INTRODUCCIÓN
La edificación, representa en México uno de los mayores porcentajes dentro de las actividades de la industria de la construcción; y dentro de este rubro más del 50% esta enfocado a la construcción de viviendas multifamiliares y unifamiliares. En ellas, la mampostería en su modalidad de confinada y reforzada es el material más comúnmente utilizado.
Esta práctica constructiva, que explota el uso de la mampostería de piedras artificiales como el tabique de barro y los bloques de concreto en sus diversas presentaciones, se han aferrado a esta industria, debido relativamente a su bajo costo de mano de obra y el buen desempeño que han presentado para resistir sismos importantes, como el ocurrido en México en 1985.
Lo anterior contradice la opinión general de otros países que aseguran que este tipo de edificaciones posee baja resistencia y alta fragilidad; sin embargo países como Nueva Zelanda y Estados Unidos de Norte América, han aceptado este tipo de edificaciones con la salvedad que el refuerzo se realice similarmente al concreto reforzado, insertando en el interior de los muros, altas cantidades de acero y rellenando las oquedades de las piezas reforzadas mediante morteros con consistencia de lechada. A este tipo de mampostería en México se le denomina mampostería estructural o reforzada, para diferenciarla del sistema tradicional o de mampostería confinada.
En México, los sistemas reforzados no han resultado del todo satisfactorio, debido principalmente a la falta de practica constructiva que ha redundado en fallamientos estructurales ante solicitaciones sísmicas.
Nuestro punto de interés, se centra en esta ocasión en la calidad de los tabiques de barro regionales, ya que su procedimiento de fabricación continua siendo artesanal y no existen normas municipales ni mecanismos de evaluación para certificar su resistencia ni dimensionamiento, provocando la dificultad de valorar su comportamiento estructural.
Ahora bien, el diseño estructural en Tapachula, desde mucho, ha estado principalmente sustentado en las Normas Técnicas Complementarias emitidas por la UNAM y el Departamento del Distrito Federal, así como en el Reglamento de Construcciones que para este Departamento se han emitido; por lo que los datos consignados en esas normas han sido base para el análisis y diseño estructural de nuestras construcciones; la pregunta aquí sería: ¿Son válidos estos datos para nuestra Región?.
Es evidente que la arcilla utilizada en la fabricación de estos tabiques regionales no es la misma que la usada en el D.F.; por lo que es aceptable pensar que su respuesta estructural, no tiene que ser igual. Si a esto sumamos las diferencias artesanales para su fabricación y dimensionamiento, tendremos un producto diferenciado regionalmente y que requiere ser evaluado para la validación de su comportamiento.
Con los antecedentes citados, nos dimos a la tarea de elaborar un programa simplificado de sondeos encaminados a la determinación de las características de los tabiques regionales, este programa debido al tamaño de la muestra no puede considerarse concluyente, sin embargo nos permitirá dar pie a re consideraciones en el diseño estructural en Tapachula, Chiapas que sirviera de base en los temas de tesis para abrir posteriormente una línea de investigación más profunda.
PLANTEAMIENTO
El objetivo general de esta investigación será el de determinar la resistencia a la compresión de las mamposterías regionales, así como las características físicas de las piezas constitutivas, mediante el siguiente plan general de trabajo:
CARACTERÍSTICAS DE LOS TABIQUES DE BARRO RECOCIDO EN TAPACHULA
– DIMENSIONES.
En la valorización de las dimensiones de los tabiques, se concluyo que la típica denominación 7x14x28 que habitualmente usamos para referirnos al tabique empleado en este tipo de edificaciones, es pura nomenclatura, debido a que las dimensiones promedio obtenidas de un muestreo de 112 piezas arrojo el siguiente resultado.
Dimensiones promedio : 5.50 x 12.30 x 24.60
Este dato resulta importante, debido a que el volúmen de mortero de liga requerido por metro cuadrado de mampostería, se ve incrementado debido a la cantidad de tabiques necesarios, repercutiendo en el peso volumétrico del elemento.
Tabiques requeridos por m2 = 60.0000 pzas.
Área ocupada por tabiques = 0.8118 m2
Si aceptamos los siguientes pesos volumétricos referidos en el anteriores reglamentos del DDF :
PV tabiques = 1,500 Kg/m3
PV mortero = 2,200 Kg/m3
Entonces el peso volumétrico de los muros de mampostería de tabique pudiera reflejarse como:
PV Mampostería de Tabiques = 1500 (0.8118)+2200(1-0.8118) = 1,632 Kg/m3
En lugar del tradicional peso obtenido de la regla de 50 tabiques por m2:
PV Tradicional = 1500 (0.98)+2200(1-0.98) = 1,514 Kg/m3
Lo cual representa un incremento de carga del 8%.
Sin embargo este incremento continua siendo teórico, puesto que el peso volumétrico utilizado en su evaluación, corresponde al consignado en manuales referidos a materiales propios del D.D.F. tanto de las piezas de tabique como de los agregados utilizados en la elaboración de los morteros.
– PESO VOLUMETRICO SECO.
Mediante un muestreo en diversas obras locales, se procedió al pesado y determinación de volúmen de 56 piezas de tabiques de barro regional, obteniéndose los siguientes resultados que fueron reflejados en el histograma que a continuación se muestra:
| RANGO | FRECUENCIA | |
| 1,250 | 1,300 | 2.00 |
| 1,300 | 1,350 | 3.00 |
| 1,350 | 1,400 | 6.00 |
| 1,400 | 1,450 | 10.00 |
| 1,450 | 1,500 | 17.00 |
| 1,500 | 1,550 | 13.00 |
| 1,550 | 1,600 | 3.00 |
| 1,600 | 1,650 | 2.00 |
- Valor Máximo: 1,636.35
- Valor Mínimo: 1,261.58
- Promedio : 1,462.97
- Mediana: 1,482.91
- Desviación Estándar : 78.43
- Coeficiente de Variación : 5.3%
El histograma es una representación gráfica de las frecuencias con las que la variable en estudio toma valores dentro de determinados intervalos y el coeficiente de variación nos proporciona una referencia del grado de incertidumbre de la variable con relación al promedio.
En particular una incertidumbre del 5.30% implica una dispersión relativamente baja en cuanto a la variable (Peso Volumétrico) por lo que la probabilidad de que alguna muestra tome valores relativamente lejanos del promedio es despreciable.
De lo que concluimos que el peso volumétrico referido en manuales, en el que se establece un valor medio de 1,500 Kg/m3, tiene una probabilidad menor al 10% de ser rebasado por lo que puede seguir siendo utilizado como referencia de cálculo en nuestros análisis estructurales.
– RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Las Normas Técnicas complementarias de diseño del DDF, mencionan un rango de resistencia entre 25 a 200 Kg/cm en piezas para mampostería de tabique y block de concreto, sin embargo la selección de estos valores se encuentra supeditada a la verificación de los materiales que se utilizaran en la ejecución de la obra. ¿Qué pasa si se desconoce aun el proveedor del tabique? Y más aun ¿Qué pasa si el mismo proveedor no puede asegurarnos una calidad media del producto?, debido a su procedimiento artesanal de fabricación.
Ante esta situación el mismo reglamento plantea valores conservadores de diseño, que sugiere utilizar en el caso de no contar con información fiable del producto. Aquí la interrogante sería ¿estamos siendo lo suficientemente conservadores? o ¿existe posibilidad que estos valores sean demasiado conservadores?
NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS (DDF 1993)
RESISTENCIA A LA COMPRESION DE MAMPOSTERIAS
c). Valores indicativos. Si no se realizan determinaciones experimentales podrán emplearse los valores de f*m que para los distintos tipos de piezas y morteros, se representan en la tabla siguiente:
Tabique de barro recocido Morteros Tipo I,II y III : 15 Kg/cm2
La evaluación se realizo con una muestra de 56 piezas provenientes de distintas obras, las cuales fuero debidamente sometidas a carga axial sobre su cara 14×28 mediante una prensa de 50 Ton, con manómetros regulables de 7,70 y 700 Kg/cm2 de presión interna, obteniéndose el siguiente histograma:
| RANGO | FRECUENCIA | |
| 20.00 | 30.00 | 4.00 |
| 30.00 | 40.00 | 5.00 |
| 40.00 | 50.00 | 5.00 |
| 50.00 | 60.00 | 9.00 |
| 60.00 | 70.00 | 15.00 |
| 70.00 | 80.00 | 7.00 |
| 80.00 | 90.00 | 4.00 |
| 90.00 | 100.00 | 2.00 |
| 100.00 | 110.00 | 5.00 |
- Valor Máximo: 79.78
- Valor Mínimo: 26.52
- Promedio : 64.93
- Mediana: 63.97
- Desviación Estándar : 25.56
- Coeficiente de Variación : 39.4%
Como se puede observar de los datos recopilados del histograma, la dispersión de la muestra resulta bastante elevada, por lo que la probabilidad de que los valores obtenidos en nuevos ensayes sean divergentes del promedio actual, es significativa.
Si aun bajo esta condicionante de incertidumbre deseamos acotar el valor mínimo probable, podemos recurrir al código establecido por el comité Européen du Béton 1975 que define este valor como aquel que tiene la probabilidad del 5% de ser excedido y que probabilisticamente en una curva normalizada puede expresarse en términos del percentil 95.
Por lo que este valor quedaría como:
f*p = fpprom – 1.95 Dx
Donde Dx es la desviación estándar de los datos con respecto al promedio.
Entonces el valor esperado de f*p = 64.93 – 1.95 (25.56) =15.08
Valor muy conservador que se encuentra por debajo de los mínimos referidos en las NTC del DDF.
Sin embargo para este efecto, las Normas Técnicas complementarias, emiten en su apartado 2.1.2. del libro para diseño y construcción de estructuras de mamposterías; un mecanismo basado en la suposición de que la cola inferior de distribución de la variable se aproxima a una distribución logarítmica-normal, para evaluar el valor mínimo esperado apartir de los datos generados por el muestreo, tal que:
f*p = fpprom / (1+2.5 Cv)
Donde Cv es el coeficiente de variación.
Por lo que el valor mínimo esperado mediante este planteamiento seria:
F*p = 64.93 / [ 1+ 2.5 (0.394) ] = 32.71
Este valor nos permitiría interpolar en la tabla del apartado 2.4.1.b) de las antes citadas NTC del DDF, el valor a utilizarse en el diseño de nuestras mamposterías regionales, de la siguiente manera :
- Con Mortero Tipo I – f*m = 18 Kg/cm2.
- Con Mortero Tipo II – f*m = 13 Kg/cm2.
- Con Mortero Tipo III – f*m = 13 Kg/cm2.
No obstante este soporte, cabe mencionar que los valores de f*m referidos en las NTC-93, están estrechamente vinculados con el mortero evaluado, el cual a su vez depende de la calidad del agregado utilizado.
CONCLUSIÓN
Aun cuando la finalidad de este análisis fue concluir con la necesidad de realizar una investigación profunda basada en un número significativo de muestras, podemos decir que nuestros investigadores en el centro del país tuvieron la certeza de considerar las variaciones que pudieran crearse debido a condicionantes regionalistas.
Sin embargo queda de referencia que algunos valores que aparentemente no contribuyen a la resistencia de la estructura han variado con el tiempo y constituyen puntos de falla incrementados por la cantidad de juntas, lo cual a nuestro juicio debiera justificar el seguimiento y realización de mayores y más profundas líneas de investigación.
Incrementando con lo anterior el grado de certidumbre al evaluar nuestros edificios con datos y valores de los cuales poseemos conciencia de su veracidad, variabilidad y naturaleza.
REFERENCIAS
- Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, Capitulo 2, Departamento del Distrito Federal 1994.
- Cuaderno de Investigación No.17, Seguridad Sísmica de la Vivienda Económica, CENAPRED 1994.
- Reglamento de Construcciones de Tapachula, Gaceta Municipal 2000.
- Diseño Estructural, Roberto Meli Piralla, Ed. Limusa 1985.
- Reglamento de Construcciones para el Departamento del Distrito Federal 1993.
- Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, Luis Arnal Simón y Max Betancurt Suárez, Ed. Trillas 1999.
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JUNIO 2002.