GUADUA Y BAMBU COLOMBIA

2.1.3 Comportamiento físico mecánico de la Guadua angustifolia

Por ser los haces de fibras, que en adelante se llamarán fibras, orientados axialmente, la guadua posee una alta resistencia a la tensión paralela a las fibras. La resistencia a la tensión de probetas extraídas de la pared externa es más alta que de la pared completa, debido a que la parte exterior es dura y tiene mayor cantidad de fibras. Por otro lado, la resistencia a la tensión en probetas con nudo es menor que en probetas sin nudo, debido a que el nudo es la parte débil de la guadua por la orientación de algunos haces vasculares. Carvajal y colaboradores (Carvajal, Ortegón, & Romero, 1981) encontraron valores promedio de resistencia a la tensión de 165MPa, 156MPa y 87MPa de probetas extraídas de la pared externa con nudo, de la pared completa sin nudo y de la pared completa con nudo respectivamente.

La resistencia a la compresión paralela a las fibras en columnas cortas es menor que la resistencia a la tensión (por lo menos en un 25%), aún considerando en el último caso, probetas de la pared completa con nudo. En sus trabajos Martín y Mateus (Martín & Mateus, 1981) encontraron esfuerzos máximos a compresión paralela a la fibra de 66MPa, para una humedad del 12% y una edad comprendida entre 3 y 5 años mientras que López y Silva (López & Silva, 2000) encontraron valores promedio de 44MPa, Martínez (Martínez, 1992) encontró valores de 34MPa, Durán y Uribe (Durán & Uribe, 2002) encontraron valores promedio de resistencia de 50MPa, mínimos de 38MPa y máximos de 62MPa y González (González, 2006) encontró un valor promedio de resistencia de 56MPa.

Nota: Un megapascal (MPa) es una medida de resistencia a la compresión del hormigón. Le permite saber a los inspectores cuánta fuerza se puede aplicar al hormigón antes de que se agriete o se rompa. Un MPa es igual a un millón de pascales (Pa), lo que equivale a un millón de Newtons por metro cuadrado. Cuanto mayor sea el MPa del hormigón, más fuerte será el material, y es menos probable que falle.

La menor resistencia a compresión paralela a las fibras, se debe a que la guadua está formada por fibras longitudinales fuertes, pero, a diferencia de la madera. no tiene fibras radiales que unan las fibras longitudinales, las cuales están en una matriz relativamente débil y blanda lo que hace que la resistencia a la tracción perpendicular a las fibras de la guadua sea muy pequeña. Al aplicar la fuerza vertical, se presenta una fuerza radial horizontal hacia afuera que separa las fibras debido a que no existe un mecanismo lo suficientemente fuerte que las mantenga unidas. Los tabiques ayudan en cierta medida, pero al tener un comportamiento pobre ante esfuerzos de tracción en su plano, simplemente se rompen, permitiendo la falla de compresión paralela a las fibras por la separación de las fibras longitudinales (Figura 2.11).

Ver pagina 14 en http://www.bdigital.unal.edu.co/46811/1/291494.2014.pdf

GUSTAVO TENECHE

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Falla por compresión paralela a las fibras (guadua angustifolia kunth)

Fuente: (C. E. González, 2006)

Por tener únicamente fibras en sentido longitudinal, la resistencia al cortante paralelo a las fibras y a la tensión perpendicular a las fibras es muy baja. Para la Guadua angustifolia, Pantoja y Acuña (Pantoja & Acuña, 2005) encontraron en ensayos de cortante paralelo a la fibra valores de resistencia promedio de 7MPa y Pacheco (Pacheco, 2006) encontró un valor promedio de resistencia a la tracción perpendicular de 0.74MPa.

Dentro de las investigaciones de caracterización físico mecánica de la Guadua angustifolia rolliza es importante mencionar el proyecto “Validación de la Guadua angustifolia como elemento estructural para el diseño por el método de los esfuerzos admisibles” (Luna, Lozano, & Takeuchi, 2014; Universidad Nacional de Colombia, 2012) donde se hizo un estudio de las propiedades físico mecánicas de la guadua proveniente de tres regiones de Colombia (Cundinamarca, Quindío y Valle del Cauca) y de diferentes partes del tallo. Se siguió un protocolo de corte de los culmos, se elaboraron para cada uno, formatos de esquemas de corte de las diferentes probetas de compresión, tensión, cortante, torsión y flexión. A diferencia de otros estudios donde las probetas para un tipo de solicitación provenían de pocos culmos, en este, las probetas para cada tipo de solicitación se extrajeron de un amplio número de culmos de manera aleatoria. Todas las probetas se sumergieron en tanques de agua previamente. Se ensayaron, siguiendo los lineamientos de la NTC 5525 (ICONTEC, 2007), 227 probetas a compresión paralela a la fibra, 263 a cortante paralelo a la fibra, 221 a tensión paralelo a la fibra y 154 a compresión perpendicular a la fibra. También se realizaron 89 ensayos a flexión y 34 a torsión.

Por región (de las tres estudiadas de Colombia), se obtuvieron valores promedio de resistencia a compresión paralela a la fibra entre 32.3MPa a 33.9MPa con coeficientes de variación entre el 22.5% y 30% y de módulo de elasticidad longitudinal a compresión entre 8008Mpa a 10169MPa con coeficientes de variación entre el 55.4 % y el 72.3% y valores promedio de resistencia a tensión paralela a la fibra entre 55.5MPa a 66.9MPa con coeficientes de variación entre el 18.5% y 22.2% y de módulo de elasticidad longitudinal a tensión entre 5668MPa a 7534MPa con coeficientes de variación entre el 36.5 % y el 44.2%-

Se encontraron valores promedio de resistencia a flexión entre 65.0MPa a 68.8MPa con coeficientes de variación entre el 26.0% y 48.2% y de módulo de elasticidad entre 13564MPa a 15052MPa con coeficientes de variación entre el 18.6% y el 74%, valores promedio de resistencia a cortante paralelo a la fibra entre 5.5MPa a 6.4MPa con coeficientes de variación entre el 17% y el 24% y de resistencia a compresión perpendicular a la fibra entre 2.5MPa a 5.2MPa con coeficientes de variación entre el 37.3% y el 41%. A partir de ensayos de compresión perpendicular a la fibra se determinó adicionalmente un módulo de elasticidad circunferencial de 419MPa a 750MPa con coeficientes de variación entre 68.4% a 99.34%.

Paginas 15-16 de http://www.bdigital.unal.edu.co/46811/1/291494.2014.pdf

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G.12.6 — BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

G.12.6.1 — REQUISITOS DE DISEÑO — Una estructura en guadua debe ser diseñada y construida teniendo en cuenta los siguientes requisitos

G.12.6.1.1 — Todos los elementos de guadua de una estructura deben ser diseñados, construidos y empalmados para resistir los esfuerzos producidos por las combinaciones de de las cargas de servicio consignadas en B.2.3.1 del presente reglamento y las limitaciones de deflexión estipuladas en G.12.8.9

G.12.6.1.2 — Toda construcción de guadua debe tener un sistema estructural que se ajuste a uno de los tipos definidos en A.3.2 del presente Reglamento.

G.12.6.1.3 — El diseño estructural debe reflejar todas las posibles cargas actuantes sobre la estructura durante las etapas de construcción y servicio; además de las condiciones ambientales que puedan genera cambios en las suposiciones de diseño o que pueden afectar la integridad de otros componentes estructurales.

G.12.6.1.4 — El análisis y diseño de estructuras de guadua debe basarse en los principios de la mecánica estructural, los requisitos básicos descritos en A.3.1 del presente reglamento y los requisitos particulares que se encuentran relacionados en el presente capitulo G.12

G.12.6.1.5 — Los elementos se consideraran homogéneos y lineales para el cálculo de los esfuerzos producidos por las cargas aplicadas.

G.12.6.1.6 — El Coeficiente de capacidad de disipación de energía básico para estructuras de guadua, cuyo sistema de resistencia sísmica sea el de pórticos con diagonales será de 0R 2.0 = . En el caso, en que el sistema de resistencia sísmica sea proporcionado por muros de madera laminada o muros de bahareque encementado, se debe tomar el valor correspondiente de 0 R , para el sistema elegido.

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