Bamboo Joints (Guadua Angustifolia) - PERU by uniserex uniserex

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

UNIONES ESTRUCTURALES CON BAMBÚ (Guadua Angustifolia) TESIS Para optar el Título Profesional de:

SERGIO CLAVER GUTIERREZ ALIAGA

LIMA-PERU

2010

© 2010, Universidad Nacional de Ingeniería. Todos los derechos reservados El autor autoriza a la UNI a reproducir la tesis en su totalidad o en parte, con fines estrictamente académicos. Una tonelada de papel equivale, en promedio, a la tala de 16 arboles adultos. Versión digital completa: www.thelastinca.com/tesisunionesperu.pdf

“Va por ustedes.”

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Indice

INDICE RESUMEN

LISTA DE TABLAS

LISTA DE FOTOGRAFÍAS, FIGURAS Y GRÁFICAS

INTRODUCCIÓN

CAPITULO. 1 CARACTERÍSTICAS, TECNOLOGÍAS Y PROPIEDADES DEL BAMBÚ

1.1

IDENTIFICACIÓN Y NOMENCLATURA DEL BAMBÚ

1.2

ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS DEL BAMBÚ

1.3

AGENTES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DEL BAMBÚ

1.4

RECOLECCIÓN, SECADO Y PROTECCIÓN DEL BAMBÚ

1.4.1

Recolección, corte

1.4.2

Curado del bambú.

1.4.3

Tratamientos Químicos.

CAPITULO. 2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL BAMBÚ GUADUA ANGUSTIFOLIA

2.1

TAXONOMÍA DEL BAMBÚ GUADUA ANGUSTIFOLIA

2.2

MANEJO SILVICULTURAL DEL BAMBÚ GUADUA ANGUSTIFOLIA

2.2.1

Propagación

2.2.1.1 Por semilla sexual

2.2.1.2 Por cortes del rizoma.

2.2.1.3 Por cortes del culmo.

2.2.1.4 Acodo

2.2.1.5 Cultivo In Vitro

2.2.2

Las Plantaciones

2.2.2.1 Preparación del terreno

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2.2.2.2 Distancia de siembra

2.2.3

La Fertilización

2.2.4

Control de malezas.

2.2.5

Poda

2.2.6

Cosecha

2.3

APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL ESTUDIO Y CONSERVACIÓN DEL BAMBÚ GUADUA ANGUSTIFOLIA

CAPITULO. 3 ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES FÍSICAS MECÁNICAS GENERALES DEL BAMBÚ.

3.1

COLECCIÓN DE MUESTRAS

3.2

ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS

3.2.1 Contenido de humedad

3.2.2 Densidad

3.3

ENSAYO DE PROPIEDADES MECÁNICAS

3.3.1 Ensayo de compresión

3.3.2 Ensayo de tracción

3.3.3 Ensayo de corte

CAPITULO. 4 ENSAYOS EN UNIONES ESTRUCTURALES

4.1

PREPARACIÓN DE PROBETAS DE ENSAYO

4.1.1 Preparación de probetas de ensayo colineales.

4.1.2 Preparación de probetas de ensayo perpendiculares

4.2

ENSAYO DE UNIONES EN TRACCIÓN

4.2.1 Ensayo en uniones colineales

4.2.1.1 Primera Alternativa: Uso de acero – templadores de 3/8”

4.2.1.2 Segunda Alternativa: Uso de madera tornillo – pernos de 1/2”

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4.2.1.3 Tercera Alternativa: Uso de mortero y barra de 1/2.

4.3

ENSAYO DE UNIONES DE ELEMENTOS PERPENDICULARES

4.3.1 Primera Alternativa: Uso de mortero y barra de 1/2” longitudinal.

4.3.2 Segunda Alternativa: Uso de mortero y barra de 3/8” longitudinal mas perno de 1/2” transversal a la sección vertical.

CAPITULO. 5 ANÁLISIS DE RESULTADOS

5.1

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LOS ENSAYOS FÍSICOS

5.2

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LOS ENSAYOS MECÁNICOS

5.2.1 Análisis ensayos en probetas

5.2.1 Análisis ensayos a uniones

5.3

TABLA DE RESUMEN FINAL DE DATOS OBTENIDOS EN EL

LABORATORIO

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

100

ANEXOS

103

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Resumen

Resumen En Sudamérica encontramos diversos métodos de construcción en las zonas rurales, en el Perú se ha construido esencialmente haciendo uso de concreto, adobe y madera. El ser humano está siempre en búsqueda de nuevas soluciones a sus necesidades más básicas, soluciones prácticas y económicas. Es así que el bambú surge como alternativa, como material de construcción, esto gracias a sus propiedades de resistencia a la tracción, compresión y flexión. En países como Colombia o Ecuador el uso del bambú se ha diversificado mayormente debido a la abundancia del mismo y a las propiedades del clima tropical. En el Perú contamos con presencia de bambú guadua a nivel nacional localizado en diversos departamentos. Aunque el bambú ha sido considerado el acero de la naturaleza por sus propiedades, en el país aun no se encuentra normada su utilización ni se cuentan con experiencias previas documentadas académicamente sobre las posibles soluciones a la que es una de las mayores dificultades a la hora de construir con bambú, las uniones estructurales. En este estudio se busca determinar de manera práctica, con ensayos realizados usando métodos de aplicación sencilla en el campo, las características de las uniones realizadas con bambú, en especial las uniones perpendiculares y colineales. Es el afán del autor poder colaborar por medio de esta investigación con futuras experiencias en edificación con bambú y en parte de los estudios realizados con el fin de formalizar la nueva norma peruana del bambú.

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_Lista de Tablas

Lista de tablas

Tabla N˚1: Nomenclatura del bambú

Tabla N˚2: Taxonomía del Bambú.

Tabla N˚3: Índices de Shannon y biotipos del bambú.

Tabla N˚4: Contenido de Humedad

Tabla N˚5: Densidad

Tabla N˚6: Resultados de la prueba de compresión

Tabla N˚7: Resultados de la prueba de tracción

Tabla N˚8: Resultados de la prueba de corte

Tabla N˚9: Uniones colineales – Uso de templadores

Tabla N˚10: Uniones colineales – Uso de madera tornillo

Tabla N˚11: Uniones colineales sometidas a tracción – Uso de Mortero

Tabla N˚12: Uniones perpendiculares – Uso de mortero y barra longitudinal 84 Tabla N˚13: Uniones perpendiculares – Uso de mortero y bastón de 3/8” interiormente. Tabla N˚14: Símil con Investigaciones anteriores – Ensayos Mecánicos

89 92

Tabla N˚15: Símil con Investigaciones anteriores – Ensayos en uniones perpendiculares.

Tabla N˚16: Resumen – Pruebas de compresión, corte y tracción.

Tabla N˚17: Resumen - Uniones Colineales

Tabla N˚18: Resumen - Uniones Perpendiculares

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Lista de Fotografías

Lista de Fotografías Fotografía N˚1.1: Uso ancestral del bambú en el Perú: El Señor de Sipán y la cultura Moche (Año 250 DC)

Fotografía N˚1.2: El bambú en su hábitat natural

Fotografía N˚1.3: Agente que afecta al bambú – Coleópteros

Fotografía N˚1.4: Ataque del Dinoderus minutus

Fotografía N˚1.5: Agente que afecta al bambú - El Dinoderus minutus

Fotografía N˚1.6: Corte del Bambú

Fotografía N˚1.7: Corte del bambú, sección transversal.

Fotografía N˚1.8: Curado del bambú en la mata.

Fotografía N˚1.9: Curado por inmersión.

Fotografía N˚1.10: Curado al calor.

Fotografía N˚1.11: Curado al Humo

Fotografía N˚1.12: Tratamiento químico – Inmersión

Fotografía N˚1.13: Aplicación del método Boucherie.

Fotografía N˚2.1: Propagación del bambú – Semillas

Fotografía N˚2.2: Muestra de rizoma

Fotografía N˚2.3: Propagación por cortes del culmo.

Fotografía N˚2.4: Método de propagación – Acodos

Fotografía N˚2.5: Cultivo In Vitro del Bambú

Fotografía N˚2.6: Plantaciones de bambú

Fotografía N˚3.1: Probeta luego de sometida al ensayo de compresión y deformímetro digital con una precisión de 0.01 mm.

Fotografía N˚3.2: Aplastamiento de la sección transversal.

Fotografía N˚3.3: Especímenes de bambú para la prueba de tracción.

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Lista de Fotografías

Fotografía N˚3.4 y 3.5: Uso de láminas de lija para mejorar la tracción en los extremos, y medidas de la sección de bambú.

Fotografía N˚3.6: Prueba de Corte – Elementos diseñados para someter a carga 4 secciones longitudinales en cada probeta.

Fotografía N˚3.7: Probeta sometida a prueba de corte

Fotografía N˚3.8: Fallas longitudinales al realizar la prueba.

Fotografía N˚4.1: Elemento utilizado para someter a tracción al bambú – Los extractores de 8”. Fotografía N˚4.2: Templadores de 3/8” utilizados en las pruebas.

54 55

Fotografía N˚4.5 y N˚4.6: Uso de 1 templador y 1 perno de ½ en cada lado de la unión.

Fotografía N˚4.7 y N˚4.8: Falla en los templadores, deformación del gancho. 56 Fotografía N˚4.9: Utilización de dos templadores interiores y 1 perno de ½ en cada lado.

Fotografía N˚4.10 y N˚4.11: Falla completa del bambú al ser sometido a carga. 58 Fotografía N˚4.12 y N˚4.13: Deformación apreciada en perno transversal de ½” de aproximadamente 1 cm.

Fotografía N˚4.14 y N˚4.15: Deformación de pernos y sin deformación notable de templadores. Fotografía N˚4.16: Desplazamiento de pernos.

58 59

Fotografía N˚4.17: Prueba a tracción con templadores colocados exteriormente. 60 Fotografía N˚4.18 y N˚4.19: Prueba de tracción con templadores exteriores y desplazamiento debido a la tracción.

Fotografía N˚4.20: Tornillo de sección circular, luego de proceso de torneado y lijado.

Fotografía N˚4.21 y N˚4.22: Colocación del tornillo al interior de la probeta de bambú y posición del perno de ½” dentro de la probeta.

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Lista de Fotografías

Fotografía N˚4.23 y N˚4.24: Prueba de tracción, probetas con madera tornillo al interior y la falla y desplazamiento observados. Fotografía N˚4.25: Efecto en el tornillo y en el bambú luego de la prueba.

66 67

Fotografía N˚4.26: Uso de tornillo interior con dos pernos de ½” en cada extremo. 68 Fotografía N˚4.27 y N˚4.28: Falla local producida por los brazos de los extractores y posterior colocación de arandelas en el extremo de la probeta para evitar las fallas locales.

Fotografía N˚4.29: Falla en las probetas utilizando tornillo al interior y arandelas. 72 Fotografía N˚4.30: Demarcación de dimensiones para realizar el corte.

Fotografía N˚4.31 y N˚4.32: Perno de 3/8” con roscas y mortero prefabricado Quikrete.

Fotografía N˚4.33 y N˚4.34: Tornillos auto roscantes de 1.5” y colocación helicoidal.

Fotografía N˚4.35 y N˚4.36: Colocación de perno interior y tornillos auto roscantes. 75 Fotografía N˚4.37 y N˚4.38: Probetas vaciadas utilizando mortero prefabricado y posterior resultado. Interior de probeta luego de sometida a tracción.

Fotografía N˚4.39: Sección de la probeta, el mortero prefabricado tuvo una muy baja resistencia.

Fotografía N˚4.40: Probetas con mortero con relación a/c de 1/3 luego del ensayo. 77 Fotografía N˚4.41: Accesorios utilizados para realizar las pruebas de tracción en uniones perpendiculares.

Fotografía N˚4.42: Unión perpendicular preparada para la prueba de tracción. 82 Fotografía N˚4.43 y N˚4.44: Falla del mortero y poca adherencia con el perno interior.

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Lista de Fotografías

Fotografía N˚4.45 y N˚4.46: Barra de acero interior, forma de bastón superior y rosca inferior, ambos realizados expresamente para el ensayo. 85 Fotografía N˚4.47 y N˚4.48: Ensamblaje de unión, colocación de vara longitudinal y perno transversal.

Fotografía N˚4.49: Unión perpendicular utilizando un perno transversal y acero longitudinal, unión lista para la prueba de tracción. Fotografía N˚4.50: Prueba de tracción en unión perpendicular.

86 87

Fotografía N˚4.51: Falla de la unión perpendicular, deformación de bambú horizontal.

Fotografía N˚4.52: Pandeo y hundimiento de bambú horizontal

Figura N˚1.1: El Rizoma y sus partes

Figura N˚1.2: Partes del Bambú

Figura N˚1.3: Tratamiento químico – Método Boucherie

Figura N˚2.1: Propagación por medio de rizoma.

Figura N˚3.1: Sección de listones de bambú – Prueba de tracción.

Gráfica N˚4.1: Comparativa de resultados utilizando templadores interna y externamente.

Gráfica N˚4.2: Uniones Colineales con madera tornillo interiormente – 1 vs 2 pernos transversales por lado. 71 Grafica N˚4.3: Uniones Colineales – Uso de mortero interiormente – Premezclado vs Mezcla 1 a 3.

Grafica N˚4.4: Uniones Perpendiculares – Mortero y barra longitudinal simple Vs. Mortero y barra bastón de 3/8” y rosca.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Introducción En el país se busca implementar nuevas metodologías de construcción y el bambú es una muy buena opción teniendo en cuenta las experiencias de países como Colombia o Ecuador. Con tal fin es necesario conocer las propiedades del bambú y de las uniones estructurales, en esta investigación pondremos énfasis en las uniones colineales y perpendiculares. Comenzaremos dando un enfoque global sobre el bambú, su nomenclatura, silvicultura, manejo y aprovechamiento. Luego se hará un análisis de las propiedades físico – mecánicas del bambú en su forma natural, es decir sin el uso de aditamentos, aditivos u morteros. Una vez conocidas las propiedades del material presentaremos las características de las uniones estructurales aquí propuestas con diversos materiales y formas y se usarán accesorios de acero, madera y mortero, buscando encontrar soluciones prácticas y económicas.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS, TECNOLOGÍAS Y PROPIEDADES DEL BAMBÚ

1.1 Identificación y nomenclatura del bambú Bajo un enfoque botánico, la especie Bambú, se encuentra clasificada dentro de la familia Bambusease, perteneciente a las Gramíneas (posee entre 800 y 1000 especies dentro de 80 a 90 géneros). La guadua constituye el género de bambú nativo más importante de América tropical, es endémica de este continente, con aproximadamente 30 especies distribuidas desde México hasta Argentina, las cuales se pueden encontrar en un rango de altitud que va desde el nivel del mar hasta los 2.200 m.s.n.m. Es considerada el tercer bambú más grande del mundo, superada únicamente por dos especies asiáticas. La guadua es una gramínea gigante que puede alcanzar 30 metros de altura o más y cuyo diámetro puede variar de uno a 22 centímetros. La Guadua angustifolia fue identificada primero por los botánicos Humboldt y Bonpland como Bambusa guadua, posteriormente en 1822 el botánico alemán Karl S. Kunth identifica el género Guadua, haciendo uso del vocablo indígena “guadua”, con el que lo identificaban las comunidades indígenas de Colombia y Ecuador. Kunth rebautiza la especie con el nombre de Guadua angustifolia, que significa “hoja angosta”.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Fotografía N˚1.1: Uso ancestral del bambú en el Perú: El Señor de Sipán y la cultura Moche (Año 250 DC). (Josefina Takahashi, III Simposio Latinoamericano del Bambu) Morfológicamente, en una Guadua Angustifolia se pueden distinguir las siguientes partes: raíz, tallo, hojas, flores y frutos, sin embargo, es el tallo, y particularmente el culmo, el que tradicionalmente se ha aprovechado para diferentes aplicaciones. El culmo se origina en la parte superior del rizoma, y una vez brota del suelo lo hace cubierto de hojas con el diámetro máximo que tendrá de por vida. Dependiendo de las condiciones climáticas y de la época de brotamiento, demora entre 4 a 6 meses para desarrollar su altura definitiva. El culmo de esta especie es un cilindro hueco y adelgazado dividido en segmentos o internodos separados por diafragmas (nodos), que en conjunto con una pared maciza dan al tallo una increíble resistencia mecánica. Los internodos pueden alcanzar diámetros entre 10 y 14 cm y alturas entre 17 y 23 m.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Fotografía N˚1.2: El bambú en su hábitat natural

Figura N˚1.1: El Rizoma y sus partes En el culmo se distinguen tres tercios: basal, medio y apical, cuyos diámetros promedios son respectivamente: 11.5, 11.05 y 5.84 cm. Las fibras constituyen el tejido que soporta todo el esfuerzo mecánico al que está sometido el tallo debido al viento y otros factores externos, además de su propio peso. Las fibras del bambú en general se caracterizan por su forma delgada, fina en ambos lados y en algunos casos bifurcada en los extremos. Se encuentran en

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

los internodos y constituyen entre el 40 y el 50% del tejido total y entre el 60 70% del peso total del culmo. Según el investigador McClure, entre los bambúes nativos del hemisferio occidental, la Guadua angustifolia, es la más sobresaliente en altura, propiedades mecánicas (resistencia y trabajabilidad), durabilidad de sus tallos e importancia que ha dado a la economía local de los lugares en donde se desarrolla.

1.2 Estructura y características anatómicas del bambú Partes principales, anatomia del bambu:

Rizoma: Es un tallo modificado, subterráneo, que conforma el soporte de la planta. Popularmente se conoce como “caimán”. Las raíces o rizomas se pueden encontrar hasta 2.0 metros de profundidad. Además se pude utilizar como articulo de decoración. Cepa: Es la sección basal del culmo con mayor diámetro, la distancia de sus entrenudos es corta, lo cual le proporciona una mayor resistencia. Su longitud es aproximadamente de 3.0 metros. Además Se utiliza para columnas en construcción, cercos y entibados; para estabilidad de taludes tiene gran uso, dada su sección. En cuanto al comportamiento frente a esfuerzos de flexión, esta parte de la guadua se comporta muy bien, gracias a la corta distancia entre nudos.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Tabla N˚1: Nomenclatura del bambú

Basa: Parte de la guadua que posee mayores usos, debido a que su diámetro es intermedio y la distancia entre nudos es mayor que en la cepa; es la parte del culmo de la guadua que más se utiliza; tiene una longitud aproximada de 8.0 metros. Sobre la utilización, si el tallo es de buen diámetro se utilizan también para columnas. Sobrebasa: El diámetro es menor y la distancia entre nudos es un poco mayor comparada con la basa. Es un tramo de guadua con buen comercio, debido a su diámetro que permite buenos usos. La longitud es de aproximadamente 4.0 metros.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Anatomía del Bambú.

Se observa comenzando de la parte inferior a la superior:

El Rizoma

La Cepa

La Basa

La Sobrebasa

El Varillon

Figura N˚1.2: Partes del Bambú

Varillón: Sección de menor diámetro. Su longitud tiene aproximadamente 3.0 metros. Generalmente se utiliza en la construcción como apuntalamientos y como soporte (correa) para disponer tejas de barro o paja. Copa: Es la parte apical de la guadua, con una longitud entre 1.20 a 2.0 metros. Se puede introducir, pica en el suelo del guadual como aporte de materia orgánica.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

1.3 Agentes que afectan el comportamiento del bambú

El bambú en su hábitat natural se puede ver afectado por coleópteros, saltamontes, termitas y afidos, estos insectos perforan los culmos, además se conoce que los roedores, micos, ardillas y cabras roen los rizomas o se alimentan de los renuevos. El ganado también come y destruye con el pisoteo los brotes nuevos. En su adultez los culmos son atacados con menor incidencia por los coleópteros, sin embargo, cuando están sobre maduros, son atacados por una de las plagas más serias en el bambú, el Dinoderus Minutus, que es también la mayor amenaza del bambú una vez cortado.

Fotografía N˚1.3: Agente que afecta al bambú – Coleópteros

Fotografía N˚1.4: Ataque del Dinoderus minutus

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Fotografía N˚1.5: Agente que afecta al bambú - El Dinoderus minutus Los hongos afectan sobre todo el follaje cuando atacan a los culmos en su etapa juvenil, bajo condiciones excesivas de humedad los hongos pueden afectar mortalmente el rizoma. Otra forma de deterioro de los guadales es cuando se realiza la quema de cañadulzales exponiendo al fuego a estos.

1.4 Recolección, secado y protección del bambú

1.4.1

Recolección, corte

Al recolectar el bambú se recomienda cortarlo en horas de la madrugada o temprano en la mañana, esto se debe a que en estas horas es cuando los fluidos internos de la planta se encuentran en niveles mínimos o asentados en la parte baja o base de la planta, lo cual permitirá que estos líquidos ricos en azucares disminuyan en alto grado la presencia de agentes patógenos que degradan la Guadua en corto tiempo. La edad más adecuada para cortarla es entre 3 y 5 años. Si es muy joven, la resistencia es menor. Para cortar la Guadua se utiliza un machete o sierra. El corte debe hacerse en lo posible a ras y por encima del primero y segundo nudo localizado sobre el nivel del suelo.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Fotografía N˚1.6: Corte del Bambú

Fotografía N˚1.7: Corte del bambú, sección transversal.

1.4.2

Curado del bambú

La Guadua una vez cortada y en particular el tallo joven o menor de 3 años, es atacado posteriormente por insectos xilófagos como el Dinoderus minutus, que atraído por el almidón que se deposita en su pared, construye largas galerías a lo largo de la misma dejándolo inservible. Para hacerlo más duradero y menos propenso al ataque de insectos y hongo, la Guadua después de cortada, debe someterse ya sea a un tratamiento de curado, que tiene como fin reducir o descomponer el contenido de almidón, o a un tratamiento con preservativos químicos contra los insectos y hongos. ________________________________________________________________________________________________________ Uniones Estructurales con Bambú (Guadua Angustifolia) Sergio Cláver Gutiérrez Aliaga 19

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

El curado no es tan eficiente como el tratamiento con preservativos, pero debido a su bajo o ningún costo, es el más utilizado en las zonas rurales. Existen varias formas de hacer el curado como son: en la mata, por inmersión en agua, al calor y al humo. El curado en la mata: Después de cortado el tallo, se deja con ramas y hojas recostado lo más vertical posible, sobre otras Guaduas y aislado del suelo por medio de una piedra. En esta posición se deja por un tiempo no menor de 4 semanas, después de lo cual se cortan sus ramas y hojas y se deja secar dentro de un área cubierta bien ventilada. Este método ha sido hasta ahora el más recomendable, pues los tallos no se manchan y conservan su color.

Fotografía N˚1.8: Curado del bambú en la mata.

Curado por inmersión: Este método consiste básicamente en sumergir los tallos recién cortados en agua, ya sea en un tanque o en un río y se dejan allí por un periodo no superior a cuatro semanas, posteriormente se sacan y se dejan secar por algún tiempo. Este método a pesar de ser muy utilizado es poco efectivo, además los tallos se manchan y si permanecen mayor tiempo del requerido en el agua pierden resistencia y se vuelven quebradizos. Curado al calor: se realiza colocando horizontalmente los tallos de Guadua sobre brasas a una distancia apropiada para que las llamas no las quemen, girándolas constantemente. Este tratamiento se hace por lo general a campo ________________________________________________________________________________________________________ Uniones Estructurales con Bambú (Guadua Angustifolia) Sergio Cláver Gutiérrez Aliaga 20

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abierto. Es un proceso efectivo, pero de mucho cuidado con la distribución del calor ya que se pueden producir esfuerzos diferenciales del interior al exterior lo cual causa agrietamientos y fisuras en el tallo, además se puede quemar. Curado al humo: El bambú se pone en hornos que, a través de la incineración de madera desechada, produce humo donde se dejan hasta que alcancen aproximadamente un 10% de contenido de humedad y al mismo tiempo produzcan un ácido piroleñoso, lignina, que impregna las paredes del bambú que crea una barrera natural que no permite la penetración de insectos y plagas.

Fotografía N˚1.9: Curado por inmersión.

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Fotografía N˚1.10: Curado al calor.

Fotografía N˚1.11: Curado al Humo

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

1.4.3 Tratamientos Químicos Con el fin de lograr una mayor duración, preservación, la Guadua se trata con ciertos preservantes químicos plaguicidas y fungicidas que según su medio de disolución se diferencian en dos grupos. Los preservantes oleo solubles como aceite de antraceno, nafteno de cobre, entre otros; y los hidrosolubles, que son las sales disueltas en agua y entre sus ingredientes activos están el cloruro de zinc, dicromato de sodio, cloruro de cobre, ácido bórico, bórax, sulfato de amonio, floruro de sodio, entre otros. Para realizar la aplicación de estos preservantes, existen diferentes métodos como son el aprovechamiento de la transpiración de las hojas, por inmersión, por el método Boucherie simple o por el método Boucherie modificado. Método de transpiración en las hojas: Una vez hecho el corte, se coloca el tallo en posición vertical, ya no sobre una piedra, sino sobre un recipiente que contenga un preservante. La transpiración de las hojas hará que el preservante sea absorbido hacia arriba. En el método por inmersión se colocan los palos cortados en una alberca que contenga el preservante que se vaya a usar durante 24 horas para que éstos queden impregnados del mismo.

Fotografía N˚1.12: Tratamiento químico – Inmersión

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Método Boucherie (por gravedad). En este método, la caña de Guadua se coloca verticalmente llenando su entrenudo superior con el preservante y, por acción de la gravedad, empuja la sabia ocupando su lugar. También se puede aplicar conectando una manguera al extremo superior de la caña y por medio de un tanque de almacenamiento del preservativo, llevar el preservativo a lo largo de toda la Guadua. El método Boucherie modificado (o por presión) utiliza el mismo principio del anterior, únicamente que éste, crea una presión mayor del preservante que la que da la gravedad, por medio de un compresor de aire. Además está el método de protección por inyección en el cual se inyecta acido bórico y bórax con una relación de 2% y 1% en agua. La mezcla empleada para esta preservación, es una solución salina denominada "Pentaborato" cuyos componentes proporcionalmente son: 1 Kilo de Acido Bórico, 1 Kilo de Bórax y 50 Litros de Agua. Protección con resinas y aceites: Para proteger las guaduas contra el sol es muy común aplicarles pinturas de colores o barnices transparentes. Los efectos que tiene el sol sobre las guaduas son la pérdida de color y agrietamientos por tensiones internas debidas al cambio de temperatura. Contra la humedad también se recomienda la pintura de aceite, pero si las guaduas van a estar expuestas a la intemperie o enterradas es recomendable hacerles

recubrimiento con asfalto líquido.

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Capítulo 1: Características, tecnologpias y propiedades del Bambú

Figura N˚1.3: Tratamiento químico – Método Boucherie

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Fotografía N˚1.13: Aplicación del método Boucherie.

CAPÍTULO

DESCRIPCIÓN

GENERAL

DEL

BAMBÚ

GUADUA

ANGUSTIFOLIA

2.1 Taxonomía del bambú Guadua Angustifolia La clasificación taxonómica completa de la Guadua se puede ver a continuación: Reino

Vegetal

División

Spermatofitas

Subdivisión :

Agiospermas

Orden

Glumiflorales

Clase

Monocotiledoneas

Familia

Poaceae

Subfamilia :

Bambusoideae

Supertribu

Bambusodae

Tribu

Bambusedae

Subtribu

Guadinae

Género

Guadua

Especie

Angustifolia

Kunth Variedad :

Bicolor

Forma

Castilla, Cebolla, Macana, Cotuda, Rayada.

Nombre

Guadua Angustifolia Kunth (Bambusa Guadua H et B)

Científico ________________________________________________________________________________________________________ Uniones Estructurales con Bambú (Guadua Angustifolia) Sergio Cláver Gutiérrez Aliaga 26

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Tabla N˚02: Taxonomía del Bambú.

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

2.2 Manejo silvicultural del bambú Guadua Angustifolia

En muy extensas zonas del globo los bambúes encuentran una multitud de aplicaciones. Estas forman parte principal de las actividades de construcción de viviendas rurales. Por otra parte, la fabricación de celulosa y papel a partir del bambú también está en auge a nivel mundial. La dinámica de las fases reproductivas y vegetativas de un organismo y de una población, está determinada por su interacción con diversos factores bio-físicos del ambiente circundante, estableciéndose mecanismos de crecimiento o generación de masa y de sucesión poblacional, únicos para cada especie con particularidades para cada ambiente. La regeneración natural de la guadua ocurre estacionalmente y es el resultado de dos estrategias reproductivas: la sexual y la asexual por activación de las yemas del rizoma. La silvicultura se refiere a las técnicas y manejo de bosques con múltiples propósitos e incluye el cultivo, su manejo y aprovechamiento con el fin de incrementar la productividad y beneficios. Los sistemas relacionados con la silvicultura para la Guadua angustifolia son similares a los aplicados en las especies forestales. Para la guadua se explican dos sistemas de silvicultura: El manejo de la regeneración natural y el establecimiento de nuevas plantaciones. El bosque natural de guadua presenta un conglomerado promedio de tallos de entre 3000 a 6000 tallos/ha en diferentes estados de madurez, siendo los tallos maduros y muy maduros los de mayor porcentaje (40-70%). Estos tallos deben irse aprovechando periódicamente a fin de evitar que lleguen al estado de guadua seca, donde el tallo pierde todo su valor comercial debido a la pérdida de su resistencia o vigor para los diferentes usos domésticos e industriales. La gran capacidad de auto regeneración vegetativa trae como consecuencia una agresiva competencia entre individuos por recursos, por lo que desde el punto de vista ecológico y de silvicultura se deben extraer individuos a fin de regular el espacio vital de los que deben quedar en pie; esta y otras prácticas maximizan las tareas de aprovechamiento.

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2.2.1

Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Propagación :

Los bambúes son especies de fácil colonización y cuando se quiere prescindir de ellos resulta difícil su exterminio. En muchos lugares de la India invade las zonas de suelo abierto y persisten en el bosque húmedo. Después de la floración y producción de semillas, las cañas de casi todas las especies se marchitan y mueren, y la masa puede regenerarse a partir de nuevas cañas que retoñan de rizomas subterráneos. Aunque el método tal vés más exitoso y de fácil realización sea el de propagación vegetativa a través del rizoma este no es el más recomendable debido a que implica la deforestación de un área para la repoblación de otra. Una forma indirecta de maximizar el aprovechamiento del rizoma es la recolección de los brotes que aparecen cerca de la base del culmo previamente aprovechado y es el método convencional más eficiente por su alto índice de supervivencia y desarrollo. También se usan las partes aéreas de la planta que contengan yemas que en contacto con el suelo genera una planta. A continuación se señalan los principales métodos de propagación:

2.2.1.1 Por semilla sexual A pesar de que la floración ocurre todos los años después de un periodo seco, la recolección de semillas se dificulta debido a que un alto porcentaje de las espiguillas tienden a ser parasitadas. Los experimentos de propagación de semillas han mostrado alto porcentaje de germinación (entre 95 y 100 por ciento). Este método de reproducción sexual es difícil debido a las dificultades de recolectar suficiente semilla. La germinación se alcanza a los 23 días después de la siembra, inicia con un brote delgado y frágil que genera hojas lento crecimiento; la parte subterránea es fibrosa, corta y de poco anclaje. Luego se desarrolla el rizoma en cuatro meses, e inicia la emisión de rebrotes como parte de su estrategia de reproducción asexual.

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Fotografía N˚2.1: Propagación del bambú – Semillas

2.2.1.2

Por cortes del rizoma

Este método puede comprometer la conservación de la especie, no se debe extraer la totalidad del rizoma; el método más recomendado y utilizado para manejar los rizomas es manejar sus brotes. Estos provienen de un brote basal del rizoma que pueden ser extraídos y posteriormente propagado. Es muy recomendado por el alto índice de supervivencia y desarrollo; cada brote que sale del rizoma puesto en vivero puede producir entre 7 a 10 plántulas nuevas en 4 meses. Los brotes una vez germinados se pueden recolectar al menos dos meses después del aprovechamiento, lo ideal es que se haga de rodales vigorosos, fértiles y sanos, las distancias de siembra ideales es de 0.3 m entre plántulas. De acuerdo a estudios anteriores se ha determinado que los mejores rendimientos se obtienen en suelos drenados de textura franco arenosa, con alto contenido de materia orgánica y riego diario. Una mezcla de NPK en proporción 17-16-18 con 2 g de boro (B) puede ser aplicada a los 12 o 15 días después de establecidos los nuevos rizomas. Las plántulas nuevas pueden volver a ser propagadas por el mismo método o sembradas en bolsas.

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Fotografía N˚2.2: Muestra de rizoma

Figura N˚2.1: Propagación por medio de rizoma. 2.2.1.3 Por cortes del culmo Este sistema consiste en tomar partes del culmo de un metro de longitud, de uno a dos años de edad, con dos o más nudos y con varios nudos con yemas. Estas secciones se siembran en forma horizontal o vertical, su prendimiento está entre el 50 y 80 por ciento. El inconveniente de esta técnica para la propagación masiva es la utilización de amplios espacios de siembra. Las ramas también pueden ser propagadas por esquejes. Se cortan trozos de ramas basales de madurez intermedia (ramas jóvenes) de 15 cm de largo con una o varias yemas, se siembran en bolsas enterrándolas hasta el primer nudo basal.

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Fotografía N˚2.3: Propagación por cortes del culmo. 2.2.1.4 Acodo Para los acodos se utilizan las ramas laterales primarias. A una longitud de 20 a 30 centímetros del ápice de la misma se hace una hendidura superficial en forma de anillo. El corte parcial se cubre con musgo y se envuelve con polietileno negro, dejando orificios grandes para el riego permanente y promover así el brote de yemas; para este tipo de propagación los porcentajes de prendimiento son de aproximadamente 50%. 2.2.1.5 Cultivo in vitro La micro propagación puede convertirse en una alternativa atractiva para la multiplicación eficiente en este grupo de plantas. Principalmente se han usado dos métodos para la multiplicación in vitro del bambú: embriogénesis y propagación por yemas axilares y microestacas. Con las microestacas se puede tener una tasa de multiplicación muy alta que permita solucionar la carencia de material para producción en gran escala.

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Fotografía N˚2.4: Método de propagación – Acodos

Fotografía N˚2.5: Cultivo In Vitro del Bambú

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2.2.2 Las Plantaciones El material vegetal a plantar debe ser fuerte, sano y vigoroso. El material vegetal en bolsa o a raíz desnuda debe tener al menos 20 cm de altura, de 2 a 4 tallos lignificados, raíces diferenciadas, y al menos 10 láminas foliares desarrolladas. Las condiciones ideales del sitio para plantaciones de guadua son de acuerdo a Camargo: 

Entre 900 y 1600 msnm; precipitación entre 2000-4000 mm promedio anual,



En suelos con buenas condiciones físicas (alta porosidad, baja densidad, texturas gruesas) y ligeramente ácidos con fertilidad moderada; sin embargo bajo suelos ricos en bases y arcillosos, es posible tener plantaciones con tallos no tan grandes pero de buenas características físico mecánicas.



Una topografía plana para culmos de gran dimensión y ondulada para culmos fuertes pero con menores dimensiones,



con respecto al uso de la tierra o cobertura es importante destacar que establecer guadua en áreas anteriormente bajo pasturas, resulta mucho más crítico que en áreas anteriormente usadas para agricultura.

Se estima que una plantación de guadua empieza su producción de madera entre el quinto y décimo año dependiendo de las condiciones de sitio. Las mejores condiciones para calidad de la madera se obtienen en zonas entre los 1200 y 1500 msnm, en laderas con pendiente considerable (20 - 30°), temperaturas entre 20 y 22 °C; suelos con densidad aparente alta, niveles altos de resistencia a la penetración, alta conductividad hidráulica, niveles altos de potasio, sodio y aluminio. 2.2.2.1 Preparación del terreno La preparación debe realizarse sobre el espacio inmediato al hoyo eliminando los obstáculos y dejando la tierra suelta y apta para el buen drenaje; el diámetro libre es de 1.5 m de diámetro. Los hoyos deben tener dimensiones de 0,40x0,40x0,40 metros. Las actividades productivas paralelas como las agroforestales no sólo favorecen la estructura y composición química del suelo,

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

sino que también mejora la estructura económica de gastos e ingresos del proyecto. Tales actividades pueden realizarse durante el primer año. 2.2.2.2 Distancia de siembra La distancia de siembra depende del objetivo del cultivo. Para plantación protectora se hace en triángulo a 2,5 x 2,5 metros; también de 1 ó 2 metros a la orilla de los ríos. El principal problema a resolver en la siembra es la distancia entre surcos. La debe sembrarse a distancias amplias; sin embargo, el incremento de la distancia entre surcos propicia la invasión de malezas lo que lleva a mayores costos de establecimiento; las distancias entre surcos podrían ser de 6, 7 y 8 metros. Los espaciamientos utilizados en plantaciones son 4 x 4, 4,5 x 4,5 y 5 x 5 metros; el distanciamiento que más se recomienda es 4 x 4 metros debido a que favorece el crecimiento de las partes comerciales sobre todo en los límites exteriores del guadual.

2.2.3 La Fertilización

Si al momento de la siembra el suelo no es completamente orgánico (negro) para el llenado de los hoyos se prepara una mezcla de tres partes de suelo negro por una de materia orgánica con bajo contenido de humedad. Esta puede ser pulpa de café, cascarilla de arroz o humus producido por lombri cultura. Son recomendables los abonos orgánicos y los que contienen nitrógeno, fósforo y potasio (NPK); se puede aplicar al momento de la siembra y posteriormente a los 2 meses, 6 meses y al año. Cuando se utilizan químicos se abona a los 10 días después de sembrada la planta. Se debe esparcir en forma de corona y a una distancia de 20 o 30 centímetros de la planta. Para

fertilización

química

recomienda

NPK

relación

2-1-4,

complementado con boro. La primera aplicación es a los 10 días después de la siembra y a los 9 meses (30 g/tiempo/planta); al final de este primer año 60 g/planta, a la mitad del segundo año 80 g, al tercer año al menos dos aplicaciones entre 100 y 120 gramos por planta.

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2.2.4 Control de malezas Como cualquier otro cultivo durante los primeros años, la guadua requiere que las plantas estén libres de malezas; basta con un área libre de 1,5 m de diámetro. Esta actividad se llevara a cabo como mínimo tres o cuatro veces durante los primeros tres años. 2.2.5 Poda Entre el primer y tercer año las guaduas secas, torcidas, enfermas y quebradas deben ser eliminadas, así como los tallos iguales o menores a 2,5 cm de diámetro y entre 2 a 3 metros de altura. Los periodos de mantenimiento deben ser efectuados cada 3 ó 4 meses al año. A los tres años el trazado original de la plantación se pierde debido al acercamiento de los culmos la planta original habrá generado entre 18-20 rebrotes, con alturas entre 5 y 7 metros y diámetros de 4 a 6 centímetro. Entre los 4 a 6 años el guadual estabiliza sus promedios, alturas de 15 a 18 metros con diámetros de 10 a 12 centímetros al exterior del guadual; el número de rebrotes disminuye de 12 a 14 y su densidad alcanza las 4000 a 4500 guaduas por hectárea. En este momento las guaduas maduras que no han alcanzado las dimensiones comerciales deben ser retiradas. Se distinguen cuatro estados de desarrollo: renuevos, juvenil, madura y secas, esta última indica el fin del ciclo de vida. La práctica de la poda debe ser realizada en tallos jóvenes y cuando las riendas apenas están emergiendo.

2.2.6 Cosecha Un guadual bien aprovechado debe contener una estructura horizontal mínima de 65 a 70 por ciento de guaduas maduras, 20 a 25 por ciento de juveniles, 5 a 10 por ciento de renuevos y entre 2 a 5 por ciento de guaduas secas. La cosecha se realiza entre el 4to y 6to año de establecida la plantación; no se debe cosechar más del 30% de las guaduas maduras para no afectar la dinámica de su crecimiento y para no favorecer el efecto mecánico del viento.

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Los guaduales presentan una alta estabilidad y buscan el equilibrio con suma rapidez. Es así como bajo tasas de extracción entre el 12% y 50% sobre el total de tallos adultos, la regeneración no se altera ni muestra alguna tendencia, y se mantiene en unos límites dados principalmente por las particularidades del lugar.

Fotografía N˚2.6: Plantaciones de bambú

2.3 Aplicación de la biotecnología en el estudio y conservación del bambú Guadua Angustifolia

El término biotecnología es muy amplio e incluye todas las actividades desarrolladas por el hombre en torno a la utilización de los organismos vivos para su beneficio. En plantas estas técnicas han sido utilizadas para mejorar la calidad de los cultivos: su producción, aumentar la resistencia a enfermedades, mejorar la calidad de la madera en caso de especies forestales etc. La

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

importancia del desarrollo de la biotecnología en Bambú radica en aprovechar el potencial que este tipo de plantas poseen. Actualmente en el mundo se utiliza la micro propagación como la principal biotécnica aplicada a varias especies de bambú y se han desarrollado diferentes métodos para la propagación a gran escala. Para el desarrollo de la producción comercial de plantas de guadua a través de la propagación in vitro se hace necesario iniciar un proceso de selección genética del material inicial para la propagación, que garantice la calidad genética de las plantas entregadas a un programa de fomento del cultivo. Como apoyo a la selección genética se han desarrollo los marcadores moleculares o huellas digitales de ADN, esta tecnología se utiliza para la identificación de genotipos, la medición de las distancias genéticas entre individuos muy relacionados entre sí, para conocer el grado de variabilidad genética como apoyo a estudios sobre la filogenia y a la taxonomía de la especie. La variabilidad que se expresa a nivel morfológico como la calidad de los tallos, la coloración, la presencia de rayas o no, son variaciones que pueden ser detectadas a nivel del ADN, con los marcadores moleculares. Determinar para la guadua si la variación morfológica existente es posible de detectar a nivel de ADN y se relaciona con cambios en el ADN entre genotipos, esto permitirá seleccionar marcadores para identificar genotipos de calidad superior los cuales serán utilizados para la propagación masiva y el fomento del cultivo. Una de las posibles metodologías que se usa para analizar la calidad genética del bambú se resume en: 1. Propagación in vitro de Guadua angustifolia - Se realizan experimentos para evaluar la desinfección y establecimiento in vitro de yemas provenientes de material de vivero. · Una vez establecidas las yemas in vitro se estudia la influencia de la posición de la yema en la brotación. · Se evalúa el número de brotes producidos.

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Capítulo 2: Descripción general del bambú Guadua Angustifolia

Las plantas obtenidas son llevadas al invernadero y se produce su

aclimatación. 2. Caracterización molecular de la diversidad genética de la guadua. · Se prueban protocolos de extracción de ADN: Dellaporta (1983), Gilbertson et al (1991) y Hoinsigton (1992). Se determina la cantidad y pureza del ADN · Una vez establecido el protocolo de extracción se procede a la toma de las muestras, la cual se realiza en varias salidas al campo y de diferentes zonas, se recolectan los individuos (cada una con duplicado), a los cuales se les da exactamente el mismo tratamiento. ·

Se procede al desarrollo de los marcadores moleculares conocidos como

AFLP (longitud de fragmentos polimórficos amplificados). El valor total del índice de Shannon indica la diversidad genética.

Tabla N˚03: Índices de Shannon y biotipos del bambú.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

CAPÍTULO 3. ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS GENERALES DEL BAMBÚ. 3.1 Colección de muestras El bambú utilizado en los ensayos fue obtenido a través de la Asociación Peruana del Bambú, Perú Bambú, el mismo provenía del norte del país, del departamento de Amazonas, provincias de Bagua y Bongara, distritos de Bagua Chica y La Florida. Las muestras fueron curadas en la mata (In Situ).

3.2 Ensayo de propiedades físicas 3.2.1

Contenido de humedad

Para obtener las propiedades físicas del bambú se tomo como referencia la norma ISO 22156:2004, se procedió a tomar muestras de las probetas luego de ensayadas, se obtuvo el peso de la muestra obtenida y luego se sometió a secado utilizando para este fin un horno Memmert a una temperatura de 135 grados centígrados. El secado se realizo por 24 horas y luego se procedió a medir el peso de las mismas con una precisión 0.01 gr. Utilizando una balanza digital de alta precisión. Los resultados obtenidos para los ensayos de contenido de humedad se muestran en la tabla No. 4. 3.1.1

Densidad (Masa por Volumen)

Para la prueba de densidad se tomo como referencia la norma ISO 22156:2004, se calculo el volumen geométricamente y se calculo el peso con una precisión de 0.01 gr. Los resultados obtenidos en los ensayos de densidad se muestran en la tabla No. 5

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Contenido de Humedad : Muestras sometidas a compresión, corte y tracción. Contenido de Humedad muestras a Tracción

Contenido de Humedad (%)

24.0

Tabla N˚.4: Contenido de Humedad

No. Ensayo

22.0

20.03 18.72

20.0

19.39

16.0

18.63

18.24

19.11

19.25

12.0 10.0

No. Ensayo 0

Muestras

Ensayos

Compresion

Corte

Traccion

19.39 18.47 18.63 19.11 19.25

Contenido Humedad Muestras a Corte

14.0

Muestras

18.45 18.49 18.45 18.24 19.52

18.45

Contenido de Humedad muestras a Compresión

Contenido de Humedad (%) 1 2 3 4 5

18.47

18.87

19.52

18.49

18.45

18.0

19.67

18.83

18.72 18.83 20.03 19.67 18.87

Muestras a Compresión: CH Promedio = 18.63 % Muestras a Corte: CH Promedio = 18.97 % Muestras a Tracción: CH Promedio = 19.22 % Contenido de Humedad promedio = 18.94 %

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Densidad: Muestras sometidas a compresión, corte y tracción.

Densidad (%)

Tabla N˚.5 : Densidad

1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0

647.76

Muestras

Ensayos

Compresión

Corte

Tracción

548.25

581.76

Densidad de muestras sometidas a Compresión

603.50

536.17

Densidad de Muestras sometidas a Corte

Muestras a Compresión: Densidad Promedio = 578.30 kg/m3 Muestras a Corte: Densidad Promedio = 555.07 kg/m3 Muestras a Tracción: Densidad Promedio = 650.75 kg/m3

Densidad (kg/m ) 570.78 563.65 523.01 581.76 536.17

523.01

676.38

No. Ensayo

Muestras

541.01 606.04 592.67 548.25 603.50

563.65

661.49

592.67

541.01

570.78

1 2 3 4 5

619.10

606.04

No. Ensayo

649.04

Densidad de muestras sometidas a Tracción

647.76 649.04 619.10 661.49 676.38

Densidad Promedio = 594.71 kg/m3

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

3.3 Ensayo de propiedades mecánicas 3.3.1

Ensayo de compresión

Para el ensayo de compresión se tomo como referencia la norma internacional ISO 22156:2004, las probetas consideradas tuvieron una longitud igual al diámetro de las mismas, el proceso de preparación de las probetas incluyó el corte y lijado de los extremos para procurar el paralelismo de ambos extremos. La falla común que se presentó fue de Aplastamiento de la Sección Transversal. Los ensayos realizados arrojaron los siguientes resultados: 1er ensayo máxima carga soportada:

11500 kgf

2do ensayo máxima carga soportada:

10550 kgf

3er ensayo máxima carga soportada:

11235 kgf

4to ensayo máxima carga soportada:

9850 kgf

5to ensayo máxima carga soportada:

11050 kgf

Valor Promedio: 10837 Kgf Los resultados de resistencia máxima, carga máxima y área son indicados en la tabla No. 6

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Tabla N˚. 6 : Resultados de la prueba de compresión

Prueba de Compresión Muestra A

Muestra B

Muestra C

Muestra D

Muestra E

Diametro

94.535

94.5975

96.5025

94.635

Altura

93.1725

89.515

96.4225

95.05

8.64

8.68

9.11

9.31

Area

2330.87

2342.89

2501.17

2495.61

mm2

H/D

0.99

Espesor

0.99

0.95

1.00

Peso Inicial , medio ambiente

161.65

169.93

151.12

174.7

165.78

Peso final, secado al horno

136.39

143.52

127.18

147.62

139.35

18.5

18.4

18.8

18.3

19.0

Contenido de Humedad Volumen

217173.188

mm3

217173.188

mm3

209723.475

mm3

241168.621

mm3

237207.257

mm3

Densidad

628.024

kg/m3

660.855

kg/m3

606.418

kg/m3

612.103

kg/m3

587.461

kg/m3

Carga Máxima (kgf) 2

σult (N/mm =MPa)

11500

kgf

10550

kgf

11235

kgf

9850

kgf

11050

kgf

48.38

MPa

44.39

MPa

47.03

MPa

38.62

MPa

43.42

MPa

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Fotografía N˚3.1: Probeta luego de sometida al ensayo de compresión y deformímetro digital con una precisión de 0.01 mm.

Fotografía N˚3.2: Aplastamiento de la sección transversal.

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3.3.2

Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Ensayo de tracción

Para el ensayo de compresión se tomo como referencia la norma internacional ISO 22156:2004, las secciones de bambú tuvieron las siguientes dimensiones:

Figura N˚3.1: Sección de listones de bambú – Prueba de tracción. La maquinaria utilizada para someter los listones a tracción fue la misma que la utilizada para las pruebas de tracción en las uniones estructurales.

Fotografía N˚3.3: Especímenes de bambú para la prueba de tracción.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Fotografía N˚.3.4 y N˚.3.5: Uso de láminas de lija para fijar el bambú en sus extremos durante la prueba de tracción y medidas de la sección de bambú. Las pruebas de tracción arrojaron los siguientes resultados: 1er ensayo:

780 kgf

2do ensayo:

760 kgf

3er ensayo:

800 kgf

4to ensayo:

740 kgf

5to ensayo:

780 kgf

Valor promedio : 772 kgf Los resultados de Resistencia Máxima a tracción, Carga Máxima y área son indicados en la tabla No. 7.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Tabla N˚. 7 : Resultados de la prueba de tracción Muestra A

Muestra B

Muestra C

Muestra D

Muestra E

ancho 1

10.42

12.47

10.21

9.2

11.18

ancho 2

10.09

10.5

10.03

9.08

10.99

ancho promedio

10.255

11.485

10.12

9.14

11.085

Espesor 1

7.31

6.05

7.35

6.65

7.28

Espesor 2

7.12

6.21

6.37

6.71

6.85

Espesor promedio

7.215

6.13

6.86

6.68

7.065

Area

73.99

70.40

69.42

61.06

78.32

mm2

Propiedades Muestra Peso Inicial , medio ambiente Peso final, secado al horno

8.37

8.33

7.55

9.43

10.08

7.05

7.01

6.29

7.88

8.48

Contenido de Humedad

18.7

18.8

20.0

19.7

18.9

Propiedades Sección

Volumen

10883.65

Densidad

647.761

kg/m3

Carga Máxima (kgf)

780

σult (N/mm2=MPa)

103.32

kgf MPa

10800.51

649.043

kg/m3

760 105.80

kgf MPa

10159.95

619.098

kg/m3

800 112.94

kgf MPa

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11912.51

661.490

kg/m3

740 118.79

kgf MPa

12537.38

mm3

676.377

kg/m3

780 97.61

kgf MPa

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3.3.3

Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Ensayo de corte

Para los ensayos de corte las dimensiones se tomaron de acuerdo a la norma internacional ISO 22156:2004, se procedió a efectuar el lijado en ambos extremos de las muestras para procurar el paralelismo entre las mismas. Los elementos utilizados tuvieron una relación de altura y diámetro aproximada a la unidad. El accesorio utilizado para el ensayo consistía en dos bloques de acero colocados en cada lado de las probetas, el objetivo de estos elementos era el de tener 4 posibles áreas de cizallamiento longitudinales.

Fotografía N˚.3.6: Prueba de Corte – Elementos utilizados para someter a carga 4 secciones longitudinales en cada probeta.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Fotografía N˚.3.7: Probeta sometida a prueba de corte

Fotografía N˚.3.8: Fallas longitudinales al realizar la prueba.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Las pruebas de corte arrojaron los siguientes resultados: 1er ensayo:

1490 kgf

2do ensayo:

2480 kgf

3er ensayo:

2190 kgf

4to ensayo:

1458 kgf

5to ensayo:

1940 kgf

Valor promedio: 1911,6 kgf Los resultados de Resistencia Máxima a corte, Carga Máxima y área son indicados en la tabla No. 8. Es de notar que en la mayoría de las probetas no se obtuvieron fallas longitudinales en las cuatro secciones de contacto.

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Capítulo 3: Ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas.

Tabla N˚. 8 : Resultados de la prueba de corte

Prueba de Corte Muestra A Diametro Promedio Altura Secc.1 Altura Secc. 2 Altura Secc. 3 Altura Secc. 4 Espesor Prom. Secc. 1 Espesor Prom Secc. 2 Espesor Prom Secc. 3 Espesor Prom Secc. 4 Máxima Fuerza (kgf) ∑ Areas (mm2) Máximo Esfuerzo (MPa)

Muestra B

87.825 87.650 88.630 87.740 88.810 7.440 7.715 7.805 8.745

mm mm mm mm mm mm mm mm mm

87.825 90.130 90.020 90.330 89.860 9.130 9.370 8.880 8.660

mm mm mm mm2

1490 2797.350

kgf mm2

2480 3246.692

5.22

MPa

7.49

Muestra C

Muestra D

Muestra E

87.825 89.780 89.800 89.390 89.670 7.860 8.205 7.940 7.385

mm mm mm mm mm mm mm mm mm

87.825 89.860 89.470 89.700 89.420 7.175 8.930 7.655 8.095

mm mm mm mm mm mm mm mm mm

87.825 89.960 89.760 89.820 89.510 8.160 8.320 7.865 7.405

mm mm mm mm mm mm mm mm mm

kgf mm2

2190 2814.449

kgf mm2

1458 2854.221

kgf mm2

1940 2850.132

kgf mm2

Mpa

7.63

MPa

5.01

MPa

6.68

MPa

gr gr %

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

CAPÍTULO 4. ENSAYOS EN UNIONES ESTRUCTURALES

4.1 Preparación de probetas de ensayo 4.1.1

Preparación de probetas de ensayo uniones colineales

La preparación de las probetas fue la siguiente: 1.- Corte de 15 probetas con una longitud de 17.5 cm. 2.- Lijado de extremos de las probetas. 3.- Toma de medidas: Diámetros exteriores e interiores, longitud final.

4.1.2

Preparación

probetas

ensayo

uniones

perpendiculares La preparación de las probetas fue la siguiente: 1.- Corte de 15 probetas con una longitud de 17.5 cm. 2.- Lijado de extremos de las probetas. 3.- Toma de medidas: Diámetros exteriores e interiores, longitud final. 4.2 Ensayo de uniones en tracción La metodología que se utilizo en este estudio busco someter a tracción la unión misma, estudios anteriores realizados en otros países sometieron a tracción las probetas usando sistemas de sujeción en los extremos. Es en esta investigación se realiza por primera vez el uso de extractores mecánicos.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.1: Elemento utilizado para someter a tracción al bambú – Los extractores de 8”. 4.2.1

Ensayo en uniones colineales. 4.2.1.1 Primera Alternativa : Uso de acero – Templadores de 3/8 de pulgada

La primera experiencia realizada con uniones colineales fue utilizando acero, para esto se procedió a remover la membrana interior y luego se colocaron templadores de 3/8 de pulgada. Se considero colocar templadores debido a su fácil obtención en el mercado local y su bajo costo (PEN 4.5 o USD 1.5 la unidad). Pruebas de laboratorio demostraron que cada uno de estos templadores tendría una resistencia promedio de 700kgf a la tracción. Se realizaron 3 variaciones utilizando templadores de acero.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚4.2: Templadores de 3/8” utilizados en las pruebas. 1era Variación: Uso de 1 templador interior y 2 pernos de ½ transversales.

Fotografía N˚4.5 y N˚.4.6: Uso de 1 templador y 1 perno de ½ en cada lado de la unión. Este primer ensayo dio como resultado la falla del templador, al llegar a los 700 kgf el templador se deformo en uno de sus extremos, lo cual nos

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

indicó que se debería aumentar la resistencia de los accesorios para someter a mayor esfuerzo al bambú.

Fotografía N˚.4.7 y N˚.4.8: Falla en los templadores, deformación del gancho.

2da Variación: Uso de 2 templadores interiores y 2 pernos de ½ transversal. En este ensayo se colocaron 2 templadores de 3/8 de pulgada y los 2 pernos de ½ pulgada con lo cual la resistencia interior debido a los templadores se vio duplicada a 1400 kilogramos de acuerdo a las características de los templadores. El costo debido a esta modificación aumentó, además del costo de los pernos de ½ se debió considerar el uso de un templador adicional lo que dió un costo aproximado de PEN 9 o USD 3 en accesorios.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.9: Utilización de dos templadores interiores y 1 perno de ½ en cada lado. Al someter a carga la probeta la resistencia máxima fue: 1er ensayo:

950 kgf

2do ensayo:

1030 kgf

3er ensayo:

1050 kgf

En este ensayo se obtuvo el resultado buscado, no fallaron los templadores, falló el bambú mostrando un resquebrajamiento longitudinal y una deformación promedio de 2 cm en la zona de los pernos.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.10 y N˚.4.11: Falla completa del bambú al ser sometido a carga.

Fotografía N˚.4.12 y N˚.4.13: Deformación apreciada en perno transversal de ½” de aproximadamente 1 cm.

Fotografía N˚.4.14 y N˚.4.15: Deformación de pernos y sin deformación notable en los templadores.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.16: Desplazamiento de pernos.

3ra Variación: Uso de 2 templadores exteriores y 2 pernos de ½ transversal. En este ensayo se colocaron dos templadores de 3/8 de pulgada exteriormente y los 2 pernos de ½ pulgada. Se hizo esta modificación para comprobar la efectividad de colocar los templadores externamente; el colocar los templadores en esta posición simplificaría el proceso de construcción al no haber la necesidad de remover la membrana interna en ambos extremos, en este caso sería necesario solo perforar los orificios de ½ pulgada para luego atravesar en cada extremo los pernos.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.17: Prueba a tracción con templadores colocados exteriormente. Al someter a carga las probetas la resistencia máxima fue: 1er ensayo:

980 kgf

2do ensayo:

1000 kgf

3er ensayo:

990 kgf

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.18 y N˚.4.19: Prueba de tracción con templadores exteriores y desplazamiento debido a la tracción. Aunque la velocidad de construcción fue mayor, los resultados obtenidos demostraron un mayor desplazamiento en los bambús, un promedio de 3 cm y una resistencia similar. Los resultados obtenidos usando templadores son mostrados a continuación en la tabla No. 9 y en la Gráfica N˚. 1.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Tabla N˚. 9 : Uniones Colineales – Uso de Templadores

Resumen : Probetas sometidas a tracción utilizando templadores Var 1: Un templador interior

Var 2: Dos templadores interiores

Var 3: Dos templadores externos

1 perno de 1/2 en cada extremo

Carga Max (kgf)

1er Ensayo

960

Carga Max (kgf)

980

91.91

Diámetro (mm)

93.45

Diámetro (mm)

94.16

Espesor (mm)

11.35

Espesor (mm)

9.61

Espesor (mm)

9.18

Area (mm )

2872.53

Area (mm )

2531.19

Area (mm )

2450.81

Resistencia (MPa)

2.390

Resistencia (MPa)

3.719

Resistencia (MPa)

3.921

Carga Max (kgf)

680

Carga Max (kgf)

1030

Carga Max (kgf)

1000

Diametro (mm)

88.95

Diametro (mm)

93.45

Diametro (mm)

94.38

Espesor (mm)

10.32

Espesor (mm)

9.78

Espesor (mm)

9.53

Area (mm ) Resistencia (MPa)

3er Ensayo

Carga Max (kgf)

Diámetro (mm) 2

2do Ensayo

700

2549.28 2.616

Area (mm ) Resistencia (MPa)

2570.74 3.929

Area (mm ) Resistencia (MPa)

2540.36 3.860

Carga Max (kgf) Diametro (mm) Espesor (mm)

710 92.73 11.73

Carga Max (kgf) Diametro (mm) Espesor (mm)

1050 93.34 9.12

Carga Max (kgf) Diametro (mm) Espesor (mm)

990 92.13 8.87

Area (mm2)

2984.92

Area (mm2)

2413.01

Area (mm2)

2320.12

Resistencia (MPa)

2.333

Observación: Falla el templador no el bambú

CH promedio =

Resistencia (MPa)

4.267

Resistencia (MPa)

4.185

Observación: Falla el bambú

Desplazamiento aprox: 2 cm

Desplazamiento aprox: 2.5 cm

15.3%

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Uniones Colineales : Uso de templadores de 3/8" interiormente y exteriormente. 7.0

Resistencia (MPa)

6.0 Colineal con 2 templadores exteriormente

5.0 3.921

4.0

3.719

3.0

2.390

3.860 3.929 2.616

4.185 4.267

Colineal con 2 templadores interiormente Colineal con un templador interiormente

2.333

2.0 1.0

No. Ensayo

0.0 0

Grafica N˚.4.1: Comparativa de resultados utilizando templadores interna y externamente.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

4.1.1.2 Segunda Alternativa : Uso de madera tornillo – pernos transversales de 1/2 de pulgada

La segunda experiencia realizada con uniones colineales fue utilizando madera tornillo, para esto se procedió a remover la membrana interior, se colocó

cilindro

madera

tornillo

luego

insertaron

transversalemente los pernos de 1/2 de pulgada. El proceso de fabricación del tramo interior de madera tornillo tuvo un costo de 20 PEN x metro lineal (USD 6.5). El costo fue alrededor de 2 veces mayor que el del uso de 2 templadores, más adelante se verá que el aumento del costo también se ve reflejado en un aumento en la resistencia. Esta variación demando más tiempo debido a la necesidad de usar un torno para moldear el tornillo, tomando un promedio de 30 minutos por cada metro lineal entre torneado y lijado. 1ra Variación: Uso de madera tornillo interior de 2.5” de diámetro y 2 pernos transversales de ½ pulgada, uno en cada extremo. En este ensayo se coloco el tramo de tornillo interiormente y se considero la misma ubicación para los pernos de 3/8 de pulgada, uno en cada extremo, luego se procedió a remover la membrana interior para poder pasar el tornillo. La velocidad de ensamblaje fue mayor que al caso del uso de templadores debido a la prefabricación de los tramos de tornillo. La resistencia de la madera a tracción paralela a sus fibras en promedio es de 120 kgf/cm2 por lo que se superaba al de los templadores considerablemente.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.20: Tornillo de sección circular, luego de proceso de torneado y lijado.

Fotografía N˚.4.21 y N˚.4.22: Colocación del tornillo al interior de la probeta de bambú y posición del perno de ½” dentro de la probeta.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.23 y N˚.4.24: Prueba de tracción, probetas con madera tornillo al interior y la falla y desplazamiento observados. Al someter a carga la probeta la resistencia máxima fue: 1er ensayo:

800 kgf

2do ensayo:

900 kgf

3er ensayo:

950 kgf

4to ensayo:

850 kgf

Los resultados fueron en promedio similares a los obtenidos al usar dos templadores externos y dos templadores internos.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.25: Efecto en el tornillo y en el bambú luego de la prueba. El desplazamiento que se produjo en el bambú fue en promedio de 1.5 cm, en el tornillo no hubo mayor desplazamiento de los orificios por donde pasaron los pernos de ½. 2da Variación: Uso de tornillo interior de 2.5” de diámetro

y 4

pernos transversales de ½ pulgada, dos en cada extremo. En este ensayo se coloco el tramo de tornillo interiormente y se vario la ubicación para los pernos de 3/8 de pulgada, esta vez se colocaron 2 en cada extremo, luego se procedió a remover la membrana interior para poder pasar el tornillo. El realizar dos orificios adicionales retardo levemente el proceso de fabricación de la unión.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.26: Uso de tornillo interior con dos pernos de ½” en cada extremo.

Al someter a carga la probeta con tornillo interior y dos pernos transversales en cada extremo la resistencia máxima fue: 1er ensayo:

900 kgf

2do ensayo:

1000 kgf

Sin embargo este resultado no fue satisfactorio debido a que se produjeron fallas locales en las zonas de contacto de los extractores y el bambú, por lo cual se tuvo que reforzar los extremos del bambú, para este objetivo se hizo uso de arandelas de 2.5” las cuales entrarían en contacto directo con los brazos del extractor evitando así la falla local.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.27 y N˚.4.28: Falla local producida por los brazos de los extractores y posterior colocación de arandelas en el extremo de la probeta para evitar las fallas locales. Al someter la probeta a carga, usando las arandelas en los extremos de los brazos de los extractores la resistencia máxima fue: 1er ensayo:

1380 kgf

2do ensayo:

1480 kgf

3er ensayo:

1450 kgf

4to ensayo:

1400 kgf

Los resultados obtenidos usando madera tornillo interiormente son mostrados a continuación en la tabla No. 10 y en el Grafico N˚2.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Tabla N˚10 : Uniones Colineales – Uso de Madera Tornillo Resumen : Probetas sometidas a tracción utilizando madera tornillo interiormente Var 1: Madera Tornillo Interior

1er Ensayo

2do Ensayo

3er Ensayo

4to Ensayo

1 perno de 1/2 en cada extremo Carga Max (kgf) 860 Diametro (mm) 91.99 Espesor (mm) 10.9 Area (mm2) 2776.79 3.037 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 900 Diametro (mm) 92.34 Espesor (mm) 9.45 Area (mm2) 2460.84 3.587 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 950 Diametro (mm) 93.45 Espesor (mm) 10.23 Area (mm2) 2674.57 3.483 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 850 Diametro (mm) 92.73 Espesor (mm) 9.36 Area (mm2) 2451.52 3.400 Resistencia (MPa) Observación: La deformación en el tornillo fue mínima El bambú falló completamente

Var 2: Madera Tornillo Interior 2 pernos de 1/2 en cada extremo sin arandelas Carga Max (kgf) 900 Diametro (mm) 92.54 Espesor (mm) 9.27 Area (mm2) 2425.04 3.640 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 1000 Diametro (mm) 93.72 Espesor (mm) 9.79 Area (mm2) 2581.37 3.799 Resistencia (MPa)

Observación: Se detuvieron los ensayos debido a fallas locales, Se procedió a reforzar el bambú

CH promedio = 16%

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Var 2: Madera Tornillo Interior 2 pernos de 1/2 en cada extremo y arandelas Carga Max (kgf) 1380 Diametro (mm) 93.54 Espesor (mm) 9.23 Area (mm2) 2444.73 5.536 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 1480 Diametro (mm) 93.22 Espesor (mm) 9.54 Area (mm2) 2507.96 5.787 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 1450 Diametro (mm) 90.93 Espesor (mm) 9.76 Area (mm2) 2488.83 5.713 Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 1400 Diametro (mm) 92.82 Espesor (mm) 9.62 Area (mm2) 2514.48 5.460 Resistencia (MPa) Observación: Las arandelas adicionales evitaron las fallas locales Deformación mínima en el tornillo El bambú falló completamente.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Uniones Colineales : Uso de madera tornillo de 2.5" de diámetro interiormente. 8.0

Resistencia (MPa)

7.0 5.536

6.0

5.787

5.713

3.587

3.483

Tornillo interiormente con dos pernos transversales en cada lado

5.460

5.0 4.0

3.400

3.037

Tornillo interiormente con 1 perno transversal por lado

3.0 2.0 1.0 0.0

No. Ensayo 0

Grafico N˚.4.2: Uniones Colineales con madera tornillo interiormente – 1 vs 2 pernos transversales por lado.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.29: Falla en las probetas utilizando tornillo al interior y arandelas. 4.2.1.3 Tercera Alternativa: Uso de mortero y acero. La tercera experiencia con uniones colineales fue usar mortero. En primera instancia se utilizo la varilla de 3/8” colocada interiormente junto con 4 roscas distribuidas longitudinalmente. El costo de una varilla de 3/8 fue de 8 PEN x metro lineal (USD 2.6) El costo de roscas de 3/8 fue de 8 PEN x 20 unidades (USD 2.6)

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

1ra Variación: Uso de mortero prefabricado Quikrete, perno interior de 3/8, roscas de 3/8” y tornillos auto roscantes.

El tiempo utilizado en preparar cada unión de este tipo fue en promedio de 45 minutos, se cortaron las probetas, se perforaron los orificios, se insertaron los tornillos auto roscantes y el perno interior, se realizaron los orificios en el bambú para vaciar el mortero y uno para evacuar el aire. El mortero utilizado fue del tipo prefabricado, marca Quikrete, se tomo en cuenta este mortero debido a la velocidad de preparación, sin embargo este mortero sería luego descartado debido a su muy pobre performance.

Fotografía N˚.4.30: Demarcación de dimensiones para realizar el corte.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.31 y N˚.4.32: Perno de 3/8” con roscas y mortero prefabricado Quikrete

Fotografía N˚.4.33 y N˚.4.34: Tornillos auto roscantes de 1.5” y colocación helicoidal.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.35 y N˚.4.36: Colocación de perno interior y tornillos auto roscantes.

Fotografía N˚.4.37 y N˚.4.38: Probetas vaciadas utilizando mortero prefabricado y posterior resultado. Interior de probeta luego de sometida a tracción.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.39: Sección de la probeta, el mortero prefabricado tuvo una muy baja resistencia. La resistencia obtenida al someter a tracción estas probetas fue: 1er ensayo:

400 kgf

2do ensayo:

500 kgf

3er ensayo:

500 kgf

4to ensayo:

450 kgf

Las pruebas fueron realizadas luego de 7 días para alcanzar un 70% de la resistencia máxima del mortero, la resistencia de las probetas a tracción obtenida fue mucho menor a la esperada, esto debido a la baja resistencia del mortero premezclado, se indago sobre mas características del supermortero quikcrete ya que las propiedades del mismo no aparecían en el empaque, la relación de cemento/arena era de 1/5 y la vida del mismo una vez abierto era de menos de 1 semana.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Los resultados obtenidos y las características de este mortero hicieron que fuese descartado. 2da Variación: Uso de mortero con relación cemento/arena de 1/3, perno interior de 3/8, rocas de 3/8” y tornillos auto roscantes. Esta vez usaríamos un mortero preparado en campo con una relación cemento/arena de 1/3. El método de armado seria el mismo, las probetas con una longitud de 17.5 cm, un perno de 3/8 en cada extremo y un perno longitudinal de 3/8 con tornillos auto roscantes.

Fotografía N˚.4.40: Probetas con mortero con relación a/c de 1/3 luego del ensayo. Esta vez los resultados de resistencia a la tracción fueron mayores, esto debido a la utilización de una mejor calidad de mortero, sin embargo, no se puedo superar la resistencia utilizando madera tornillo.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

La resistencia obtenida al someter a tracción estas probetas fue: 1er ensayo:

820 kgf

2do ensayo:

860 kgf

3er ensayo:

830 kgf

4to ensayo:

880 kgf

Los ensayos de tracción con mortero dieron como resultado probetas menos resistentes que con el uso de madera tornillo. Los

resultados

obtenidos

usando

madera

tornillo

mostrados

continuación en la tabla No. 11 y en el Grafico N˚.3

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Tabla N˚. 11 : Uniones colineales sometidas a tracción – Uso de Mortero

1er Ensayo

2do Ensayo

3er Ensayo

4to Ensayo

Resumen : Probetas sometidas a tracción utilizando mortero interiormente Var 1: Varilla interior de 3/8 Var 2: Varilla interior de 3/8 uso de mortero premezclado Quikcrete y tornillos autoroscantes Variación a mezcla cemento/arena de 1/3 Carga Max (kgf) 400 Carga Max (kgf) 820 Diametro (mm) 96.83 Diametro (mm) 94.69 Espesor (mm) 10.05 Espesor (mm) 9.64 Area (mm2) 2739.91 Area (mm2) 2575.74 1.432 3.122 Resistencia (MPa) Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 500 Carga Max (kgf) 860 Diametro (mm) 94.23 Diametro (mm) 97.29 Espesor (mm) 9.87 Espesor (mm) 9.39 Area (mm2) 2615.79 Area (mm2) 2593.01 1.875 3.252 Resistencia (MPa) Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 500 Carga Max (kgf) 830 Diametro (mm) 92.43 Diametro (mm) 98.73 Espesor (mm) 9.59 Espesor (mm) 9.47 Area (mm2) 2495.79 Area (mm2) 2655.56 1.965 3.065 Resistencia (MPa) Resistencia (MPa) Carga Max (kgf) 450 Carga Max (kgf) 880 Diametro (mm) 94.67 Diametro (mm) 98.65 Espesor (mm) 8.78 Espesor (mm) 9.68 Area (mm2) 2369.12 Area (mm2) 2705.63 1.863 3.190 Resistencia (MPa) Resistencia (MPa) Observación: Observación: Resistencia muy baja Se obtuvo una mayor resistencia del mortero Quikcrete, luego de hacer la consulta La relación usada fue de cemento/arena de 1/3 tenía una relación 1/5 de cemento arena

Contenido de Humedad Promedio = 15.5 %

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Uniones Colineales : Uso de mortero interiormente con barras de 3/8" y 1/2". 8.0

Resistencia (MPa)

7.0 Uniones colineales : Mezcla ‐ arena/cemento ‐ 1 a 3

6.0 5.0 4.0

3.122

3.252

3.065

3.190

1.875

1.965

1.863

3.0 2.0

Colineales utilizando Quikcrete : Mezcla ‐ Arena/Cemento ‐ 1 a 5

1.432

1.0 0.0

No. Ensayo 0

Grafico N˚.4.3: Uniones Colineales – Uso de mortero interiormente – Premezclado vs Mezcla 1 a 3.

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4.3

Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Ensayo de uniones de elementos perpendiculares Para los ensayos de uniones perpendiculares se adapto un sistema de tracción que pudiese someter a esfuerzos la unión estructural sin dañar al bambú en posición horizontal. El sistema consistio en una T de acero estructural y dos Us de 5/8”, además se instalaron dos jebes que servirían como amortiguacion en la zona de contacto entre el acero y el bambu.

Fotografía N˚.4.41: Accesorios utilizados para realizar las pruebas de tracción en uniones perpendiculares.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.42: Unión perpendicular preparada para la prueba de tracción. 4.3.1

Primera Alternativa: Uso de mortero y barra de 3/8” longitudinal.

En esta primera experiencia se utilizo la barra de 3/8” interiormente junto con 5 roscas repartidas. El mortero utilizado de una relación de cemento/arena gruesa de 1 a 3. Además se colocaron tornillos auto roscantes alrededor del bambú vertical, esto con el objetivo de generar mayor adherencia entre el bambú y el mortero. En el proceso constructivo se cortaron los bambús teniendo en cuenta para el vertical una longitud de 17.5 cm y para el horizontal una disposición de manera que quedase un culmo entre nodos el cual sería perforado para atravesar la vara de 3/8 y luego enroscarla en la base. Además se colocaron arandelas para proteger el bambú ante la tracción y la falla local debido al contacto de los brazos de los extractores.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

La resistencia obtenida al someter a tracción estas probetas fue: 1er ensayo:

420 kgf

2do ensayo:

460 kgf

3er ensayo:

480 kgf

4to ensayo:

400 kgf

5to ensayo:

440 kgf

Estos resultados nos indicaron que el sistema utilizado debería ser modificado, la adherencia entre el mortero y el bambú fue menor a la esperada. Los bambús tanto horizontales como verticales tampoco sufrieron mayor daño al ser inspeccionados visualmente, esto nos indicaba que se deberían de hacer modificaciones importantes a la metodología de construcción de la unión.

Fotografía N˚.4.43 y N˚.4.44: Falla del mortero y poca adherencia con el perno interior. Los resultados obtenidos usando mortero, tornillos auto roscantes y la barra de ½ son mostrados a continuación en la tabla No. 12.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Tabla N˚.. 12 : Uniones perpendiculares – Uso de mortero y barra longitudinal

Uniones Perpendiculares : Uso de mortero y barra de 1/2 interior Var 1: Mortero y varilla longitudinal de 1/2 tornillos auto roscantes Carga Max (kgf) 1er Ensayo

Diametro (mm)

97.63

Espesor (mm)

11.32

Area (mm )

2do Ensayo

1.342

Carga Max (kgf)

460

Diametro (mm)

96.37

Espesor (mm)

10.43

Area (mm )

1.602

Carga Max (kgf) Diametro (mm) Espesor (mm)

480 98.84 10.84 2996.83

Resistencia (MPa)

1.571

Carga Max (kgf)

400

Diametro (mm)

95.39

Espesor (mm)

10.42

Area (mm )

5to Ensayo

2815.98

Resistencia (MPa)

Area (mm2)

4to Ensayo

3069.43

Resistencia (MPa)

3er Ensayo

420

2781.53

Resistencia (MPa)

1.410

Carga Max (kgf)

440

Diametro (mm)

96.38

Espesor (mm)

10.01

Area (mm ) Resistencia (MPa)

2716.11 1.589

Observación: La adherencia fué baja La varilla longitudinal se desplazo y el mortero se resquebrajo

Contenido de Humedad : 16.5%

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4.3.2

Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Segunda Alternativa: Uso de mortero y barra de 3/8” longitudinal más perno de 1/2” transversal a sección vertical.

En esta alternativa se modificaron los siguientes elementos: -

Se cambio la vara longitudinal roscada por una de construcción de 8mm.

Se doblo la barra en su parte superior en forma de bastón, zona por la que atravesaría el perno de 1/2 transversalmente.

Se modifico la barra en su parte inferior, en el torno se mando realizar una rosca a medida, este proceso demando más tiempo debido ya que el torno por cada rosca tomaba en promedio 20-30 minutos.

Fotografía N˚.4.45 y N˚.4.46: Barra de acero interior, forma de bastón superior y rosca inferior, ambos realizados expresamente para el ensayo.

Con estas modificaciones se esperaba aumentar considerablemente la resistencia a la tracción de la unión perpendicular, condición que se comprobaría al realizar los ensayos.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.47 y N˚.4.48: Ensamblaje de unión, colocación de vara longitudinal y perno transversal.

Fotografía N˚.4.49: Unión perpendicular utilizando un perno transversal y acero longitudinal, unión lista para la prueba de tracción.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

La resistencia obtenida al someter a tracción estas probetas fue: 1er ensayo: 1980 kgf 2do ensayo: 2300 kgf 3er ensayo: 2200 kgf 4to ensayo: 1990 kgf 5to ensayo: 2000 kgf Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, a diferencia de la unión mortero – barra de acero, ahora el usar una barra con un bastón y rosca y además un perno transversal significo un aumento de la resistencia de un 500% aproximadamente. Esta vez sí se sometió a esfuerzo la unión hasta que falló el bambú completamente y la unión mortero – acero tuvo una buena adherencia.

Fotografía N˚.4.50: Prueba de tracción en unión perpendicular.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Fotografía N˚.4.51: Falla de la unión perpendicular, deformación de bambú horizontal.

Fotografía N˚.4.52: Pandeo y hundimiento de bambú horizontal. En este ensayo se observo una deformación en el bambú horizontal, esto nos hizo notar que se producía un pandeo debido a la falla del mortero interior y de la consecuente falla del bambú.

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Los resultados obtenidos usando mortero y bastones de 3/8 interiormente son mostrados a continuación en la tabla No. 13. y Grafico No.4.

Tabla N˚. 13 : Uniones perpendiculares – Uso de mortero y bastón de 3/8 interiormente.

Uniones Perpendiculares: Uso de mortero, bastón de 3/8 con rosca y tuerca.

1er Ensayo

2do Ensayo

3er Ensayo

4to Ensayo

5to Ensayo

Var 1: Mortero y varilla longitudinal de 3/8 tornillos autoroscantes Carga Max (kgf) 1980 Diametro (mm) 106.27 Espesor (mm) 12.82 2 Area (mm ) 3763.72 Resistencia (Mpa) 5.159 Carga Max (kgf) 2300 Diametro (mm) 100.12 Espesor (mm) 11.97 2 Area (mm ) 3314.87 Resistencia (Mpa) 6.804 Carga Max (kgf) 2200 Diametro (mm) 102.39 Espesor (mm) 10.45 Area (mm2) 3018.36 Resistencia (Mpa) 7.148 Carga Max (kgf) 1990 Diametro (mm) 98.96 Espesor (mm) 11.17 Area (mm2) 3080.69 Resistencia (Mpa) 6.335 Carga Max (kgf) 2000 Diametro (mm) 103.62 Espesor (mm) 10.17 2 Area (mm ) 2985.73 Resistencia (Mpa) 6.569 Observación: Mejor Adherencia La varilla interior no se desplazo, se deformo El bambú horizontal fallo pandeándose y comprimiendo el mortero interior

Contenido de Humedad = 16.5%

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Capítulo 4: Ensayos en uniones estructurales.

Mortero y barra longitudinal de 1/2" vs Mortero y bastón de 3/8" 8.0 6.804

Resistencia (MPa)

7.0

7.148 6.335

6.0

6.569

Uniones perpendiculares con bastón de 3/8" y perno de 1/2" transversal.

5.159

5.0 4.0

Uniones perpendiculares con barra longitudinal de 1/2 y tornillos auto roscantes

3.0 2.0

1.342

1.602

1.571

1.410

1.589

1.0 0.0 0

No. Ensayo

Grafico N˚.4.4: Uniones Perpendiculares – Mortero y barra longitudinal simple VS Mortero y barra bastón de 3/8” y rosca.

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

CAPÍTULO 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 5.1 Análisis de resultados de los ensayos físicos Contenido de Humedad El contenido de humedad obtenido estuvo en el rango de 18 a 19% para las pruebas de compresión, densidad y corte. Para las pruebas mecánicas, la resistencia a la tracción de las uniones, el promedio de contenido de humedad fue de 16%. Densidad Respecto a la densidad de las muestras en las pruebas de propiedades físicas esta estuvo en el intervalo de 550 a 650 kg/m3 aprox. 5.2 Análisis de resultados de los ensayos mecánicos 5.2.1 Ensayos en probetas en estado natural, sin accesorios. Para los ensayos en las probetas sin accesorios exterior o interiormente, es decir para el bambú en estado natural los valores obtenidos fueron: Valor promedio de la resistencia a la compresión fue de: 44.368 MPa El valor promedio de la resistencia a la tracción fue de: 107.69 MPa El valor promedio de la resistencia al corte fue de: 6.40 MPa A continuación mostramos un resumen y comparación con otros estudios realizados, es notable la diferencia entre los resultados obtenidos por cada investigador, sin embargo es necesario recordar que estamos estudiando un material natural y anisotrópico.

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

Tabla N˚. 14 : Símil con investigaciones anteriores – Ensayos Mecánicos Estudios realizados: Ensayo a Traccion Investigador Camacho y Paez (2002) Ciro, Osorio y Velez (2005) Janssen (2002) Castrillon y Malaver (2004) Investigacion Actual

MPa 352.50 190.70 148.40 91.87 107.69

% variacion respecto a esta investigacion

Variedad

227.32 77.08 37.80 -14.69 -

Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia

% variacion respecto a esta investigacion

Especie

20.94 -26.56 7.34 -29.69 22.50 -

Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia

Estudios realizados: Ensayo a Corte Investigador

MPa

Diaz y Gonzalez (1992) Martinez (1992) Lopez y Cheatle (2002) Janssen (2002) Castrillon y Malaver (2004) Investigacion Actual

7.74 4.70 6.87 4.50 7.84 6.40

Estudios realizados: Ensayo a Compresion Investigador Camacho y Paez (2002) Uribe y Duran (2002) Prada y Zambrano (2003) Investigacion Actual

Kg/cm2 280.00 504.37 418.56 467.08

% variacion respecto a esta investigacion -40.05 7.98 -10.39 -

Especie Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

Estudios realizados: Modulo de Elasticidad

Investigador Camacho y Paez (2002) Gonzales (2006) Uribe y Duran (2002) Prada y Zambrano (2003) Investigacion Actual

Kg/cm2

% variacion respecto a esta investigacion

Especie

109.59 -64.62 32.70 -27.09 -

Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia Angustifolia

105804.00 17859.24 66989.00 36804.35 50481.03

5.2.2 Ensayos a uniones: Los resultados obtenidos fueron sumamente interesantes tanto por los materiales utilizados como por los accesorios implementados que serian por primera vez aplicados en esta investigación. Las variaciones de métodos y accesorios mostraron la gran diferencia que se encontró dependiendo del material empleado. En el caso de los ensayos a uniones colineales fue el uso de madera tornillo interior que produjo la unión más resistente de los métodos de construcción utilizados, el uso de madera tornillo además tiene otras ventajas como la mayor velocidad de habilitación, la no necesidad de esperar 30 días para lograr la máxima resistencia y la posibilidad de pre fabricar los cilindros de madera tornillo antes de llegar al campo.

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

Tabla N˚. 15 : Símil con investigaciones anteriores – Uniones Perpendiculares Estudios realizados: Uniones Perpendiculares Investigador Simon Velez Modificado (2003) Sandra Clavijo (2003) Jaramillo San Clemente (2003) Investigacion Actual

Kg/cm2

Accesorio

Especie

1878.1

Perno Longitudinal y Mortero

Angustifolia

2953.68

Lamina de acero alrededor y tornillos

Angustifolia

29104.76

Pasadores de 5/8, fleje y mortero Pasador de 1/2, perno longitudinal y mortero

Angustifolia

2094.00

Angustifolia

En el caso de uniones perpendiculares, se propuso como una unión mucho más resistente aquella que consideraba una barra de 3/8” interior doblada en un extremo en forma de bastón y en el otro extremo una rosca y tuerca junto con un perno transversal de ½”. Este tipo de unión resistía la carga administrada hasta la falla del bambú por tracción en el tramo vertical y por compresión en el tramo horizontal. Al igual que la unión planteada para elementos colineales (tornillo interior y pernos transversales), este tipo de unión debía ser prefabricado. Tal como en el caso de los ensayos mecánicos, y tal como se muestra en la tabla No. 15, los resultados presentan diferencias importantes, en los ensayos en uniones no solo intervinieron las características propias del material sino que además el diseño propuesto por cada investigador. El autor recalca que en este estudio se implementarón soluciones que debían tener como premisa el bajo costo y la sencilla instalación en campo.

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Capítulo 5: Análisis de resultados. estructurales.

5.3 Tabla de resumen final de datos obtenidos en el laboratorio

Tabla N˚. 16 : Resumen – Pruebas de compresión, corte y tracción.

Carga Max (kgf) 11500 10550 11235 9850 11050

Prueba de Compresión Resistencia (MPa) CH (%) 48.38 18.5 44.39 18.4 47.03 18.8 38.62 18.3 43.42 19.0

Densidad (Kg/m3) 628.024 660.855 606.418 612.103 587.461

Muestra A Muestra B Muestra C Muestra D Muestra E

Carga Max (kgf) 780 760 800 740 780

Prueba de Tracción Resistencia (MPa) CH (%) 103.32 18.7 105.8 18.8 112.94 20 118.79 19.7 97.61 18.9

Densidad (Kg/m3) 647.761 649.043 619.098 661.490 676.377

Muestra A Muestra B Muestra C Muestra D Muestra E

Prueba de Corte Carga Max (kgf) Resistencia (MPa) 560 1.85 540 1.8 500 1.7 520 1.92 580 1.7

Muestra A Muestra B Muestra C Muestra D Muestra E

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

Tabla N˚. 17 : Resumen ‐ Uniones Colineales

UNIONES COLINEALES

1er Ensayo 2do Ensayo 3er Ensayo

Resumen : Probetas sometidas a traccion utilizando templadores Var 1: Un Var 2: Dos templadores Var 3: Dos templadores templador interior interiores externos Carga Max (kgf) Carga Max (kgf) Carga Max (kgf) 700 960 980 680 1030 1000 710 1050 990

1er Ensayo 2do Ensayo 3er Ensayo 4to Ensayo

Resumen : Probetas sometidas a traccion utilizando madera tornillo interiormente 2 pernos de 1/2 en 1 perno de 1/2 en 2 pernos de 1/2 en cada cada extremo y cada extremo extremo sin arandelas arandelas Carga Max (kgf) Carga Max (kgf) Carga Max (kgf) 860 900 1380 900 1000 1480 950 1450 850 1400

1er Ensayo 2do Ensayo 3er Ensayo 4to Ensayo

Resumen : Probetas sometidas a tracción utilizando mortero interiormente Mortero premezclado Quikcrete y tornillos Variacion a mezcla autoroscantes cemento/arena de 1/3 Carga Max (kgf) Carga Max (kgf) 400 820 500 860 500 830 450 880

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Capítulo 5: Análisis de resultados.

Tabla N˚. 18 : Resumen ‐ Uniones Perpendiculares

UNIONES PERPENDICULARES Uso de mortero y barra de 1/2 interior Mortero y varilla longitudinal de 1/2 1er Ensayo 2do Ensayo 3er Ensayo 4to Ensayo 5to Ensayo

Carga Max (kgf) 420 460 480 400 440

Uso de mortero, bastón de 3/8 con rosca y tuerca Mortero y varilla longitudinal de 3/8 1er Ensayo 2do Ensayo 3er Ensayo 4to Ensayo 5to Ensayo

Carga Max (kgf) 1980 2300 2200 1990 2000

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Conclusiones

- La resistencia a la tracción de las probetas de bambú, tal como en anteriores investigaciones, fue mucho mayor que la resistencia a compresión, llegando a ser más del doble. En nuestro caso un promedio 107.6 MPa para tracción vs. 44.3 MPa para compresión. - La resistencia al corte, teniendo en cuenta las recomendaciones proporcionadas por la norma ISO 22157-1:2004 para la determinación de propiedades físicas y mecánicas del bambú, también resultó similar a investigaciones realizadas en otros países, llegando a un promedio de 6.41 MPa. - En uniones colineales la alternativa que tuvo una mayor resistencia en esta investigación fue la que utilizó interiormente madera tornillo de 2.5” de diámetro y pernos transversales de ½ pulgada. La resistencia promedio alcanzada fue de 1427.5 kgf. - En el caso de uniones perpendiculares la alternativa que alcanzó la mayor resistencia fue la que uso mortero con barras de acero longitudinales en forma de bastón y pernos de ½ pulgada transversales. La carga promedio alcanzada fue 2094 kgf. - De la comparación con otros estudios se observa una notable diferencia en la resistencia para el caso de las uniones perpendiculares, esto se debe principalmente a los diferentes accesorios utilizados por cada investigador. Los elementos utilizados en esta investigación procuraron ser los de más sencilla preparación y ensamblaje. - Otro factor que influye en las diferencias encontradas entre los estudios es el porcentaje de humedad y la edad del bambú utilizado.

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Recomendaciones

- Revisar cuidadosamente el bambú al ser obtenido, especialmente que no esté contaminado o infectado con insectos o que haya sido sometido a esfuerzos

durante

transporte

que

haya

podido

generar

resquebrajamientos interiores. - Tener en cuenta la ubicación de los nudos al preparar las uniones, estas deben estar dentro de la zona de tracción ya que aumentan notablemente la resistencia del bambú a los esfuerzos en un 50-80%.

- Tener en cuenta el tiempo/costo que se tendrá que invertir para prefabricar los accesorios y llevarlos luego a campo, de los resultados obtenidos en esta investigación y teniendo en cuenta la relación costo/tiempo y resistencia el usar tornillo interiormente es la opción mejor para el caso de uniones colineales. - Evitar morteros prefabricados o listos para su uso, el control en obra de la mezcla y el uso de proporciones adecuadas garantiza la calidad del mortero. - Se recomienda utilizar bambús de 4 a 5 años de edad y con un porcentaje promedio de contenido de humedad entre 15 a 19%.

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Anexos

Anexos: - Datos de Laboratorio: Ensayo de Compresión.

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Probeta : A Carga kgf 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100

Def. mm 0.00 0.08 0.12 0.15 0.18 0.21 0.21 0.24 0.25 0.27 0.29 0.30 0.32 0.33 0.34 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42 0.43 0.44 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.53 0.54

Presión 2 (Kg/cm ) 4.290 8.580 12.871 17.161 21.451 25.741 30.032 34.322 38.612 42.902 47.193 51.483 55.773 60.063 64.354 68.644 72.934 77.224 81.515 85.805 90.095 94.385 98.676 102.966 107.256 111.546 115.836 120.127 124.417 128.707 132.997

e (ΔL/L) 0.0000 0.0009 0.0013 0.0016 0.0019 0.0023 0.0023 0.0026 0.0027 0.0029 0.0031 0.0032 0.0034 0.0035 0.0036 0.0039 0.0040 0.0041 0.0042 0.0044 0.0045 0.0046 0.0047 0.0049 0.0050 0.0052 0.0053 0.0054 0.0055 0.0057 0.0058

## ## ## ## ## 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Carga kgf 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 6100 6200

Def. mm 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87

Presión 2 (Kg/cm ) 137.288 141.578 145.868 150.158 154.449 158.739 163.029 167.319 171.610 175.900 180.190 184.480 188.771 193.061 197.351 201.641 205.931 210.222 214.512 218.802 223.092 227.383 231.673 235.963 240.253 244.544 248.834 253.124 257.414 261.705 265.995

e (ΔL/L) 0.0059 0.0060 0.0061 0.0062 0.0063 0.0064 0.0067 0.0068 0.0069 0.0070 0.0071 0.0072 0.0073 0.0074 0.0076 0.0077 0.0078 0.0079 0.0080 0.0082 0.0083 0.0084 0.0085 0.0086 0.0087 0.0088 0.0089 0.0090 0.0091 0.0092 0.0093

### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ###

Carga kgf 6300 6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 7300 7400 7500 7600 7700 7800 7900 8000 8100 8200 8300 8400 8500 8600 8700 8800 8900 9000 9100 9200 9300

Def. mm 0.88 0.89 0.91 0.92 0.93 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 1.00 1.01 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.05 1.06 1.07 1.08 1.08 1.09 1.10 1.11 1.11 1.12 1.13

Presión 2 (kg/cm ) 270.285 274.575 278.866 283.156 287.446 291.736 296.027 300.317 304.607 308.897 313.187 317.478 321.768 326.058 330.348 334.639 338.929 343.219 347.509 351.800 356.090 360.380 364.670 368.961 373.251 377.541 381.831 386.122 390.412 394.702 398.992

e (ΔL/L) 0.0094 0.0096 0.0098 0.0099 0.0100 0.0100 0.0101 0.0102 0.0103 0.0104 0.0105 0.0106 0.0106 0.0107 0.0108 0.0108 0.0109 0.0111 0.0112 0.0113 0.0113 0.0114 0.0115 0.0116 0.0116 0.0117 0.0118 0.0119 0.0119 0.0120 0.0121

### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ### ###

Carga kgf 9400 9500 10000 10500 11000 11500 10800 10500 10300 10000 9800 9600 9500 9400 9300 9200 9100 9000 8900 8700 7500 7000 6500 6000 5500 5000

Def. mm 1.14 1.16 1.21 1.26 1.41 1.65 1.71 1.87 1.96 2.09 2.22 2.44 2.55 2.77 3.04 3.36 3.81 4.03 4.43 4.56 6.11 6.56 7.01 7.07 7.07 7.07

Presión 2 (kg/cm ) 403.283 407.573 429.024 450.475 471.926 493.378 463.346 450.475 441.895 429.024 420.443 411.863 407.573 403.283 398.992 394.702 390.412 386.122 381.831 373.251 321.768 300.317 278.866 257.414 235.963 214.512

e (ΔL/L) 0.0122 0.0125 0.0130 0.0135 0.0151 0.0177 0.0184 0.0201 0.0210 0.0224 0.0238 0.0262 0.0274 0.0297 0.0326 0.0361 0.0409 0.0433 0.0475 0.0489 0.0656 0.0704 0.0752 0.0759 0.0759 0.0759

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Anexos

Deformación vs Presión

600.0 Prueba de Compresion : Probeta E

y = 40040x ‐ 102.08

400.0

Intervalo Tendencia

300.0

200.0 Tendencia Lineal 100.0

Diámetro Altura Espesor

94.535 93.173 8.6375

mm mm mm

Área H/D

2330.87 0.99

2 mm

Peso Inicial , medio ambiente Peso final, secado al horno Contenido de Humedad

161.65 136.39

gr gr

18.5

0.020000

0.018000

0.016000

0.014000

0.012000

0.010000

0.008000

0.006000

0.004000

0.002000

0.0 0.000000

Presión Ejercida (kg/cm2)

500.0

Deformación Unitaria

Carga Máxima = 11500 Resist. Compresión Máx = = % de carga máxima = Estimación Lineal : y = mx + b

20% 80% m 40039.89

kgf 493.378

kg/cm2

48.384

MPa

2300 9200 b ‐102.0754

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0.36 0.40 0.44 0.47 0.49 0.52 0.54 0.55 0.57 0.59 0.60 0.61 0.63 0.65 0.66 0.68 0.69 0.71 0.72 0.74 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.86 0.87 0.89 0.91 0.93

Probeta : B Carga kgf 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200

Def. mm 0.00 0.04 0.08 0.11 0.13 0.16 0.18 0.19 0.21 0.23 0.24 0.25 0.27 0.29 0.30 0.32 0.33 0.35 0.36 0.38 0.39 0.41 0.43 0.45 0.46 0.48 0.50 0.51 0.53 0.55 0.57

Presión 2 (kg/cm ) 8.580 17.161 25.741 34.322 42.902 51.483 60.063 68.644 77.224 85.805 94.385 102.966 111.546 120.127 128.707 137.288 145.868 154.449 163.029 171.610 180.190 188.771 197.351 205.931 214.512 223.092 231.673 240.253 248.834 257.414 265.995

Anexos

e (ΔL/L) 0.0000 0.0004 0.0009 0.0012 0.0014 0.0017 0.0019 0.0020 0.0023 0.0025 0.0026 0.0027 0.0029 0.0031 0.0032 0.0034 0.0035 0.0038 0.0039 0.0041 0.0042 0.0044 0.0046 0.0048 0.0049 0.0052 0.0054 0.0055 0.0057 0.0059 0.0061

0.95 0.97 0.99 1.01 1.03 1.06 1.08 1.11 1.14 1.18 1.21 1.25 1.31 1.44 1.56 1.66 1.74 1.80 1.87 1.91 1.96 2.01 2.04 2.08 2.13 2.18 2.24 2.30 2.39 2.48 2.55

Carga kgf 6400 6600 6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600 8800 9000 9050 9100 9150 9200 9250 9300 9350 9400 9450 9500 9600 9700 9800 9900 10000 10100 10200

Def. mm 0.59 0.61 0.63 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.78 0.82 0.85 0.89 0.95 1.08 1.20 1.30 1.38 1.44 1.51 1.55 1.60 1.65 1.68 1.72 1.77 1.82 1.88 1.94 2.03 2.12 2.19

Presión 2 (kg/cm ) 274.575 283.156 291.736 300.317 308.897 317.478 326.058 334.639 343.219 351.800 360.380 368.961 377.541 386.122 388.267 390.412 392.557 394.702 396.847 398.992 401.137 403.283 405.428 407.573 411.863 416.153 420.443 424.734 429.024 433.314 437.604

e (ΔL/L) 0.0063 0.0065 0.0068 0.0070 0.0072 0.0075 0.0077 0.0080 0.0084 0.0088 0.0091 0.0096 0.0102 0.0116 0.0129 0.0140 0.0148 0.0155 0.0162 0.0166 0.0172 0.0177 0.0180 0.0185 0.0190 0.0195 0.0202 0.0208 0.0218 0.0228 0.0235

2.61 2.68 2.83 2.96 3.21 3.31 3.48 3.76 3.90 4.17 4.30 4.41

Carga kgf 10300 10400 10450 10500 10550 10500 10400 10300 10200 10100 10000 9900

Def. mm 2.25 2.32 2.47 2.60 2.85 2.95 3.12 3.40 3.54 3.81 3.94 4.05

Presión 2 (kg/cm ) 441.895 446.185 448.330 450.475 452.620 450.475 446.185 441.895 437.604 433.314 429.024 424.734

e (ΔL/L) 0.0241 0.0249 0.0265 0.0279 0.0306 0.0317 0.0335 0.0365 0.0380 0.0409 0.0423 0.0435

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Anexos

Deformación vs Presión 500.0 450.0 Prueba de Compresion : Probeta E

350.0 300.0

Intervalo Tendencia

250.0

y = 42252x ‐ 1.3423

200.0 150.0

Tendencia Lineal

100.0 50.0

Diámetro Altura Espesor Área H/D Peso Inicial , medio ambiente Peso final, secado al horno Contenido de Humedad

94.535 mm 93.173 mm 8.6375 mm 2330.87 mm2 0.99 169.93 gr 143.52 gr 18.4 %

0.035000

0.030000

0.025000

0.020000

0.015000

0.010000

0.005000

0.0 0.000000

Presión Ejercida (kg/cm2)

400.0

Deformación Unitaria

Carga Máxima =

10550 kgf 452.620 kg/cm2 44.387 MPa

Resist. Compresión Máx = = % de carga máxima =

Estimación Lineal : y = mx + b

20% 80% m 42252.05 E =

2110 8440 b ‐1.34227 42252.05

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil

0.12 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15 0.14 0.14 0.14 0.15 0.15 0.16 0.16 0.17 0.18 0.19 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31

Probeta : C Carga kgf 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200

Def. mm 0.00 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.06 0.07 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19

Presión 2 (kg/cm ) 8.536 17.073 25.609 34.146 42.682 51.219 59.755 68.292 76.828 85.365 93.901 102.438 110.974 119.511 128.047 136.584 145.120 153.657 162.193 170.730 179.266 187.803 196.339 204.875 213.412 221.948 230.485 239.021 247.558 256.094 264.631

Anexos

e (ΔL/L) 0.0000 0.0004 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0002 0.0003 0.0003 0.0004 0.0004 0.0006 0.0007 0.0008 0.0008 0.0009 0.0010 0.0011 0.0012 0.0013 0.0015 0.0016 0.0017 0.0018 0.0019 0.0020 0.0021

0.32 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42 0.43 0.45 0.46 0.47 0.48 0.50 0.52 0.53 0.54 0.56 0.57 0.59 0.62 0.64 0.67 0.71 0.85 1.08 1.37 1.72 2.58

Carga kgf 6400 6600 6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600 8800 9000 9200 9400 9600 9800 10000 10200 10400 10600 10800 11000 11200 11235 11000 10500 10000 9500

Def. mm 0.20 0.21 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.29 0.30 0.31 0.33 0.34 0.35 0.36 0.38 0.40 0.41 0.42 0.44 0.45 0.47 0.50 0.52 0.55 0.59 0.73 0.96 1.25 1.60 2.46

Presión e 2 (kg/cm ) (ΔL/L) 273.167 0.0022 281.704 0.0023 290.240 0.0026 298.777 0.0027 307.313 0.0028 315.850 0.0029 324.386 0.0030 332.923 0.0032 341.459 0.0034 349.996 0.0035 358.532 0.0037 367.069 0.0038 375.605 0.0039 384.142 0.0040 392.678 0.0042 401.215 0.0045 409.751 0.0046 418.287 0.0047 426.824 0.0049 435.360 0.0050 443.897 0.0053 452.433 0.0056 460.970 0.0058 469.506 0.0061 478.043 0.0066 479.537 0.0082 469.506 0.0107 448.165 0.0140 426.824 0.0179 405.483 0.0275

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil

Anexos

Deformación vs Presión

600.0

500.0

Prueba de Compresion : Probeta C

400.0

Intervalo Tendencia

300.0 y = 73306x + 100.3

200.0

Tendencia Lineal 100.0

Diámetro Altura Espesor Área H/D Peso Inicial , medio ambiente Peso final, secado al horno Contenido de Humedad

94.5975 89.515 8.68 2342.89 0.95 151.12 127.18

mm mm mm mm2 gr gr 18.8 %

0.030000

0.025000

0.020000

0.015000

0.010000

0.005000

0.0 0.000000

Presión Ejercida (kg/cm2)

Deformación Unitaria

Carga Máxima =

11235 kgf 479.537 kg/cm2 47.026 MPa

Resist. Compresión Máx. = = % de carga máxima =

Estimación Lineal : y = mx + b

20% 80% m 73306.34 E =

2247 8988 b 100.3 73306.34

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil

#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####

Probeta : E Carga kgf 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200

Def. Presión mm (kg/cm2) 0.00 8.014 0.00 16.028 0.01 24.042 0.03 32.056 ‐0.04 40.070 ‐0.04 48.085 ‐0.03 56.099 ‐0.02 64.113 0.00 72.127 0.02 80.141 0.04 88.155 0.07 96.169 0.09 104.183 0.12 112.197 0.14 120.211 0.16 128.225 0.18 136.240 0.21 144.254 0.23 152.268 0.25 160.282 0.27 168.296 0.30 176.310 0.32 184.324 0.34 192.338 0.36 200.352 0.38 208.366 0.39 216.380 0.41 224.394 0.43 232.409 0.44 240.423 0.46 248.437

Anexos

e (ΔL/L) 0.0000 0.0000 0.0001 0.0003 ‐0.0004 ‐0.0004 ‐0.0003 ‐0.0002 0.0000 0.0002 0.0004 0.0007 0.0009 0.0013 0.0015 0.0017 0.0019 0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 0.0032 0.0034 0.0036 0.0038 0.0040 0.0041 0.0043 0.0045 0.0046 0.0048

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ 0.01 ‐ 0.53 1.07 1.21 1.39 1.54

Carga kgf 6400 6600 6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600 8800 9000 9200 9400 9600 9800 10000 10200 10400 10600 10800 11000 11050 11000 10900 10500 10000 9500 9000

Def. mm 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52 0.53 0.53 0.54 0.55 0.55 0.56 0.57 0.57 0.58 0.59 0.59 0.60 0.60 0.61 0.62 0.64 0.68 0.77 0.95 0.93 1.47 2.01 2.15 2.33 2.48

Presión (kg/cm2) 256.451 264.465 272.479 280.493 288.507 296.521 304.535 312.549 320.564 328.578 336.592 344.606 352.620 360.634 368.648 376.662 384.676 392.690 400.704 408.719 416.733 424.747 432.761 440.775 442.778 440.775 436.768 420.740 400.704 380.669 360.634

e (ΔL/L) 0.0049 0.0050 0.0052 0.0053 0.0054 0.0055 0.0056 0.0056 0.0057 0.0058 0.0058 0.0059 0.0060 0.0060 0.0061 0.0062 0.0062 0.0063 0.0063 0.0064 0.0065 0.0067 0.0072 0.0081 0.0100 0.0098 0.0155 0.0211 0.0226 0.0245 0.0261

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil

Anexos

Deformación vs Presión

500.0

450.0

400.0

Prueba de Compresion : Probeta E

350.0 300.0

Intervalo Tendencia

250.0 200.0 y = 46326x + 41.995

150.0

Tendencia Lineal

100.0 50.0

Diámetro Altura Espesor Área H/D Peso Inicial , medio ambiente Peso final, secado al horno Contenido de Humedad

94.635 95.05 9.31 2495.61 1.00 165.78 139.35

mm mm mm mm2 gr gr 19.0 %

0.0120

0.0100

0.0080

0.0060

0.0040

0.0020

0.0000

0.0 ‐0.0020

Presión Ejercida (kg/cm2)

Deformación Unitaria

Carga Máxima =

11050 kgf 442.778 kg/cm2 43.422 MPa

Resist. Compresión Máx. = = % de carga máxima =

Estimación Lineal : y = mx + b

20% 80%

2210 8840

m 46325.85424

b 41.99469

E =

46325.85