03 2012 ENRIQUE ROBERTO ALVAREZ CASTILLA anexo
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ANEXO A A.1.- Valores obtenidos de los módulos de resistencia a compresión. A continuación se muestran los valores obtenidos de las pruebas del laboratorio realizadas en el Instituto de Ecología de la Ciudad de Xalapa, donde se ensayaron 196 muestras con diferentes características de diámetro, altura y espesor. Esto tiene el objetivo de conocer la variación que arrojan los resultados de las pruebas y establecer los criterios para el diseño de piezas de bambú a compresión simple y su probable mecanismo de falla en las conexiones con este material: h/e=2 BASAL Desviación Desviación No. de Muestras 3 2 Promedio 2 1 300-350 351-400 401-450 451-500 Rango de Fatigas (kg/cm2) Gráfica A.1-1 NOMENCLATURA h/e = h/d = d/n = b/n = m/n = altura de la muestra (cm.) / espesor (cm.) altura de la muestra (cm.) / diámetro promedio (cm.) distal con nudos basal con nudos medial con nudos Basal = Parte inferior del culmo. Medial = Parte intermedia del culmo. Distal = Parte más alejada del culmo. 111 h/e=2 MEDIAL Desviación Desviación No. de Muestras 3 Promedio 2 2 301-400 401-500 501-600 Rango de Fatigas (kg/cm2) Gráfica A.1-2 h/e= 8 MEDIAL 3 Desviación Desviación No. de Muestras Promedio 2 2 1 0 501-600 601-700 701-800 801-900 Rango de Fatigas (kg/cm2) Gráfica A.1-3 112 901-1000 h/e= 8 DISTAL Desviación Desviación No. de Muestras 2 2 Promedio 1 401-500 501-600 1 1 601-700 701-800 1 801-900 901-1000 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-4 h/e=8 BASAL No. de Muestras 3 Desviación Desviación Promedio 1 1 1 0 251-300 301-350 351-400 401-450 451-500 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-5 113 h/d= 1 BASAL Desviación Desviación 8 Promedio No. de Muestras 6 3 3 1 451-500 501-550 551-600 601-650 651-700 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-6 h/d=1 DISTAL Promedio 3 1 1101-1200 1001-1100 901-1000 801-900 700-800 601-700 501-600 401-500 0 1 0 0 0 0 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-7 114 1601-1700 1 1501-1600 1 1401-1500 3 Desviación 1301-1400 3 5 1201-1300 No. de Muestras Desviación h/d= 1 MEDIAL Desviación Desviación No. de Muestras 6 Promedio 5 4 3 3 301-350 351-400 401-450 451-500 501-550 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-8 M/N MEDIAL CON NUDOS No. de Muestras Desviación Desviación 3 Promedio 2 2 1 151-250 251-350 351-450 451-500 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-9 115 D/N DISTAL CON NUDOS Desviación 4 Desviación No. de Muestras Promedio 2 251-350 351-450 1 1 451-550 551-650 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-10 B/N BASAL CON NUDOS Desviación Desviación No. de Muestras 4 2 2 201-300 301-400 Rango de Fatigas (Kg/cm 2) Gráfica A.1-11 116 Promedio 401-500 h/e=2 DISTAL Desviación Desviación 5 No. de Muestras 4 Promedio 4 3 2 651-700 601-650 1 551-600 501-550 451-500 401-450 351-400 1 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-12 h/e=4 MEDIAL Desviación Desviación Promedio No. de Muestras 2 2 1 281-380 1 381-480 481-580 581-680 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-13 117 h/d=2 BASAL Desviación 9 Desviación No. de Muestras Promedi o 5 3 2 341-370 371-400 2 401-430 431-460 461-490 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-14 h/e=4 BASAL Desviación Desviación No. de Muestras 3 Promedio 1 1 251-300 301-350 1 351-400 401-450 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-15 118 h/e=4 DISTAL Desviación Desviación No. de Muestras 2 Promedio 1 1 0 251-350 0 351-450 451-550 551-650 651-750 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-16 h/d=2 DISTAL 6 Desviación Desviación No. de Muestras 5 Promedio 3 2 801-900 701-800 601-700 501-600 1 401-500 301-400 1 Rango de Fatigas (Kg/cm2) Gráfica A.1-17 119 h/e = 2 BASAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 6 9350 10716 8531 9689 6173 11152 21,75 29,63 25,4 24,58 19,311 23,68 429,88 361,66 335,86 394,18 319,66 470,94 Pandeo Interno Aplastamiento Pandeo Interno Pandeo Interno Agrietamiento Agrietamiento 7 7339 16,485 445,19 Pandeo Interno Aplastamiento 8 8695 23,88 364,112 Pandeo Interno Aplastamiento FALLA Cuadro A.1-1 h/e = 2 MEDIAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) 1 2 3 4 5 6 7 4025 3506 6311 6033 3151 10033 4590 9,56 11,32 11,025 14,89 7,3 19,97 13,98 421,025 309,71 572,42 405,17 431,64 502,4 330,21 Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo Interno Interno Interno Interno Interno Interno Interno Cuadro A.1-2 h/e = 8 MEDIAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) 1 2 3 4 5 12500 8350 9250 10000 10600 20,84 12 9,89 12,99 14,506 599,8 695,83 935,28 769,82 730,73 6 7200 11,13 646,9 7 11200 11,61 964,68 Aplastamiento – Pandeo Interno 8 8625 13,56 636,06 Aplastamiento Cuadro A.1-3 120 FALLA Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento – Pandeo Interno h/e = 8 DISTAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 6 7 8 7000 5600 4620 7500 6760 3820 4200 7120 7,69 8,63 8,32 8,72 7,55 6,43 10,17 9,93 910,27 648,89 555,22 860,09 895,36 594,09 412,97 717,01 Aplastamiento Aplastamiento Pandeo Interno Agrietamiento Aplastamiento Agrietamiento Aplastamiento Aplastamiento Cuadro A.1-4 h/e = 8 BASAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 6 10250 8600 10040 10750 8900 8250 32,46 24,8 33,91 22,18 23,55 26,48 315,77 346,77 296,07 484,67 377,91 311,55 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Cuadro A.1-5 121 h/d = 1 BASAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 12000 25,72 466,56 Aplastamiento 2 3 4 5 6 16100 23,72 678,75 Aplastamiento 16650 18550 27,4 26,77 607,66 692,93 Aplastamiento Aplastamiento 18000 15050 29,74 21,99 605,24 684,4 Aplastamiento Aplastamiento 7 8 15175 26,55 571,56 Aplastamiento 16050 18750 24,5 30,83 655,1 608,17 Aplastamiento Aplastamiento 11 16675 15550 26,26 29,69 634,99 523,74 Aplastamiento Aplastamiento 12 13 14350 18300 22,33 32,5 642,63 563,07 Aplastamiento Aplastamiento 14 15 16 17 18 16300 33,46 487,14 Aplastamiento 12000 17600 20,6 26,38 582,52 667,172 Aplastamiento Aplastamiento 13150 16500 28,88 23,96 455,33 688,64 Aplastamiento Aplastamiento 19 20 16125 25,19 640,13 Aplastamiento 14500 16075 21,76 24,34 666,36 660,43 Aplastamiento Aplastamiento 9 10 21 Cuadro A.1-6 122 h/d = 1 DISTAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5450 4500 5080 7520 5880 4320 6940 4830 4940 4920 4050 6650 5,18 8,83 7,54 12,06 11,54 5,07 14,01 6,85 6,71 10,048 8,95 8,79 1052,12 509,62 673,74 623,54 509,53 852,07 495,36 705,1 736,21 489,64 452,51 756,54 Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Externo Pandeo Externo Pandeo Interno Aplastamiento Pandeo Interno Aplastamiento Agrietamiento Pandeo Interno 13 5500 3,32 1656,62 Aplastamiento – Pandeo Externo 14 9850 12,43 792,43 Aplastamiento – Pandeo Externo 15 6080 5,44 1117,64 Aplastamiento – Pandeo Externo 16 6620 9,73 680,36 Aplastamiento – Pandeo Externo 17 6960 12,59 552,81 Pandeo Externo 18 5900 7,41 796,22 Aplastamiento – Pandeo Externo Cuadro A.1-7 123 h/d = 1 MEDIAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 6800 7850 6950 5600 7100 6650 7360 7520 6300 6700 6840 6110 5460 5828 6130 7300 7310 6680 8750 7120 5110 21,82 19,92 15,849 16,43 18,957 18,016 19,77 17,827 16,045 14,318 18,588 13,776 10,471 19,02 11,304 14,27 15,61 15,16 18,25 14,13 12,52 311,64 394,04 438,51 340,83 374,53 369,11 372,28 421,87 392,64 467,94 367,97 443,52 521,44 306,41 542,28 511,56 468,28 440,63 479,45 503,89 408,14 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Cuadro A.1-8 M/N MEDIAL CON NUDOS MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 6350 19,66 322,99 Pandeo Interno 2 3 4 5 6 8467 5097 4818 5315 5620 21,03 15,637 12,14 14,42 11,68 402,61 325,95 396,86 368,58 481,16 Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo Pandeo 7 2006 12,96 154,78 Pandeo Interno 8 3978 16,265 244,57 Pandeo Interno Cuadro A.1-9 124 Interno Interno Interno Interno Interno D/N DISTAL CON NUDOS MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 3123 3350 4260 8,25 6,56 11,22 378,54 510,67 379,67 Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Interno 4 3750 13,15 285,17 Aplastamiento – Pandeo Interno 5 6 7 5850 3180 2620 10,13 7,94 7,77 577,49 400,5 337,19 Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Interno 8 4500 12,148 370,43 Pandeo Interno Cuadro A.1-10 B/N BASAL CON NUDOS MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 11693 6726 5277 7444 30,62 22,97 18,37 21,33 381,87 292,81 287,57 348,99 Pandeo Interno Agrietamiento Aplastamiento Pandeo Interno 5 2212 31,22 391,15 Pandeo Interno – Aplastamiento 6 7 8 8988 10324 7303 28,39 22,62 16,39 316,59 456,41 455,57 Pandeo Interno Pandeo Interno Pandeo Interno Cuadro A.1-11 125 h/e = 2 MEDIAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 8600 9000 23,75 22,43 362,1 401,24 Aplastamiento Aplastamiento 3 4 5 6 7 8 9 8500 8850 6750 9750 6600 10625 8877 18,59 18,59 13,4 17,15 16,13 19,76 14,36 457,23 476,06 503,73 568,51 409,17 537,7 618,17 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 10 11 12 13 14 8500 9800 8750 8300 9200 12,26 25,91 21,7 17,36 14,41 693,31 378,23 403,22 478,11 638,44 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 15 16 17 18 19 9200 7825 8750 5200 6150 22,16 16,49 23,27 12,34 16,13 415,16 474,53 376,02 421,39 381,27 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 20 7850 14,97 524,38 Aplastamiento Cuadro A.1-12 h/e = 4 MEDIAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 7500 15,28 490,83 Aplastamiento 2 8100 21,12 383,52 Aplastamiento 3 7200 20,26 355,38 Aplastamiento 4 5 6250 7000 9100 15,13 13,32 14,41 413,08 525,52 631,5 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 6 Cuadro A.1-13 126 h/d = 2 BASAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 2 3 4 5 14550 12850 12450 11150 10900 30,83 35,09 27,96 26,93 26,43 471,94 366,26 445,27 414,03 412,41 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 11400 10750 10250 15500 11025 14750 10175 11550 10050 11275 12250 10400 11650 11200 12500 23,98 23,84 29,65 35,57 30,15 32,72 23,27 26,22 25,60 25,75 27,12 25,39 25,99 29,15 29,34 475,39 450,92 345,69 435,76 365,67 450,79 435,38 440,50 392,57 437,86 451,69 409,61 449,63 384,21 426,03 Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento Aplastamiento 21 11125 25,92 429,20 Aplastamiento Cuadro A.1-14 h/e = 4 BASAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 13600 34,13 398,47 Aplastamiento 2 13325 31,32 425,44 Aplastamiento 3 14625 29,68 492,75 Aplastamiento 4 5 11100 8850 40,06 20,51 277,08 431,49 Aplastamiento Aplastamiento 6 11450 28,27 405,02 Aplastamiento Cuadro A.1-15 127 h/e = 4 DISTAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 4750 8,82 538,54 Aplastamiento 2 2750 8,32 330,52 Aplastamiento 3 4100 8,02 511,22 Aplastamiento 4 5500 8,16 674,01 Aplastamiento Cuadro A.1-16 h/d = 2 DISTAL MUESTRA CARGA (Kg.) ÁREA PROMEDIO (cm2) FATIGA CRÍTICA ( Kg/ cm2 ) FALLA 1 4350 10,02 434,13 Aplastamiento 2 6500 7,72 841,96 Aplastamiento 3 3400 7,79 436,45 Aplastamiento 4 5450 7,93 687,26 Aplastamiento 5 3000 6,84 438,59 Aplastamiento 6 3950 9,11 433,58 Aplastamiento 7 5525 8,24 670,50 Aplastamiento 8 3250 7,70 422,07 Aplastamiento 9 5675 7,94 714,73 Aplastamiento 10 5250 8,86 592,55 Aplastamiento 11 4850 7,94 610,83 Aplastamiento 12 13 5150 2325 8,24 7,69 625 302,34 Aplastamiento Aplastamiento 14 5050 7,57 667,10 Aplastamiento 15 5225 9,15 571,10 Aplastamiento 16 4250 9,80 433,67 Aplastamiento 17 4850 9,03 537,09 Aplastamiento 18 5100 6,85 744,52 Aplastamiento Cuadro A.1-17 128 A.2.- Valores obtenidos de los modelos de Resistencia al esfuerzo cortante en el sentido de las fibras. En relación con estos modelos de resistencia, a continuación tenemos diversas muestras con características y condiciones físicas similares a fin de obtener los resultados necesarios para la interpretación conveniente para este estudio. MUESTRA No.1 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 5,72cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. Ancho, cm. NOTAS: c = Pmax. An c = 78,67 kg./cm2 Porcentaje de humedad: %H = 15,85 Vel. De carga m/min. 6 m/min. Rango de la carga: 1) De 0 a 500 kg. ( x ) 2) De 0 a 2500kg. ( ) 3) De 0 a 10000kg. ( ) 4) De 0 a 25000kg. ( ) 5) ADJOST ( ) 0 – 500 kg. Carga máxima, Kg.: 450,00 Peso al momento del Ensayo, gr. 9,50 Volumen al momento de la prueba, cm3 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. 8,2 Cuadro A.2-1 129 MUESTRA No.2 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 6,096cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. Ancho, cm. Vel. De carga m/min. Rango de la carga: 1) De 0 a 500 kg. 2) De 0 a 2500kg. 3) De 0 a 10000kg. 4) De 0 a 25000kg. 5) ADJOST (x ( ( ( ( Carga máxima, Kg.: Peso al momento del NOTAS: La probeta contaba con nudo en la parte Ensayo, gr. central de ésta. Volumen al momento de la prueba, cm3 2 c = 53,31 Kg./cm Porcentaje de humedad: %H= 21,34 0 – 500 kg. 325,00 10,8 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. 8,9 Cuadro A.2-2 130 ) ) ) ) ) MUESTRA No.3 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 5,83 cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. : 2 Ancho, cm. Vel. De carga m/min. 6 Rango de la carga: 1) De 0 a 500 Kg. 2) De 0 a 2500kg. 3) De 0 a 10000kg. 4) De 0 a 25000kg. 5) ADJOST (x) ( ) ( ) ( ) ( ) Carga máxima, Kg.: Peso al momento del NOTAS: La probeta contaba con nudo en la parte Ensayo, gr. central de ésta. c = 52,31 Kg./cm2 Porcentaje de humedad: % H = 36 0 – 500 kg. 305,00 13,6 Volumen al momento de la prueba, cm3 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. 10,00 Cuadro A.2-3 131 MUESTRA No.4 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 4,65 cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. Ancho, cm. Vel. De carga m/min. 6 Rango de la carga: 6) De 0 a 500 Kg. 7) De 0 a 2500kg. 8) De 0 a 10000kg. 9) De 0 a 25000kg. 10) ADJOST NOTAS: c = 58,56 Kg./cm2 Porcentaje de humedad: % H = 19,10 0 – 500 Kg. Carga máxima, Kg.: 270,00 Peso al momento del Ensayo, gr. 10,6 Volumen al momento de la prueba, cm3 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. 8,9 Cuadro A.2-4 132 (x) ( ) ( ) ( ) ( ) MUESTRA No.5 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 5,019 cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. Ancho, cm. Vel. De carga m/min. 6 Rango de la carga: 11) De 0 a 500 kg. 12) De 0 a 2500kg. 13) De 0 a 10000kg. 14) De 0 a 25000kg. 15) ADJOST NOTAS: c = 59,77 Kg./cm2 Porcentaje de humedad: % H = 38,88 (x ( ( ( ( ) ) ) ) ) 0 – 500 Kg. Carga máxima, Kg.: 300,00 Peso al momento del Ensayo, gr. 10,0 Volumen al momento de la prueba, cm3 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. 7,2 Cuadro A.2-5 133 MUESTRA No.6 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Corte paralelo a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Columnas de Tarjeta: Superficie de Corte: 1) Radial ( ) 3,54 cm2 Tangencial ( x ) Dimensiones: Altura, cm. Ancho, cm. Vel. De carga m/min. 6 Rango de la carga: 16) De 0 a 500 Kg. 17) De 0 a 2500kg. 18) De 0 a 10000kg. 19) De 0 a 25000kg. 20) ADJOST NOTAS: c = 68,36 Kg./cm2 Porcentaje de humedad: % H = 40 0 – 500 kg. Carga máxima, Kg.: 242,00 Peso al momento del Ensayo, gr. 7,2 Volumen al momento de la prueba, cm3 --- Volumen verde, cm3 --- Peso anhidro, gr. Cuadro A.2-6 134 (x) ( ) ( ) ( ) ( ) 6,00 A.3.- Valores obtenidos de los modelos de Resistencia al esfuerzo cortante en el sentido perpendicular a las fibras. Sabemos que el bambú tiene diferente resistencia al esfuerzo cortante. En el anexo dos se observa que los resultados a la resistencia de las fibras es el mas bajo de los índices para este material, pero es muy importante saber la falla que genera esta condición, para interpretar el fenómeno de la flexión. En este anexo se mostrarán las pruebas de resistencia del bambú al cortante en el sentido perpendicular a las fibras anisotrópicas. PROBETA 1 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Área de Contacto: Humedad: 0,77 cm2 15,00% Espesor del Bambú: 5,17 mm Pmax = 372,54 Kg. P (Kg.) (mm.) 125 250 375 500 0,41 0,9375 1,35 - Esfuerzo Kg. / cm2 32,46 324,67 487,01 649,35 ( falla) Aplicación de la Carga: Normal al plano de dibujo. (Medidas en pulgadas) P= = = Cuadro A.3-1 carga deformación (en milímetros) esfuerzo cortante (Kg. / cm2) 135 PROBETA 2 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d(33,1) = 3,1416(3)(2,54)(331) =0,4952 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 3,31 mm Pmax = 300 Kg. P (Kg.) 100 150 200 250 300 Esfuerzo (Kg. / cm2) 201,92 302,90 403,87 504,84 605,81 Aplicación de la Carga: Normal al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” (Medidas en pulgadas) P= = 136 Cuadro A.3-2 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) PROBETA 2´ INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (0,536) = 3,1416 (3)(2,54)(0,534) =0,7989 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 5,34 mm Pmax = 410 Kg. P (Kg.) 100 150 410 Esfuerzo (Kg. / cm2) 125,17 187,75 513,20 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” (Medidas en pulgadas) P= = Cuadro A.3-3 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) 137 PROBETA 3 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (415) = 3,1416 (3)(2,54)(415) =0,6209 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 4,15 mm Pmax = 300 Kg. P (Kg.) 200 300 350 Esfuerzo (Kg. / cm2) 402,64 483,16 563,69 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” (Medidas en pulgadas) P= = 138 Cuadro A.3-4 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) PROBETA 4 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (550) = 3,1416 (3)(2,54)(550) =0,8229 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 5,5 mm Pmax = 325 Kg. P (Kg.) 250 300 325 Esfuerzo (Kg. / cm2) 303,80 364,56 394,94 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” (Medidas en pulgadas) P= = Cuadro A.3-5 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) 139 PROBETA 5 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (2) = 3,1416 (3)(2,54)(0,8) =1,19 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 8 mm Pmax = 145 Kg. P (Kg.) Esfuerzo (Kg. / cm2) max.= 145 = 121,84 Kg/cm2 1,19 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” Llegó a la falla (rajadura longitudinal) a bajo esfuerzo. Muestra tierna (Medidas en pulgadas) P= = 140 Cuadro A.3-6 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) PROBETA 6 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (e) = 3,1416 (3)(2,54)(0,75) =1,12 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 7,5 mm Pmax = 182 Kg. P (Kg.) Esfuerzo (Kg. / cm2) max.= 182 = 162 Kg/cm2 1,12 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” Llegó a la falla (rajadura longitudinal) a bajo esfuerzo. Muestra tierna (Medidas en pulgadas) P= = Cuadro A.3-7 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) 141 PROBETA 7 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d (e) = 3,1416 (3)(2,54)(0,35) =0,52 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 3,15 mm Pmax = 230 Kg. P (Kg.) Esfuerzo (Kg. / cm2) max.= 230 = 439,21 Kg/cm2 0,52 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” Llegó a la falla (rajadura longitudinal) a bajo esfuerzo. NOTA: Esta probeta tenía un nudo cercano al perno. La muestra fue tomada de la zona distal del culmo. (Medidas en pulgadas) P= = 142 Cuadro A.3-8 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) PROBETA 8 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Área de Contacto: d € = 3,1416 (3)(2,54)(0,3) =0,44 cm2 2 28 Humedad: 15,00% Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Espesor del Bambú: 3 mm Pmax = 178 Kg. P (Kg.) Esfuerzo (Kg. / cm2) max.= 178 = 396 Kg/cm2 0,44 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” Llegó a la falla (rajadura longitudinal) a bajo esfuerzo. (Medidas en pulgadas) P= = Cuadro A.3-9 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) 143 PROBETA 9 INSTITUTO DE ECOLOGÍA DE XALAPA Sentido perpendicular a la fibra Fecha: 23 de enero de 1996 Especie: Bambusa oldhamií Condición: Verde ( ) Seca ( x ) Zona de Colecta: Monte Blanco, Veracruz. Área de Contacto: Ac= 3,1416 (3)(2,54)(0,25) =0,374 cm2 28 Humedad: 15,00% Espesor del Bambú: 2,5 mm Pmax = 200 Kg. P (Kg.) Esfuerzo (Kg. / cm2) max.= 200 = 534,69 Kg/cm2 0,374 Aplicación de la Carga: Perpendicular al plano (pieza c) Soporte del bambú: Piezas ( a ) Transmisión de la carga: Tornillo de ¼” Llegó a la falla (rajadura longitudinal) a bajo esfuerzo. (Medidas en pulgadas) P= = 144 Cuadro A.3-10 carga esfuerzo cortante (Kg. / cm2) ANEXO B B.1.- Estado del Arte. Resumen de algunas aplicaciones del bambú en el mundo. En relación con el uso y aplicación del bambú en el mundo, podemos decir que esta cultura es milenaria en Oriente, y de algunos siglos en Hispanoamérica, especialmente en Colombia, Costa Rica y Guatemala. En Colombia, la explotación del bambú ha representado parte de la historia que se remonta desde la conquista de los españoles hasta la actualidad, principalmente en la microrregión denominada EL QUINDIO, ubicado en la zona central del país, un lugar de rica diversidad de pisos térmicos, y por lo tanto, poseedor de una gran variedad de cultivos y bosques naturales. Han desarrollado tecnologías, basándose, principalmente, en conexiones con amarres de fibras naturales en nudos estructurales con tornillos de rondana. La principal especie del país que se aplica en la construcción es la Guadua angustifolia, variedad de características de altas resistencias con entrenudos cortos y paredes gruesas, se han aplicado eficientemente en casa de interés social y en estructuras planas con ensamble de conexiones (principalmente amarres). La tendencia de esta tesis es remontar el uso de las conexiones ya existentes en los países donde explotan y usan el bambú, pero principalmente buscar nuevos diseños, aprovechando materiales afines compatibles industrializados, simplificando las uniones y preparándolas para el proyecto de estructuras ligeras en arquitectura, que admitan nuevos esfuerzos no considerados en el diseño con anterioridad. En esta tesis se evaluarán los sistemas conocidos, y otros, con el fin de catalogarlos y simplificarlos para los diferentes usos en estructuras arquitectónicas. A continuación se mencionan algunas experiencias en el uso y aplicación del BAMBÚ en el mundo, rescatadas de los resúmenes del Congreso Mundial con sede en las ciudad de San José, Costa Rica, Centroamérica. Considero oportuno expresar en este anexo algunas aplicaciones del bambú en el mundo, con el fin de establecer una relación entre los objetivos de esta tesis en el marco de referencia mundial. MORTERO REFORZADO CON FIBRAS DE BAMBU La terminología de fibras de bambú se refiere al aserrín que se obtiene al quitar la pulpa o lignina. Es el sujeto a la definición de fibra de ASTM 1116-89 “Especificación estándar para concreto reforzado con fibra”. Las propiedades físico-mecánicas del mortero 1:3, reforzado con 10 kp. de fibra de bambú por metro cúbico de mortero son estudiadas para poder determinar el factible uso de este material, como una matriz para entrepaños estructurales, hechos por un molde de madera y tablas de bambú como refuerzos centrales. Además, para determinar el promedio de resistencia mecánica dentro de los límites establecidos, la matriz del mortero reforzado debe obtener un control en la forma de agrietarse. Independientemente de la calidad y cantidad del refuerzo usado, las hendiduras son inevitables en condiciones normales. De cualquier forma, las fibras 145 tienen la propiedad de controlar la propagación y, consecuentemente, de transformar una matriz débil en un material dúctil. Las mezclas son probadas para compresiones y flexiones. Las propiedades físicas de la absorción de la humedad, de las contracciones del secado y la resistencia de impacto, son medidas en un tubo, y el porcentaje selecto de pruebas mecánicas. Palabras clave: Bambú, fibras, morteros, propiedades físico-mecánicas.3 EL USO DEL BAMBU EN VIVIENDAS DE STATUS MEDIO. El bambú como material estructural en losas Desde hace aproximadamente 18 años ha existido una constante preocupación en buscar alternativas para abaratar en poco lo que es la construcción, usando materiales que pertenecen a la cultura del lugar y, al mismo tiempo, haciendo un buen uso de los materiales contemporáneos y las ventajas de las técnicas, para que, conjuntamente, éstos puedan producir sísmica y estética. Esto provocó el conocimiento histórico y técnico del uso del bambú, sobre la base de la aplicación de este material para la construcción de viviendas. Esta investigación hace énfasis en el uso de la Guadua angustifolia como material estructural en losas de pisos.4 APLICACIÓN DEL BAMBU COMO MATERIAL DE REFUERZO EN EL CONCRETO La utilización del bambú como refuerzo en el concreto ha sido estudiada en la Universidad Católica de Río de Janeiro, y la Universidad Federal de Paraíba en Brasil. Las vigas y las losas (de concreto) fueron probadas en laboratorios estructurales. Este trabajo presenta algunos resultados de las pruebas practicadas de estos elementos estructurales. Fueron instrumentados con medidores de tensión mecánicos y eléctricos, y sometidos a la presión del crecimiento hasta alcanzar la ruptura. El comportamiento de algunas vigas y losas es presentado y discutido. Como fue mostrado por las pruebas, la clase de losas de concreto reforzadas con bambú, representada en el papel, a su vez presenta un potencial enorme para ser explotado.5 3 Associate teacher. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Apartado aéreo 1779. Medellín, Colombia. E-mail: [email protected] 4 Lucy Amparo Bastidas Pasos and Edgar Flores Borja. Calle 4 No. 7-32, Oficina 501-A. Popayan, Colombia. Phone (928) 243326; Fax: (928) 230022 5 Humberto Crreia Lima Júnior (1), Romildo Díaz Toledo Filho (2), Normando Perazzo Barbosa (3) and Khorsrow Ghavami (4). (1) Catolic University of Río de Janeiro, Brasil. (2) Agricultural Eng. Dept., Federal University of Paraiba, Campina Grande, Brasil. (3) Civil Construction Dept., Federal University of Paraiba, Campina Grande, Brasil. (4) Civil Construction Dept., Federal University of Río de Janeiro, Brasil. 146 EL USO DEL BAMBU EN CABAÑAS EN EL AREA RURAL DE MEXICO Como en otros países en donde el bambú es utilizado, en México también se usa para cabañas, aunque este uso no es tan significativo como en otras regiones del mundo. Los tallos del Guadua angustifolia aculeata sonde los más utilizados en el norte del estado de Veracruz, en México; pero el Otatea acuminata es, definitivamente, el más utilizado para construir cabañas con bambú en áreas rurales y mostrar la cultura de estos lugares.6 EJEMPLOS CONSTRUCTIVOS PARA VIVIENDAS DE BAJO PRECIO HECHAS CON BAMBU La investigación muestra una vista general a la sistematización de soluciones tecnológicas que se presentan en los sistemas constructivos del bambú para la construcción de viviendas en Brasil. La intención de la investigación es definir los parámetros para los usos de este renovable material en la construcción de casas a bajo precio, haciendo posible también la reconstrucción de áreas degradadas por medio de una plantación de este material. El bambú también hace posible el decremento considerable del desperdicio de energía en la fabricación de componentes de construcción. La investigación arranca con la compilación de los ejemplos mas significativos del sistema de construcción con la utilización del bambú, apuntando al análisis de sus subsistemas: estructural, producción y cierre de componentes prefabricados. En general, aquellos proyectos no se limitaron exclusivamente al uso del bambú, pero si a la composición con otros materiales, especialmente la madera. Doce ejemplos fueron elegidos de la producción de construcciones de los países tradicionales en el uso de este material, en especial, Colombia, Perú, Costa Rica y Ecuador, representando así 8 proyectos. Algunas informaciones adicionales fueron analizadas en la base de la producción experimental de Brasil. Como resultados por la comparación de soluciones constructivas en proyectos selectos, algunas recomendaciones fueron mostradas para un mejor desarrollo de la aplicación del bambú en la producción de componentes de construcción. BAMBÚ. UNA ALTERNATIVA VIABLE PARA VIVIENDAS POPULARES (BRASIL) El gran crecimiento demográfico de nuestro tiempo, combinado con el crecimiento de la industrialización de los materiales para la construcción, y la misma construcción, han causado un incremento tanto de la demanda de viviendas como en los costos para la construcción, en países de economía desarrollada o no. La información arriba descrita se ha convertido en la justificación en diversas partes del mundo, para la búsqueda de soluciones y materiales alternativos para la construcción. También, para la revisión de soluciones y para la investigación de la arquitectura vernácula, las técnicas de construcción tradicional junto con la tecnología modernas son necesidades que no deben ser olvidadas en el tiempo, en 6 Cortés, Gilberto (1); Aguilar, Inés (2). Instituto Tecnológico de Chetumal, México. Apartado postal 267. Chetumal, Quintana Roo, México. Phone & fax: (929) 2 10 192 23 20. 147 las que el costo del producto y la producción son elementos preponderantes en el resultado final de la unidad de construcción. Este trabajo trata de presentar un proyecto de investigación de 2 años en el proceso de desarrollo respecto al uso del bambú en estructuras de construcción (edificio), y también en la construcción civil. El objeto de la investigación es la construcción de una casa popular de 54 metros cuadrados, en la cual el bambú es usado como elemento estructural y como opción para un techo prefabricado hecho de vigas de concreto moldeadas en bandas de bambú entretejidas en los cables. El terminado de los entrepaños (paneles) será llevado a cabo por la aplicación de tierra (whitewash soil) sobre las tablas de bambú. El techo exterior será en losas de cerámica siguiendo el patrón de las habitaciones populares, sobre estructuras de bambú. Las instalaciones hidráulicas y eléctricas serán dejadas aparentes para este modo de reducir costos. Los marcos de las ventanas serán hechas de hierro, pintadas con barniz sintético. El bambú será tratado con insecticidas y líquidos contra hongos, y la última capa con barniz. Estos modelos de la casa serán construidos en el Campus de la Universidad de Campo Grande, Brasil, de diciembre del 97 a marzo del 98, cuando el proyecto haya sido verificado.7 HOJAS DE MADERA DE BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN PARA VIVIENDAS El objetivo de esta investigación propositiva es el estudio del uso de estas hojas como elementos estructurales (paredes) en viviendas prefabricadas en países desarrollados. El problema con las hojas de madera de bambú (plybamboo) es que cada grupo podría ser diferente; por lo tanto, este proyecto empieza con una investigación sobre las propiedades de las hojas de prueba en donde la investigación será hecha. Siguiendo con las pruebas y diseños de los empalmes de las paredes, principalmente sobre su resistencia de terremotos y huracanes. El resultado del estudio es una teoría sobre hojas de madera de bambú como elemento estructural en viviendas, validado por una muestra de las hojas.8 UN NUEVO SISTEMA ARQUITECTÓNICO USANDO TIRAS DE MADERA DE BAMBÚ Este estudio envuelve la fase de selección de materiales de un proyecto de investigación y desarrollo de una estructura geométrica, iniciado en 1980, el cual resultó en el desarrollo de un sistema arquitectónico innovador, “El sistema de Arquitectura Jacobs”. El elemento básico de la arquitectura de este sistema desarrollado es el panel para la construcción, el cual está en su proceso de 7 Prof. Eng. Edson de Mello Sartori (1) and Prof. Arq. Rubens Cardoso Junior (2) (1) Profesor, Universidade para o Desenvolvimiento do Estado e da Regiao do Pantanal, Campo Grande, Brasil. (2) Profesor, Universidade para o Desenvolvimiento do Estado e da Regiao do Pantanal, Campo Grande, Brasil. UNIDERP Rua Victório Zeola, 1882; Campo Grande, Maro grosso do Sul, Brasil 79032-360. Phone (55-67) 726-4710. E-mail: [email protected] 8 Jules Janssen (1), Guillermo González Jr. (2), Technical University of Eindhoven. (1) J. Janssen, Bamboo Laboratory, Faculty of Building and Architecture, Technical University of Eindhoven, The Netherlands. (2) Postgraduate student, Technical University of Eindhoven. 148 producción. Este único panel está compuesto de tiras de material plano, rígido y doblable, el cual genera paneles de una superficie rígida utilizados para múltiples estructuras arquitectónicas, y que servirían para vivienda u otro tipo de albergues. Los materiales utilizados eficazmente en la fabricación del panel de construcción (building panel), fueron tiras de madera de diversos tipos, pero siempre con características iguales: rígidas y plana, además de triplay. El material usado en el presente estudio es el bambú, el cual fue procesado de la misma forma que el utilizado para los pisos. Este material de bambú procesado fue considerado como el material ideal para la fabricación de los paneles “Jacob’s architecture building panel”, como ningún otro material utilizado antes había podido hacerlo.9 CÓDIGO DE CONSTRUCCIÓN INTERNACIONAL PARA BAMBÚ Un código sobre construcción es el objetivo de diversos constructores, arquitectos, diseñadores e ingenieros. Estas personas están ya familiarizadas con los códigos nacionales de construcción para madera, entre otras cosas. El nombre podría ser “Códigos de Construcción Internacional para Bambú”, el cual puede servir como base o modelo para el desarrollo de códigos de construcción nacionales de países en donde el crecimiento y utilización del bambú se ha incrementado. Materias: Filosofía, conceptos de diseño, vigas, columnas, paneles, durabilidad, protección contra el fuego, calidad de control, etcétera.10 EL DESARROLLO DE ESTRUCTURAS DE TENSIÓN CON BAMBÚ EN LOTDP Podemos distinguir 3 líneas principales en la investigación del bambú, con el objetivo de convertirlo en un elemento estructural dentro de los modernos requerimientos de la ingeniería. Estudios microscópicos del material , la actuación de los tubos como como función estructural y el desarrollo de las estructuras de bambú. La última línea de investigación, a pesar de no tener límites unidos con el segundo, siendo interdependiente de otros, tiene particularidades que lo hacen una ciencia estructural legítima. Restamos hablando de la ciencia de la concretización , la cual demanda gran capacidad sintetizadora . el objetivo es descubrir la forma más adecuada de publicación de estos sistemas estructurales , haciéndolos más eficientes y económicos, y finalmente la generación de detalles constructivos. El tema de esto es Desarrollo de una estructura geodésica de bambú autotensionada , de carácter eminentemente experimental, es el esfuerzo combinado de investigadores de diseños industriales e ingenieros civiles. Modelos reducidos y prototipos han sido diseñados en LOTDP (Laboratory Workshop for Training and Development of Bambu and Cables). Estos subsistemas, los cuales consisten en bambúes cruzados en forma de una X, son tensionados por cables. Son situados en la dirección radial del geodésico, permitiéndole a la estructura una doble capa de recubrimiento. Esta disposición que provee insolación 9 James Robert Jacobs. Jacob’s Architecture and Design. Velarde, New Mexico. PO. Box 429, Velarde NM 87582. E-mail: [email protected] 10 Dr. Jules Janssen. Bamboo Laboratory, Faculty of Building and Architecture, Technical University of Eindhoven, The Netherlands. Technical University of Eindhoven. PO Box 513, 5600 MB Eindhoven. The Netherlands. Phone/fax: (31) 40-243 8575. E-mail: [email protected] 149 termal, también trae rigidez extra al domo, evitando la mutabilidad o inconstancia conocida como “snap trough” o “flop”. Aparte de esto, estos subsistemas trabajan de tal modo que el bambú es solo requerido para la compresión, así simplificando extremadamente las conexiones también mostradas en este anexo. PRODUCCIÓN DE UN MANUAL DE MÉTODOS DE PRUEBA PARA EL USO DEL BAMBÚ EN LA INGENIERÍA Este manual está cercanamente relacionado con el antes mencionado código de construcción, el cual va de la mano con pruebas de laboratorio. Estaría completamente en línea con el proyecto para el ISO – standard en la prueba de bambú, pero además daría más detalles y consejos sobre las prácticas de laboratorio. Este manual es para gente que trabaja en esto último, y nos haría recordar las humildes limitaciones de la mayoría de los laboratorios.11 INDUSTRIALIZACIÓN DEL BAMBÚ Durante los pasados 9 años hemos estudiado el desarrollo de las estructuras de bambú. Muchas pruebas mecánicas se lograron en este periodo, con el objetivo de presentar al bambú como material de ingeniería, y considerado dentro de los conceptos modernos del análisis estructural. La ausencia del bambú dentro del mercado nos muestra muchos problemas, no solo relacionados con el análisis mecánico, sino con la pérdida de especies en el país, transporte, bodegas, preparación de los elementos hasta la construcción y ensamble de estructuras de bambú. Toda la experiencia acumulada en este periodo de investigación fue enriquecida con un intenso trabajo en el LOTDP en la Universidad de Río de Janeiro. El principal objetivo de los profesores de laboratorio era enseñar a los estudiantes que “El arte es el arte de hacer”. Este papel es, por tanto, el producto de la forma de vida con bambú en Brasil, incluyendo también una visita a la industria de las estructuras de madera cerca de Belo Horizonte, Minas Gerais, segunda capital económica en Brasil. En este documento presentamos un modelo de la industria de las estructuras de bambú con referencia a los aspectos sociológicos y económicos, así como los técnicos e industriales.12 PROYECTO Y DIMENSIÓN DEL EMPALME DE ESTRUCTURAS DE BAMBÚ Este documento es el producto de una extensiva investigación al estudio de las estructuras de bambú. Durante los últimos 9 años hemos hecho pruebas mecánicas en los elementos del bambú, como tensión compresión, dobladuras, pruebas estructurales de prototipo, pruebas de conexión, entre otras. Éstas fueron logradas en la Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro y en LASEES- 11 Dr. Jules Janssen. Bamboo Laboratory, Faculty of Building and Architecture, Technical University of Eindhoven, The Netherlands. Technical University of Eindhoven. PO Box 513, 5600 MB Eindhoven. The Netherlands. Phone/fax: (31) 40-243 8575. E-mail: [email protected] 12 Dr. Luis Esutaqui Moreira (1) and Dr. José Luis Mendes Ripper (2); Dr. Khosrow Ghawami (3) (1) and (2) Escola Engenharia UFMG, Belo Horizonte, Brazil. (3) Departamento de Engenharia Civil, Pontificia Universidade Catolica, Río de Janeiro, Brazil. Escola Engenharia UFMG, R. Itamonte 60, Ap. 101, Col. Batista, CEP. 31110-220 Belo Horizonte, MG, Brazil. Phone: (55-31) 446-2679-2381999-01-26. Fax: (55-31) 238-1976. E-mail: [email protected] 150 EEUPMG (Structures experimental analysis laboratory), Escuela de Ingeniería de la Universidad Federal de Minas Gerais. Basándonos en los resultados de estas pruebas y en nuestra propia experiencia con estructuras de madera, presentamos en este documento las reglas principales para abordar los elementos estructurales del bambú y midiendo las conexiones con los conceptos de los límites del diseño. Reglas simples son propuestas, con la simplificación de la geometría del bambú, la cual ofrece un uso económico y eficiente del bambú en la construcción civil. De este modo, deseamos contribuir a la aplicación del bambú por ingenieros y arquitectos, no solamente desde el punto de vista de la intuición, sino también basado en el análisis estructural de la mecánica.13 ANÁLISIS DE LOS TUBOS DE BAMBÚ SUJETOS A LA CARGA EXTERNA E INTERNA Uno de los problemas principales de los países en desarrollo es la carencia de agua para beber y los sistemas de drenaje, como en las áreas más pobres de Brasil. Por otro lado la geometría así como las propiedades mecánicas de los bambúes más disponibles, los hacen muy apropiados para utilizarlos como transporte para el agua y drenaje. De hecho los tubos de bambú son ya utilizados en algunas ciudades africanas, aunque sin ningún interés sistemático sobre su comportamiento en la ingeniería ni en su aplicabilidad. En esta investigación, los análisis de los elementos son estudiados considerando al bambú sujeto a presiones internas continuas, para representar las cargas hidráulicas, así como las cargas externas para explicar la presión de la tierra en los sistemas de tubería subterráneos. Las propiedades mecánicas del bambú para este estudio son tomadas de la información existente y de pruebas especiales en el laboratorio. Los elementos cuadráticos isoparamétricos son utilizados en esta investigación de datos, considerando la situación bidimensional de los planos estirados (plane strain) y permitiendo la variación de las propiedades mecánicas del bambú a través de su grosor. Los resultados numéricos esperan establecer, de un modo racional, el rango de aplicabilidad y el uso potencial de los tubos del bambú en el agua para beber y en los sistemas de tuberías. ENSEÑANDO ARQUITECTURA CON BAMBÚ Desde mucho tiempo atrás, el bambú es utilizado como un material de construcción en Tucumán, Argentina. Es flexible, de poco peso, durable, abundante, y los hombres rústicos saben muy bien cómo utilizarlo. Por eso y más, el bambú es idealmente utilizable para estructuras altas construidas sobre una montaña y con tendencia a los terremotos. Techos, paredes y puentes son construidos con las varas; además, no hay que olvidar que tienen un ahorro significativo. Por eso fue elegido como el material de 13 Dr. Luis Esutaqui Moreira (1) and Dr. José Luis Mendes Ripper (2); Dr. Khosrow Ghawami (3) (1) and (2) Escola Engenharia UFMG, Belo Horizonte, Brazil. (3) Departamento de Engenharia Civil, Pontificia Universidade Catolica, Río de Janeiro, Brazil. Escola Engenharia UFMG, R. Itamonte 60, Ap. 101, Col. Batista, CEP. 31110-220 Belo Horizonte, MG, Brazil. Phone: (55-31) 446-2679-2381999-01-26. Fax: (55-31) 238-1976. E-mail: [email protected] 151 construcción estudiado para esta investigación. El proyecto busca la información sobre formas de construcción, estructuras y detalles para la construcción con varas vegetales en busca del arte de la arquitectura natural. Los estudiantes son incluidos en este proyecto, buscando por la mejor compresión de los problemas estructurales, así como enseñando los métodos prácticos. Al mismo tiempo, hicimos un buen uso de la creatividad de los jóvenes estudiantes. Los resultados de nuestro trabajo se exponen en este papel. Pensamos que es u reto encontrar y propagar los materiales de construcción que son alternativas económicas, buscando los materiales de mayor valor humano y estético. El bambú es la mejor solución.14 LAS CONSTRUCCIONES DE BAMBÚ Y LOS CÓDIGOS DE CONSTRUCCIÓN En unión con la Compañía de Bambú Hardwoods, hemos desarrollado 3 métodos de construcción para ganar la aprobación del código para edificios hechos con bambú. El primero es sobre la combinación del bambú con ferrocemento; el segundo incluye la prefabricación del bambú utilizando la tecnología de los empalmes del oeste (Western Joint technology); y el tercero es una combinación de la prefabricación de bambú de poco peso y ferrocemento. Trabajando con los departamentos de construcción locales para obtener los permisos de construcción necesarios, hemos completado una estructura usando el primer método, y tendremos pronto otros tres permitidos – 2 construidos ya – usando el segundo método. Para la fecha de la conferencia, tendremos ya completado por lo menos uno del tercer método. La combinación del bambú y el ferrocemento es el tipo más fácil para obtener un permiso de construcción usando un ACI Standard para ferrocemento como referencia estructural. (Esto ilustra la importancia de desarrollar un ASTM Standard comparable para bambú estructural, para mejorar mucho la viabilidad comercial de la construcción con bambú en Estados Unidos). Nuestro primer método es comparable en costo con la construcción estándar, aún en condiciones de diseños personalizados, mientras que provee una durabilidad máxima. El segundo método provee una alternativa de costo bajo con menos flexibilidad, mientras que el tercer método provee una alternativa de costo más bajo con durabilidad máxima.15 BAMBÚ POTENCIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN EN EL OESTE DE LA INDIA Esta investigación presenta un proyecto para la utilización del bambú como una madera alterna para la construcción de casas, especialmente en las estructuras del techo. 14 Horacio Saleme. Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad Nacional de Tucumán, Argentina. E-mail: [email protected] 15 David E. Sands, A1A (1) and Jefree Trudeau (2). (1) Architect with Bamboo Technologies. (2) Construction Manager with Bamboo Technologies. 120 Hana Huy PO. Box Suite Paia HI 96779. Phone: (808) 572-3033 and (808) 243-0112, (808) 893-7537 mobile. Fax: (808) 573-1944 and (SOS) 572-6426. E-mail: [email protected] 152 Las viviendas rurales descansan sobre diversas maderas para la construcción, extraídas de los bosques. Sin embargo, existe una tradición rudimentaria en la construcción con bambú. Actualmente, las personas más pobres son las que lo utilizan para refugios de ganado, viviendas pequeñas, estructuras temporales, etc. Pero también hay suficiente cantidad de bambú, cultivado o de crecimiento natural en el área. Así que creo que éste debería alentarnos a construir muchas casas utilizando el bambú en esta región. Las ideas contenidas en el presente envuelven diversos aspectos del bambú en el oeste de India, más allá de los 5 años pasados. El documento cubre las siguientes áreas: Del diseño Del diseño estructural Componentes de la construcción Estimaciones y costos Manejo del proceso de construcción Tratamientos de preservación En adición, el documento trata algunos temas críticos que indirectamente afectan o facilitan la construcción del bambú. Estos son: la accesibilidad política legal del medio ambiente, mejoramiento genético de la cantidad de bambú, el manejo de las plantaciones del bambú, métodos de cultivo, herramientas y técnicas para el manejo del bambú, entre otros.16 APLICACIÓN DEL BAMBÚ EN LA ARQUITECTURA CHINA El recurso y las características del bambú en China son brevemente introducidos. El uso del bambú en la construcción, así como la construcción con bambú, el piso de bambú, la forma concreta de bambú, muebles de bambú y artesanías, son descritos en detalle. PROMOVIENDO LA ARQUITECTURA CON BAMBÚ EN MÉXICO En los pasados días 10 y 11 de diciembre de 2005, en esta ciudad de Xalapa se organizó el Congreso Nacional de Bambú con sede en los auditorios del Hotel Misión Xalapa, donde se expusieron los avances en materia de bambú, que se han logrado en el estado de Veracruz y Puebla, bajo los proyectos presentados por diversos arquitectos de esta región, incluyendo las experiencias propias del que les habla, dejando una gran inquietud a arquitectos, diseñadores, empresarios y a la comunidad universitaria, los cuales quedaron convencidos de las grandes bondades que el bambú ofrece a diversos estratos sociales. ARQUITECTURA, INGENIERÍA Y DECORACIÓN CON BAMBÚ. El pasado 21 de octubre del 2008, en la ciudad de Xalapa, Veracruz, México, se realizó un simposio sobre los avances del bambú en México, en el que se discutieron diversas tendencias en la aplicación de esta gramínea en la región de Veracruz, y tal vez en todo el país, donde el que escribe defendió el uso del bambú en su forma natural y tratado con el sistema que más convenga dentro de los rangos del diseño y creatividad , utilizando los principios de la ingeniería estructural y las fórmulas 16 Kanwarjit Nagi. Architect with a especial interest in bamboo. Phone: (91) 212-317491. E-mail: [email protected] 153 matemáticas conocidas (arcos, paraboloides, hiperboloides de revolución, etc.), para obtener productos bellos y baratos. Hay que recordar que las placas de hormigón y bambú tienen mucha rigidez y resistencia cuando el molde o cimbra forma parte de la placa en forma definitiva dando una agradable apariencia. No debemos dejar de reconocer que la alta tecnología que aplican en otros países para obtener productos con bambú también es atractiva. En los últimos días estamos estudiando el uso del arco rígido de bambú para diseñar sistemas de piso de hasta 6 metros, y cubiertas hasta de 12 metros, con formas sencillas cubiertas con cemento (mortero) o placas de madera.17 17 Enrique Roberto Álvarez Castilla. “Comportamiento elasto-plástico de placas de concreto reforzadas con bambú. Mecanismo de falla”. Tesis de Maestría. H. Veracruz. Mayo de 2008. 154 B.2.- Imágenes de usos y aplicaciones de los alumnos de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Veracruzana. 1, 2, 3, 4.- Bambucreto: Estructura plana de Bambusa oldhamii con concreto de f’c 200kg/cm2 155 5, 6.- Preparación de cajón estructural de esterilla de Bambusa oldhamii clavada sobre madera. 156 7, 8.- Colado del mortero en el cajón estructural. 9.- Prueba de carga-deformación del cajón. 157 10.- Prototipo de cubierta para aula, Bambusa oldhamii, recubierta con chapa de cemento. 11.- Sombrilla de Bambusa olhamii y chapa de cemento. 12.- Esteroestructura Bambusa oldhamii. Parada de autobuses. 158 13.- Trabajo de campo con paraboloides. 14.- Caseta de vigilancia para la Facultad de Arquitectura. 159 15.- Cubierta para sombra en una casa en la ciudad de Veracruz, Bambusa oldhamii y madera. 16.- Cubierta para terraza de restaurante italiano, Bambusa oldhamii y troncos de encino. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla (2003). 160 17, 18.- Hiperboloide de revolución con base hexagonal, Bambusa oldhamii, Bambusa vulgaris y Phyllosthachys aurea. Diseño y construcción: Alumnos de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Veracruzana (2005). 161 19, 20.- Hiperboloide de revolución con base hexagonal, Bambusa oldhamii, Bambusa vulgaris y Phyllosthachys aurea. Diseño y construcción: Alumnos de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Veracruzana (2004). 162 21.- Hiperboloide de revolución ya terminado (2004). 22.- Visita de campo a Bambuver, Huatusco, Veracruz (2005). 163 23, 24, 25, 26.- Módulo de servicios en el centro histórico de Xalapa. Bambusa oldhamii, malla y cemento (2001). 164 27, 28, 29.- Aplicación de color a base de arcilla, cemento y agua para el módulo de servicios (2001). 165 166 B.3.- Protocolo de algunos proyectos aplicando el bambú B.3.1.- Hiperboloide de revolución DATOS: PROPIETARIO: Lic. Octavio López UBICACIÓN: Privada de Antonio Frutis S/N. Xalapa, Veracruz, México. FECHA DE CONSTRUCCIÓN: Agosto de 2004. SISTEMA CONSTRUCTIVO: Hiperboloide de revolución con generatrices rectas de bambú (Bambusa oldhamii de 3” de diámetro) colocadas en dos sentidos rotativos con base geométrica cuadrada sobre dinteles de madera apoyadas en pilares de tabique con corazón de hormigón armado y remate circular. Este hiperboloide esta formado por un aro de varilla de acero de refuerzo de ½”, integrando la boca de la figura con base cuadrada y una garganta circular. CUBIERTA: Mortero de cemento-arena con fibra de polipropileno aplicado a una malla metálica cerrada (1/2”) romboidal restirada y clavada a los bambúes, zarpeando la superficie sobre la malla y enluciendo posteriormente para formar la piel. (El color blanco se debe a la impermeabilización). COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL: El sistema general de cubierta, formando el hiperboloide de revolución, en principio se generan esfuerzos de membrana (compresión/tracción) que son absorbidos por el entramado de bambú amarrado, y formando barras entrelazadas, según disposición de las generatrices. Los esfuerzos de tracción y compresión se tradujeron en flexión en cada barra, con apoyos en el cerramiento por la parte inferior, y por la garganta rígida en la parte superior, deformándose significativamente en la zona intermedia que absorbió la gran flexibilidad natural que tiene el bambú traducida como una gran virtud en este tipo de estructura. Vale la pena mencionar que la cubierta se comportó como una piel o membrana flexible por la inclusión de fibra de polipropileno en el cemento. RESULTADOS: Los resultados hasta ahora han sido satisfactorios, pues estas estructuras (4 en total) han sido sometidas a vientos fuertes y lluvias intensas. Las conexiones sólo se resolvieron a base de amarres con alambre y tornillería en los apoyos inferiores. Estas obras arquitectónicas han sido un comienzo en la aplicación del bambú en formas geométricas clásicas que representan un ensayo de los pros y contras para lograr un acercamiento a la sustentabilidad en el uso de materiales orgánicos de menor consumo energético. 167 Conjunto de cubiertas para restaurante japonés resueltas a base de hiperboloides de revolución, con Bambusa oldhamii y chapa de cemento. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 168 Conjunto de cubiertas para restaurante japonés resueltas a base de hiperboloides de revolución, con Bambusa oldhamii y chapa de cemento. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 169 B.3.2.- Puente peatonal sobre el río Consolapa, municipio de Coatepec, Veracruz, México. DATOS: PROPIETARIO: Colegio Simón Bolivar. Educación Preescolar, Primaria, Secundaria r Preparatoria. UBICACIÓN: Kilómetro 8.5 carretera Xalapa-Coatepec, Veracruz, México. FECHA DE CONSTRUCCIÓN: Marzo de 2005. OBJETO DEL PROYECTO: Circulación peatonal de una margen del río hacia el otro lado, para enlazar las aulas de primaria y secundaria. Capacidad de carga viva: 150 kg/m2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO: La luz a salvar fue de 22 metros hasta las márgenes donde el nivel máximo de aguas extraordinarias definía marcas del régimen hidrológico. Se pensó en una estructura de bambú en forma de arco debido a dos aspectos principales: el primero, con el fin de aprovechar las bondades del arco estructural por la luz a salvar; y el segundo, para dar márgenes de los tirantes del río en sus avenidas que no impactaran físicamente al puente. En el diseño de los arranques se utilizó la piedra de río del lugar, con unas zapatas de cimentación armadas, y columnas ahogadas en los anchos de los contrafuertes. La estructura del arco se calculó bajo dos premisas: a) Cálculo del número de elementos en el arranque de los arcos bajo fuerza cortante máxima (suma de áreas del tubo de bambú para lograr la resistencia necesaria). b) Cálculo del número de barras de bambú para equilibrar el momento flector en sus puntos críticos. CONSTRUCCIÓN: El proceso de construcción comprende las siguientes etapas: a) Construcción de un caballete provisional de madera colocado al centro del río para colocar las varas que constituyen el lecho inferior y piso del puente, incluyendo las barras de cortante necesarias en los arranques que correspondan. b) Construcción de los muros contrafuertes que constituyen los arranques para lograr la altura de los bambúes del lecho superior, utilizando conectores verticales para cortante y formar el cuerpo principal del puente. c) Construcción de los travesaños que unen las barras principales de los arcos para formar el piso con hormigón. d) Tendido de los arcos superiores que constituyen el cuerpo principal del puente. e) Conexiones atornilladas entre elementos principales (arcos de bambú) y elementos diagonales y verticales. f) Refuerzos de arcos secundarios colocados en las caras laterales del cuerpo del puente para reforzar el cortante y los esfuerzos de flexión (tracción y compresión). 170 g) Colocación de una capa de hormigón de 5 cm para formar el piso de circulación peatonal. h) Tratamiento contra intemperie de todos los elementos de bambú que constituyeron el puente. i) Se eliminó el caballete o cimbra provisional para liberar toda la estructura del puente terminado. Se produjo una deformación vertical de 5 cm. j) Se realizó una prueba de carga con costales de arena colocados en todo el desarrollo del puente (longitud) con un peso total de 7000 kg, equivalentes a 159 kg/m2 aproximadamente, con lo que se garantizaba perfectamente el paso de niños y niñas. Este puente que se construyó como primero en su tipo tal vez en todo el país, ha manifestado hasta la fecha buen comportamiento. Sin embargo, faltó colocarle un techo ligero que pudiera preservarlo del agua y del sol, lo cual probablemente su vida útil sea más corta de lo que pensemos. 171 Puente en forma de arco hecho con Bambusa oldhami, piso de cemento, tornillería para conectores. Se salvó un claro de 22 m. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 172 Puente en forma de arco hecho con Bambusa oldhami, piso de cemento, tornillería para conectores. Se salvó un claro de 22 m. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 173 B.3.3.- Techo de bambú con el sistema de arco rígido (diseño del autor) DATOS: UBICACIÓN: Poblado de Chachalacas, municipio de Cardel, Veracruz, México. FECHA DE CONSTRUCCIÓN: Octubre de 2010. SISTEMA CONSTRUCTIVO: Techumbre utilizando arco rígido presforzado con el fin de darle rigidez al sistema. Se colocaron estas cerchas a cada 1..2 metros con largueros de bambú a cada 30 cm, y esterilla a cada 10 cm para preparar la malla metálica como base para colocar el mortero en una capa de 3 cm para preparar el impermeabilizante (cartón asfáltico) y colocar finalmente la teja de barro. Claro máximo: 5 m Tablero del techo: 5 x 6 m SISTEMA DE CONECTORES: - Tornillería de ¼” - Clavo pequeño - Amarres tradicionales - Conectores a dalas en muros con amarres de alambre. EFICIENCIA LOGRADA: 95% TRABAJO ESTRUCTURAL PREDOMINANTE: Flexión AHORRO EN EL COSTO: 30% aproximado PROBLEMAS OBSERVADOS: En detalles de acabado y uniformidad en diámetros de los bambúes. 174 Sistema de cubierta a base de arcos rígidos de bambú. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 175 Sistema de cubierta a base de arcos rígidos de bambú. Diseño y construcción: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 176 B.3.4.- Techo de bambú, madera, cubierta de triplay y tensores de acero DATOS: DISEÑO ARQUITECTÓNICO: Raúl Corral Peña DISEÑO ESTRUCTURAL: Enrique Roberto Álvarez Castilla UBICACIÓN: Poblado de El Lencero, municipio de Emiliano Zapata, Veracruz, México. FECHA DE DISEÑO Y SUPERVISIÓN: Abril de 2011. SISTEMA CONSTRUCTIVO: Soportes principales: - Marcos de concreto existentes - Muros de tabique existentes - Muros nuevos de tabique, rigidizados con dalas y castillos Techumbre: - Varas de bambú (bambusa oldhamii) con diámetros promedio de 7 y 8 cm, a cada 30 cm - Cubierta de madera de triplay de 9 mm de espesor - Impermeabilizante: cartón asfáltico Sistema estructural: - Bambú a flexión - Marcos de madera a flexocompresión - Tensores y conectores de acero - Conectores de bambú: taquetes de madera y bambú labrado - Aleros de bambú con cristal EFICIENCIA ESTRUCTURAL: 100% 177 Estructura para cubierta de bambú, madera y tensores de acero. Diseño estructural: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 178 Techo de bambú, madera, cubierta de triplay y tensores de acero. Diseño estructural: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 179 Techo de bambú, madera, cubierta de triplay y tensores de acero. Diseño estructural: Enrique Roberto Álvarez Castilla. 180 B.3.5.- Techos de bambú. Casa-habitación; en proceso de construcción DATOS: DISEÑO ARQUITECTÓNICO: Arq. María Luisa Gordillo DISEÑO ESTRUCTURAL: Enrique Roberto Álvarez Castilla UBICACIÓN: Poblado de El Lencero, municipio de Emiliano Zapata, Veracruz, México. FECHA DE DISEÑO Y SUPERVISIÓN: Mayo de 2011. SISTEMA CONSTRUCTIVO: a) Sistema de cubierta: o Tipo de bambu: Bambusa oldhamii (simpoidal) o Diámetro promedio: 8 cm o Largueros: Phyllostachys aurea (2 cm de diámetro) o Malla metálica o Cubierta de mortero de 2.5 cm de espesor o Sistema estructural predominante: Flexión restringida con tornapuntas a flexo-compresión. o Tipo de conectores: tornillos y clavos pequeños o Tratamiento especial: enrollado de cinta plástica para evitar rajaduras b) Eficiencia: 95% c) Economía: Se logró un ahorro de 30% respecto a sistemas tradicionales. 181 Sistema de techo a base de bambú, malla metálica y mortero, en proceso de construcción. 182 Sistema de techo a base de bambú, malla metálica y mortero. 183 B.3.6.- Entrepisos y techos para una casa-habitación junto al río Consolapa, en el poblado de Coatepec, Veracruz. DATOS: DISEÑO ESTRUCTURAL (losas): Enrique Roberto Álvarez Castilla UBICACIÓN: Coatepec, Veracruz, México. FECHA DE CONSTRUCCIÓN: Marzo de 2011. SISTEMA DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN: a) Entrepiso: Las losas de entrepiso se diseñarán bajo los principios de deformaciones máximas permisibles (Método de Yu y Winter, p. 141, Tesis de Maestría “Comportamiento elasto-plástico de placas de concreto reforzadas con bambú. Mecanismos de falla”. Enrique Roberto Álvarez Castilla. H. Veracruz, Ver., Mayo de 2000). Particularmente estos entrepisos se diseñarán con doble tubo de bambú en sentido corto de la losa, y largueros sencillos en sentido largo del tablero de la losa. b) Techos de azotea: Se diseñaron con sistema de una sola capa de bambúes en un sentido y largueros en sentido perpendicular. Se usó malla metálica y esterilla de bambú. El grueso del mortero (hormigón con agregado delgado: arena y gravilla) fue de 2.5 cm. c) Conectores: Taquetes de bambú y alambre común. d) Sistema estructural predominante: Flexión e) Eficiencia: 90% f) Problemas presentados: Uso de mayor cantidad de material (hormigón) para lograr un nivel horizontal en los entrepisos, debido a las diferencias en los diámetros de los bambúes utilizados. 184 Imágenes de losa de entrepiso con Bambusa Oldhamii. 185 Imágenes de losas con Bambusa Oldhamii. 186 B.3.7.- Estudio del autor. DATOS: DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y ESTRUCTURAL: Enrique Roberto Álvarez Castilla UBICACIÓN: Av. Murillo Vidal 44-103. Xalapa, Veracruz, México. FECHA DE CONSTRUCCIÓN: Mayo de 2009. SISTEMA DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN: a) Sistema de techo: Bambusa oldhamii colocado a cada 15 cm. (diseño por deformación máxima permisible. Método de Yu y Winter, p. 141, Tesis de Maestría “Comportamiento elasto-plástico de placas de concreto reforzadas con bambú. Mecanismos de falla”. Enrique Roberto Álvarez Castilla. H. Veracruz, Ver., Mayo de 2000). b) Sistema de piso: Puente de acceso al segundo nivel logrado con bambúes a flexión restringida (cantilivers y tornapuntas a compresión). c) Eficiencia: 98% d) Problemas presentados: Entrada de algunas goteras por el problema de uniones en claraboyas de iluminación zenital. 187 Puente de acceso al segundo nivel logrado con bambúes a flexión restringida (cantilivers y tornapuntas a compresión). Sistema de techo: Bambusa oldhamii colocado a cada 15 cm. 188 B.4.- Imágenes de diseño de interiores 1.- Mesa decorativa de Bambusa oldhamii 2.- Mesa de centro, Guadua angustifolia 3.- Bases para escritorio (paraboloides intersectados) de Phyllosthachys aurea (1999). 189 4, 5.- Artesanías de mesa. Bambusa oldhamii y Phyllosthachys aurea (1996) 6.- Silla de Guadua angustifolia (2000). 190 7.- Plafón estructurado con Phyllosthachys aurea (2000). 8.- Lambrín de pared Bambusa oldhamii (1997). 9.- Muebles de comedor Bambusa oldhamii y Phyllosthachys aurea (1996). 191 10.- Mampara y falso plafón de Bambusa oldhamii y Phyllosthachys aurea (2000). 11.- Lámpara decorativa. Bambusa oldhami (2001). 192 13.- Lámpara decorativa. Chusquea chiquean (1998). 193 194 CONCLUSIONES GENERALES Sin pretender que esta tesis sea un tratado sobre bambú aplicado a algunas facetas del conocimiento en arquitectura, su contribución se encuentra en el extender la investigación de tipo documental y principalmente experimental, con el fin de obtener, en una primera fase, los resultados necesarios, para ser aplicados e interpretados en el diseño de conexiones básicas; la finalidad es hacer posible la construcción de cubiertas ligeras con diferentes modalidades de forma, tamaño y solución estructural. El enfoque de esta tesis justifica su relevancia al encontrar qué resultados obtenidos en estudios del bambú realizados en otros países no son necesariamente aplicables al contexto de México. Esto se debe principalmente a que las especies que predominan en esta tierra pertenecen mayormente al género de las Bambusas (acuelata, vulgaris, oldhamii), abundantes notoriamente en esta región de Veracruz. La especia Guadua angustifolia, natural de Centroamérica y Colombia, ha sido considerada entre las mejores para uso estructural, con muchas aplicaciones en Colombia y algunas partes del mundo, como lo ha demostrado el Arq. Simón Vélez. En nuestra región de Veracruz ya se ha iniciado el uso de la Guadua, explotada en la región de Huatusco (zona central de nuestro estado), con resultados satisfactorios en su uso y aplicaciones. En el estudio de esta investigación, las conexiones solo fueron un punto de partida para analizar el problema como un todo, desde la anatomía, fisiología, bioquímica, rendimientos agronómicos, propiedades físicas y mecánicas, manejo y durabilidad de las estructuras; aplicaciones según el clima, la región, la cultura de los estratos sociales, y todo lo que puede ser interesante para casos como: viviendas, cubiertas, interiorismo, muebles, artesanías, decoración, esculturas, etc. En todos estos casos siempre está presente el problema de resolver el tipo de uniones a usar, desde las más simples como el uso de taquetes labrados del mismo bambú, hilo de cáñamo y refuerzo con fibra de mimbre, hasta las más sofisticadas con tornillos y refuerzos poliméricos. Todas estas con un fin, que es el de lograr la seguridad y durabilidad de las estructuras. Algo interesante por destacar han sido los comentarios relacionados con las altas resistencias que el bambú tiene en sus extremos o en su zona distal, donde las fibras ansiotrópicas se concentran en menores áreas del tubo de bambú, lo que explica esa diferencia de resistencia y que permite utilizar esas partes más delgadas del culmo, como conectores a compresión, tracción y aplastamiento en cualquier unión del tipo que sea. Actualmente, se ha construido, cerca de esta ciudad de Xalapa, un puente peatonal de 20 metros de luz, utilizando arcos rebajados de bambú como cuerdas inferiores y superiores en cerchas de 2.40 metros de peralte en los costados, donde fue necesario realizar juntas a compresión en tres puntos para lograr la longitud total que se necesitaba. En esta obra participaron los alumnos de 6to. Semestre de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Veracruzana, de la ciudad de Xalapa, Veracruz, cursando la materia de “Materiales, sistemas y procedimientos de la construcción”. En el estudio de la flexión del bambú, se puede concluir que antes de llegar a la falla por esfuerzos tangenciales (rajadura a la mitad del culmo), es necesario diseñar las conexiones para que el comportamiento del sistema sea eficiente dentro de los rangos de deformaciones máximas permitidas en entrepisos o de cubiertas de azotea (bambucreto), y lograr los objetivos del diseño: resistencia y rigidez sin vibraciones (Apéndice C). 195 En la mayoría de las estructuras ligeras construidas a base de bambú, como pudieron ser: bóvedas cilíndricas, paraboloides, hiperboloides de revolución, etc., los esfuerzos de membrana son relativamente de poca magnitud, no impactando a las resistencias del bambú, donde la solución de juntas es a base de amarres simples con alambre (negro o galvanizado), suficientes para evitar el deslizamiento de los bambúes. En el caso de los hiperboloides de revolución ya construidos en Xalapa, obras con una antigüedad de 8 años, se ha notado que el tiempo hasta la fecha se advierte una deformación motivada por la fluencia del bambú que ofrece una belleza digna de tomarse en cuenta. Esto no se habría logrado si al recubrimiento de mortero no le hubiéramos agregado fibra. Las juntas a tracción son las que requieren mucho más cuidado en su diseño, como se pudo constatar en el capítulo 4, cuando se discutió un ejemplo de cómo se podrá proyectar una conexión bajo este tipo de esfuerzos. Dado que el ámbito de esta tesis ha sido el de estructuras ligeras, podríamos asegurar que, salvo en el caso de algunos puentes especiales donde se requiere mucho cuidado con las conexiones a tracción, en la mayoría de los casos se pueden resolver con el sistema de tornillería clásica. En un futuro cercano, considero que habrá necesidad de sustituir los bambúes a tracción (cuando el grado de intensidad de las fuerzas sea considerable), por tensores metálicos para facilitar el trabajo estructural y lograr una mejor arquitectura de conjunto. Para el caso especial de las cerchas, en definitivo, se recomendó el uso de conectores de acero de diámetro pequeño para resolver la junta, ya sea con cartabones de madera o sin ellos. En las pruebas realizadas y comentadas en el capítulo 4, se hace evidente que el uso de conectores de bambú no ofrece la mejor solución. Esto podría quedar a criterio del proyectista, el cual debe tomar en cuenta muchos aspectos, entre ellos, magnitud de las cargas que soporten las estructuras con el fin de decidir utilizarlos o no. El problema de las conexiones tiene, como fin principal, darle rigidez y resistencia a la estructura, y considero que el uso de los conectores industriales puede ser la solución si queremos que nuestra estructura sea más permanente que temporal. Por esta razón, considero que una de las finalidades de esta tesis es dirigir estos esfuerzos hacia la Arquitectura orgánica hecha con bambú, como una forma de apoyar la sostenibilidad del medio ambiente en beneficio de nuestra sociedad. A mi juicio, es pertinente resaltar que en México, como un país de desarrollo, es preferible utilizar la creatividad y el diseño para solucionar el todo y las partes de la Arquitectura Sustentable, con el fin de disponer, en el bambú, su forma cilíndrica natural con todas sus virtudes y defectos que la naturaleza prodiga, para no aferrarse a los productos de alta tecnología del bambú que en algunos países de Europa y Asía producen. Se puede decir que esta tesis no ha consistido sólo en el esfuerzo de realizar una investigación doctoral. En lo personal, el estudio del bambú como elemento estructural es una búsqueda permanente que comparto con muchos alumnos de las muchas facultades de Arquitectura del estado de Veracruz desde hace más de 15 años, y quienes han sido testigos de fracasos y aciertos con la convicción de que, tarde o temprano, ampliaremos los horizontes de aplicación de este material en muchos órdenes de nuestras vidas. Por estas razones, considero que esta sencilla contribución del estudio de las conexiones, más que un fin, sea un principio que se 196 extienda en muchas áreas del conocimiento, en beneficio de todos aquellos interesados en el tema. 197 198 GLOSARIO DE TÉRMINOS ACPM.- Es un destilado medio obtenido del fraccionamiento o destilación primaria del petróleo crudo, de tal forma que su índice de cetano, el cual mide la calidad de ignición sea de 45 como mínimo. Se utiliza como combustible para motores diesel (en vehículos, plantas eléctricas y calderas). ANISÓTROPO.- Dícese de los cuerpos y objetos en los que las propiedades difieren según la dirección considerada. BAMBÚES HERBÁCEOS.- Plantas del grupo de las Bambusoideaes sin tejidos leñosos y hierbas. BAMBÚES LEÑOSOS.- Plantas del grupo de las Bambusoideaes con tejidos leñosos, los verdaderos bambúes. BAMBUZALES.- Población vegetal con dominancia de bambúes. CARRIZO.- Nombre común de una gramínea semileñosa (Arundo donax) que sin ser bambú, también se le aplica a algunos bambúes. COMPOSITE. – Sustancia acrílica con partículas de porcelana, utilizada en prótesis dentales. CULMO.- El tallo principal de los bambúes. CUTINA.- Sustancia impermeable contenida en la cutícula de los vegetales. DIPLOIDE.- Se dice de la célula u organismo con dos juegos de cromosomas. DORMANCIA.- reducción de actividad y baja de metabolismo en las plantas y corresponde a un estado de inactividad de las mismas debida a las bajas temperaturas de los periodos más fríos del clima. Esta época de reposo se caracteriza por la ausencia de crecimiento o floración. ENDEMICO.- Plantas o animales que habitan un área geográfica determinada. ESCLERÉNQUIMA.- Tejido vegetal formado por células que engrosan su membrana con celulosa y lignina, lo que les proporciona una consistencia petrea. Sus funciones son mecánicas o de sostén y generalmente forma cubiertas protectoras de las semillas o da firmeza y flexibilidad a los tallos. FILOTAXIS.- Distribución de las hojas en el tallo de una planta. FLOEMA.- Tejido de las plantas metáfitas cuya función es trnsportar los nutrientes (savia elaborada) desde las hojas hasta el resto de las plantas. HEMICELULOSA.- Es una cadena de celulosa, más corta, menos cristalina y constituye un material de unión, de adhesión y de agarre. Es una materia cementante. ISOTRÓPO.- Dícese del medio cuyas propiedades físicas son idénticas en todas las direcciones. 199 LIGULA.- Apéndice membranoso en forma de escama, situado en la hoja o en la vaina foliar de algunas plantas. LIMBO.- Porción laminar ensanchada y plana, generalmente delgada y verde, de las hojas, sépalos o pétalos de las plantas. MACOLLA.- Nombre común de un grupo de culmos pertenecientes a un mismo individuo, pero agrupados de “manera apretada”. (Solo los bambúes con sistema Monopodial de rizomas lo presentan). MESOFÍTICO CADUCIFOLIO.- Plantas que pierden sus hojas en la época seca del año en las regiones con temperaturas medias. MICELA.- Partícula que mide entre 0,001 0,3 micras, formada por un agregado de moléculas semejantes y que constituye un sistema coloidal. MONOTIPICO.- En botánica se refiere a un género con una sola especie o una familia con un solo género. NEOTROPICAL.- Se refiere a plantas que crecen en las regiones tropicales de América. NEOTRÓPICO.- Se refiere a los trópicos de América. ORTÓTROPO.- Dícese de un tipo de óvulos en que el micrópilo está situado en oposición a la calaza y la placenta. OTATE.- Nombre común de un bambú leñoso (Otatea acuminata). PANOJA.- conjunto de espigas que nacen de un eje o pedúnculo común. PARÉNQUIMA.- Tejido vegetal que está formado por células vivas, isodiamétricas y algo alargadas con abundante protoplasma, membrana fina y núcleo activo. PECÍOLO.- Estructura delgada, a modo de rabillo, que une el limbo foliar al tallo. POACEAE.- Familia botánica a la que pertenecen los bambúes y las gramíneas en general. POLÍMERO.- Sustancia de mayor masa molecular formada por dos de la misma composición química. PRIMORDIO.- Originario o primero. Conjunto de células embrionarias que sirven de punto de partida para el desarrollo de un futuro órgano. PRIMORDIO FOLIAR.- Prominencia lateral del meristemo apical, que dará lugar a la hoja. PROPÁGULO.- Órgano o parte de un vegetal. RIZOMA.- La porción subterránea del culmo. Es decir el tallo subterráneo de los bambúes, que no es raíz. 200 RUBISCO.- es una enzima que fija dióxido de carbono en el primer paso de la fotosíntesis. XILEMA.- Tejido vegetal secundario rico en lignina que forma la madera. En las plantas. YEMA.- Una yema es una estructura rica en merístemos (tejido de crecimiento) y puede ser de muchos tipos. 201 202 BIBLIOGRAFÍA CAPÍTULO 1 1. Eco Humberto. “Cómo se hace una tesis”. (Editorial, Gedisa). Pág. 48 2. Goycoolea Prado Roberto. “Metodología de la Investigación documental”, Jalapa, Veracruz. 1996. Pág. 6. 3. V Internacional Bamboo Congress. 4. VI Internacional Bamboo Workshop 5. ABSTRACTS o Bamboo afforestation o Bamboo Properties of bamboo o Bamboo as a Building material o Tradicional Bamboo products o Technologically improved products o Socieconomics of bambooBamboo and sustainable Development o Research, tecnology transfer and information web sites o Country report CAPÍTULO 2 1. 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