Arquitectura en tierra

PDT

ARQUITECTURA EN TIERRA JUAN JOSÉ ARBELÁEZ MARÍN BENJAMÍN GÓMEZ ARANGO

FAC. ARQUITECTURA UPB//[2014-02]

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TABLA DE CONTENIDO

1. CONCEPTO 1.1 Definición y marco general 1.2 Regiones olvidadas 1.3 Vivienda social en Colombia

2. CONTEXTO 2.1 Antecedentes 2.1.1 El lugar 2.1.2 El proyecto 2.1.3 El arquitecto 2.2 Marco contextual 2.3 Sustentación del lugar 2.4 Planteamiento

3. PRACTICA 3.1 Metodología 3.2 Bloque de tierra comprimida 3.3 Experimentación de mezclas 3.3.1 Formaleta 3.3.2 Diseño de mezclas 3.3.3 Registro fotográfico 3.4 Consolidación de aditivos 3.4.1 Bloque 1 3.4.2 Bloque 2 3.4.3 Bloque 3 3.5 Análisis de materiales: Costos Vs. Cualidades 3.5.1 Aligeramiento 3.5.2 Resistencia a la compresión 3.6 Relación con el costo: Alternativa viable

4. PROYECTO 4.1 Referente 4.2 Detalle

5. CONCLUSIONES

6. BIBLIOGRAFÍA

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Introducción.

Cómo volver habitable lo inhabitable? Es una pregunta con un alto grado de complejidad, de la cual surgirán las pautas que determinarán el rumbo de la investigación. Se propone luego de la investigación y referentes encontrados, un comienzo de investigación a partir de leer el contexto cercano, temas como las características climáticas de una región, los recursos naturales que pueden ser aprovechados de estas, las oportunidades espaciales que estás zona pueden generar, los problemas sociales existentes, los índices de vivienda y calidad de ésta, las propuestas habitacionales existentes, las características naturales que pueden ser vistas como oportunidades de desarrollo e innovación, son temas eje para el curso de la propuesta de investigación.

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Pregunta

¿Es posible a partir de aditivos y adecuaciones, mejorar las cualidades de sistemas constructivos como el BTC para emplearlos como materia prima para el desarrollo de infraestructura de vivienda de emergencia en la región de la Guajira?

OBJETIVOS

Principal

-­‐

Desarrollar un modulo constructivo de BTC con aditivos que mejoren sus cualidades constructivas, estructurales y bioclimáticas.

Específicos

-­‐ -­‐ -­‐ -­‐ -­‐ -­‐

-­‐ -­‐

Identificar las cualidades bioclimáticas de la tierra como material de construcción Conocer procesos constructivos que involucren modulaciones cuyo componente principal sea la tierra Identificar aditivos u otros materiales no comunes que complementen y mejoren las calidades de sistemas constructivos como el BTC para alcanzar su máximo potencial en contextos extremos.

Entender el sistema constructivo – espacial de la arquitectura de la zona de la guajira.

Identificar características autóctonas de la región guajira en relación con materiales y sistemas constructivos para proponer posibles soluciones a situaciones de emergencia.

Identificar que clase de sustrato es el ideal para la ejecución del BTC en contextos Guajiros.

Aplicar experimentos de temperatura y resistencia de diferentes tipos de BTC. Comparar eficiencia del producto vs optimización del proceso.

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1 CONCEPTO 1.1 DEFINICIÓN Y MARCO GENERAL Si entendemos el éxito de la evolución animal como la capacidad de adaptarse a diversos ambientes, con las implicaciones que esto conlleva –climas extremos, supervivencia en relación depredador, presa-­‐ entonces se podría clasificar la adaptación de las comunidades pseudo-­‐nómadas del desierto de Tunisia como un buen ejemplo para identificar las acciones, métodos y construcciones que permiten necesariamente la vida y auto sostenibilidad de los seres humanos en lugares del mundo con cambio de temperaturas tan extremos como lo es el caso de un desierto.

La intención es acercarnos a la arquitectura tradicional soterrada de la comunidad nómada Bereber ubicada en el norte del desierto de Tunisia, entender esta arquitectura, su sistema constructivo y beneficios bioclimáticos no sólo como un factor, sino como un sistema que verdaderamente permite la vida autosostenible de dicha comunidad. A qué se debe su efectivo sistema bioclimático pasivo, cuáles son las ventajas y desventajas de un sistema constructivo que se entierra y cuáles son las implicaciones tecnológicas que una arquitectura como esta requiere para su óptimo funcionamiento.

Si verdaderamente se toma este ejercicio conceptual investigativo como una herramienta para un proceso proyectual práctico, se podría llegar a tal punto de definir el factor de resiliencia que tiene una arquitectura en tierra para implantarse con éxito en otras zonas del mundo: Un contexto tropical, un lugar polar ártico, un país con estaciones y hasta una ciudad con elevados índices de contaminación.

1.2 REGIONES OLVIDADAS. Como premisa para realizar la investigación, se tomaron como referente las poblaciones más vulnerables de Colombia según un índice clave: Subsidios de caja de compensación familiar Teniendo en cuenta este índice, encontramos poblaciones vulnerables, con poca atención por parte del Estado, entonces surgió la pregunta: ¿Acaso la pobreza de estas poblaciones y el abandono por parte del estado están de alguna forma relacionadas con su situación vulnerable en cuanto a los fuertes fenómenos naturales como las inundaciones y/o sequías?

Figura 1. Subsidios

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1.3 VIVIENDA SOCIAL EN COLOMBIA. Si relacionamos el abandono por parte del Estado ciertas comunidades vs. el índice de construcción de vivienda social en el país, vemos como estos indicadores afirman lamentablemente la situación de marginalidad en algunos departamentos.

A continuación un Censo de edificaciones VIP, VIS y NO VIS en el 4 trimestre de 2013, realizado por el DANE, donde se evidencia que en los mismos departamentos con pocos subsidios de las CCF hay nula inversión de vivienda social.

2. CONTEXTO.

2.1 ANTECEDENTES En el proceso de investigación, se tomaron como referentes a un arquitecto, a un proyecto y un lugar. Debido al interés que se tiene por esas viviendas vernáculas ubicadas en el desierto de Tunisia al norte de África, se optó por escoger a un arquitecto, un proyecto y un lugar que estén relacionados directamente, así pues, dichos referentes quedaron de la siguiente manera: Lugar: Ksar -­‐ Tozeur -­‐ Matmata -­‐ Desierto Tunisia.

Proyecto: Siri Driss.

Arquitecto: Comunidad nómada Bereber.

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Figura 2. Hotel Siri Driss

2.1.1 EL LUGAR.

TUNISIA. Se entiende el lugar no como un punto específico o una ciudad específica, sino como una región en particular (Tunisia, Norte de Africa) donde se encuentran ubicadas una serie de comunidades nómadas identificadas como las Bereber, caracterizadas por sus construcciones soterradas y edificaciones hechas simplemente con tierra apisonada.

Es el país más pequeño del Magreb, ubicado entre las estribaciones orientales de la cordillera montañosa del Atlas y el mar Mediterráneo. La superficie de Túnez es de 165.000 km², con una población estimada en 10,3 millones de habitantes.

Aproximadamente el 40% de este país está compuesto por el desierto del Sahara, mientras que el resto es suelo fértil y adecuado para la agricultura; además, tiene 1.300 km de costa. Limita con Argelia al oeste y Libia al sur este.

La capital de Túnez es la ciudad del mismo nombre, Túnez, y está ubicada en las siguientes coordenadas cartográficas: 36° 50' N 10° 9' E. Túnez se encuentra en el norte de África, entre el mar Mediterráneo y el desierto del Sahara, y entre Argelia y Libia. Cerca del 40% de la superficie de su territorio es desértico, la otra parte está constituida

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por tierras fértiles.

Figura 3. Mapa geográfico de Tunisia.

En el norte, hay montañas y el clima es templado, con inviernos suaves , lluviosos , veranos calurosos y secos. El rango de temperaturas en el norte oscila entre 34 y 6 °C. En el sur, hay desiertos que se extienden hasta el Sahara. No obstante, a pesar de su aridez en el sur, en el norte existen bosques de pinos, y prados ideales para el ganado, en el noreste, así como huertos y viñas a lo largo de la costa oriental.

Solamente el 19% de la tierra es cultivable, aunque su 13% es de regadío (est. 1993). Túnez es el país más pequeño de los Estados del noroeste de África y ocupa el puesto número 89 en la lista de los países del planeta por su extensión. Tiene una superficie total de 164 418 km². De esta superficie, 155.360 km², es decir, el 94,5% de la superficie total, son terrestres. El resto, 9.058 km², el 5,5%, son acuáticos.

2.1.2 EL PROYECTO.

SIRI DRISS. Hotel ubicado en MATMATA, TUNISIA, construido siglos atrás y que servía como vivienda BEREBER.

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Famoso sobre todo por haber aparecido en la película de 1977 Star Wars Episode lV: A New Hope.

Es identificable por su patio central que comunica habitaciones bajo tierra en forma de cueva con iluminación cenital y ventilación cruzada.

2.1.3 EL ARQUITECTO.

Comunidad nómada bereber Al igual que el lugar, donde no se encuentra un punto específico, se decidió no usar un arquitecto singular, se escoge una arquitectura característica de una comunidad nómada del desierto de Tunisia, los BEREBER. Se distribuyen desde el océano Atlántico al oasis de Siwa, en Egipto, como puntos extremos occidental y oriental respectivamente; y desde la costa del mar Mediterráneo, al norte, hasta el Sahel, como límite sur

Figura 5.

Buena parte de la población del norte de África es de origen bereber. Por eso del 35 al 40 % de la población marroquí y entre el 20 y 25% de los argelinos21 pueden hoy día

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identificarse como bereberes por hablar un idioma bereber. Si bien la cultura actual de algunos grupos étnicos bereberes, en particular en las zonas urbanas, se ha fundido con la de sus vecinos magrebíes de habla árabe, y sólo el lenguaje les diferencia, la mayoría mantiene hábitos culturales (vestimenta, fiestas, hábitat, gastronomía, música) propios de las diversas culturas bereberes.

2.2 MARCO CONTEXTUAL.

La propuesta de investigación está contextualizada en conceptos constructivos, culturales, bioclimáticos y técnicos. Es bien sabidos que a través de los años un sin fin de tecnologías ancestrales contextualizadas han sido olvidadas o borradas para dar paso a nuevas formas de tecnificación. En la actualidad, el impacto humano sobre los ecosistemas y los seres vivos comienza a hacerse sentir, generando problemas no sólo ambientales sino también sociales, culturales y económicos. Teniendo en cuenta los anteriores enunciados e intereses por dar una posible solución a estos problemas, se piensa en buscar tecnologías ancestrales de hábitat y construcción que a partir de una tecnificación consciente y moderna podría dar un respuesta a la emergente situación social y de vivienda que existe en muchas regiones y cómo a partir de un material tan común cómo la tierra y técnicas tan elementales como la de soterrarse en el terreno, es posible crear ambientes con una gran calidad espacial, arquitectónica, bioclimática y económica.

Realizando un salto en el tiempo se puede analizar a la cultura Bereber, estos, ubicados en el norte de África, lograron permanecer durante siglos en una de las regiones más hostiles del mundo, creando a partir de la técnica de enterrarse habitas no solo soportables ambientalmente sino con una gran cantidad de características y cualidades que llevándolas a un contexto actual, podrían resolver conflictos en diferentes áreas. ¿Cómo habitar un lugar inhabitable? Esta pregunta fue resuelta por la cultura Bereber y así cómo estos lograron aplicar sus conocimientos en un contexto tan hostil como el norte de África, sería posible a través de la investigación y tecnificación una implementación en lugares con similares características y con un alto grado de desigualdad y pobreza enla guajira, sin dejar de lado todo este conocimiento para también ser utilizado en un contexto mucho más contemporáneo urbano.

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Figura 6. Inundaciones

Figura 8. Lluvias

Figura 7. Desertificación

Figura 9. Sismos

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La propuesta de investigación de enfoca en estudiar la arquitectura en tierra África para luego aplicar las características encontradas son dejar de lado el contexto de otras zonas del mundo.

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Figura 10. Mapa fenómenos naturales en Colombia.

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2.3 SUSTENTACIÓN DEL LUGAR.

La propuesta de investigación está contextualizada en conceptos constructivos, culturales, bioclimáticos y técnicos. Es bien sabidos que a través de los años un sin fin de tecnologías ancestrales contextualizadas han sido olvidadas o borradas para dar paso a nuevas formas de tecnificación. En la actualidad, el impacto humano sobre los ecosistemas y los seres vivos comienza a hacerse sentir, generando problemas no sólo ambientales sino también sociales, culturales y económicos. Teniendo en cuenta los anteriores enunciados e intereses por dar una posible solución a estos problemas, se piensa en buscar tecnologías ancestrales de hábitat y construcción que a partir de una tecnificación consciente y moderna podría dar un respuesta a la emergente situación social y de vivienda que existe en muchas regiones y cómo a partir de un material tan común cómo la tierra y técnicas tan elementales como la de soterrarse en el terreno, es posible crear ambientes con una gran calidad espacial, arquitectónica, bioclimática y económica.

Realizando un salto en el tiempo se puede analizar a la cultura Bereber, estos, ubicados en el norte de África, lograron permanecer durante siglos en una de las regiones más hostiles del mundo, creando a partir de la técnica de enterrarse habitas no solo soportables ambientalmente sino con una gran cantidad de características y cualidades que llevándolas a un contexto actual, podrían resolver conflictos en diferentes áreas. ¿Cómo habitar un lugar inhabitable? Esta pregunta fue resuelta por la cultura Bereber y así cómo estos lograron aplicar sus conocimientos en un contexto tan hostil como el norte de África, sería posible a través de la investigación y tecnificación una implementación en lugares con similares características y con un alto grado de desigualdad y pobreza como el desierto de Huacachina, la guajira, el Tatacoa entre otros en un principio, sin dejar de lado todo este conocimiento para también ser utilizado en un contexto mucho más contemporáneo urbano.

La propuesta de investigación de enfoca en estudiar la arquitectura soterrada del norte África para luego aplicar las características encontradas son dejar de lado el Mapa mundial de Biomas contexto de otras zonas del mundo.

CONVENCIONES

Bosque tropical lluvioso Bosque templado Bosque húmedo tropical Bosque seco tropical Sabana tropical

Bosque de monataña

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2.4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Hoy por hoy vemos las arquitecturas tradicionales en los desiertos como un atractivo turístico más que como una forma de adaptación y reducir el impacto negativo que trae el vivir en un lugar del mundo con un clima tan extremo. No entendemos totalmente los beneficios que trae diseñar un espacio pasivo en cuanto la bioclimática y sobre todo no creemos en la utilidad que esta arquitectura ha demostrado con tantos años de uso (no olvidemos pues que aún algunas comunidades se benefician de dicha arquitectura). De quién verdaderamente es la responsabilidad de reducir la huella ecológica de los edificios, estar en búsqueda de nuevas propuestas alternativas “sostenibles” es poco óptimo si ya existen nuevas propuestas que han demostrado su eficacia. No es más útil estudiar estas herencias ancestrales y buscar un posible uso en los edificios actuales.

El problema no es comprender la eficiencia de la arquitectura en tierra para reducir el impacto climático (su eficacia ya está demostrada), el verdadero problema es cómo trasladar esta función a edificios habidos y por haber. Para esto se debe estudiar necesariamente las arquitecturas de la comunidad Bereber, tomar como referente su estructura más famosa, el hotel Siri Driss ubicado en Matmata, Tunisia y entender que lo hace un proyecto tan adaptable en un contexto como el desierto del norte de África.

3 PRÁCTICA

3.1 Metodología

¿Es posible a partir de aditivos y adecuaciones, mejorar las cualidades de sistemas constructivos como el bahareque y el BTC para emplearlos como materia prima para el desarrollo de infraestructura de emergencia?

A partir de esta pregunta, se comienza a estructural una metodología de trabajo que busca entender la tierra como material constructivo, sus ventajas estructurales y bioclimáticas y cómo a través de diferentes tipos de aditivos a la vez que del diseño y dosificación de mezclas, se puede mejorar éstas características bioclimáticas sin dejar de lado la función constructiva y estructural.

La práctica se divide entonces en 4 etapas: -­‐ Etapa de experimentación de mezclas -­‐ Etapa de consolidación de aditivos -­‐ Etapa de medición -­‐ Conclusiones

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La propuesta de investigación está contextualizada en conceptos constructivos, culturales, bioclimáticos y técnicos. Es bien sabidos que a través de los años un sin fin de tecnologías ancestrales contextualizadas han sido olvidadas o borradas para dar paso a nuevas formas de tecnificación. En la actualidad, el impacto humano sobre los ecosistemas y los seres vivos comienza a hacerse sentir, generando problemas no sólo ambientales sino también sociales, culturales y económicos. Teniendo en cuenta los anteriores enunciados e intereses por dar una posible solución a estos problemas, se piensa en buscar tecnologías ancestrales de hábitat y construcción que a partir de una tecnificación consciente y moderna podría dar un respuesta a la emergente situación social, económica y sostenible que existe en muchas regiones y cómo a partir de un material tan común cómo la tierra y técnicas tan elementales como la compactación de ésta , es posible crear ambientes con una gran calidad espacial, arquitectónica, bioclimática y económica.

Para iniciar el trabajo práctico se debe hacer ensayos y diferentes diseños de mezclas, luego de tener varios tipos se deben medir éstas mezclas y determinar a través de peso, resistencia, apariencia, durabilidad y costo, el tipo de mezcla el cual cumpla con las características óptimas para ser utilizadas en las posteriores pruebas.

Para la siguiente etapa es necesario investigar sobre que clase de productos pueden funciona para la conclusión y el desarrollo del resultado esperado. Se debe tomar registro de cada uno de los pasos y medir las cantidades utilizadas en las pruebas.

Luego de obtener varios productos o muestras finalizadas se procede a realizar la medición del fenómeno que se quiere identificar, en éste caso, temperatura y resistencia. Paralelo al proceso anteriormente mencionado se deben realizar pruebas en la maquina CINVA -­‐ RAM comprobando su resistencia al momento de la compactación y la durabilidad del producto compactado.

3.2 Bloque de Tierra Comprimida

Son elementos prismáticos usados en obras de fábrica, se obtienen de aplicar presión a la tierra en el interior de un molde, de esta forma se mejora las propiedades mecánicas del material. Suelen emplearse estabilizados con cal, cemento o yeso. Lo característico de este tipo de bloques de tierra, como indica su nombre, es que la tierra que los compone es compactada, por medios manuales o mecánicos.

La viabilidad productiva y económica del bloque de tierra comprimido debe determinarse, encaso de ejecución in situ, analizando las posibilidades de transporte y montaje de la Unidad de Producción (superficie disponible, protección a la intemperie, abastecimiento de agua, movilidad, etc.), los costos de extracción y de transporte de las tierras, así como sus condiciones de acopio, que deben garantizar el adecuado secado de las mismas antes de la fase de preparación.

El bloque de tierra comprimido posee varia fases de desarrollo para su finalización como material constructivo, cada una de estas fases poseen características diferentes

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al igual que los costos y es posible buscar la verdadera sostenibilidad identificando las fallas en estas fases y optimizando cada una de éstas para un resultado eficaz.

Fase 1. Preparación

Las operaciones a llevar a cabo para la preparación de las tierras dependerán de las características de la misma, pudiendo ser necesarios diversos equipos o sólo algunos de ellos, como son: Trituradora, pulverizadora y/o criba, así como maquinaria diversa de movimiento de tierras que pueda facilitar el trabajo y mejorar el rendimiento productivo. Se busca un adecuado tamaño de las partículas de tierra para obtener un producto óptimo para la realización de la mezcla. El material debe ser separado de materiales orgánicos o materiales que afecten las características físicas de la tierra y se debe asegurar que el material tenga la cantidad de humedad adecuada, si es necesario someter éste material a procesos de secado.

Fase 2. Mezclado

Esta fase de producción se realiza en dos etapas, la mezcla seca, en la que se incorporan los demás componentes que conforman el BTC (arcillas, arenas, aglomerantes, colorantes) si estos son necesarios, y la mezcla húmeda, en la que se incorpora el agua en la cantidad adecuada y de manera homogénea.

En éste caso, se deberán proponer diferentes tipos de diseños de mezcla para encontrar la mezcla óptima para el ejercicio, las dosificaciones de los materiales deberán ser debidamente medidas, para garantizar así la correcta conformación de la mezcla, homogénea, con poca separación de partículas, con aspecto uniforme, resistente y sin manchas o grumos de material

Fase 3. Prensado

La compresión de la tierra es la operación principal del proceso productivo de BTC, sin embargo, la calidad final del bloque dependerá en gran medida del resto de las fases, tanto las anteriores (elección de la tierra, componentes, preparación y mezcla) como las posteriores a su paso por la prensa. Si el control de todo el proceso productivo es adecuado, el tipo de prensa utilizado no será determinante en la calidad final del producto.

La prensa o CINVA – RAM, es una maquina cuya principal funciona es la de compactar el material para crear bloques de tierra los cuales adquieren características estructurales. Ésta máquina puede ser utilizada por personal humano o puede adecuarse para la realización en masa y automática de los bloques en tierra comprimida.

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Fase 4. Secado

La fase de secado tiene una especial incidencia en la calidad final de los bloques, por lo que debe realizarse de manera controlada. Se diferencian dos etapas: Periodo de curado (si se incorporan aglomerantes para la estabilización de la tierra) y periodo de sec

3.3 EXPERIMENTACIÓN DE MEZCLAS

3.3.1 Formaleta

Para esta etapa se procede con la creación de una formaleta de 15 x15 x10 para la conformación de muestras, ésta formaleta es creada con aglomerado para formaleta unida con clavos y carpincol. La formaleta deberá ser desmontable, es decir, debe poder ser desarmada para obtener el material, esto se logra con la implementación de varas de rosca de ¼ “ amarradas con arandelas y tuercas.

Figura 12. Pieza de formaleta en aglomerado.

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Figura 13. Ensamble de formaleta

Figura 14. Colocación de pernos metálicos.

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Figura 15. Formaleta terminada.

3.3.2 Diseño de mezclas

VOLUM DIMENSIONES EN DIMENSIONES VOLUMEN N° DISEÑO MEZCLA EN SECO EN SECO PESO EN CM EN CM3 CM EN CM3 1

15x15x7,5

1687,5

2

15x15x7

1575

3

15x15x7,5

1687,5

4

15x15x8

1800

4 Tierra 1 Cemento 15X15X7 1 Triturado

Tierra y Agua

15X15X6

1 Cemento 3 Tierra 15X15X6,5 1 Arena Fibra de costal 1 Cemento 3 Tierra 1 Arena 15X15X8 Piedra canto rodado

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ASPECTOS FÍSICOS

Compacto, Sin 1575 3,2 kg desprendimiento Homogéneo Frágil Abundante 1350 1,3 KG material particulado

Superficie rugosa 1462,5 2 KG Acabado rústico

1800

Compacto 3,2 KG Macizo Semi homogéneo

Mezcla 1 Tierra +Agua Este diseño se propone para tener un punto de partida y referente para las demás muestras para determinar la calidad estructural y bioclimática del material en sí , sin aditivos ni diseños especiales.

Resultado Se obtiene una muestra poco homogénea con gran cantidad de material particulado que se desprende.

Mezcla 2 Tierra + triturado + cemento + agua Se obtiene una muestra homogénea, presenta poco desprendimiento de material y aparenta tener una rigidez alta, el cemento ayuda al secado del material.

Como resultado se obtiene un bloque de tierra compacto el cual puede ser usado como mezcal base para la posterior etapa, los elementos usados son comunes en el medio y puede tener diferentes dosificaciones dependiendo de la resistencia, tiempo de secado o apariencia que se desee. La muestra inicial fue compuesta por 4 partes de tierra, 1 de cemento, y de triturado y 300 ml de agua.

Mezcla 3 Tierra + cemento + arena + fibra de costal + agua Se obtiene una mezcla parcialmente homogénea y resistente, se agrega fibra de costal el cual es pensado como material reciclado, la muestra presenta poco desprendimiento de material particulado aunque presenta poca resistencia a la compresión. La fibra de costal ayuda a mantener el bloque unido más no compacto.

En conclusión podría ser una mezcla ideal si se utiliza a su vez otro material como el triturado para darle estabilidad y resistencia.

Mezcla 4 Tierra + cemento + arena + agregado grueso + agua Con este diseño de mezcla se pretendía mezclar las cualidades de la tierra con las del concreto ciclópeo, se buscaba una mayor resistencia estructural y compactibilidad del resultado. La muestra presento una apariencia semi homogénea, se presentaba una rigidez relativa aceptable. La muestra presentó problemas de adherencia entre el agregado grueso y la mezcla en sí, lo que indica que se debe utilizar más cemento para la debida cohesión de los componentes.

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CONCLUSIÓN En conclusión se decide utilizar la mezcla No 2 para realizar las pruebas de aditivos.

Esta mezcla garantiza la resistencia que el material requiere, posee poco desprendimiento de partículas, resulta en una mezcla homogénea con una buena apariencia a la vista.

Figura 16. Mezcla 1 Figura 17. Mezcla 2

Figura 18. Mezcla 3 Figura 19. Mezcla 4

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3.3.3 Registro fotográfico

Figura 20, 21, 22. Preparación de mezcla y vaciado en formaleta

Figura 23, 24, 25. Compactación de mezcla y desencofrado

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Figura 26, 27, 28. Fraguado y secado de probetas

3.4 CONSOLIDACIÓN DE ADITIVOS En esta etapa se experimenta a través de diferentes aditivos en relación con las características buscadas.

3.4.1 Bloque1

Adobe tierra, cemento, agua y triturado + Espuma de Poliuretano

Teniendo en cuenta que la espuma de poliuretano es usada en la construcción como un material aislante de las condiciones climáticas exteriores, era menester ensayar el uso de esta para comprobar sus capacidades aislante térmicas en un adobe secado a la sombra.

Para su elaboración se decidió implementar la mezcla de tierra, cemento, agua y triturado en las proporciones anteriormente mencionadas. Para la colocación de la espuma se hizo lo siguiente: -­‐Una capa de mezcla.

-­‐En el medio una capa de espuma -­‐Se cubre la superficie y los costados con más mezcla.

Cuando el bloque fraguó no se notaron signos de fractura o deterioro alguno.

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Figura 29, 30. Espuma de poliuretano.

Figura 33.

Figura 34. Desencofrado Figura 35. Secado

Figura 36, 37. Aplicación de CINVA-­‐ RAM.

Figura 31, 32. Aplicación

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Espuma de Poliuretano en BTC En el caso del BTC, al ser un elemento que se arma por medio de la compresión, y no cuenta con la cohesión que otorga el agua, el bloque se fractura:

1. Si se añade espuma de gran tamaño, esta evita que el bloque se comprima adecuadamente.

2. Si la espuma se mezcla en trozos más pequeños, los espacios de aire que esta deja, fractura el bloque.

3.4.2 Bloque2 Adobe tierra, cemento, agua y triturado + Poliestireno Expandido

En la construcción se utiliza el Porón como material aligerante y aislante por sus cualidades térmicas de guardar la temperatura. A parte de esto, teniendo en cuenta su gran impacto ecológico y que tarda en descomponerse 500 años, proponemos su uso (como reciclaje) en nuevos bloques para la construcción.

Para su elaboración se decidió implementar la mezcla de tierra, cemento, agua y triturado en las proporciones anteriormente mencionadas. Para la colocación de la espuma se hizo lo siguiente: -­‐Una capa de mezcla.

-­‐En el medio una capa de porón. Se cubre la superficie y los costados con más mezcla.

Cuando el bloque fraguó no se notaron signos de fractura o deterioro alguno.

Figura 38. Encofrado

Figura 39.Capa de porón. Figura 40. Fraguado

Poliestireno expandido en BTC

Como se dijo anteriormente, el BTC se forma por compresión, la mezcla debe ser homogénea y no deben quedar muchos espacios con aire para evitar fracturas y desplome del bloque.

En el caso del Porón, había demasiado que se alojo en las aristas del bloque (parte más frágil del mismo), por lo que sucedió lo siguiente:

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-­‐Desmoronamiento costados laterales.

-­‐Aristas frágiles.

-­‐Fractura del elemento por capas.

Un bloque con estas características no puede trabajar a compresión, no serviría como cerramiento. Se vuelve un elemento inútil.

Figura 41. Mezcla No2 + porón triturado Figura 42. Aplicación CINVA-­‐RAM

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3.4.3Bloque 3

Adobe tierra, cemento, agua y triturado + resina

En este caso, la resina, dadas sus cualidades de cohesión, impermeabilidad y dureza, se escogió como material aislante y estructural en los bloques de tierra. En este caso, la resina es un núcleo sólido del bloque.

Se escogió un resina pre-­‐acelerada con un catalizador químico, para mayor rapidez de fraguado de la pieza.

Para su elaboración se decidió implementar la mezcla de tierra, cemento, agua y triturado en las proporciones anteriormente mencionadas. Para la colocación de la espuma se hizo lo siguiente: -­‐Una capa de mezcla.

-­‐En el medio una capa de resina pre-­‐acelerada con catalizador.

-­‐Se cubre la superficie y los costados con más mezcla.

Cuando el bloque fraguó no se notaron signos de fractura o deterioro alguno.

En cuanto a la sostenibilidad y huella ecológica, la resina es el único material que no se obtiene por reciclaje, se debe elaborar para cada bloque, lo que lo vuelve inviable para un uso industrializado con una huella ecológica reducida.

Resina Pre-­‐acelerada en BTC

Para este material se decidió no usar la resina como aditivo en un BTC, dado el tiempo que se debe esperar para que esta fragüe y sobre todo, por que en estado líquido, la resina puede afectar negativamente la máquina y evitar un correcto funcionamiento de la misma.

No era práctico.

Se decide entonces utilizar este material como material complementario en el bloque.

Figura 43, 44, 45, 46. Proceso de vaciado de resina en bloque.

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3.5 ANÁLISIS DE MATERIALES: COSTOS VS. CUALIDADES

Con la mezcla estándar de tierra, agregado y cemento, se utilizaron unos aditivos extra que servían para optimizar cualidades bioclimáticas, de peso y resistencia, siendo estos materiales foráneos: Porón, espuma de poliuretano y resina respectivamente.

A continuación se exponen las cualidades de estos aditivos teniendo en cuenta tres factores clave: Aligeramiento vs. Resistencia a la compresión, buscando pues que el bloque haga parte de un ciclo y que sea una propuesta medianamente sostenible, todo esto sumado al costo de cada bloque para ver si es una alternativa viable para la construcción en zonas de bajo recurso que es donde se plantea la utilización de estos.

3.5.1 Aligeramiento:

Anteriormente se dijo que cada bloque a medir tenía dimensiones de 15cm x 15 cm x 10 cm, en esta prueba se utilizaron principalmente el porón y la espuma de poliuretano que debido a su porosidad, reducen el volumen de mezcla en el bloque reemplazándolo por aire, reduciendo así su peso neto. La siguiente es una tabla con los resultados obtenidos.

MATERIALES

PESO NETO

DIFERENCIA

Mezcla base Mezcla + Espuma de poliuretano Mezcla + Porón Mezcla + Resina

3.2 kg 2.2 kg

N/A -­‐1 kg

3.075 kg 3.375 kg

-­‐0.125 kg 0.175 kg

De la tabla anterior, donde se hicieron la recolección de datos, se encontraron los siguientes resultados: El aditivo que tuvo un mayor aligeramiento fue la espuma de poliuretano, con 1 kilogramo de diferencia con respecto al bloque de la mezcla base. Reportó el menor peso con apenas 2.2 kg.

La resina, debido a su densidad, aumentó el peso del bloque unos 0.175 kg, no fue el material apto para un aligeramiento.

El porón, aunque es un material con mayor volumen y menor peso, tampoco mostró una disminución significativa del peso con una diferencia de 0.125 kg.

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3.5.2 Resistencia a la compresión: El siguiente experimento era para observar las resistencias por compresión de los bloques según su aditivo, la resina fue el material para que le brindara un refuerzo interno al bloque. La siguiente tabla recopila los resultados obtenidos en la prueba de laboratorio con la maquina hidráulica:

MATERIALES

RESISTENCIA EN KG

KG/CM2

Mezcla + Espuma de poliuretano Mezcla + Porón Mezcla + Resina

2720 kg

10.88 kg/cm2

2000 kg 15700 kg

8 kg/cm2 62.8 kg/cm2

De los datos, se obtuvieron las siguientes conclusiones: La resina, por su nivel de compactación y densidad logró la mayor resistencia de los bloques ensayados, con una resistencia de 15700 kg, lo que significa que cada cm2 resiste 62.8 kg.

La gran sorpresa fue la espuma de poliuretano, que a pesar de ser el aditivo que más redujo el peso del bloque, resistió más que el porón, unos 2729 kg, esto se debe a su gran capacidad de compactación, amortigua el peso.

Las siguientes son algunas fotografías del proceso de ensayo por compresión de los bloques de tierra más los aditivos, vale aclarar que la posición del bloque en la máquina se debe al requisito de ensayos de la NTC.

Figura 47, 48. Prensado

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Ensayo compresión bloque mezcla + espuma de poliuretano:

Figura 49, 50. Prueba de comprasión + falla del bloque Como se puede observar en las fotografías, los bloques con espuma de poliuretano, se compactan debido al aplastamiento de la espuma por la compresión, se podría decir que su resistencia se basa en la capacidad de amortiguar el peso, lo que le da a este bloque tan liviano una característica de soportar mejor el peso.

Ensayo compresión bloque mezcla + Porón:

Figura 51, 52. Prueba de comprasión + falla del bloque

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En el caso del Porón, aunque es un material liviano, no comparte las características de compactación de la espuma de poliuretano, es más rígido por lo que no amortigua de la misma manera la compresión, debido a esto, el bloque se fractura en los bordes que cubren el material, se desprenden de este, no es un material para reforzar un bloque que va a funcionar a compresión.

Ensayo compresión bloque mezcla + Resina Pre-­‐Acelerada:

Figura 53, 54. Prueba de comprasión + falla del bloque

La resina que fue el material que le dio más resistencia al bloque no funciona como un amortiguador, en este caso, por ser más compacto y haber estado ubicada en el núcleo del mismo, le dio un refuerzo interno a la pieza y sirvió de alguna manera como un aglutinante, manteniendo así su integridad estructural.

3.6 RELACIÓN CON EL COSTO: ALTERNATIVA VIABLE.

Los siguientes son los precios de cada material según diversos proveedores, entre ellos: Argos, Protokímica e Icopor.

La espuma de poliuretano es un resultado de una reacción química entre dos componentes (poliol e isocianato) que reacciona de forma exotérmica con la agregación de burbujas a la mezcla. Los dos componentes los vende juntos Protokímica en envases de 500 ml cada uno a un precio por los dos de $5400, esto quiere decir que por un litro de ambos componentes que equivalen a 20000 ml de espuma expandida, por lo que es óptimo y rendidor.

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El porón por su parte cuesta $10000 por un pedazo de 1m x 1m x 0.004m, es un material costoso y con una gran huella ecológica ya que no es un material biodegradable.

La resina pre-­‐acelerada de 500 ml + el catalizador de 50 ml cuesta un total de $8000.

Hacer un bloque cuesta X cantidad de dinero, no se cuantificó por que las medidas pueden variar según cada producción, por lo que se toma como referencia la suma de $1000 por bloque con mezcla común.

MATERIALES

COSTO ADITIVOS

Mezcla base Mezcla + Espuma de poliuretano Mezcla + Porón Mezcla + Resina

N/A $5400 $10000 $8000

Es preciso mencionar que el costo del aditivo no es según cada bloque ya que con una medida de cada material se pueden hacer varios.

Se puede sacar de la tabla anterior que la espuma de poliuretano es la más económica teniendo en cuenta que rinde 20 veces su volumen original, teniendo en cuenta la mezcla de los dos componentes.

4. PROYECTO

4.1.Referente

La casa del pueblo, Simón Hosie.

La obra Casa del Pueblo Biblioteca Pública Guanacas esta localizada en Inza, un pequeño Municipio del Departamento del Cauca al sur-­‐occidente Colombiano. Fue la obra ganadora de la XIX Bienal Colombiana de Arquitectura realizada en el 2004. Se trata de una construcción en Guadua de dos (2) plantas de altura, construida sobre un lote de terreno de topografía plana con una extensión superficiaria importante. “En esta construcción se plasman en gran parte muchos de los rasgos tipológicos de la arquitectura Colombiana, el proyecto fue diseñado y construido por Simón Hosie arquitecto Bogotano.

Se trata de una construcción de forma regular, de conformación ligeramente ovalada, el edificio esta resuelto a nivel planimetrito mediante una planta libre, compuesta por dos filas de columnas dispuestas estratégicamente, dándole a través de la envolvente la forma y el volumen al edificio. Las columnas exteriores funcionan estructuralmente y sirven de soporte a la losa de entrepiso del edificio,

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que en su interior presenta un vacío de doble altura que se convierte en el organizador del espacio y permite un contacto visual desde el interior hacia los puntos principales de la edificación.

El funcionamiento del sistema constructivo del edificio esta concebido a partir de en una estructura porticada de tipo Puntual, representado en una cimentación en hormigón, columnas de guadua y una cubierta en estructura de Guadua utilizando el palmiche o “paja” de acabado de la cubierta.

Para fines de ésta investigación, es indispensable destacar entre otras características el uso de la tierra y materiales herbáceos cómo componente principal de su estructura se soporte y bioclimática, utilizando estructuras en guadua y particiones en tierra para generar espacios interiores de gran calidad bioclimática y espacial. En este caso con un clima frio, es posible utilizar este mismo elemento con modificaciones en proyectos ubicados en regiones de clima cálido seco como la guajira, a partir de los

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aditivos y estrategias de estructuración de los muros divisorios y estructurales.

4.2.Detalle Se desarrolla un uso para el bloque de tierra desarrollado a través de principios utilizados en los referentes de contexto y de proyecto, se propone la utilización de el bloque combinado con materiales de la zona y estrategias que magnifiquen sus características bioclimáticas. Cámaras de aire entre muros, sucesiones de vanos ubicados estratégicamente y la implementación de conocimiento bioclimático de convección de vientos propician la correcta utilización de este elemento constructivo.

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CONCLUSIONES Las conclusiones más que darle respuesta a la pregunta postulada a comienzos del trabajo, es un acercamiento a la elección adecuada a los aditivos para un bloque económico, liviano y resistente. Los aditivos no pueden ser un sobrecosto de las piezas para construir ya que la base de la arquitectura en tierra es su versatilidad y como alternativa económica que resuelve problemas específicos.

De los datos anteriormente recolectados hay un aditivo que supera con creces las expectativas del trabajo, recordando la pregunta ¿Es posible a partir de aditivos y adecuaciones, mejorar las cualidades de sistemas constructivos como el BTC para emplearlos como materia prima para el desarrollo de infraestructura de vivienda de emergencia en la región de la Guajira?, la espuma de poliuretano es una material que no solo sale sostenible comprarlo, un litro rinde 20 y soporta grandes esfuerzos de compresión por sus cualidades de amortiguar el peso y es el que más diferencia tuvo en la prueba de aligeramiento, por lo tanto se pueden apilar varios bloques sin riesgo a que colapsen por su propio peso.

Si es posible optimizar los bloques de tierras con ciertos aditivos, no sólo según sus cualidades físicas sino también por el ámbito económico.

6 BIBLIOGRAFÍA

VELEZ, Simón. Símbolo y Búsqueda de lo primitivo.

SIERRA, Franco Diego León. XXIII Bienal colombiana de arquitectura 2012, 50 años de bienales. Bogotá, Colombia. Primera edición Septiembre 2012.

RIGASSI, Vincent -­‐ CRATerre-­‐EAG. Blocs en terrecomprime. Volume I.-­‐ Manuel de production. GTZ,Eschborn, 1995. Alemania.

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