¿Qué es la Mampostería?
Es la construcción de muros utilizando elementos como arcilla cocida, piedra o concreto, entre otros materiales. Este método ha sido uno de los sistemas estructurales más antiguos conocidos, utilizándose hace unos 13.000 años para proporcionar refugio contra animales salvajes y condiciones climáticas adversas. El término “mampostería” se deriva de “mampuesto”, que a su vez se compone de “mano” en latín (manus, que significa manufactura) y “puesto” en latín (positus, que significa poner).
Históricamente, se han destacado varios momentos y factores relacionados con la evolución de la mampostería:
- Inicialmente, se empleaban piedras apiladas sin adherente, lo que limitaba la construcción.
- El desarrollo del mortero, inicialmente de barro, permitió la construcción de estructuras más complejas y robustas.
- La piedra tallada introdujo la regularidad en las formas de las piedras, posibilitando estructuras más precisas y estéticas.
- La incorporación del ladrillo, un material más liviano y resistente que la piedra, resultó ideal para edificaciones de gran altura.
- Durante la Revolución Industrial, la invención de la máquina de vapor facilitó la producción industrial de ladrillos y otros materiales, haciendo que la mampostería fuera más accesible y popular.
- La mampostería armada, que incorpora barras de acero para mayor resistencia a las fuerzas de tracción.
En la actualidad, en Colombia, la mayoría de las edificaciones se estructuran con mampostería de arcilla o concreto, principalmente debido a la rigidez que aporta a las estructuras. Sin embargo, en edificios altos es más común el uso de sistemas combinados o duales.
¿Cómo se clasifican las unidades de Mampostería?
Estas se clasifican en función del material utilizado, sus dimensiones y sus perforaciones.
Materiales
Arcilla, concreto o piedra y sílico-calcáreas.
Tamaño
- Bloque: con dimensiones y peso que permiten su manipulación con ambas manos.
- Ladrillo: con dimensiones y peso adecuados para ser manejada con una sola mano.
- Tolete: una unidad de mampostería sólida, que puede estar hecha de arcilla cocida, concreto o sílico-calcárea.
Perforaciones
- Perforaciones Verticales: Las unidades con perforaciones verticales, también conocidas como bloques, son aptas para su uso en todos los sistemas de mampostería especificados en el título D de la NSR-10. Sin embargo, es importante que el área de las celdas verticales en la pieza de mampostería no exceda el 65% del área de la sección transversal.
- Perforaciones Horizontales: Este tipo de unidades solo puede emplearse en mampostería no estructural y en aquellos tipos de mampostería estructural donde el acero de refuerzo no esté incorporado dentro de la unidad, como es el caso de los muros confinados.
- Macizo: Una unidad se considera maciza cuando tanto las perforaciones verticales como horizontales representan menos del 25% del volumen total de la unidad. Estas unidades macizas solo pueden ser utilizadas en ciertos muros de carga, al igual que las unidades con perforaciones horizontales.
¿Cuáles son los elementos de la Mampostería Estructural?
- Unidad de mampostería: soporta gran parte de las cargas a compresión aplicadas al muro
- Mortero de pega: su principal finalidad es proporcionar adhesión entre las unidades del sistema de mampostería.
- Mortero de relleno o inyección: es el mortero que se agrega o inyecta como relleno en las celdas o vacíos de las unidades
- Acero de refuerzo: similar al concreto reforzado, el acero de refuerzo asume la responsabilidad de soportar los esfuerzos a tracción, ya que los materiales cerámicos como el concreto y la arcilla no poseen una buena resistencia a la tracción.
Un muro no estructural está compuesto por unidades de mampostería y mortero. La diferencia entre un muro estructural, también llamado muro de carga y uno no estructural, es la capacidad de soportar cargas laterales. Por lo cual se utiliza el acero de refuerzo necesario para soportar los esfuerzos a tracción al que será sometido el muro. El Título D “Mampostería Estructural”, de la NSR-10 se centra en la mampostería reforzada. Por otro lado, el Título E “Casas de 1 y 2 pisos”, permite la construcción de viviendas utilizando el sistema de mampostería confinada, siempre y cuando se cumplan ciertas condiciones.
¿Cuáles son los tipos de Mampostería Estructural?
- Mampostería no reforzada: Este tipo de construcción se basa en piezas de mampostería unidas por mortero que no cumple con las cuantías mínimas de refuerzo establecidas para la mampostería parcialmente reforzada. Se clasifica, en términos de diseño sísmico resistente, como un sistema con capacidad mínima de disipación de energía en el rango inelástico (DMI).
- Mampostería reforzada: Esta construcción utiliza piezas de mampostería con perforación vertical, unidas por mortero, y reforzadas internamente con barras y alambres de acero, cumpliendo con los requisitos establecidos. Puede ser empleada en zonas de disipación de energía DES y DMI, dependiendo de la inyección de mortero de relleno en todas las celdas o en celdas verticales con refuerzo, respectivamente.
- Mampostería de cavidad reforzada: Se caracteriza por tener dos paredes de piezas de mampostería con caras paralelas, reforzadas o no, unidas por un espacio continuo de concreto reforzado, con un funcionamiento compuesto. Cumple con los requisitos del capítulo D.6 y tiene capacidad de disipación de energía aplicable DES.
- Mampostería de muros confinados: Esta construcción se basa en piezas de mampostería unidas con mortero, reforzadas principalmente con elementos de concreto reforzado construidos alrededor del muro, confinándolos. Se clasifica, en términos de diseño sísmico resistente, como un sistema con capacidad moderada de disipación de energía en el rango inelástico (DMO).
- Mampostería de muros diafragma: Son muros colocados dentro de una estructura de pórticos, que restringen el desplazamiento libre bajo cargas laterales. Su uso está restringido a adiciones, modificaciones o remodelaciones de edificaciones construidas antes de la vigencia de ciertos reglamentos.
- Mampostería reforzada externamente: En este caso, el refuerzo se coloca dentro de una capa de revoque o pañete, fijándolo al muro de mampostería mediante conectores y/o clavos. Se clasifica como un sistema con capacidad mínima de disipación de energía en el rango inelástico (DMI), según los requisitos establecidos en D.12.
Suposiciones de Análisis y Diseño para Muros de Carga
La NSR-10 presenta algunas suposiciones que simplifican el análisis y diseño de estructuras en mampostería:
- Resistencia a la tracción de la mampostería: Debido a que los materiales cerámicos son frágiles a tracción y no pueden resistir grandes esfuerzos en esta dirección, por razones de seguridad y simplicidad en el análisis, se asume que solo pueden resistir esfuerzos a compresión y no a tracción.
- Compatibilidad de deformaciones: Se supone que el refuerzo está completamente embebido y adherido a la mampostería, comportándose como un material homogéneo. Esta suposición facilita el análisis al tratar al sistema como un conjunto integrado en lugar de dos materiales separados.
- Secciones planas permanecen planas: La hipótesis de que las secciones planas permanecen planas implica que las deformaciones unitarias en el refuerzo y en la mampostería deben considerarse proporcionales a la distancia al eje neutro de la sección. Este enfoque permite resolver sistemas de flexo-compresión mediante la aplicación de equilibrio y compatibilidad de deformaciones, similar al análisis de una viga en voladizo.
- Deformación unitaria máxima de mampostería: La norma establece que la máxima deformación unitaria en la fibra extrema en compresión de la mampostería (ε𝒎𝒖) debe considerarse como 0.003 para el análisis y diseño de las estructuras.
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