Argentina no cuenta aún con reglamentos o normas técnicas específicas sobre construcción con mampuestos de tierra. Es por ello que, a la hora de proyectar este tipo de construcciones los responsables del proyecto y conducción técnica deben valerse de la normativa nacional vigente para otro tipo de mampuestos -ladrillo cerámico -macizo o hueco- y bloques de hormigón (14)-(20) o bien de la normativa internacional, con los inconvenientes que esto presenta. El objetivo general de este artículo consiste en generar datos fehacientes que permitan en el mediano plazo, avanzar en la redacción y aprobación de una norma técnica de alcance nacional que estipule los requisitos mínimos, junto con los protocolos de ensayo pertinentes, que deben respetar los mampuestos de tierra, y particularmente los BTC. Para esto, se proponen como objetivos particulares del trabajo los siguientes:

La realización de este trabajo se basó en las siguientes hipótesis:

Numerosos países cuentan hoy con normas técnicas específicas para la construcción con tierra, siendo ejemplificador el conjunto de normas neozelandesas (22, 23, 24)> que incluyen en sus 3 tomos requisitos de diseño y métodos de ensayo para muros de adobes, cob, BTC, tapia y tierra vertida.

Sin embargo, el número de países que poseen normas de ensayo específicas para BTC publicadas por Organismos Oficiales de Normalización es significativamente menor (25). A continuación, se analizan las particularidades de cada una de las normas consultadas.

La norma brasilera ABNT NBR 8491 (26) para bloques de “suelo cemento” evalúa únicamente la resistencia a compresión saturada de los bloques, estipulando que la resistencia media a compresión de 7 probetas debe ser igual o mayor a 2 MPa. Cada probeta se confecciona partiendo un BTC en 2 y asentando ambas mitades con pasta de cemento de 3 mm de espesor. Esta norma establece además que el encabezado de las probetas es opcional, y de optar por realizarlo, debe efectuarse con pasta de cemento de 3 mm de espesor o simplemente “raspando” con espátula las imperfecciones de las caras superior e inferior de la probeta.

La norma india IS 1795 (27), al igual que la brasilera (26) evalúa únicamente la resistencia a compresión de bloques saturados, estableciendo que la resistencia media mínima para BTC portantes y no portantes debe ser de 3.5 y 2 MPa, respectivamente. El ensayo se realiza directamente sobre bloques enteros en posición horizontal, encabezados con placas de madera contrachapada o yeso.

La norma francesa AFNOR XP P 13-901 (28) y la colombiana NTC 5324 (29) evalúan la resistencia a compresión seca y saturada de los BTC estableciendo diferentes niveles de resistencia característica (no media) en virtud de la función que cumplan: 2, 4 y 6 MPa para probetas completamente secas; 1, 2 y 3 MPa para probetas saturadas. La preparación de las probetas es idéntica a la estipulada por la norma brasilera, y permite emplear para el encabezado de las mismas, además de pasta de cemento de 3 mm de espesor, hojas de cartón o madera contrachapada del mismo espesor, recomendando explícitamente no emplear placas de neopreno.

La norma keniata KS 02-1070 (30) y la estadounidense del Estado de Nuevo México NMAC 14.7.8 (31) determinan la resistencia a compresión sobre bloques enteros y en posición horizontal, tanto secos como saturados, estableciendo valores mínimos para ambas resistencias. La norma estadounidense nada dice sobre el encabezado de los bloques, mientras que la keniata recomienda emplear placas de madera de 3 mm de espesor.

La normativa neozelandesa NZS 4298 (23) es la única que, además de ensayar al BTC entero y en posición horizontal, propone ensayarlo entero de manera vertical (siempre y cuando sea macizo), estipulando como límite inferior una resistencia a compresión de 3.6 MPa para el ensayo en posición horizontal y 2,0 MPa para la posición vertical; establece además que el ensayo debe realizarse con los bloques completamente secos, y nada dice sobre su encabezado.

La norma mexicana NMX-C-508 (32) y la española UNE 41410 (33) evalúan la resistencia de los BTC sobre bloques enteros, secos y ensayados en posición horizontal, y recomiendan encabezar las probetas sólo si resultase estrictamente necesario y no alcanzase con desgastar las irregularidades. Si se optase por encabezar las probetas, la norma mexicana establece emplear un mortero de azufre y grafito de alta resistencia mientras que la española no estipula el material del mortero a emplear. Ambas normas establecen además 3 niveles de resistencia característica que deben respetar los BTC en virtud de la función que desempeñen.

A pesar de no ser una norma publicada por algún Organismo Nacional de Normalización, deben mencionarse las recomendaciones realizadas en 1997 por el RILEM Technical Committees (34) para evaluar la resistencia a compresión de los BTC, dada la gran jerarquía de este comité internacional. Según RILEM, para determinar la resistencia media a compresión de los BTC deben ensayarse 3 probetas secas confeccionadas con un BTC partido en 2, asentando ambas mitades con mortero, al igual que la normativa francesa, brasilera y colombiana. Esta publicación es la única que propone encabezar las probetas con placas de neopreno.

En la Tabla 1 se resumen los métodos de preparación de las probetas estipulados por cada norma mencionada, junto con la resistencia solicitada y las recomendaciones sobre el encabezado realizadas por cada una de ellas.

En la Tabla 1 no se incluyeron la normas salvadoreña (35) y peruana (36) por no tratarse de normas específicas de BTC, ya que establecen los requisitos mínimos que deben cumplir los adobes para poder ser empleados en construcciones sismoresistentes. Sin embargo, resulta conveniente mencionarlas por el método de preparación de probetas que proponen: la resistencia a compresión debe determinarse sobre probetas cúbicas de 10 cm de lado según la norma peruana y de probetas cúbicas talladas “a” cm de lado para la norma salvadoreña, siendo “a” la menor dimensión del adobe. Estas normas no mencionan nada sobre el encabezado de las probetas, y establecen resistencias mínimas de 1 MPa (norma peruana) y 2 MPa (norma salvadoreña).

Como se mencionó en el apartado 2.1, Argentina no cuenta con reglamentos o normas técnicas específicos para la construcción con mampuestos de tierra. Sin embargo, el Instituto Argentino de Normalización y Certificación IRAM ha generado normas técnicas que regulan y establecen los requisitos mínimos a cumplir por diferentes tipos de mampuestos: ladrillos cerámicos macizos (14), ladrillos cerámicos huecos y perforados (15), bloques de hormigón (16, 17) y bloques de hormigón celular curados en autoclave (18).

Apoyándose en las normas aprobadas por IRAM, el Centro de Investigación de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para Obras Civiles “CIRSOC”, dependiente del Instituto Nacional de Tecnología Industrial “INTI”, en conjunto con el Instituto Nacional de Prevención Sísmica “INPRES”, han redactado 2 Reglamentos (18, 19) que establecen los requisitos que deben cumplir los mampuestos y los métodos de cálculo y diseño de estructuras de mampostería sismoresistentes.

Debe remarcarse el hecho de que, a pesar de no mencionarse de manera explícita al BTC en los Reglamentos CIRSOC (19, 20), ambos establecen que “podrán ejecutarse muros con materiales distintos a los especificados en el Capítulo II (ladrillos cerámicos macizos o huecos y bloques de hormigón) siempre y cuando estos nuevos materiales cumplan como mínimo con los requisitos establecidos para los materiales o componentes especificados por dichos reglamentos”.

En la Tabla 2 se resumen los requisitos de ensayo, preparación de la probeta y encabezado solicitada por las normas actualmente vigentes que regulan la calidad de los mampuestos en Argentina, junto con las resistencias mínimas estipuladas.

Se trabajó con BTC producidos por 3 fabricantes de las provincias de Santa Fe y Córdoba, Argentina. Para mantener el anonimato de las empresas colaboradoras, no se mencionan en este artículo sus nombres, identificándolas simplemente como fábrica 1, 2 y 3.

En la Tabla 3 puede apreciarse el número de BTC aportado por cada empresa, sus dimensiones, las prestaciones del equipo de prensado empleado para su fabricación y la capacidad de producción diaria de cada empresa, la cual es un buen indicador de la envergadura de cada una. Debe resaltarse que la productividad de cada emprendimiento, además de verse condicionada por las características de la prensa utilizada, se ve afectada por diversos factores como ser el espacio disponible para el acopio de materia prima, los equipos de secado, molienda y tamizado de la tierra, los elementos de transporte de material dentro de la industria, el sistema de curado utilizado, la capacidad de almacenamiento del producto terminado y el número de empleados.

En la Tabla 4 se reportan las proporciones (en volumen) de tierra y arena, –identificados según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS (37)- empleados para la fabricación de los BTC, como así también las proporciones de cal y cemento utilizados para su estabilización, los cuales cumplen con los requisitos físicos y químicos estipulados por las normas IRAM 50000 (38) e IRAM 1508 (39). Esta información fue aportada por cada una de las empresas productoras. En la Figura 1 pueden apreciarse los BTC entregados por cada una de las fábricas.

Para evaluar el efecto que posee la geometría de las probetas en la resistencia a compresión de los BTC, cada lote fue dividido en 5 series (ver Figura 2), cada una de ellas con una morfología diferente:

Resulta importante mencionar que la forma de preparación de las probetas de la serie C es una recomendación realizada por el “Laboratorio de Ensayos de Materiales LEME” de la FADU - UNT (Argentina), mientras que el método de preparación de las probetas de la serie D es una propuesta del Laboratorio de Geotecnia de la UTN FRSF (lugar de trabajo de 2 de los autores), desarrollada tras 6 años de experiencia ensayando BTC según lo estipulado por la norma brasilera (26).

Las probetas de las series A y C no requirieron preparación alguna, mientras que la preparación de las probetas de las series B, D y E se realizó cortando de manera transversal cada bloque en dos partes iguales empleando una sierra circular de banco. Finalmente, las probetas de la serie E se confeccionaron siguiendo las recomendaciones de la norma brasilera (26), asentando con 5 mm de mortero de tierra-cemento en proporción 3:1 las dos mitades de cada BTC (previamente humedecidas) de manera tal que la cara vertical de una quede en el mismo plano de la sección de corte de la otra. Esta última serie de probetas se dejó reposar por 48 hs antes de ensayarla, logrando así el correcto endurecimiento del mortero de unión.

Finalmente, se determinó el largo (l), ancho (b) y alto (h) de cada probeta, calculando luego el área neta de cada una de ellas.

Una vez determinadas las dimensiones de cada serie de probetas, se procedió a calcular sus relaciones de aspecto. Dado que la bibliografía especializada y la normativa internacional emplea diferentes expresiones para determinar esbelteces, para este trabajo se emplearon las expresiones de esbeltez estipuladas por las normas IRAM 12737 (40) y CIRSOC 103 (20) y 501 (19) para pilas de mampostería “E₁”, la expresión establecida por el reglamento CIRSOC 201 (41) para columnas cortas de hormigón “E₂” y una tercera expresión que vincula la altura de la probeta con su área transversal “E₃”. Las expresiones empleadas para determinar las esbelteces pueden apreciarse en las Ecuaciones [1], [2] y [3].

Además de evaluar la incidencia que posee la geometría de las probetas en su resistencia a compresión, se desea conocer el efecto del encabezado de las mismas con un material elastómero, tal como lo recomienda la norma IRAM 1709 (42) para encabezar probetas de hormigón. Para ello, las 5 series de probetas preparadas con los BTC de las 3 empresas proveedoras fueron ensayadas a compresión simple sin encabezado alguno, apoyándolas directamente sobre los suplementos metálicos. Luego, con los BTC de las Empresas 1 y 21 se replicaron las 5 series de probetas para ser ensayadas con sus caras superiores e inferiores encabezadas con placas de neopreno de 8 mm de espesor. Es importante mencionar que, dada la posibilidad de reutilización de hasta 300 ensayos que poseen las placas elastoméricas (42), todos los ensayos de las series encabezadas se realizaron empleando los mismos pares de placas.

Para evaluar los resultados obtenidos y determinar si las resistencias medias a compresión de cada serie son estadísticamente diferentes entre sí, se realizó un análisis de varianzas ANOVA empleando el software Minitab Statical Software (21). Este análisis permite refutar, con un 95 % de significancia la siguiente hipótesis: “Las resistencias medias a compresión de cada serie son estadísticamente iguales”. Si el valor del estadístico P arrojado por el software es inferiores a 0.05, puede refutarse con un 95% de confianza la hipótesis propuesta, con lo cual, puede asegurarse que al menos una serie de probetas posee una resistencia media a compresión diferente que las demás (43).

Como el ANOVA únicamente posibilita determinar si las resistencias medias de cada serie son estadísticamente diferentes entre sí, pero nada dice sobre cuáles son las series con resistencia similar, o cuales son las series de mayor y menor resistencia; se efectuó además un “análisis de parejas de Tukey” –empleando también el software MiniTab-, el cual posibilita identificar las series de probetas que presentan resistencias medias estadísticamente similares entre sí, y cuáles son las series con mayor y menor resistencia media a compresión asignándoles un factor de grupo; las series que no compartan el factor de grupo, son significativamente diferentes.

Los BTC producidos por la fábrica 1 (empleando una prensa manual), independientemente de la geometría de las probetas, presentan valores de resistencia a compresión inferiores a los 15 kg/cm², mientras que los bloques producidos por las fábricas 2 y 3 superan con amplio margen dicho valor. En la Figura 9 puede apreciarse claramente como los BTC producidos por la fábrica 3 presentan las mayores resistencias, seguidos por los BTC de la fábrica 2 y finalmente los de la fábrica 1. Sin embargo, la comparación de resistencias entre las series de BTC producidas por los diferentes fabricantes no es factible, ya que estos, además de haber sido confeccionados empleando diferentes tipos y proporciones de materia prima, fueron producidos con diferentes presiones de moldeo y sometidos a procesos de curado sensiblemente diferentes.

En la Tabla 6 puede apreciarse como, independientemente de la empresa por la cual fueron producidos y del encabezado realizado, la resistencia media a compresión de las probetas de la serie A (BTC entero) es superior a la resistencia media a compresión de las demás series. Además, en todos los casos puede observarse como la resistencia media a compresión de las probetas de la serie B (medio BTC), a pesar de ser inferior que la resistencia media a compresión de la serie A, es estadísticamente similar a ésta por compartir el factor de grupo “A”.

La resistencia media a compresión de las probetas de la serie C (2 BTC apilados) es, para todos los casos, estadísticamente similar a la resistencia media a compresión de las probetas de la serie B, y para los BTC producidos por las fábricas 2 y 3, estadísticamente similar a la de las probetas de la serie A, a pesar de ser significativamente menores.

Finalmente, puede advertirse que las resistencias medias a compresión de las series D y E, para todos los casos estudiados son estadísticamente similares entre sí y las menores de las 5 series propuestas.

En los gráficos de intervalo presentados puede apreciarse claramente como la geometría y preparación de las probetas, además de afectar la resistencia media a compresión, posee un gran efecto sobre dispersión de los resultados, lo cual puede advertirse en la “altura” de la barra de intervalos.

Para evaluar este efecto se utilizó el coeficiente de variación, el cual permite comparar la dispersión entre series de datos con distintas distribuciones, ya que la desviación estándar únicamente sirve como método de evaluación de la variabilidad de los datos en series con la misma media aritmética (40). Para determinar el coeficiente de variación de cada serie se empleó la ecuación [6], la cual se muestra a continuación:

Para determinar si la resistencia media a compresión de las series de probetas encabezadas con placas de neopreno son estadísticamente diferentes a las de sus homólogas ensayadas sin encabezado alguno, empleando el software MiniTab se realizaron pruebas “t de Student” contrastando las resistencias de las series de probetas confeccionadas con los BTC de la fábrica 1 ensayadas sin encabezar con las de estas mismas series pero encabezadas con neopreno; realizando luego el mismo procedimiento con las series de probetas producidas con los BTC de la fábrica 2. Si los valores del estadístico P obtenidos tras la prueba son inferiores al valor de la significancia establecida (en este caso 0.05) puede concluirse que la resistencia media a compresión de la serie encabezada es, con un 95% de confianza, inferior a la de su homóloga ensayada sin encabezar.

En la Tabla 7 puede apreciarse como, con excepción de la serie E de la de la fábrica 1 y la serie B de la fábrica 2, la resistencia media a compresión de las series encabezadas con neopreno es estadísticamente inferior a la de sus homólogas ensayadas sin encabezar. En las Figuras 10 y 11 puede observarse de manera clara como la resistencia media a compresión de todas las series de probetas evaluadas es inferior si se las ensaya encabezadas con placas de neopreno. Sin embargo, en estas imágenes puede apreciarse como, a pesar de disminuir la resistencia media a compresión, la dispersión de los datos no disminuye (ver coeficientes de variación en Tabla 6), lo cual refuta una de las hipótesis propuestas en el apartado 2.2.

En la Tabla 5 se aprecia cómo cada una de las series de probetas confeccionadas posee una esbeltez diferente. Numerosos autores han estudiado el efecto de la esbeltez de las probetas (18) (19) (44) en la resistencia a compresión del material evaluado; sin embargo, no se ha estudiado en profundidad su efecto en la resistencia a compresión de los BTC, ya que la rigidez de estos elementos –generalmente estabilizado– es significativamente superior a la del tradicional adobe, pero inferior a la de sus homólogos industrializados como el ladrillo cerámico cocido y el bloque de hormigón (45). La explicación generalmente empleada para este fenómeno –la reducción de la resistencia a compresión no confinada con el incremento de la esbeltez de las probetas– es la fricción entre las mordazas y la prensa (44).

Intentando aportar datos fehacientes sobre esto, se ajustó un modelo de regresión lineal múltiple vinculando la resistencia a compresión de las probetas elaboradas con los BTC aportados por cada una de las fábricas -encabezadas con neopreno y sin encabezar- con su esbeltez, empleando las 3 expresiones evaluadas en el apartado 5.3. En la Tabla 8 se presentan los coeficientes de ajuste (R²) de cada modelo planteado. Este coeficiente mide la calidad de ajuste del modelo y representa la proporción de la variación total en los valores de Y (resistencia a compresión) explicada por la relación lineal con los valores de X (esbeltez de las probetas) (43).

En la Tabla 8 puede apreciarse como los coeficientes de ajuste de las 3 expresiones utilizadas para evaluar la esbeltez de las probetas ensayadas no difieren de manera significativa entre sí, denotándose únicamente una mejora mínima del ajuste para la expresión que vincula la altura de la probeta con el área (h/A). Sin embargo, ningún modelo de regresión lineal presenta valores de ajuste significativos, considerando que la bibliografía especializada (43) asume que un bueno modelo de ajuste debe poseer un coeficiente R² superior al 80%; lo cual no permite corroborar la 1° hipótesis propuesta.