Andrés Abarca Jiménez M.Sc.
Investigador LanammeUCR
LanammeUCR, Costa Rica
andres.abarcajimenez@ucr.ac.cr
Guillermo González Beltrán Ph.D.
Coordinador Laboratorios
LanammeUCR,Costa Rica,
guillermo.gonzalez@ucr.ac.cr
Fecha de recepción: 8 de febrero de 2017 / Fecha de aprobación: 26 de abril de 2017
El Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO) nace en 1987 como respuesta a una necesidad costarricense de normalización técnica. INTECO ha evolucionado enormemente a través de los años elaborando una gama muy extensa de normativas con alrededor de 30 comités técnicos y más de 500 normas publicadas. Dentro de estos comités se encuentra la “CTN 04 Mezclas Bituminosas y Ligantes Asfalticos” perteneciente a la categoría de Mezclas Asfálticas la cual nace en el 2004 gracias a la solicitud del LanammeUCR.
Este documento incluye un resumen de cada norma INTECO relacionada a Mezclas Bituminosas, con imágenes ilustrativas del equipo y recomendaciones de profesionales del LanammeUCR para la buena práctica de dichos procesos. A su vez, incluye tres tablas comparativas en donde se demuestran las diferencias más relevantes del equipo, procedimiento y criterios de aceptación entre las normas más actualizadas de AASHTO y ASTM de mezclas bituminosas con las equivalentes a las INTECO.
Estos métodos tienen más de 7 años de no ser actualizados en Costa Rica, por lo que se invita a los anteriores miembros del comité técnico y a cualquier persona en el medio interesada a conformar un nuevo equipo de trabajo para lograr no solo actualizar dichas normas sino que también crear nuevas.
PALABRAS CLAVE: Normalización, ensayo, ensayo de laboratorio, mezcla asfáltica en caliente.
The Technical Standards Institute of Costa Rica (INTECO) was created in 1987 in response to a Costa Rican need for technical standardization. INTECO has greatly evolved over the years developing a very wide range of regulations with around 30 technical committees and more than 500 published standards. Within these committees is the "CTN 04 Bituminous Mixtures and Asphalts Binders” which belongs to the category of Asphalt Mixtures, developed in 2004 thanks to the efforts of LanammeUCR.
This document includes a summary of each INTECO standard related to Asphalt Mixes, with illustrative images of equipment and recommendations by professionals of LanammeUCR to ensure the correct application of these processes. This summary also includes three comparative tables with the most important differences of equipment, procedures and precision and bias between the latest AASHTO and ASTM bituminous mixtures standards and their equivalent to INTECO standard.
These methods have not being updated in Costa Rica in more than seven years, so the former members of the technical committee as well as anyone in the field are invited to be part of a new team to not only update these rules but also create new ones.
KEYWORDS: Standardization, tests, laboratory testing, hot mix asphalt
La mampostería es un material compuesto donde la resistencia del conjunto depende en parte de la resistencia individual de cada uno de sus componentes. En términos de diseño, es de suma importancia estandarizar las resistencias de los materiales individuales, con el fin de que el diseñador pueda asegurar que el conjunto posea una resistencia mínima, la cual es un insumo para sus cálculos.
En el caso de la mampostería con bloques de concreto, se ha determinado a través de investigaciones (Navas, 1999) que la resistencia del bloque es el parámetro más influyente en la resistencia de elementos de mampostería, y por lo tanto, a nivel mundial se le da particular importancia a la estandarización y control de la calidad de estos elementos.
Anteriormente en Costa Rica, este control se llevaba a cabo a través del Decreto N°6293 del Ministerio de Economía Industria y Comercio de 1976, donde se establecían requisitos mínimos de resistencia para los bloques de concreto basados en el área bruta, estableciendo dos clases de bloques con límites muy similares a las normas internacionales disponibles en la época de su implementación (Lang y Thompson, 2014). Sin embargo, esta normativa fue perdiendo su vigencia gradualmente hasta quedar obsoleta ante la publicación de la versión del 2002 del Código Sísmico de Costa Rica, donde se incluye una nueva clasificación de bloques la cual se ha mantenido hasta hoy, y que se refleja desde el 2007 en la norma técnica INTE 06-03-01-07 (INTECO, 2007).
La normativa vigente costarricense, plasmada en el Anexo A del CSCR-2010 Código Sísmico de Costa Rica en su versión del 2010 (CFIA, 2010), clasifica los bloques de mampostería de concreto en tres tipos: A, B y C; los cuales poseen diferentes requisitos mínimos en términos de resistencia a la compresión. En esta normativa, se incentiva el uso de bloques Clase A y se restringe el uso de bloques Clase B y C para proyectos menores.
Esta clasificación surge principalmente de una investigación de las propiedades mecánicas de la mampostería (Navas, 1999), donde se detectó que la producción nacional de bloques típicamente se podía clasificar en estas tres categorías dependiendo del nivel de industrialización del productor.
Desde la implementación de esta clasificación en el 2002, el mercado ha evolucionado y la mayoría de productores han decidido mejorar sus procesos para producir únicamente bloques Clase A, pero no se ha evaluado si la totalidad del mercado ha adoptado esta práctica.
La presente investigación surge a partir de la iniciativa de la Comisión de Mampostería del Código Sísmico de Costa Rica de evaluar las condiciones actuales de la producción nacional de bloques de concreto para mampostería y la resistencia que resulta en prismas de mampostería construidos con estos bloques.
Con esta información se pretende validar el cumplimiento en el mercado de las regulaciones del CSCR-2010, y además, obtener información que permita actualizar tales regulaciones y semejarlas a normativas internacionales como la ASTM C90 (ASTM, 2016), que utilizan únicamente un tipo de bloque, con la finalidad de simplificar y brindar mayor claridad a futuras versiones del código.
La información experimental utilizada en la presente investigación se extrae de la base de datos del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR), el cual posee un registro histórico de pruebas de bloques realizadas según la norma de ensayo ASTM C140 (ASTM, 2016) y de prismas de mampostería según la norma ASTM C1314 (ASTM, 2016).
Ambas pruebas mencionadas involucran la preparación y falla de bloques o prismas de mampostería a compresión simple en una máquina universal como se muestra en la Figura 1, posterior a lo cual se relaciona la carga última de falla con el área sobre la cual se distribuye la carga para reportar el esfuerzo de falla, el cual es el parámetro de resistencia en la que se basa la presente investigación.
Cabe resaltar que el LanammeUCR es el laboratorio de materiales líder en el país y se encuentra acreditado con la norma INTE-ISO/IEC 17025 desde el año 2002.
La muestra analizada en la presente investigación corresponde a la resistencia a la compresión medida sobre el área neta de 1320 bloques de concreto y 386 prismas de mampostería. Los prismas analizados son conformados con bloques de diversas dimensiones por lo que la resistencia reportada ha sido corregida según lo indicado en la norma ASTM C1314 (ASTM, 2016) para considerar efectos de esbeltez.
Toda la información de la procedencia de los especímenes fue eliminada previo al análisis, con el fin de mantener la confidencialidad de los clientes que solicitaron los ensayos.
A continuación, se detallan los resultados encontrados a partir del procesamiento de las bases de datos mencionadas anteriormente.
La Tabla 1, muestra un resumen de la información contenida en la base de datos en relación a la resistencia a la compresión medida sobre el área neta de bloques de concreto.
Además, con el fin de evaluar la dispersión de los datos, la Figura 2 muestra un histograma de la totalidad de los especímenes.
La Tabla 2 muestra un resumen de la información de la base de datos en relación con la resistencia a la compresión medida sobre el área neta de prismas de mampostería.
Como se menciona anteriormente, los prismas considerados poseen diferentes dimensiones y el valor de resistencia reportado y utilizado en la presente investigación se ha corregido para considerar efectos de esbeltez según la norma ASTM C1314 (ASTM, 2016).
Además, cabe resaltar que la base de datos incluye prismas con y sin relleno, y conformados con diferentes tipos de mortero de pega. La presente investigación integra todos los datos sin considerar estos parámetros.
Además, al igual que con los datos de resistencia de bloques, la Figura 3 muestra un histograma de la totalidad de los especímenes de prismas considerados.
En términos de la resistencia de bloques de concreto, la normativa vigente clasifica los mismos en tres tipos, los cuales deben cumplir con los requisitos mínimos que se indican en la Tabla 3.
Bajo este esquema de clasificación, se puede observar en la Tabla 1 y de manera gráfica en la Figura 4, que cada una de las resistencias promedio anuales de bloques se encuentran por encima del límite de 13.0 MPa establecido para los bloques Clase A indicados en el CSCR-2010.
Además, a partir de la información del histograma que se muestra en la Figura 2, se puede observar de la línea de porcentaje acumulado, que un valor aproximado del 10% de la totalidad de los datos se encuentra por debajo de una resistencia de 12 MPa.
A partir de esta información, se puede indicar que aproximadamente el 90% de la totalidad de la base de datos de resistencia de bloques cumple con la clasificación de Clase A del CSCR-2010, dado que cumple con ambos criterios de resistencia mínima promedio y resistencia mínima individual.
En términos de la resistencia a la compresión de prismas de mampostería, la normativa vigente no establece un requisito mínimo, sino más bien ofrece la posibilidad de utilizar los valores indicados en la Tabla 4 como insumo en los cálculos de diseño siempre y cuando se utilicen materiales y procesos constructivos acordes con la clasificación indicada.
En este caso, al igual que con los bloques, se observa que todas las resistencias anuales promedio se encuentran por encima de la resistencia recomendada por el CSCR-2010 para mampostería Clase A.
Sin embargo, al evaluar la distribución de los datos a través de la información del histograma mostrado en la Figura 3, se observa que existe aproximadamente un 10% de la totalidad de las muestras que se encuentra por debajo de los 10 MPa.
A partir de esta información se puede indicar que aproximadamente el 90% de la totalidad de la base de datos de prismas de mampostería posee una resistencia igual o superior a la recomendada por el CSCR-2010 para mampostería Clase A.
A partir de los resultados observados en la presente investigación, se concluye que el mercado nacional de producción de bloques de concreto ha evolucionado desde la implementación de la normativa vigente y que actualmente la gran mayoría de los productores de estos materiales se dedican exclusivamente a la elaboración de bloques Clase A según la clasificación del CSCR-2010.
Además, se concluye que la utilización de materiales utilizados en el ámbito nacional, en conjunto con la mano de obra disponible en el mercado, genera en la mayoría de los casos (aproximadamente 90%) mampostería con valores de resistencia a la compresión superiores a los 10 MPa.
Se debe extender la presente investigación para evaluar el efecto de más parámetros en la construcción de prismas de mampostería con el fin de cuantificar el efecto del uso de múltiples tipos de bloques, morteros de pega, concretos de relleno y mano de obra en la resistencia a la compresión de la mampostería.
Los autores desean agradecer al LanammeUCR por permitir el uso de su base de datos para llevar a cabo la presente investigación, así como a los asistentes del departamento de Investigación de Laboratorios por su ayuda en la compilación de los datos.
American Society for Testing Materials (2016). ASTM C 90-16 Standard Specification for Loadhering Concrete Masonry Units. West Conshohocken, PA,: ASTM International
American Society for Testing Materials (2016). ASTM C1314-16 Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry Prisms. West Conshohocken, PA: ASTM International
American Society for Testing Materials (2016). ASTM C140/C140M-16. Standard Test Method for Sampling and Testing Concrete Masonry Units and Related Units. West Conshohocken, PA: ASTM International
Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos. (CFIA). (2011). Código Sísmico de Costa Rica 2010. Cartago, Costa Rica: Editorial Tecnológica de Costa Rica.
Decreto N° 6293-MEIC. Norma oficial para elementos de mampostería hueca de concreto (bloques). Diario Oficial La Gaceta N°180. San José, Costa Rica. 21 de Setiembre de 1976
Lang, Nicholas R. and Thompson, Jason J.(2014). Recent Changes to ASTM Specification C90 and Impact on Concrete Masonry Unit Technology, Masonry 2014, STP 1577, Michael J. Tate, Ed., pp. 123–137, ASTM, West Conshohocken, PA.
Navas, A.(1999). Propiedades Mecánicas de la Mampostería de Concreto (Tesis de Maestría). Universidad de Costa Rica.
Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica. (2007) INTE 06-03-01-07. Elementos de mampostería hueca de concreto (bloques de concreto) para uso estructural. San José, Costa Rica: INTECO.