Uso del bambú como material de construcción en estructuras no

ARTÍCULO ORIGINAL
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 ( 0 1 )
D O I: h tt p : / / d x . d o i. o r g / 1 0 . 1 8 2 5 9 / a c s . 2 0 1 5 0 2 4
Uso del ba m b ú com o m aterial de construcción en estructuras no
convencionales en la ciudad de H uancayo
Bam boo as a building material in unconventional
structures in Huancayo city
Vladimir Simón Montoya Torres1
Universidad Continental
vlad00800@ yahoo.es
RESUMEN
ABSTRACT
El objetivo lo g ra d o ha sido la experim entación del
uso del ba m bú com o m aterial de construcción en
estructuras que generen espacios no convencionales.
Esta investigación fue de nivel descriptivo, diseño
transversal; se a p lica ro n m ediciones de porcentaje
de hum edad en el ba m bú con el propósito de m ed ir
su resistencia en clim as de aire seco. Se escogió la
ciudad de C h an cham a yo com o fuente de m ateria
p rim a , y para el proceso constructivo se elig ió la ciudad
de H uancayo, am bas provincias del d e pa rta m en to
de Junín. C o m o resultados de este tra b a jo , se ha
seleccionado m aterial para la construcción, luego se
procedió a seccionar las muestras que presentaban
un 8 0 % de hum edad en sus fibra s, al fin a liz a r el
proceso constructivo evidenciaba que la hum edad
ba jó a un 6 0 %; luego se construyó una estructura
sencilla usando herram ientas m anuales para
en sam b lar un p a ra b o lo id e hip e rb ó lico utilizando
la especie de bam bú (G uadua an gu stifo lia Kunth).
Entre las conclusiones a las cuales se a rrib ó ,
podem os m en cio nar que, se lo g ró construir una
propuesta geom étrica no convencional de m anera
sencilla y rá p id a , p ro p o n ie n d o así una estructura no
convencional; se d e sarro lló un rá p id o ensam ble, y su
edificación fue fa vo ra b le al m om e nto de construir; el
m aterial sufrió una p é rdida de hum ed ad provocada
po r el clim a seco de la ciudad de H uancayo,
situación que generó fisuras en las superficies del
ba m bú utilizad o, esto dem uestra que el m aterial es
vulne rable a cam bios de espacio g e o g rá fico y clim a.
The study a im was to experim ent w ith b a m b o o as
a bu ild in g m aterial to assemble structures that
generate unconventional spaces. This pa p e r was
o f descriptive level, and cross-sectional design;
m easurem ents o f hu m id ity in b a m b o o were a p plied
in o rd e r to m easure th e ir strength in dry a ir climates.
C h an cham a yo city was chosen as a source o f raw
m a terial, and H uancayo city fo r the construction
process, both provinces o f Junin region. After
selecting the construction m a terial, we sectioned the
sam ples th a t presented 80% m oisture on its fibers; at
the end o f the construction process it was evident that
m oisture lowered down to 60%. As a result; a sim ple
structure m ade of the b a m b o o species (G uadua
an gu stifo lia Kunth) was built using hand tools to
construct a hyperbolic p a ra b o lo id .
In this way,
we m an ag ed to build a sim ple and fast geom etric
unconventional structure, o f quick assembly, and
fa vo ra b le construction when b u ild in g ; the m aterial
suffered a loss o f m oisture caused by the dry clim ate
o f the city o f H uancayo, thus ge ne rating cracks on the
b a m b o o surfaces, and this shows th a t the m aterial
is vu lne rable to clim ate changes and ge og raph ica l
space.
Palabras clave: Bam bú, g u ad ua ,
estructuras, no convencional.
Keyw ords:
B am boo,
g u ad ua ,
structures, unconventional.
construction,
construcción,
H istorial del artículo:
R e c ib id o : 2 8 d e o ctu b re d e 2 0 1 4 . A p ro b a d o : 0 6 d e a b ril d e 2 0 1 5 . D isp o n ib le en lín e a : 3 0 d e ju n io d e 2 0 1 5
|
1 A r q u it e c t o , d o c e n te d e la E s c u e la A c a d é m ic o P ro fe s io n a l d e A r q u it e c t u r a d e la U n iv e r s id a d C o n t in e n t a l.
162
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 (0 1 )
M o n to y a V la d im ir
INTRO DUCCIÓ N
Esta
investigación
pro p o n e
e xp lo ra r
ba jo la
v ia b ilid a d de una estrategia m etod ológica
de
observación y exp erim e ntación , las propiedades y
virtudes del b a m b ú com o una alternativa de sistema
constructivo no convencional, ob tenien do la m ateria
p rim a de experim entación de la selva central del Perú,
específicam ente de la provincia de C h ancham ayo,
de pa rta m e n to de Junín.
Plantea v a lo ra r el con ocim ien to de nuevas alternativas
X
%
%
*
*
#
#
F ig u ra N ° 1:
E s q u e m a d e G u a d u a s o m e tid a a c o m p re s ió n .
t
diferentes usos. En nuestro caso lo llevam os al cam p o
de la construcción, que es un escenario de m últiples
po sib ilidad es, ya el 2 0 0 8 se d io un gran avance en
la legislación perua na, al conocerse la a p rob ació n
de Planes N a cion ales de P rom oción de C a ñ a Brava y
Bam bú (1) Posteriormente, en el 2 0 1 2 fue a p ro b a d a
la N o rm a Técnica E .01 00 del Reglam ento N a cion al de
C onstrucciones (2), do cum ento de carácter oficial para
to d o tip o de edificaciones en el país.
El pro b le m a
plan te ad o fue: ¿Cuáles son las
lim itaciones para construir con b a m b ú estructuras no
convencionales en Huancayo? El objetivo fue construir
un m od elo geom étrico a escala real para ensayar los
distintos ensam bles y em palm es estructurales que se
desarrollen dentro del clim a de la ciudad de H uancayo
y po d e r realizar m ediciones de hu m ed ad y de cálculo
estructural en fun ción de m asa, d iá m e tro y porcentaje
de hum edad p o r segmento.
La idea fue d e sa rro lla r un m od elo construido de
una fo rm a geom étrica com o la de un p a ra b o lo id e
h ip e rb ó lico , el cual estará expuesto al m edio am biente,
y podrem os observar su co m p o rta m ie n to y variació n
de sus pro pieda de s físico-m ecánicas en función del
clim a.
En lo personal estos ensayos tam bién me perm itieron
exp erim e ntar las posibilidades de transfo rm a ció n de
las cañas de b a m b ú en elem entos estructurales, que
son fo rm u la d o s en ga binete de m an era teórica y que
p o r in te rm ed io de esta investigación fue ro n propuestos
en una construcción real y som etida a las condiciones
reales con lo que pude entender cóm o se com p orta el
m aterial en fun ción de su disposición estructural y sus
posibilidades espaciales.
MATERIAL Y MÉTODOS
T
F ig u ra N ° 2 :
El tip o de investigación propuesto fue descriptivo. El
m od elo construido a escala real fue realizado po r
estudiantes de la Escuela A cad ém ico Profesional de
A rquitectura que nunca habían tra b a ja d o con un
m aterial com o el bam bú.
E s q u e m a d e G u a d u a s o m e tid a a tra c c ió n .
constructivas, cuya propuesta considera ser sostenibles
en su pro du cción , en su aplicación a la construcción,
pero que para ello es fu n d a m e n ta l prim e ro conocer
todas sus virtudes y defectos, y así entender sus
po sib ilidad es en el cam p o constructivo, a b rie n d o
un ab a n ico de posibilidades com o en lo industrial,
artesanal, ag ríco la , turístico y eco ló gico .
En la actu a lid a d el Perú pertenece al INBAR
(International N e tw ork fo r B am boo and Rattan), y
m ediante esta org an ización m un dial se han d a do
pasos im portantes en el d e sarro llo del b a m b ú en sus
A n a liza r los rendim ientos físicos m ecánicos de acuerdo
con los estándares de resistencia de la G u a d u a
an gu stifo lia en función de los diám etros de cada caña,
es im p ortan te hacerlo en rendim ientos a los que serán
som etidos estos elem entos com o son los esfuerzos de
com presión, flexión, tracción corte e inercia. Estos
esfuerzos son analizados de la siguiente m anera:
C o m p re s ió n : El esfuerzo de com presión es resultante
de las presiones que existe de ntro de un sólido
d e fo rm a b le o m edio continuo, caracterizada porque
tiende a una reducción de volum en o un aco rta m ie nto
en de te rm in a d a dirección (figura N° 1).
163
U so d e l b a m b ú c o m o m a te ria l d e c o n s tru c c ió n e n e stru ctu ra s n o c o n v e n c io n a le s
Tracción: En el cálculo de estructuras e ingeniería se
de n o m in a tracción al esfuerzo a que está som etido un
cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en
sentido opuesto, y tienden a estirarlo. Lógicam ente, se
considera que las tensiones que tiene cu a lq u ie r sección
pe rp e n d icu la r a dichas fuerzas son norm ales a esa
sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que
intentan a la rg a r el cuerpo (figura N° 2).
Flexión: Se de n o m in a flexión al tip o de deform ación
que presenta un elem ento estructural a la rg a d o en
una dirección pe rp e n d icu la r a su eje lo n g itu d in a l. El
té rm in o "a la rg a d o " se aplica cuando una dim ensión
es do m in a n te frente a las otras. Un caso típico son
las vigas, las que están diseñadas para traba ja r,
p rincip alm ente , p o r flexión. De igual m o d o , el concepto
de flexión se extiende a elem entos estructurales
superficiales com o placas o lám inas.
El rasgo m ás destacado es que un ob je to som etido a
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 ( 0 1 )
N° 2), en el cual se an aliza las diferentes muestras
de b a m b ú de acuerdo con un proceso m e tod ológico
de to m a de datos que recom ienda los form ato s de
experim entación con gu ad ua (4).
T a b la N ° 1:
C á lc u lo d e á re a d e s e c c ió n c ir c u la r d e d ife re n te s
d iá m e tr o s d e b a m b ú e s .
G uadua
R en cm .
r en cm.
Á rea
en cm 2
Espesor
1
4 ,1 0
3 ,6 0
1 ,0 0
1 2 ,1 0
2
4 ,2 5
3 ,8 0
0 ,9 0
1 1 ,3 8
3
4 ,3 1
3 ,8 5
0 ,9 2
1 1 ,7 9
4
4 ,8 2
3 ,9 8
1 ,6 8
2 3 ,2 2
5
5 ,1 2
4 ,2 5
1 ,7 4
2 5 ,6 1
6
5 ,4 2
4 ,6 1
1 ,6 2
2 5 ,5 2
7
5 ,8 0
4 ,9 8
1 ,6 4
2 7 ,7 7
8
6 ,2 0
5 ,3 6
1 ,6 8
3 0 ,5 1
9
6 ,4 0
5 ,5 8
1 ,6 4
3 0 ,8 6
10
6 ,7 8
5 ,9 1
1 ,7 4
3 4 ,6 8
11
6 ,9 8
6 ,2 1
1 ,5 4
3 1 ,9 1
12
7 ,2 8
6 ,4 9
1 ,5 8
3 4 ,1 8
T a b la N ° 2:
C á lc u lo
c a rg a
de
re s is te n c ia s
p u n tu a l
de
de
cañas
a c u e rd o
con
p a ra
u na
la c a rg a
a d m is ib le .
F ig u ra N ° 3 :
E s q u e m a d e G u a d u a s o m e tid a a e s fu e rz o s d e
Guadua
fle x ió n .
flexión presenta una superficie de puntos ta l, llam ad a
fib ra neutra, que la distancia a lo la rg o de cualquier
curva contenida en ella no varía con respecto al va lo r
antes de la d e form ación (figura N° 3). El esfuerzo que
provoca la flexión se de n o m in a m om e nto flector.
In e rcia : Es la cap acidad de un cuerpo de perm anecer
en estado de reposo o m ovim iento. La inercia de la
sección a m ayo r distancia de la masa a su centro de
gra ve d a d , m ayo r será su inercia
C o no cer estas propiedades físicas de la gu ad ua (3)
o b a m b ú es m uy im p ortan te porque así podem os
co m p re n d e r los esfuerzos que tienen que sop ortar
estos elem entos cuando estén dispuestos en una
estructura au topo rta nte. Estos datos los analizarem os
y ord en arem o s en las siguientes tablas, la prim era es
para calcula r el área de la sección de cada b a m b ú
(tabla N°1), con el resultado de este p rim e r cálculo se
de sarro lla el análisis de capacidades portantes (tabla
164
Ag en
Pu en
Fc en
cm 2.
kg.
k g/cm 2
Estim ado
n .° de
guaduas
1
1 2 ,1 0
5000
130
3 ,1 7 9
3
2
1 1 ,3 8
5000
130
3 ,3 8 0
3
3
1 1 ,7 9
5000
130
3 ,2 6 2
3
4
2 3 ,2 2
5000
130
1 ,6 5 6
2
5
2 5 ,6 1
5000
130
1 ,5 0 2
2
6
2 5 ,5 2
5000
130
1 ,5 0 7
2
7
2 7 ,7 7
5000
130
1 ,3 8 5
1
8
3 0 ,5 1
5000
130
1 ,2 6 1
1
9
3 0 ,8 6
5000
130
1 ,2 4 6
1
10
3 4 ,6 8
5000
130
1 ,1 0 9
1
11
3 1 ,9 1
5000
130
1 ,2 0 5
1
12
3 4 ,1 8
5000
130
1 .1 2 5
1
Para el segundo cálculo usamos la siguiente lógica,
siendo el caso de s o p o rta r una carga trib u ta ria de 5
0 0 0 kg ap lica m os la fó rm u la de elem entos som etidos
a com presión para d e te rm in a r el núm ero de guaduas
para una colum na.
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 (0 1 )
Nc =
Pu
------------A g x Fc
Dónde:
Nc
Pu
Ag
Fc
=
=
=
=
N u m e ro de guaduas en la colum na.
C a rg a trib u ta ria de la colum na
Área de las guaduas.
Esfuerzo a d m isib le a esfuerzos de com presión
(1 3 0 kg/cm 2)
En su hábitat natural los bam búes pueden crecer de
rizom as o raíces, que es m uy im p ortan te , porque esta
plan ta no tiene un ta llo central com o en el caso de los
árboles que cuentan con una sola raíz, esta diferencia
hace que los bam búes se sustenten en sus rizom as,
com o un sistema subterráneo de soporte, esto perm ite
un crecim iento acelerado de la especie, que
una
vez co n fo rm a d o sus sistema de rizom as, crece de
m anera a lea to ria dentro de la red subterránea, lo cual
evidencia su crecim iento tip o gra m ín ea (5).
Los bam búes en m uchas partes del m un do pueden
crecer hasta una altu ra cercana de 25 m con un
d iá m e tro considerablem ente m uy estrecho, su m adera
es 25 % más dura que el roble y es más durable
que m uchas de las especies de m aderas duras y de
clasificación A. El in te rio r hueco hace que sea un
m aterial altam ente ligero y elástico, en pro m e d io de
6 0 0 -8 0 0 kg /m 3 .
La fuerza de flexión extrem a y una resistencia a la
tracción parecida a las estructuras de acero hace
del
ba m bú una elección obvia com o un m aterial
de construcción resistente a las fuerzas sísmicas,
sin e m b a rg o puede astillarse cuando se utiliza en
espacios exteriores expuestos, tam bién es necesario
M o n to y a V la d im ir
para pro te ge r este pro du cto natural de los efectos de
la hum edad y proteger del ataque de los insectos y
la descom posición p o r hongos. El bam bú no tiene
ning una resina o ácido tán ico, p o r lo que es muy
ad ecu ad o para p in ta r (6).
A lgunas especies de bam búes son las plantas
terrestres conocidas de crecim iento más veloz
ya
que se observan bam búes que crecen 1 m en 24 h,
pero en condiciones de la b o ra to rio . A lgunos géneros
im portantes de bam búes leñosos son Bam busa (120
especies), C husquea (1 0 0 especies) y Phyllostachys (45
especies) (7).
RESULTADOS
Se lo g ró construir un p a ra b o lo id e hip e rb ó lico de 4 m
de la do , el cual fue en sam b lad o con la participación
de estudiantes de la Escuela A cad ém ico Profesional de
A rquitectura de la Universidad C ontinental y dentro
del cam pus universitario (figura N° 5 y 6).
Esta estructura tra b a jó en un proceso de tres meses,
in icia d o con el tra sla d o de las cañas de bam bú
desde la ciudad de La M erced, C han cham a yo, hacia
la ciudad de H uancayo en un estado verde y con un
a lto porcentaje de hum edad, el cual se fue disipa nd o
ráp id a m e n te p o r el ca m b io de clim a (figura N° 7).
Las estructuras se en sam b laro n con fa cilid a d p o r la
ventaja del m aterial de ser livian o sobre el volum en que
ocupa. Esta característica se acentuó más con los días
de tra b a jo a razón de la deshidratación de las cañas
de bam bú. D urante el tra b a jo se usaron herram ientas
m anuales con las que se tra n sfo rm ó los culm os de
ba m bú en latillas long itudina les, las cuales adoptan
165
U so d e l b a m b ú c o m o m a te ria l d e c o n s tru c c ió n e n e stru ctu ra s n o c o n v e n c io n a le s
F ig u ra N ° 5 A : C o n s tru c c ió n
166
d e la e s tru c tu ra d e l p a r a b o lo id e h ip e r b ó lic o .
F ig u ra N ° 5 B :
C o n s tru c c ió n
d e la e s tru c tu ra d e l p a r a b o lo id e h ip e r b ó lic o .
F ig u ra N ° 5 C :
C o n s tru c c ió n
d e la e s tru c tu ra d e l p a r a b o lo id e h ip e r b ó lic o .
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 ( 0 1 )
A p u n t. c ie n c . so c. 2 0 1 5 ; 0 5 (0 1 )
M o n to y a V la d im ir
m étodo de ensam ble es reco gido de las experiencias
c o lom b ian as y ecuatorianas (3) de técnicas de uniones
ancestrales (8) y ba jo las recom endaciones en el
d e sarro llo de uniones tecnificadas p o r las experiencias
ecuatorianas de ensam ble de estructuras de bam bú.
DISCUSIÓN
F ig u ra N ° 6 :
V ista s
de
la
e s tru c tu ra
del
p a r a b o lo id e
Los resultados obtenidos de esta experim entación de
técnicas constructivas con bam bú fue ro n favorables en
el aspecto de versa tilid ad y fa cilid a d para d e sa rro lla r
los ensam bles, ello se pudo evidenciar al tra b a ja r con
los estudiantes, quienes com p ren die ron y apren die ron
ráp id a m e n te cóm o m a n e ja r el sistema constructivo.
h ip e r b ó lic o .
O tro fa cto r im p ortan te es el co m p ro b a r la relación
peso versus volum en lo cual justifica lo livian o que es
m aterial a pesar de ten er un gran volum en (6 0 0 -8 0 0
k g /m 3 ), esta relación aum enta su valor.
F ig u ra N ° 7 :
F ig u ra N ° 8 :
C a ñ a s d e b a m b ú e n su e s ta d o
La hu m ed ad interna del bam bú fue v a ria n d o con el
tie m p o , el m on itore o se realizó durante el proceso
de la experim entación, inicialm ente este es un factor
m uy fa vo ra b le pero al pasar los días el fa cto r de
hum edad en el in te rio r de las fibras del ba m bú se
acrecienta y esta pé rdida de hum edad causada po r
el clim a seco de la ciudad de H uancayo se m anifiesta
negativam ente al ge n e ra r fisuras en las superficies de
los culm os (entrenudos) del ba m bú , que prim e ro son
fisuras leves, pero al pasar las sem anas estas fisuras
se extienden p o r el resto de la caña. Este fen óm en o es
causado p o r la deshidratación excesiva del bam bú y
se acentúa con m ayo r fuerza cuando está expuesto a
lluvia y sol continuo.
p o s tra s la d o .
B ib lio te c a y C e n tro d e In v e s tig a c ió n d e B a m b ú
de
la
U n iv e rs id a d
S a n tia g o
C a tó lic a
de
G u a y a q u il, E cu a d o r.
una gran fle xib ilid a d con respecto a su configuración
tubular. Posterior al tra b a jo de h a b ilita d o de culmos
y de latillas se utilizaron herram ientas eléctricas para
g e n e ra r perforaciones y usar pernos y varilla s roscadas
para e m p a lm a r los com ponentes en la estructura. Este
Los bam búes que se encuentran en som bra sufren
fisuras pero no en exceso, esto sin considerar
que la m ateria prim a no fue preservada com o lo
recom iendan los estudios de preservación técnica y
ancestral del Arq. Jorge M ora n U b idia (9). Este caso
fue muy im p ortan te observar du ran te la construcción
y tie m p o de recolección de datos porque de esta
m anera com prendem os m ejor que un m aterial com o
el bam bú es m uy versátil pero no es ó p tim o en un
clim a seco com o el de la ciudad de H uancayo, donde
los cam bios de tem pe ratura son muy bruscos y las
estaciones clim áticas bien m arcadas. La experiencia
nos encam ina a una lógica que los m ateriales de
construcción de una de term in ada latitud geográfica
com o es la selva central , se com p ortan m ejor en
su clim a de orige n, para nuestro caso la m ateria
p rim a fue obtenida de la ciudad de
La M erced,
C h an cham a yo, d e p a rta m en to de Junín, y se tra b a jó
con la especie de G u a d u a an gu stifo lia Kunth, que de
a cuerdo con los em p a d ro n a m ie n to s realizados po r
INBAR en Latinoam érica, la selva alta del Perú en
el de pa rta m e n to de Junín es h á bita t natural de esta
especie de gram ínea.
167
U so d e l b a m b ú c o m o m a te ria l d e c o n s tru c c ió n e n e stru ctu ra s n o c o n v e n c io n a le s
El tra b a jo pe rm itió exp erim e ntar de prim era m an o un
m aterial no convencional en un escenario ge o g rá fico
distinto al de su hábitat, construyendo una estructura
au topo rta nte y que se pueda observar sus cam bios
físicos durante la experim entación.
En conclusión, el bam bú es un m aterial que dem uestra
sus pro pieda de s físicas m ecánicas y su
am p lia
versa tilid ad en la a p lica ció n constructiva de elem entos
estructurales y que deja m uchos más cam pos de
investigación
en to rn o a sus propiedades y a su
vu ln e ra b ilid a d e s com o m aterial natural y orgánico.
Es una re a lid a d m uy distinta la situación del bam bú
en nuestro vecino país del norte, el caso de Ecuador
que dedica m ucho tie m p o y esfuerzos económ icos a la
investigación en ba m bú (figura N° 8), les ha p e rm itido
avanzar y p ro p o n e r nuevas y propias tecnología.
Nuestro caso es que contam os con una ga m a m ayor
de variedades y clim as donde po de r exp erim e ntar las
diferentes po sib ilidad es del ba m bú , es un reto que
com o peruanos debem os alcan zar más aún que ah ora
ya existe un m arco no rm ativo y legislativo.
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