Prueba piloto para la implementación de modelación numérica del c

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2020 
Prueba piloto para la implementación de modelación numérica Prueba piloto para la implementación de modelación numérica 
del comportamiento esfuerzo deformación en mampuestos suelo del comportamiento esfuerzo deformación en mampuestos suelo 
PET MSPET PET MSPET 
Paula Andrea Sánchez Navas 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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comportamiento esfuerzo deformación en mampuestos suelo PET MSPET. Retrieved from 
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1 
 
 
 
 
 
 
 
PRUEBA PILOTO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE MODELACIÓN NUMÉRICA 
DEL COMPORTAMIENTO ESFUERZO- DEFORMACIÓN EN MAMPUESTOS 
SUELO -PET (MsPET). 
 
 
 
 
 
Paula Andrea Sánchez Navas 
 
 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería, Área Curricular de Ingeniería Civil 
Bogotá, Colombia 
2020 
2 
 
PRUEBA PILOTO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE MODELACIÓN NUMÉRICA 
DEL COMPORTAMIENTO ESFUERZO- DEFORMACIÓN EN MAMPUESTOS 
SUELO -PET (MSPET.) 
 
 
 
 
 
Paula Andrea Sánchez Navas 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de: 
Ingeniero Civil 
 
 
 
Director: 
 IC-MIC-PhD Orlando Rincón Arango 
 
 
 
Línea de Investigación: 
Modelación y simulación de sistemas 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería, Área Curricular de Ingeniería Civil 
Bogotá, Colombia 
2020 
3 
 
Nota de aceptación: 
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Firma del presidente de jurado 
 
 
 
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Firma del jurado 1 
 
 
 
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Firma del jurado 2 
Bogotá D.C. octubre 2020 
4 
 
Dedicatorias 
 
Dedico este trabajo de grado con todo mi amor: 
 a Dios 
Por siempre haberme guiado con su infinita sabiduría, por regalarme salud en tiempos de 
dificultad y por ser mi bastón de apoyo cuando más fortaleza necesitaba. 
A mi Madre Martha 
Por ser mi orgullo más grande, por motivarme siempre ha dar lo mejor de mí, porque a través de 
su ejemplo me enseño que las palabras y pensamientos tienen poder y cualquier cosa que me 
propusiera lo podía lograr, por ser mi confidente y compañera de aventuras, por haber estado en 
cada una de las etapas de mi vida guiándome y abriendo mis alas para poder volar. 
A mi Padre Rafael 
Por ser el amor de Dios representado en la tierra, por su infinito amor y apoyo incondicional, por 
motivarme a dar lo mejor de mí y no permitir que la palabra derrota estuviera en mi vocabulario, 
por creer en cada uno de mis sueños y brindarme palabras de aliento cuando más necesitaba. 
A mis Hermanos Michael y Paul 
Que fueron un pilar fundamental en mi vida, por haberme entregado su amor incondicional desde 
el día cero y presionarme a ser la mejor en todo, por enseñarme a caminar, correr, nadar, volar y 
soñar, ustedes son mi más grande orgullo y ejemplo a seguir. 
A mi novio Nicolas 
Por ser más que nada mi mejor amigo y más grande confidente, por ser mi cómplice de aventuras y 
mi compañero de sueños, porque siempre estuviste motivándome y ayudándome hasta donde tus 
alcances lo permitían, por escucharme siempre que necesite y sacar constantemente lo mejor de mí. 
A mi director de tesis 
Por su dedicación, esfuerzo, paciencia, apoyo y excelente disposición, por su guia ante 
cualquier duda que presentaba y su entusiasmo con los logros alcanzados en el proyecto. 
 
 
5 
 
Resumen 
Con el fin de incentivar y dar a conocer una nueva alternativa con materiales no 
convencionales, el presente trabajo de grado abordo el análisis preliminar de una modelación 
numérica teniendo en cuenta el comportamiento de una estructura a partir de mampostería 
MSPET con elementos finitos por medio de programas estructurales. Como bien se sabe la 
mampostería reside en la construcción por medio de la unión de elementos rígidos que en el 
caso de esta investigación se desarrolla a partir de un envase PET (plástico derivado del 
petróleo que no es biodegradable) relleno de cualquier tipo de suelo, refiriéndose a este, como 
mampuesto suelo – PET o MSPET. Realizando una propuesta ecológicamente sustentable, 
ya que la fabricación de este compuesto se hace sin mesura y su proceso de descomposición 
puede tardar de 200 a 500 años, de esta forma se deja de lado la construcción clásica cemento 
- arena con un proyecto innovador y con una conciencia medio ambiental. 
Ya que este tipo de construcciones se han venido desarrollando de forma empírica, sin 
conocimiento ni procedimientos que cumplan con la Norma Colombiana Sismo Resistente 
NSR-10, el siguiente trabajo de grado pretende presentar datos satisfactorios, que permitan 
desarrollar a quien desee una construcción con material no convencional de forma segura y 
ecológicamente viable. En la Universidad de La Salle se han desarrollado proyectos de 
caracterización MSPET y análisis de ensayos mecánicos para la “Elaboración de un manual 
o guía preliminar para la implementación de mampuestos suelo- PET, para ser usados en 
autoconstrucción de vivienda y/o elementos de mobiliario urbano”; por tal motivo se realizó 
una revisión de la información recolectada en los documentos hasta la fecha, profundizando 
y ampliando la investigación sobre este tema. Una de las limitaciones que se encuentran 
dentro la investigación, es la poca o nula información del comportamiento de la estructura a 
través de la modelación por software, no siendo posible la comparación de resultados. 
Se desarrollaron modelos físicos que fueron fallados en un pórtico metálico donde se adecuo 
un deformímetro que realizo la lectura del desplazamiento en “Y” al generar una carga 
vertical en los muretes de falla construidos con mortero y MsPET. Teniendo en cuenta estos 
resultados se realizó la modelación numérica de la estructura por medio de los programas 
GeoStudio® y SAP2000®, que al introducir propiedades semejantes a las características del 
modelo físico presento resultados similares al modelo real en cuanto a desplazamientos en 
6 
 
“Y” y esfuerzos generados. Validando de esta forma una nueva metodología para ensayos de 
carga axial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Palabras Claves: MSPET, Cargas, ElementosFinitos, GeoStudio®, SAP2000®. 
 
7 
 
Abstract 
In order to encourage and publicize a new alternative with non-conventional materials, the 
present degree work addressed the preliminary analysis of a numerical modeling taking into 
account the behavior of a structure from MSPET masonry with finite elements through 
programs structural. As is well known, masonry resides in construction through the union of 
rigid elements that in the case of this research is developed from a PET container (plastic 
derived from petroleum that is not biodegradable) filled with any type of soil, referring to 
this as a floor masonry - PET or MSPET. Making an ecologically sustainable proposal, since 
the manufacture of this compound is done without measure and its decomposition process 
can take from 200 to 500 years, in this way the classic cement-sand construction is left aside 
with an innovative project and an environmental awareness. 
Since this type of construction has been developed empirically, without knowledge or 
procedures that comply with the Colombian Standard for Earthquake Resistant NSR-10, the 
following degree project aims to present satisfactory data, which will allow those who wish 
to develop a construction with material unconventional in a safe and ecologically viable way. 
At the University of La Salle, MSPET characterization projects and analysis of mechanical 
tests have been developed for the “Preparation of a manual or preliminary guide for the 
implementation of floor-PET masonry, to be used in self-construction of housing and / or 
furniture elements urban"; For this reason, a review of the information collected in the 
documents to date was carried out, deepening and expanding the research on this topic. One 
of the limitations found within the research is the little or no information on the behavior of 
the structure through software modeling, not being possible to compare the results. 
Physical models were developed that were faulted in a metal frame where a strain gauge was 
fitted to read the displacement in “Y” by generating a vertical load on the failure walls built 
with mortar and MsPET. Taking into account these results, the numerical modeling of the 
structure was carried out using the GeoStudio® and SAP2000® programs, which by 
introducing properties similar to the characteristics of the physical model presented results 
similar to the real model in terms of displacements in "Y" and efforts generated. Validating 
in this way a new methodology for axial load tests. 
 
Keywords: MSPET, Loads, Finite Elements, GeoStudio®, SAP2000®. 
8 
 
TABLA DE CONTENIDO 
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 21 
2. PROBLEMÁTICA ........................................................................................................ 22 
3. CONCEPTOS GENERALES ....................................................................................... 23 
3.1. PET (Polietileno Tereftalato) ................................................................................. 23 
3.1.1. Propiedades del PET ....................................................................................... 23 
3.1.2. PET como material de construcción ............................................................... 24 
3.1.3. Ventajas y limitaciones del PET ..................................................................... 25 
3.1.4. Producción y solución de PET Colombia ....................................................... 26 
3.2. Material Compuesto ............................................................................................... 27 
3.3. Material de relleno ................................................................................................. 28 
3.3.1. Arena .............................................................................................................. 28 
3.4. Mampostería .......................................................................................................... 28 
3.4.1. Elementos de mampostería de hormigón........................................................ 29 
3.4.2. Ladrillos de arcilla sólidos .............................................................................. 30 
3.5. Strain Gauges o Galgas extensiométricas. ............................................................. 31 
3.6. Muros confinados estructurales ............................................................................. 31 
3.7. Muros no estructurales ........................................................................................... 32 
3.8. Elementos finitos ................................................................................................... 32 
4. ANTECEDENTES ........................................................................................................ 34 
4.1. Antecedentes a Nivel Internacional ....................................................................... 34 
4.1.1. Guatemala ....................................................................................................... 35 
4.1.2. Nigeria ............................................................................................................ 35 
4.1.3. Argentina ........................................................................................................ 36 
4.1.4. Perú ................................................................................................................. 36 
4.2. Antecedentes Nacionales ....................................................................................... 37 
5. METODOLOGÍA ......................................................................................................... 40 
5.1. Caracterización del mercado PET en Colombia .................................................... 40 
5.2. Modelo geoespacial ............................................................................................... 40 
5.3. Caracterización de los materiales........................................................................... 43 
5.3.1. Botellas PET ................................................................................................... 43 
5.3.2. Arena de peña ................................................................................................. 45 
9 
 
5.3.3. Mampuesto suelo PET (MSPET) ................................................................... 45 
5.3.4. Mortero ........................................................................................................... 46 
5.4. Diseño de muros .................................................................................................... 47 
5.5. Elaboración de muros ............................................................................................ 47 
5.6. Movimiento de los muros ...................................................................................... 50 
5.7. Lectura deformaciones ........................................................................................... 51 
5.7.1. MsPET ............................................................................................................ 51 
5.7.2. Mortero ........................................................................................................... 54 
5.7.3. Muros .............................................................................................................. 54 
5.8. Modelación ............................................................................................................ 57 
5.8.1. GeoStudio 2019- Sigma/W® .......................................................................... 58 
5.8.2. SAP 2000 ® .................................................................................................... 62 
6. RESULTADOS ............................................................................................................. 646.1. Caracterización del mercado PET en Colombia .................................................... 64 
6.1.1. Envases plásticos para bebidas ....................................................................... 64 
6.1.2. Envases plásticos para aseo ............................................................................ 65 
6.1.3. Envases plásticos farmacéuticos ..................................................................... 65 
6.2. Modelo geoespacial ............................................................................................... 67 
6.2.1. Encuesta Persona – Natural ............................................................................ 67 
6.2.2. Encuesta vendedores locales - ambulantes ..................................................... 70 
6.3. Caracterización de los materiales........................................................................... 73 
6.3.1. Botellas PET ................................................................................................... 73 
6.3.2. Arena ................................................................................................................... 77 
6.3.3. Mampuesto suelo PET (MSPET) ........................................................................ 78 
6.3.4. Mortero ................................................................................................................ 81 
6.4. Diseño de muros .................................................................................................... 86 
6.5. Elaboración de muros ............................................................................................ 87 
6.5.1. Diseño de mezcla para el mortero definitivo .................................................. 87 
6.6. Lectura deformación .............................................................................................. 88 
6.6.1. STRAIN GAUGES ........................................................................................ 88 
6.6.2. MsPET ............................................................................................................ 91 
6.6.3. Mortero ........................................................................................................... 92 
10 
 
6.6.4. Resultados muros ............................................................................................ 94 
6.7. Modelación .......................................................................................................... 114 
6.7.1. Comportamiento de los materiales ............................................................... 115 
6.7.2. GeoStudio 2019- Sigma/W® muro de diseño .............................................. 126 
6.7.3. SAP 2000®, muro de diseño ........................................................................ 134 
7. RECOMENDACIONES PARA REALIZAR MODELACIÓN MEDIANTE 
GeoStudio® Y SAP2000® ................................................................................................. 138 
8. RECOMENDACIONES PARA TRABAJAR CON MsPET ..................................... 139 
9. PRESUPUESTO M2 DE MURO CON MSPET ......................................................... 142 
Costos y presupuesto m2 de mampostería ....................................................................... 142 
Costos m3 de mortero ...................................................................................................... 142 
Elaboración unidad de mampuesto suelo – PET ............................................................ 145 
Apu elaboración de un m2 de muro con MS-PET .......................................................... 146 
10. CONCLUSIONES ...................................................................................................... 147 
11. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 149 
Apéndice A. Manejo programa LabVIEW 2017 ................................................................ 152 
Apéndice B. Información recolectada de las galgas extensiométricas. .............................. 157 
ANEXO A. PROPIEDADES DE LA ARENA DE PEÑA COMO MATERIAL DE RELENO
 158 
a. Granulometría arena de peña. .................................................................................. 158 
b. Humedad arena de peña. .......................................................................................... 161 
c. Densidad arena de peña. .......................................................................................... 162 
d. Absorcion. ............................................................................................................... 162 
ANEXO B. DISEÑO DE MEZCLA PARA MORTERO .................................................. 163 
a. Relación agua/cemento. ........................................................................................... 163 
b. Estimación del contenido de cemento. .................................................................... 163 
c. Cálculo de la cantidad de agua ................................................................................ 164 
Cálculo del contenido de agregado. ................................................................................ 164 
d. Cálculo de las proporciones iniciales ...................................................................... 165 
e. Ajuste por humedad del agregado. .......................................................................... 166 
f. Ajuste a la mezcla de prueba. .................................................................................. 168 
ANEXO C. MAMPUESTO INDIVIDUAL MsPET ......................................................... 169 
a. Modelacion GeoStudio/SIGMA W® ...................................................................... 169 
11 
 
b. Modelacion SAP 2000® .......................................................................................... 170 
ANEXO D. MURO DE MORTERO ................................................................................. 172 
a. Modelación GeoStudio® muro de mortero ............................................................. 172 
b. Modelación SAP 2000® muro de mortero .............................................................. 176 
ANEXO E. MURO DE MsPET ......................................................................................... 178 
a. Modelación GeoStudio® muro de MsPET ............................................................. 178 
b. Modelación SAP 2000® muro DE MsPET. ............................................................ 183 
ANEXO F. MURO 3x3 ...................................................................................................... 185 
a. Modelación GeoStudio® muro 3x3. ....................................................................... 185 
b. Modelación SAP 2000® muro 3x3 ......................................................................... 188 
ANEXO G. MURO DE DISEÑO ...................................................................................... 191 
a. Modelación GeoStudio® muro de diseño. .............................................................. 191 
b. Modelación SAP2000® muro de diseño. ................................................................ 193 
ANEXO H. MURO VISTA LATERAL ............................................................................ 195 
a. GeoStudio ................................................................................................................ 195 
b. SAP 2000 ................................................................................................................. 196 
ANEXO I. UBICACIÓN DE STRAIN GAUGES ............................................................. 198 
a. Modelación ubicación de los strain Gauges GeoStudio ® ...................................... 198 
b. Modelación ubicación de los strain GAUGES SAP2000® ..................................... 202ANEXO J. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL MsPET ................................................ 204 
a. Modulo elástico MsPET lectura máquina universal ................................................ 204 
b. Poisson PET lectura Strain gauges. ............................................................................ 215 
c. Poisson MsPET lectura Maquina universal y Deformímetro ..................................... 217 
ANEXO K. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL MORTERO ....................................... 218 
a. Modulo elástico del mortero (Prensa de compresión simple para concreto) ........... 218 
b. Poisson del mortero .................................................................................................... 221 
ANEXO L. MURO 1 .......................................................................................................... 222 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 222 
b. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 225 
c. Lectura del strain gauges instalado sobre el mortero .................................................. 226 
ANEXO M. MURO 2 ......................................................................................................... 227 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 227 
12 
 
b. Lectura del strain gauges instalado sobre el Mortero ................................................. 230 
c. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 231 
ANEXO N. MURO 3 ......................................................................................................... 232 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 232 
b. Lectura del strain gauges instalado sobre el Mortero ................................................. 235 
c. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 236 
ANEXO O. MURO 4 ......................................................................................................... 237 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 237 
b. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 240 
c. Lectura del segundo strain gauges instalado sobre el MsPET .................................... 241 
ANEXO P. MURO 5 .......................................................................................................... 242 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 242 
b. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 245 
c. Lectura del strain gauges instalado sobre el MsPET .................................................. 246 
ANEXO Q. MURO GRANDE ........................................................................................... 247 
a. Desplazamiento vertical .......................................................................................... 247 
b. Lectura del strain gauges instalado horizontalmente .................................................. 250 
c. Lectura del strain gauges instalado verticalmente ...................................................... 252 
 
 
 
13 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla 1. Propiedades del POLIETILENO - TEREFTALATO (PET). ................................ 24 
Tabla 2. Clases de permeabilidad de los suelos para obras de ingeniería civil. ................... 28 
Tabla 3. Requisito de resistencia mínima a la compresión, mampostería no estructural. .... 29 
Tabla 4. Requisito de resistencia mínima a la compresión, mampostería estructural. ......... 29 
Tabla 5. Propiedades físicas de las unidades de mampostería estructural............................ 30 
Tabla 6. Propiedades físicas de las unidades de mampostería no estructural....................... 30 
Tabla 7. Ficha técnica Strain Gauges. .................................................................................. 52 
Tabla 8. Envases plásticos para bebidas. .............................................................................. 64 
Tabla 9. Envases plásticos para aseo. ................................................................................... 65 
Tabla 10. Envases plásticos farmacéuticos........................................................................... 65 
Tabla 11. Característica física de botellas plásticas para bebidas tipo PET con volumen entre 
1.5L a 3.0L ........................................................................................................................... 66 
Tabla 12. Características físicas de botellas para elaboración del muro. ............................. 75 
Tabla 13. Incidencia del llenado en estudiantes. (Tabla modificada). ................................. 76 
Tabla 14. Características físicas botellas. ............................................................................. 76 
Tabla 15. Granulometría. ...................................................................................................... 77 
Tabla 16. Esfuerzo máximo MSPET. ................................................................................... 78 
Tabla 17. Fluidez para diseños de mezcla 1:4 / 1:5. ............................................................. 82 
Tabla 18. Características de cubo a fallar. ............................................................................ 83 
Tabla 19. Resistencia a compresión, Mortero 1:4/7 días. ..................................................... 83 
Tabla 20. Resistencia a compresión, Mortero 1:4/ 14 días. .................................................. 84 
Tabla 21. Resistencia a compresión Mortero 1:4 / 28 días ................................................... 84 
Tabla 22. Resistencia a compresión, Mortero 1:5/7 días ...................................................... 84 
Tabla 23. Resistencia compresión, Mortero 1:5/ 14 días. .................................................... 84 
Tabla 24. Resistencia compresión Mortero 1:5/ 28 días. ..................................................... 85 
Tabla 25. Datos de cantidades de material de mortero. ........................................................ 87 
Tabla 26. Deformación promedio medida por Strain Gauges. ............................................. 89 
Tabla 27. Modulo Elástico MsPET ...................................................................................... 92 
Tabla 28. Modulo Elástico del Mortero. .............................................................................. 93 
Tabla 29. Tabla resumen de las propiedades de los materiales. ......................................... 114 
Tabla 30. Desplazamiento vertical con variación de Módulo elásticos (Mínimo, promedio, 
máximo). Mortero ............................................................................................................... 118 
Tabla 31. Desplazamiento vertical con variación de Módulo elásticos (Mínimo, promedio, 
máximo). MsPET ............................................................................................................... 121 
Tabla 32. Desplazamiento vertical con variación de Modulo elástico. (Mínimo, promedio, 
máximo). Murete 3X3 ........................................................................................................ 124 
Tabla 33. Desplazamientos en Y, variando Módulos elásticos. Tabla resumen ................ 125 
Tabla 34. Desplazamientos en Y, Deformímetro (m) ........................................................ 125 
Tabla 35. Tabla resumen de las deformaciones en el Muro 3. ...........................................127 
Tabla 36. Desplazamiento vertical medido por Deformímetro y GeoStudio®. ................. 127 
Tabla 37. Comportamiento de muros al aplicarles carga. .................................................. 130 
14 
 
Tabla 38. Desplazamientos verticales en la zona superior centro de los muros. ................ 133 
Tabla 39. Desplazamiento vertical medido por Deformímetro y SAP 2000®. .................. 135 
Tabla 40.Desplazamientos verticales en la zona superior centro de los muros SAP2000. 137 
Tabla 41. Estimación de las cantidades de material para un m3 de mortero. ..................... 142 
Tabla 42. Cantidad de material para un m3 de mortero. ..................................................... 142 
Tabla 43. Ajustes por humedad del agregado..................................................................... 167 
 
 
 
 
 
 
15 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1. PET como material de construcción. .................................................................... 25 
Figura 2. Ejemplo de Material compuesto. .......................................................................... 27 
Figura 3. Resistencia eléctrica de una galga extensiométrica, al contraerse o estirarse. ...... 31 
Figura 4. Muro confinado ..................................................................................................... 32 
Figura 5 Número de elementos Vs Precisión. ...................................................................... 32 
Figura 6. Ejemplo de discretización. .................................................................................... 33 
Figura 7. Mapamundi Mobiliario urbano construido a partir de MsPET. ............................ 34 
Figura 8. (Limpus, 2004) ...................................................................................................... 35 
Figura 9. (Vivienda construida en Nigeria con botellas PET) .............................................. 35 
Figura 10. (Vivienda construida con PET en Argentina.) .................................................... 36 
Figura 11. Módulo de vivienda con material reciclable en la ciudad de Huánuco............... 37 
Figura 12. ("Parque de la vida" 2008) .................................................................................. 37 
Figura 13. ("Investigación sobre la resistencia de la técnica ECOTEC") ............................ 38 
Figura 14. Construcción banca con cabuya, mobiliario, Universidad de la Salle. ............... 39 
Figura 15. Mercadeo botellas PET - persona natural. .......................................................... 41 
Figura 16. Mercadeo botellas PET- Locales. ....................................................................... 42 
Figura 17. Ensayos laboratorio, volumen real botellas. ....................................................... 43 
Figura 18. Relleno de botella. ............................................................................................... 44 
Figura 19. MSPET. ............................................................................................................... 44 
Figura 20. MSPET en prensa universal. ............................................................................... 45 
Figura 21. Dimensiones después de prensa universal. ......................................................... 46 
Figura 22. Fallo cubo. ........................................................................................................... 47 
Figura 23. Secado de arena. .................................................................................................. 48 
Figura 24. Formaleta muro (37.5 x 37.5 x34) cm................................................................. 48 
Figura 25. Formaleta muro (72.5 x 72.5 x 34) cm................................................................ 48 
Figura 26. Relleno de botellas. ............................................................................................. 49 
Figura 27. Elaboración muros 3X3....................................................................................... 49 
Figura 28. Elaboración muro 6x6. ........................................................................................ 50 
Figura 29. Procedimiento para movilizar los muretes. ......................................................... 50 
Figura 30. Brazo de carga como ayuda para movilizar los muros en las instalaciones........ 51 
Figura 31. Strain Gauges. ..................................................................................................... 51 
Figura 32. Limpieza y ubicación en el área de contacto. ..................................................... 52 
Figura 33. Instalación de Strain Gauges. .............................................................................. 52 
Figura 34. Strain Gauges MsPET ......................................................................................... 53 
Figura 35. MsPET, Maquina Universal. ............................................................................... 54 
Figura 36. Strain en el mortero. ............................................................................................ 54 
Figura 37. Muro pulido. ........................................................................................................ 55 
Figura 38. Pórtico. ................................................................................................................ 55 
Figura 39. Instalación Strain Gauges en muros. ................................................................... 56 
Figura 40. Soldadura Strain Gauges. .................................................................................... 56 
Figura 41. Secuencia de falla muro 3. .................................................................................. 57 
16 
 
Figura 42. Región de dominio muro 3. GeoStudio®. .......................................................... 58 
Figura 43. Puntos dentro de la región de dominio. GeoStudio®. ........................................ 58 
Figura 44. Boceto de MsPET en la región de dominio. GeoStudio®. ................................. 59 
Figura 45. Propiedades del mortero (a) Propiedades del MsPET (b). GeoStudio®. ............ 59 
Figura 46. (a) Mortero dentro de la región de dominio. (b) MsPET en la región de dominio. 
GeoStudio®. ......................................................................................................................... 60 
Figura 47. Propiedades de la Condición de borde prensa (a), Propiedades condición de borde 
Fixed X/Y. ............................................................................................................................ 60 
Figura 48. Asignación propiedades de borde, Prensa. .......................................................... 61 
Figura 49. Asignación propiedades de borde, Fixed X/Y. ................................................... 61 
Figura 50. Propiedades del alambre dulce. GeoStudio. ........................................................ 61 
Figura 51. Propiedades del murete. SAP 2000®. ................................................................. 62 
Figura 52. Sección del área Mortero y MsPET. SAP 2000®. .............................................. 63 
Figura 53. Diseño murete 3X3. SAP 2000®. ....................................................................... 63 
Figura 54. Desplazamiento vertical, Muro 3X3. SAP 2000®. ............................................. 63 
Figura 55. Edad personas encuestadas. ................................................................................ 68 
Figura 56. Núcleo familiar de los encuestados. .................................................................... 68 
Figura 57. Tipos de gaseosas más consumidas. ................................................................... 69 
Figura 58. Volumen más consumido del producto PET ....................................................... 69 
Figura 59. Ciudades de las encuestasrealizadas. ................................................................. 70 
Figura 60. Tipos de establecimientos. .................................................................................. 70 
Figura 61. Tipos de bebidas gaseosas más vendidas en los establecimientos. ..................... 71 
Figura 62. Presentación medida en volumen de las bebidas gaseosas más vendidas. .......... 71 
Figura 63. Cantidad diaria las de bebidas gaseosas más vendidas. ...................................... 72 
Figura 64. Manejo de los desechos. ...................................................................................... 72 
Figura 65. Medidas tomadas botella. .................................................................................... 75 
Figura 66. Propiedades Físicas de las Unidades para Mampostería Estructural. ................. 79 
Figura 67. Propiedades físicas de las unidades de mampostería no estructural. .................. 80 
Figura 68.Esfuerzo Vs Deformación unitaria ancho MSPET. ............................................. 80 
Figura 69. Esfuerzo Vs Deformación unitaria - Espesor MSPET ........................................ 80 
Figura 70. Comportamiento esfuerzo- deformación de los materiales plásticos. (a) ejemplo 
de carga y descarga, (b) elástico-perfectamente plástico y (c) elastoplastico con 
endurecimiento por deformación. ......................................................................................... 81 
Figura 71. Comportamiento del MsPET. ............................................................................. 81 
Figura 72. Resistencia compresión Vs A/C .......................................................................... 82 
Figura 73. Resistencia compresión vs Días ensayo. ............................................................. 85 
Figura 74. Dimensión muro 1. V. Frontal- V. Superior. ...................................................... 86 
Figura 75. Dimensiones muro 2. V. Frontal - V. Superior. .................................................. 86 
Figura 76. Carga Vs % (Compresión– Tensión) MsPET. .................................................. 88 
Figura 77. Esfuerzo Vs % (Compresión– Tensión) MsPET. .............................................. 88 
Figura 78. Propiedades mecánicas del PET.......................................................................... 88 
Figura 79. Ubicación de los strain Gauges, en los 5 muros.................................................. 89 
Figura 80. Muro 5, Ubicación de los Strain Gauges al momento de fallar el muro. ............ 91 
17 
 
Figura 81. Carga Vs % (Maquina Universal). .................................................................... 91 
Figura 82. Esfuerzo Vs % (Maquina Universal)................................................................. 91 
Figura 83. Carga Vs % (Deformímetro). ........................................................................... 92 
Figura 84. Carga Vs % (Deformímetro). ............................................................................ 92 
Figura 85. Carga Vs % Vertical - Mortero. ........................................................................ 93 
Figura 86. Esfuerzo Vs % Vertical - Mortero. .................................................................... 93 
Figura 87. Carga Vs % Horizontal- Mortero. ..................................................................... 93 
Figura 88. Esfuerzo Vs % Horizontal - Mortero. ............................................................... 93 
Figura 89. Muro 1, Antes de la falla. .................................................................................... 94 
Figura 90. Muro 1, Después de la falla (V. Frontal - V. Posterior) ...................................... 94 
Figura 91. Muro 1, Desprendimiento de material. ............................................................... 95 
Figura 92. Muro 1, Después de la falla (V. Lateral Derecha - V. Lateral Izquierda) ........... 95 
Figura 93. Muro 1, Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ............................... 96 
Figura 94.Figura 27. Muro 1, Carga Vs Deformación MsPET. ........................................... 96 
Figura 95. Muro 1, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. ....................................................... 96 
Figura 96. Muro 1, Carga Vs Deformación Mortero. ........................................................... 97 
Figura 97. Muro 1, Esfuerzo Vs Deformación Mortero. ...................................................... 97 
Figura 98. Muro 1, Carga Vs Deformación (Deformímetro). .............................................. 97 
Figura 99. Muro 1, Esfuerzo Vs Deformación (Deformímetro)........................................... 97 
Figura 100. Muro 2, Antes de la falla. .................................................................................. 98 
Figura 101. Muro 2, Después de la falla (v. Frontal - V. Posterior) ..................................... 98 
Figura 102. Muro 2, Después de la falla (V. Lateral Derecha - V. Lateral Izquierda). ........ 99 
Figura 103. Muro 2, Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ............................. 99 
Figura 104. Muro 2, Esfuerzo vs Deformación U. Mortero. .............................................. 100 
Figura 105. Muro 2, Carga vs Deformación U. Mortero. ................................................... 100 
Figura 106. Muro 2, Carga Vs Deformación U. MsPET. ................................................... 100 
Figura 107. Muro 2, Carga Vs Deformación U. MsPET. ................................................... 100 
Figura 108. Muro 2, Carga Vs Deformación (Deformímetro). .......................................... 101 
Figura 109. Muro 2, Carga Vs Deformación (Deformímetro). .......................................... 101 
Figura 110. Muro 3, Antes de la falla. ................................................................................ 101 
Figura 111. Muro 3, Después de la falla (V. Frontal - V. Posterior). ................................. 102 
Figura 112. Muro 3, Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ........................... 102 
Figura 113. Carga 3, Esfuerzo Vs Deformación Mortero. ................................................. 103 
Figura 114. Carga 3, Carga Vs Deformación Mortero. ..................................................... 103 
Figura 115. Carga 3, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. .................................................. 103 
Figura 116. Carga 3, carga Vs Deformación MsPET. ........................................................ 103 
Figura 117. Esfuerzo 3, Esfuerzo Vs Desplazamiento (Deformímetro). ........................... 104 
Figura 118. Carga 3, Esfuerzo Vs Desplazamiento (Deformímetro). ................................ 104 
Figura 119. Muro 4, Antes de la falla. ................................................................................ 104 
Figura 120. Muro 4, Después de la falla (V. Frontal - V. Posterior). ................................. 105 
Figura 121. Muro 4, Después de la falla (V. Lateral Derecha - V. Latera Izquierda). ....... 105 
Figura 122. Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ......................................... 106 
Figura 123. Muro 4, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. ................................................... 106 
18 
 
Figura 124. Muro 4, Carga Vs Deformación MsPET. ....................................................... 106 
Figura 125. Muro 4, Esfuerzo Vs Deformación Mortero. .................................................. 107 
Figura 126. Muro 4, Carga Vs Deformación Mortero. ....................................................... 107 
Figura 127. Muro 4, Carga Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro).......................... 107 
Figura 128. Muro 4, Carga Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro).......................... 107 
Figura 129. Muro 5, Antes de la falla. ................................................................................108 
Figura 130. Muro 5, Después de la falla (V. Frontal - V. Posterior). ................................. 108 
Figura 131. Muro 5, Después de la falla (V. Lateral Derecha - V. Lateral Izquierda). ...... 109 
Figura 132. Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ......................................... 109 
Figura 133. Muro 5, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. ................................................... 110 
Figura 134. Muro 5, Carga Vs Deformación MsPET. ....................................................... 110 
Figura 135. Muro 5, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. ................................................... 110 
Figura 136. Muro 5, Carga Vs Deformación MsPET. ....................................................... 110 
Figura 137. Muro 5, Esfuerzo Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro). .................... 111 
Figura 138. Muro 5, Carga Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro).......................... 111 
Figura 139. Muro Grande, Antes de la falla. ...................................................................... 111 
Figura 140. Muro Grande, Después de la falla (V. Frontal - V. Posterior). ....................... 112 
Figura 141. Muro Grande, Deformaciones Verticales, Horizontales y grietas. ................. 112 
Figura 142. Muro Grande, Esfuerzo Vs Deformación MsPET. ......................................... 113 
Figura 143. Muro Grande, Carga Vs Deformación MsPET. .............................................. 113 
Figura 144. Muro Grande, Esfuerzo Vs Deformación Mortero. ........................................ 113 
Figura 145. Muro Grande, Carga Vs Deformación Mortero. ............................................. 113 
Figura 146. Muro Grande, Esfuerzo Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro). .......... 114 
Figura 147. Muro Grande, Carga Vs Desplazamiento vertical (Deformímetro). ............... 114 
Figura 148. Modelación GeoStudio®/Sigma W, Mampuesto individual MsPET, ME 
(Mínimo). ............................................................................................................................ 115 
Figura 149. Comportamiento del MsPET al ejercer una carga sobre él. ............................ 116 
Figura 150. Esfuerzo total máximo GeoStudio®/Sigma W, Mampuesto individual MsPET, 
ME (Mínimo). ..................................................................................................................... 116 
Figura 151. Modelación y Esfuerzo total máximo SAP2000, Mampuesto individual MsPET, 
ME (Mínimo). ..................................................................................................................... 117 
Figura 152. Modelación GeoStudio®/Sigma W, murete 3x3 Construido con mortero, 
ME(Minimo). ...................................................................................................................... 117 
Figura 153. Modelación SAP 2000, murete 3x3 Construido con mortero, ME(Minimo). 118 
Figura 154. Desplazamiento vertical, expresado por contornos de color. Mortero/ 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 119 
Figura 155. Desplazamiento en X expresado por contornos de color. Mortero/GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 119 
Figura 156. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color. Mortero/GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 120 
Figura 157. Modelación GeoStudio®/Sigma W, murete 3x3 Construido con MsPET, ME 
(Máximo). ........................................................................................................................... 120 
19 
 
Figura 158. Modelación SAP 2000®, murete 3x3 Construido con MsPET, ME (Máximo).
 ............................................................................................................................................ 121 
Figura 159. Desplazamiento vertical expresado por contornos de color. MsPET/ 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 122 
Figura 160. Desplazamiento en X expresado por contornos de color. MsPET/GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 122 
Figura 161. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color. MsPET/ GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 123 
Figura 162. Modelación GeoStudio®/Sigma W, murete 3x3 Construido con MsPET y 
Mortero. .............................................................................................................................. 123 
Figura 163. Modelación SAP 2000®, murete 3x3 Construido con MsPET y Mortero. .... 124 
Figura 164. Muro 3 diseñado VF, GeoStudio®. ................................................................ 126 
Figura 165. Vectores y malla deformada VF, GeoStudio®. .............................................. 128 
Figura 166. Presencia de falla en el muro 3, GeoStudio®. ................................................ 128 
Figura 167. Desplazamiento vertical, expresado por contornos de color. Muro 3x3/ 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 129 
Figura 168. Desplazamiento en X, expresado por contornos de color. Muro 3x3/ 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 129 
Figura 169. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color. MsPET/ GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 130 
Figura 170. Muro 3 diseñado VL/ (a) botellas misma dirección (b)botellas intercaladas, 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 131 
Figura 171. Malla deformada VL/ (a) botellas misma dirección (b)botellas intercaladas, 
GeoStudio®. ....................................................................................................................... 132 
Figura 172. Vectores VL/ (a) botellas misma dirección (b)botellas intercaladas, GeoStudio®.
 ............................................................................................................................................ 132 
Figura 173. Comparación desplazamientos muros GeoStudio ........................................... 133 
Figura 174. Desplazamiento vertical VL (a) botellas misma dirección (b)botellas 
intercaladas, GeoStudio® ................................................................................................... 133 
Figura 175. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color VL. (a) botellas misma 
dirección (b)botellas intercaladas / GeoStudio®. ............................................................... 134 
Figura 176. Desplazamiento vertical, a los 5cm sección superior izquierda. Carga 4/ 
SAP2000®. ......................................................................................................................... 134 
Figura 177. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color. MsPET/ SAP2000®.
 ............................................................................................................................................ 135 
Figura 178. Muro 3 diseñado VL/ (a) botellas misma dirección (b)botellas intercaladas, 
SAP2000®. ......................................................................................................................... 136 
Figura 179. Desplazamientovertical VL/ (a) botellas misma dirección (b)botellas 
intercaladas, SAP2000®. .................................................................................................... 136 
Figura 180 Comparación desplazamientos muros SAP2000 ............................................. 137 
Figura 181. Esfuerzo total Máximo expresado por contornos de color VL. (a) botellas misma 
dirección (b)botellas intercaladas / SAP2000®. ................................................................. 137 
Figura 182. Definir proyecto. GeoStudio® ........................................................................ 138 
20 
 
Figura 183. Humedad en MsPET. ...................................................................................... 139 
Figura 184. Cabeza botellas MsPET .................................................................................. 139 
Figura 185. Muro 3 - Después de la falla. .......................................................................... 140 
Figura 186. Muro 3, Después de impacto, V.F. ................................................................. 140 
Figura 187. Muro 3, Después de impacto, V.L. ................................................................. 141 
Figura 188. Muro 3, Después de impacto, Vista completa................................................. 141 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
1. INTRODUCCIÓN 
La construcción de viviendas a partir de elementos no convencionales es un sistema que se 
ha venido implementando cada vez con más normalidad, como ocurrió Sibaté (Colombia), 
donde realizaron un salón de conferencias en el año 2016. El mampuesto suelo PET o 
MsPET, es un elemento desarrollado a partir de envases PET relleno de cualquier tipo de 
suelo, que ha pasado a sustituir al mampuesto normal de arcilla u hormigón especialmente 
en algunas regiones de escasos recursos, dotándolos de nuevas posibilidades. Por tal motivo 
es de suma importancia prever el comportamiento del material a través del tiempo, 
describiendo la estabilidad y durabilidad en la obra(estructura), dejando de lado la 
construcción clásica cemento – arena para dar paso a un proyecto innovador y con una 
conciencia medio ambiental. 
Sin embargo, una de las grandes limitaciones fue la poca o nula información del 
comportamiento de las estructuras a través de la modelación por software. Por este motivo, 
el objetivo principal en esta investigación fue validar la implementación de otras 
metodologías para ensayos de carga axial a mampuestos individuales MsPET y elementos 
tipo murete construidos con MsPET 
La investigación se enfocó en presentar una comparación entre datos reales a partir de 
modelos físicos y métodos numéricos por medio de los programas GeoStudio® Sigma/W y 
SAP2000®, llevando a la capacidad máxima de carga vertical para 5 muretes construidos a 
base de mortero y MsPET. Fueron construidos y fallados por medio de un pórtico que 
presento la resistencia máxima a compresión de los muros y el desplazamiento vertical 
medido por medio de un deformímetro. Estos dos resultados fueron utilizados como medio 
de comparación en los modelos numéricos evidenciando así la aproximación respecto los 
modelos. 
Gracias a la investigación mediante modelos físicos y numéricos, el proyecto es favorable, 
presentando resultados en las programaciones que ratifican su comportamiento con lo 
sucedido por los modelos físicos corroborando así la viabilidad y análisis en su ejecución. 
 
22 
 
2. PROBLEMÁTICA 
Colombia genera en desperdicios inorgánicos “12 millones de toneladas al año y solo se 
recicla el 17%. En el caso de Bogotá, se generan unas 7.500 toneladas al día y se reciclan 
entre 14% y 15%, incluso por debajo de promedio nacional” (Revista Dinero, 2017). Donde 
según un estudio del Banco Mundial y Planeación Nacional presentan que, “si se continúa 
con la misma dinámica de generación de residuos, sin adecuadas medidas para mejorar su 
aprovechamiento […], en el año 2030 habrá emergencias sanitarias en la mayoría de ciudades 
del país y una alta generación de emisiones de gases de efecto invernadero” (Revista Dinero, 
2017). En la actualidad han surgido varias ideas para darle solución a esta desmesurada 
contaminación, como la construcción de viviendas a partir de materiales MSPET, 
reutilizando botellas plásticas y convirtiendo estas en un material compuesto con la ayuda de 
cualquier tipo de suelo. 
Uno de los principales inconvenientes se encuentra al querer sustituir el ladrillo en una 
construcción por este nuevo elemento (PET-Suelo). Ya que no se encuentra información del 
correcto diseño del compuesto, ni normativas que regulen la condición que debe contar la 
construcción, para que la respuesta estructural a un sismo sea favorable. Uno de los elementos 
que servirán como guía para la construcción del MSPET es el proyecto de grado “Elaboración 
de un manual o guía preliminar para la implementación de mampuestos suelo- PET, para ser 
usados en autoconstrucción de vivienda y/o elementos de mobiliario urbano”, pero este sigue 
sin ser un documento reglamentado, ni normalizado, que asegure el correcto funcionamiento 
de la estructura. Para que este documento llegue a su siguiente nivel, se debe estudiar el 
comportamiento de la estructura y del suelo dentro del PET por medio de modelos 
preliminares de elementos finitos y discretos, donde tampoco se encuentra una guía para la 
correcta modelación de este elemento ni material. 
 
23 
 
3. CONCEPTOS GENERALES 
A continuación, se presentan los principales conceptos relacionados a la investigación 
propuesta. A partir de estos se desarrollará la temática de estudio. 
3.1. PET (Polietileno Tereftalato) 
PET (Polietileno Tereftalato) es un material que se fabrica a partir de dos materias primas 
derivadas del petróleo: Etileno y paraxileno, forma parte del grupo de los termoplásticos, 
razón por la cual es posible reciclarlo, este material fue patentado en 1941 por los científicos 
británicos Whinfield y Dickinson, pero no fue sino hasta el año de 1955 que empezó su 
producción comercial como fibra de poliéster, desde entonces se registró un crecimiento 
importante en el producto. A partir de 1976 se usa en la fabricación de envases principales 
para bebidas.(Ruggeri. 2013). 
3.1.1. Propiedades del PET 
Los envases producidos con PET son ligeros, transparentes, resistentes, no tóxicos y no 
alteran las propiedades del contenido. 
En la Tabla 1 se observa las características más relevantes del PET, como presenta en su 
documento El arquitecto Pedro Angumba: 
- Cristalinidad y transparencia, aunque admite cargas de colorantes 
- Buen comportamiento frente a esfuerzos permanentes 
- Alta resistencia al desgaste 
- Buen coeficiente de deslizamiento 
- Buena resistencia química 
- Buenas propiedades térmicas 
- Muy buena barrera a Co2, aceptable barrera a O2 y humedad. 
- Es compatible con otros materiales barrera que mejoran en su conjunto la calidad 
Barrera de los envases y por lo tanto permiten s uso en mercados específicos y es 
totalmente reciclable.(Pedro Angumba,2016). 
 
 
 
24 
 
Tabla 1. Propiedades del POLIETILENO - TEREFTALATO (PET). 
Fuente: Ladrillos elaborados con plástico reciclado (PET), para mampostería no portante.(Javier, 2016) 
DATOS TÉCNICOS DEL POLIETILENO - TEREFTALATO (PET) 
PROPIEDADES MECÁNICAS 
Peso especifico g/cm3 139 
Resistencia a la tracción fluencia/ rotura kg/cm2 900 
Resistencia a la flexión kg/cm2 1450 
Alargamiento a la rotura % 15 
Módulo de elasticidad (Tracción) kg/cm2 37000 
Resistencia al desgaste por roce Muy buena 
PROPIEDADES TÉRMICAS 
Temperatura de fusión ℃ 255 
Conductividad térmica Baja 
Temperatura de deformabilidad por calor ℃ 170 
Temperatura de ablandamiento de Vicat ℃ 175 
Coeficiente de dilación lineal de 23 a 100 ℃ mm por ℃ 0.00008 
PROPIEDADES ELÉCTRICAS 
Absorción de humedad % 0.25PROPIEDADES QUÍMICAS 
Resistencia a álcalis débiles a temperatura ambiente Buena 
Resistencia a ácidos débiles a temperatura ambiente Buena 
Comportamiento a la combustión Arde con mediana dificultad 
Propagación de llama Mantiene la llama 
Comportamiento al quemado Gotea 
 
3.1.2. PET como material de construcción 
Los elementos de construcción para mampuestos ya vienen dados de la forma convencional, 
para la construcción de mampostería portante y no portante, pero el objetivo es poder incluir 
un nuevo tipo de material en la elaboración de la estructura, reemplazando de forma 
económica al mampuesto convencional, nombrándolo como “eco ladrillo” el cual es una 
botella PET rellena con suelo (arena, tierra, etc.). 
El proceso es sencillo recolectar las botellas, llenarlas con tierra, arena escombros 
finos, sellarlas, amarrarlas con cuerda o Nylon® para conformar una red y luego 
incorporarlas al muro a través de una mezcla que (para lograr mayor firmeza y duración) 
puede ser en base a tierra, arcilla y cemento. En muros estructurales es muy importante el 
relleno de las botellas, para asegurar su resistencia a largo plazo, y hacerles una pequeña 
perforación para permitir la respiración del material de relleno. Este sistema ha mostrado 
ser de bajo impacto ecológico y medio ambiental (por la reutilización de botellas y tierra), 
25 
 
de bajo costo (ya que se emplea mano de obra no calificada y materiales considerados 
“desperdicios”), proporcionando soluciones de vivienda flexibles y económicas, acordes 
con las necesidades de las comunidades más pobres. (Diaz Vega & Nieto Gutiérrez., 2018) 
Proyectos de esta índole se han venido desarrollando como se presenta en un artículo de La 
Universidad Javeriana, a nivel latinoamericano como “tanques de agua, muros de 
cerramiento, columnas y cubiertas, tanto en viviendas como en edificios de uso comunal en 
varias comunidades de Honduras, Bolivia, Salvador y Colombia”(Cortes, López, Ruiz & 
Froese. 2012). La Universidad de La Salle en la sede Candelaria conserva un mobiliario 
urbano (banca) construido basándose en el Manual preliminar de mampuestos suelo-PET por 
Abel Darío y Daniela Nieto en el año 2018 (Figura 1). 
 
Figura 1. PET como material de construcción. 
Fuente: Abel Diaz & Laura Nieto. 
3.1.3. Ventajas y limitaciones del PET 
Según Cortes, López, Ruiz & Froese (2012) en su artículo nuevas alternativas en la 
construcción; botellas PET con relleno de tierra; son varias las ventajas de este material para 
usarlo en un sistema de construcción: 
3.1.3.1.Duración: las botellas plásticas (PET) tienen un periodo de degradación en el 
medio ambiente calculado en 200 a 300 años. Con lo cual se puede garantizar, por 
ese periodo, la estabilidad del material que contiene tierra. 
3.1.3.2.Buen aislamiento térmico: por tener como relleno tierra y un espesor de 28 cm, 
resulta ser un buen aislamiento térmico, generando un diseño bioclimático. 
3.1.3.3.Economía: permite un ahorro hasta de 50% en materiales en comparación con la 
construcción tradicional. 
26 
 
3.1.3.4.Autoconstrucción: El proceso de construcción es realizado por la misma 
comunidad necesitada, sin necesidad de una capacitación particular 
3.1.3.5.Botellas: no has restricción por tamaño, forma o marca de las botellas para su uso 
en el sistema. 
3.1.3.6.La mayor limitación que presenta el sistema es que no tiene reglamentación, ni 
estudios de caracterización, a nivel mundial y nacional, que permitan determinar 
el comportamiento del sistema. 
3.1.4. Producción y solución de PET Colombia 
Colombia genera en desperdicios inorgánicos “12 millones de toneladas al año y solo se 
recicla el 17%. En el caso de Bogotá, se generan unas 7.500 toneladas al día y se reciclan 
entre 14% y 15%, incluso por debajo de promedio nacional”(Revista Dinero, 2017). Donde 
según un estudio del Banco Mundial y Planeación Nacional presentan que, “si se continúa 
con la misma dinámica de generación de residuos, sin adecuadas medidas para mejorar su 
aprovechamiento […], en el año 2030 existirán emergencias sanitarias en la mayoría de 
ciudades del país y una alta generación de emisiones de gases de efecto invernadero” 
(" Colombia genera 12 millones de toneladas de basura y solo recicla 17%," 2017). 
“María del Pilar Noriega, directora del Instituto de Capacitación e Investigación del 
Plástico y el Caucho (ICIPC), sostiene que Colombia solo cumple con una tercera parte del 
ciclo que debe cerrar ese tipo de material. 
La tarea completa la ejecutan algunos países europeos (Suiza, Austria, Alemania, 
Holanda y Suecia). En 2016, por ejemplo, la producción europea de plásticos fue de 60 
millones de toneladas, de esa cantidad, 31.1 % fue recuperada a través del reciclaje, 41.6 % 
fue recuperada energéticamente y 27.3 % fue dispuesta en rellenos sanitarios. 
En Colombia la producción de estos materiales alcanza 1.3 millones de toneladas y 
la tasa de reciclaje de algunos de ellos, como las botellas de PET, es de un 30 %, en parte 
por la reconversión que realizó Enka de Colombia (de empresa textilera a productora de 
fibras sintéticas) en cuya planta del municipio de Girardota recicla 32.076 toneladas de 
botellas de este tipo cada año.”(Arias Jiménez, 2018). 
27 
 
Una solución actual para la producción desmesurada de material es el desarrollo de la 
tecnología “ecoflex” en algunas empresas de cadena como Coca-Cola, generando botellas 
con un porcentaje menor de plástico, ahorrando así toneladas de material, otra idea es Ecobot 
un equipo compactador de botellas plásticas en la Isla de San Andrés donde el 90% de los 
residuos sólidos son plásticos, presentado una iniciativa donde el usuario deposita las botellas 
y recibe un cupón descuento de empresas asociadas. 
3.2. Material Compuesto 
“Un material compuesto es un sistema integrado por una mezcla o combinación de dos o más 
micro o macro constituyentes que difieren en forma y composición química y que son 
esencialmente insolubles entre sí Figura 2. La importancia ingenieril de los materiales 
compuestos es muy grande ya que se combinan las propiedades y prestaciones de los 
materiales constituyentes cuando se diseña y se fabrica el material compuesto 
correctamente.” (Ciencias de Materiales, 4 curso,2004/2005). 
 
Figura 2. Ejemplo de Material compuesto. 
Fuente: Elaboración propia. 
28 
 
3.3. Material de relleno 
3.3.1. Arena 
 Es un conjunto de fragmentos sueltos de rocas o minerales de pequeño tamaño. En 
geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 
0.063 y 2 milímetros (mm). Las partículas por debajo de los 0.063 mm y hasta 0.004 mm se 
denominan limo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64 mm se 
denominan grava. La arena varía en forma lisa y redonda a muy áspera y angular. Las formas 
lisas y redondas se encuentran en materiales arrastrados por el aire, los granos sub redondos 
se presentan en aluviones y arenas de playa y aquellos angulares en depósitos glaciales. 
3.3.1.1. Permeabilidad 
 La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad del flujo de agua a 
través de éste durante un período determinado. Generalmente se expresa o bien como una 
tasa de permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milímetros por hora (mm/h), o 
centímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente de permeabilidad en metros por 
segundo (m/s) o en centímetros por segundo (cm/s). La Tabla 2 presenta los coeficientes de 
permeabilidad según la clase de suelo que se presente. 
Tabla 2. Clases de permeabilidad de los suelos para obras de ingeniería civil. 
Fuente: http://www.fao.org/tempref/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm 
 
3.4. Mampostería 
Mampostería, se conoce como el sistema tradicional de construcción, que consiste en erigir 
muros y paramentos mediante la unión de mampuestos o elementos rígidos. El libro demateriales para ingeniería civil afirma que, “una estructura de mampostería se forma 
combinando elementos de mampostería, como piedra o ladrillo, con motero.”(Mamlouk. & 
Zaniewski., 2009). 
Los elementos de mampostería según Mamlouk y Zaniewski (2009) se puede clasificar 
como: Elementos de mampostería de hormigón (que pueden ser huecos o solidos), ladrillos 
Limite inferior Limite superior 
Permeable 2x10^-7 2x10^-1
Semipermeable 1x10^-11 1x10^-5
Impermeble 1x10^-11 5x10^-7
Clases de 
Permeabilidad 
Coeficiente de permeabilidad (K en m/s)
http://www.fao.org/tempref/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm
29 
 
de arcilla, ladrillos de construcción, ladrillos de vidrio y Piedra (normalmente son elementos 
solidos). 
3.4.1. Elementos de mampostería de hormigón 
Son elementos de alta resistencia a la compresión y de alta durabilidad usados principalmente 
para la construcción de muros estructurales, muros de contención, muros divisorios, 
cerramientos, fachada de viviendas, etc. Aquellos elementos que son sólidos suelen ser 
llamados ladrillos de hormigón, mientras aquellos huecos se les conocen como bloque de 
hormigón, los cuales ayudan a reducir de forma significativa el peso de la estructura. Su 
fabricación se realiza mediante la mezcla de hormigón (cemento, agua, agregados y aditivos). 
Los elementos de mampostería de hormigón solidos se encuentran en dos calidades (N y S), 
en donde la calidad N presenta una mayor resistencia a la compresión y a la penetración de 
humedad que los de calidad S. Según la ASTM C55, la resistencia mínima a compresión del 
elemento individual es 20.7MPa (3000psi) para la calidad N y de 13.8MPa (2000psi) para la 
calidad S. La tabla 3, presentan los valores permitidos de resistencia a la compresión por la 
NTC 4076 (Unidades bloques y ladrillos de concreto, para mampostería no estructural 
interior y chapas de concreto), donde el valor mínimo permitido por unidad es 5 Mpa. 
Tabla 3. Requisito de resistencia mínima a la compresión, mampostería no estructural. 
Fuente: NTC 4076. 
Resistencia a la compresión a los 28 d, evaluada 
sobre el área neta promedio (Mínimo, MPa) 
Promedio de 3 unidades Individual 
6.0 5.0 
 
La Tabla 4, presenta los valores mínimos de resistencia a compresión para la NTC 4026 
(Ingeniería civil y arquitectura. Unidades bloques y ladrillos de concreto para mampostería 
estructural), donde los valores mínimos permitidos por unidad van de 7-11Mpa. 
Tabla 4. Requisito de resistencia mínima a la compresión, mampostería estructural. 
Fuente: NTC 4026. 
Resistencia a la compresión a los 28d, evaluada sobre el área 
neta promedia (Mínimo, Mpa) 
Clase Promedio 3 unidades Individual 
Alta 13 11 
Baja 8 7 
 
 
30 
 
3.4.2. Ladrillos de arcilla sólidos 
 Son bloques de pequeño tamaño fabricados con arcilla de cocina usados para revestimientos 
y fines estéticos. La composición de la arcilla se encuentra compuesta principalmente por 
silicio (gránulos de arena), alúmina, cal, hierro, manganeso, azufre y fosfato. Para producir 
el ladrillo, se toma la arcilla y mezcla con agua, se moldea, deja secar y cuece. Posee una 
densidad media de 2mg/m3 (125libra/pie3). La resistencia a compresión en el ladrillo depende 
del método de fabricación y cocción usada en su elaboración. Una de las características de 
este material es que presentan propiedades aislantes, aportando a las casas construidas con 
este, calidez en invierno y frio en verano. La Tabla 5, presenta los valores mínimos de 
resistencia a compresión para la NTC 4205 (Ingeniería civil y arquitectura. Unidades de 
mampostería de arcilla cocida. Ladrillos y bloques cerámicos), donde los valores mínimos 
permitidos por unidad para mampostería estructural van de 3.5-15Mpa. 
Tabla 5. Propiedades físicas de las unidades de mampostería estructural. 
Fuente: NTC 4205. 
Tipo 
Resistencia mínima a la compresión MPa (kgf/cm2) 
Promedio 5U Unidad 
PH 5.0 (50) 3.5 (35) 
PV 18.0 (180) 15.0 (150) 
M 20.0 (200) 15.0 (150) 
PH= Unidad de mampostería de perforación horizontal (Ladrillo y bloque) 
PV= Unidad de mampostería de perforación vertical (Ladrillo y bloque) 
M= Unidad de mampostería maciza (ladrillo) 
La Tabla 6, presenta los valores mínimos de resistencia a compresión para la NTC 4205 
(Ingeniería civil y arquitectura. Unidades de mampostería de arcilla cocida. Ladrillos y 
bloques cerámicos), donde los valores mínimos permitidos por unidad para mampostería no 
estructural van de 2.0-10Mpa. 
Tabla 6. Propiedades físicas de las unidades de mampostería no estructural. 
Fuente: NTC 4205. 
Tipo 
Resistencia mínima a la compresión MPa (kgf/cm2) 
Promedio 5U Unidad 
PH 3.0 (30) 2.0 (20) 
PV 14.0 (140) 10.0(100) 
M 14.0 (140) 10.0(100) 
PH= Unidad de mampostería de perforación horizontal (Ladrillo y bloque) 
PV= Unidad de mampostería de perforación vertical (Ladrillo y bloque) 
M= Unidad de mampostería maciza (ladrillo) 
31 
 
3.5.Strain Gauges o Galgas extensiométricas. 
Una galga extensiométrica es un sensor, que mide la deformación promedio bajo su 
superficie. Se basa en el efecto piezorresistivo, que es la propiedad que tienen los materiales 
de cambiar de valor nominal de su resistencia cuando se les somete a esfuerzos y se deforman 
en dirección de los ejes mecánicos. Si bien es adimensional, en muchos casos se suele 
expresar en unidades de [mm]/[mm]. En la práctica, la magnitud de medida de strain en muy 
pequeña por lo que usualmente se expresa como microstrain [με], que es ε x 10-6. 
Las galgas extensiométricas generalmente se fijan sobre varios puntos del material bajo 
prueba y se conectan mediante un cable a un amplificador de señal. Si la galga se estira o 
comprime; la resistencia eléctrica de la rejilla de medición cambia. La razón de esto es 
que cuando la rejilla se estira la corriente tiene que viajar una mayor distancia y el 
conductor por el que fluye también se vuelve más delgado, incrementando la resistencia. 
Debido a este cambio en la resistencia la deformación en la galga puede ser determinada y 
es expresada en µm/m. La deformación también puede referirse a la compresión, en otras 
palabras, tensión negativa. En este caso, la resistencia se reduce proporcionalmente. 
(HBM. Aplicaciones “¿Cómo funcionan las galgas extensométricas?” Agosto de 2017). 
 
Figura 3. Resistencia eléctrica de una galga extensiométrica, al contraerse o estirarse. 
Fuente: HBM. Aplicaciones “¿Cómo funcionan las galgas extensométricas?” 
3.6. Muros confinados estructurales 
Según la NSR -10 Titulo E, se consideran muros estructurales aquellos que resisten las 
fuerzas horizontales causadas por el sismo, o viento, además de soportar las cargas verticales, 
muertas y vivas, en el caso de que constituyan soporte del entrepiso y/o cubierta, además 
32 
 
presentan una continuidad vertical desde la cimentación hasta el diafragma superior del nivel 
considerado, no tiene ningún tipo de abertura por lo tanto se encuentra confinado, se 
caracteriza por tener gran resistencia (Figura 4). 
 
Figura 4. Muro confinado 
Fuente: (Asociación Colombiana de ingeniería sísmica.) 
3.7. Muros no estructurales 
Cumple la función de separar espacios dentro de la casa y no soporta ninguna carga adicional 
a su peso propio. 
3.8. Elementos finitos 
Según Marcelo Pardo(2017) en su video de Introducción al método de los Elementos Finitos 
define a este como un método numérico para la resolución de ecuaciones diferenciales, todas 
estas ecuaciones tienen una forma particular de discretización dividiendo el dominio de una 
estructura monolítica en un numero finito de partes, de ahí su nombre, este método de 
elementos finitos divide el dominio en elementos más grandes, por lo tanto mientras más 
elementos se utilicen para discretizar o dividir la estructura más cercana será esta de la 
solución exacta, como se presenta en la Figura 5. 
 
Figura 5 Número de elementos Vs Precisión.