Of 67: “Cemento – Ensayo de flexión y compresión de morteros de
Cemento”.
NCh 163 of 79: “Áridos para morteros y hormigón. Requisitos generales.
NCh 165 Of 77: “Áridos – Tamizado y determinación de la granulometría”.
NCh 166 Of 67: “Áridos – Determinación colorimétrica de la presencia de impurezas
orgánicas en las arenas”.
NCh 1498 Of 82: “Hormigón. Agua de masado. Requisitos”
Direcciones de Internet.
http://www.ferrocemento.com
http://www.acma.cl
http://www.sitioferrocemento.com
http://www.holcim.com
http:// www.basf.cl
http://www.biobio.cl
http://www.construmatico.com.
ANEXOS
ANEXO A
Diseño de elementos de ferrocemento
En general no existen normativas especiales para este material; por lo que los
antecedentes específicos para el diseño de elementos de ferrocemento se deben
establecer en cada región, según sus condiciones particulares.
En el caso de chile nos regimos por los documentos llamados Norma Brasileña
ABNT 1259 “Prometo e Execuacao de orgamassa armada”; “Guide for the desing,
construction and Repair of Ferrocement” de American Concrete Institute (ACI).
Complementados por el documento “Building code requirements for Reinforced
concrete” también de American concrete institute (ACI)”.
En términos generales se destaca su alta capacidad a la resistencia axial, alta
resistencia a la compresión, alta flexibilidad y alta resistencia al impacto.
Se hace hincapié en uno de los aspectos importantes del ferrocemento; esto es la
cantidad de acero que debe disponerse en términos de volumen y de superficie, de
acuerdo a lo siguiente:
• Fracción de volumen de refuerzo correspondiente a la razón entre el volumen
total de refuerzo y el volumen total de la mezcla.
• Superficie especifica, correspondiente la r4elacion entre le área total de
refuerzo y el área de la sección transversal.
Además existen otras publicaciones que pueden ser usadas también como guías
para el diseño de ferrocemento y las cuales son las editadas por el Instituto Mexicano
del Cemento y el Concreto (IMCYC), e instituto superior politécnico “José A.
Echeverría” de cuba (ISPJAE). Hablando en términos extranjeros.
A la vez tenemos en chile las normas para cualquier procedimiento de diseño
estructural en las cuales están:
• Nch 433 of. 75 “Diseño sísmico de edificios”
• Nch 432 of. 71 “ Calculo de la acción del viento sobre las construcciones”
• Nch 431 of. 77 “Construcción-Sobrecarga de nieve”.
• Nch 1537 “Diseño estructural de edificios-cargas permanentes y sobrecargas
de uso.
Se puede utilizar el método de diseño elástico o el método de diseño de rotura. En el
caso del diseño en hormigón armado, la tendencia esta orientada al diseño a la
rotura, básicamente establecido en el código ACI 318, que se podría extender al
diseño del ferrocemento.
Otro aspecto del diseño que es importante destacar en la confección del
ferrocemento es lo siguiente
Recubrimiento de refuerzo: Ambiente no agresivo > 4 mm Ambiente medianamente agresivo > 6 mm Ambiente agresivo Protección especial Tolerancias: Recubrimiento 2 mm Espesor de muros 10% del espesor, < 3 mm Dimensión mayor < 5 m 10 mm > 5 m y < 15 m 15 mm > 15 m 20 mm Desviación lineal L/1000 Refuerzo mínimo (mallas): Espesor de muros < 20 mm 1 malla Espesor de muros > 20mm 2 mallas Cuantía de acero 0,3 % en cada dirección Diámetro (alambre de malla) > 0,56 mm y < 3,00 mm Espesor (metal desplegado) > 0,3 mm y < 16 mm Mayor espacio de mallas 50 mm (electrosoldada) 25 mm (tejida) 38 mm (expandida)
Casos especiales según cálculo estructural. Refuerzo mínimo (barras): Diámetro < 1/4 del espesor y < 12 mm Espaciamiento > 3 > 10 mm Consideración constructiva > 3 mm (en esquinas y dobleces) Adherencia y anclaje (malla de acero): En el borde de los apoyos libres en flexión Largo del soporte > 3 veces el espesor, > 40 mm Largo de la malla > 20 (electrosoldada), > 30 (tejida) Traslapos: Malla Soldada 3 espacios de malla, largo > 60 mm Malla de tejido o metal desplegado > 4 espacios de malla, largo > 100 mm
Además en el caso de elementos laminares se pueden clasificar desde un punto de
vista en lo siguiente:
Según el número de mallas, en 5 grupos:
GRADO 1
Sin capas de malla (esta situación no se reconoce como ferrocemento)
GRADO 2
Una capa de mallas (usados en elementos secundarios)
GRADO 3
2 y 3 capas de mallas (usado en elementos normales de edificación)
GRADO 4
4 a 6 capas de mallas (usado en elementos retenedores de agua)
GRADO 5
7 o mas capas de mallas (usadas en zonas de alta concentración de esfuerzos).
Según el diámetro del acero discreto, en 3 grados:
Grado A: Acero de 3 a 6 mm
Grado B: Acero de 7 a 12 mm
Grado C: Acero de 13 a 20 mm.
ANEXO B
Recomendaciones generales para el diseño de elementos de ferrocemento
- La determinación de los esfuerzos debe ser obtenida a partir de las
combinaciones de carga más desfavorables, teniendo en cuenta la duración
de su acción en todas las etapas del trabajo de la estructura: preparación,
transportación, montaje y explotación
- En el cálculo de elementos prefabricados se deben tener en cuenta los
esfuerzos producto de su despegue, transporte y montaje.
- El elemento diseñado debe poseer un aceptable comportamiento durante la
vida útil de la estructura.
- La relación entre el volumen de acero / mortero en ambas direcciones no debe
ser menor a 1,8%.
- La superficie especifica total del refuerzo S (relación entre el área superficial
del acero y el volumen de mortero) no debe ser menor que 0,5 cms 2 / cm 3.
- Las secciones planas se mantienen planas hasta la rotura del elemento.
- No se considera la contribución que brinda el hormigón en tracción cuando la
sección ya ha figurado.
- El esfuerzo del acero por debajo de la resistencia de fluencia fy será
proporcional a las deformaciones, siendo su modulo de elasticidad efectivo de
la malla Er que se determina mediante ensayos o puede tomarse
aproximadamente a partir de la tabla siguiente en dependencia del tipo de
malla a utilizar.
- El diagrama de esfuerzo deformación del acero para el calculo debe
escogerse del tipo de la malla de acero que realmente se disponga,
especialmente para calcular los alargamientos que permiten comprobar el
esfuerzo que estarán sometidas las mallas, no obstante como limite de
fluencia podrá tomarse aproximadamente el que se ofrece en la siguiente tabla
Tabla: Valores del limite de fluencia para la malla de acero
Malla Cuadrado Malla
cuadrada Malla
Hexagonal Malla de
metal Barras
Longitudinales Tejido Soldada Expandido Fy Mpa 450 450 310 310 414
- Se admite que la adherencia entre el hormigón y el acero es perfecta, lo cual
implica que las deformaciones en el acero y el hormigón en cualquier fibra
tienen que ser iguales, antes y después de los cambios dependientes del
tiempo.
