Evaluación de guadua laminada pegada aplicada a propuesta de reticulado plano
Autor: Barreto Castillo, Walter Mauricio
Asesor: Zapata Jaramillo, Carlos Mario (Thesis advisor)
Fecha: 2003-02-19
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: La Investigación plantea la posibilidad de utilizar un material compuesto de tablillas de guadua angustifolia kunt y un adhesivo de contacto a base de policloropreno, en elementos estructurales de una propuesta de reticulado plano tipo pratt. Para esto se plantea una metodología que consiste primero en primero, una documentación a partir de la cual se actualiza un marco teórico sobre el tema, segundo una propuesta técnica de materiales, uniones, fabricación, construcción, estructura y aplicación, y tercero una evaluación del planteamiento ( materiales uniones sistema), el proceso, el costo y la aplicación. Mediante la aplicación de ésta metodología se consolida un marco teórico actualizado sobre el tema y la evaluación experimental de los componentes de la propuesta, con lo cual, se comprueba la factibilidad técnica del planteamiento inicial y se concluye con importantes aportes para el desarrollo de nuevas investigaciones.

EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA
APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO
WALTER MAURICIO BARRETO CASTILLO
Trabajo de grado para optar al título de arquitecto
Director
Arquitecto GONZALO PATIÑO ORTIZ
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE ARTES
ESCUELA DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
SANTAFÉ DE BOGOTÁ D.C.
2003Nota de aceptación
Presidente del jurado
Arquitecto, Ingeniero Civil,
José Gustavo Martínez
Director
Arquitecto Gonzalo Patiño
Jurado
Arquitecto Fernán Díaz
Santafé de Bogotá, D. C. 19 de febrero de 2003
iiiA Dios, y a mi familia
ivAGRADECIMIENTOS
El autor expresa su agradecimiento a:
Gonzalo Patiño, Arquitecto, por su apoyo y colaboración en la dirección
de la investigación.
José Gustavo Martínez, Arquitecto, Ingeniero Civil y a Fernán Díaz,
Arquitecto, por su asesoría y participación como jurados.
Ricardo Martínez, Ingeniero Civil y a los técnicos del laboratorio de
estructuras del Instituto de Ensayos e Investigaciones (IEI) de la facultad de
ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.
Gestión, medio ambiente y tecnología (GEMATEC Ltda.) y Pegantes
Industriales (PIN Ltda.) empresas, y a sus miembros por su colaboración en
la asesoría de la investigación.
Jörg Stamm, Luis Guillermo Hernández, Arquitecto, Gustavo Granados,
Ingeniero Civil, y Oscar Hidalgo, Arquitecto, por sus valiosos aportes.
Ebanistas y compañeros de la universidad, por su colaboración.
vCONTENIDO
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1
1 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 2
1.1 IMPORTANCIA ........................................................................................... 2
1.2 APORTE ...................................................................................................... 4
2 OBJETIVOS ......................................................................................................... 6
2.1 OBJETIVOS GENERALES ............................................................................ 6
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS .......................................................................... 6
3 MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 8
3.1 ANTECEDENTES.......................................................................................... 8
3.1.1 Antecedentes generales. ............................................................... 8
3.1.2 Antecedentes específicos. ............................................................. 9
3.1.3 Estado actual. ................................................................................. 12
3.2 BASES TEÓRICAS ..................................................................................... 14
3.2.1 Materiales ........................................................................................ 14
3.2.2 Sistema estructural. ......................................................................... 16
3.2.3 Proceso de fabricación ................................................................. 18
3.2.4 Sistemas de unión ........................................................................... 26
4 ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................... 29
4.1 METODOLOGIA ....................................................................................... 29
4.2 CRONOGRAMA ...................................................................................... 30
4.3 PROCESO ................................................................................................. 33
4.3.1 Documentación ............................................................................. 33
4.3.2 Proposición ...................................................................................... 33
4.3.3 Evaluación ....................................................................................... 33
5 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................... 34
5.1 DOCUMENTACIÓN ................................................................................. 34
5.1.1 Avances ........................................................................................... 34
5.2 PROPOSICIÓN ......................................................................................... 49
5.2.1 Propuesta técnica .......................................................................... 49
5.2.2 Propuesta estructural ..................................................................... 54
5.2.3 Propuesta de aplicación ............................................................... 64
5.3 EVALUACIÓN .......................................................................................... 65
5.3.1 Dimensiones ..................................................................................... 66
5.3.2 Contenido de humedad ............................................................... 67
vi5.3.3 Propiedades físico mecánicas. .................................................... 68
5.3.4 Uniones ............................................................................................. 81
5.3.5 Sistema estructural .......................................................................... 83
5.3.6 Costo beneficio .............................................................................. 89
6 CONCLUSIONES ............................................................................................. 97
7 FUENTES ......................................................................................................... 100
8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 102
9 ANEXOS ......................................................................................................... 106
viiLISTA DE FIGURAS
Figura 1 Bosque de guadua parque nacional del café .............................. 3
Figura 2 Pabellón Zeri Para la expo Hannover 2000 Simón Vélez ................ 9
Figura 3 Pisos y enchapes fabricados en Ecuador por FORESA ................ 10
Figura 4 Molduras y listones para piso fabricados con laminado pegado
de bambú ....................................................................................................... 11
Figura 5 Pabellón de Filipinas Expo Hannover 2000 calma design &
associates ....................................................................................................... 12
Figura 6 Tablillas producidas por MIA en Caicedonia Valle ..................... 13
Figura 7 Ensayo a flexión en elementos de guadua laminada U.N.
Manizales-GTZ ................................................................................................ 14
Figura 8 Guadua angustifolia kunt variedad rallada .................................. 15
Figura 9 Reticulado espacial de doble pared y doble curvatura ............ 17
Figura 10 Cúpula de entramado en madera ............................................. 18
Figura 11 Guadua deformada en el cultivo Gómez Iván ........................ 19
Figura 12 Máquina para partir la guadua Ching Yung ............................ 21
Figura 13 Propuesta para elaborar laminado de bambú Mori Mitsumasa
22
Figura 14 Planeadora para bambú IPIRTI ................................................... 23
Figura 15 Teja ondulada de aglomerado de partículas de bambú IPIRTI
23
Figura 16 Secado de tablillas IPIRTI ............................................................. 24
Figura 17 Máquina cantoneadora importada a Ecuador por Bambua 25
Figura 18 Laminado pegado de guadua con acabado especial
Wellmade corp .............................................................................................. 26
Figura 19 Union Finger Joint para madera laminada ................................ 27
Figura 20 Unión tipo mero para madera laminada en estructuras
reticuladas espaciales .................................................................................. 28
Figura 21 Tejido presente entre los haces vasculares del bambú Liese
Walter 35
Figura 22 Haz vascular del bambú Liese Walter ........................................ 36
Figura 23 Relación espesor, canuto y diámetro en tres guaduas típicas
de un rodal del eje cafetero. Montoya, Jorge Augusto ........................ 37
Figura 24 Histograma de frecuencias relativas de DAP en el eje
cafetero. Montoya, Jorge Augusto ............................................................ 38
viiiFigura 25 Distribución de diámetros de 65 muestras de guadua Stamm
Jörg 40
Figura 26 Distribución de espesores de 65 muestras de guadua Stamm
Jörg 40
Figura 27 Forma de armado y dimensiones comerciales de laminados
de bambú para acabados Wellmade corp. .......................................... 41
Figura 28 Cortes a la guadua con sierra de discos paralelo Stamm Jörg
42
Figura 29 Máquina de corte con discos paralelos Stamm Jörg .............. 43
Figura 30 Secador solar para tablillas de guadua Stamm Jörg ............. 43
Figura 31 Vigas de guadua laminada pegada Moreno José Ignacio . 44
Figura 32 Propuesta de unión con tarugos Moreno José Ignacio .......... 45
Figura 33 Falla por pandeo lateral de vigas de guadua laminada
pegada Moreno José Ignacio ................................................................... 45
Figura 34 Columna de guadua laminada pegada Moreno José Ignacio
46
Figura 35 Vigas ensayadas a flexión Stamm Jörg ...................................... 48
Figura 36 Análisis geométrico para corte radial de tablillas con relación
base altura 1 a 3 ............................................................................................ 51
Figura 37 Análisis geométrico para corte radial de tablillas con relación
base altura 1 a 2 ............................................................................................ 51
Figura 38 Estudio de proporciones de tablillas para secciones
cuadradas ...................................................................................................... 52
Figura 39 Sección transversal para laminado pegado de guadua con
uniones intercaladas ..................................................................................... 53
Figura 40 Sección transversal para laminado pegado de guadua
homogénea ................................................................................................... 53
Figura 41 Propuesta de unión con platina y pernos .................................. 56
Figura 42 Módulo trapezoidal para conformar celosías ........................... 56
Figura 43 Propuestas de reticulados curvos a partir del módulo
trapezoidal ..................................................................................................... 57
Figura 44 Propuesta de unión con perno sin platina ................................. 58
Figura 45 Reticulado plano de cordones paralelos tipo pratt ................. 59
Figura 46 Reticulado plano con elementos curvos ................................... 60
Figura 47 Uniones con adhesivos para empalmes con madera ............. 61
Figura 48 Sistema de uniones para platinas interiores ............................... 62
Figura 49 Propuesta de reticulado plano con pernos y platinas ............. 64
Figura 50 Comprobación de dimensiones propuestas ............................. 66
Figura 51 Diferencia de contracción en el secado ................................... 67
ixFigura 52 Xilohigrómetro utilizado en la medición del contenido de
humedad ........................................................................................................ 68
Figura 53 Dispositivo de ensayo para corte paralelo ASTM .................... 71
Figura 54 probeta de ensayo para corte .................................................... 71
Figura 55 Probeta de ensayo par compresión paralela ........................... 72
Figura 56 Grafica esfuerzo deformación para UF ...................................... 73
Figura 57 Gráfica esfuerzo vs. deformación para PC ................................ 76
Figura 58 Diferencia en la falla por pandeo entre PC y UF ...................... 77
Figura 59 Posición vertical y horizontal para tablillas a tracción
perpendicular ................................................................................................ 78
Figura 60 Probeta para tracción paralela a la fibra ASTM D143(09.10) . 79
Figura 61 Falla del material por tracción paralela ..................................... 81
Figura 62 Maquinado con varios diámetros primera propuesta ............. 82
Figura 63 Maquinado con varios diámetros y cajas segunda propuesta
82
Figura 64 Propuesta de unión con platina interna ..................................... 83
Figura 65 Sistema de transmisión de cargas ............................................... 84
Figura 66 Unión con perno y platina modificada ...................................... 85
Figura 67 Montaje para ensayo del prototipo ............................................ 86
Figura 68 Indicador de cuadrante para desplazamiento horizontal ..... 87
xLISTA DE TABLAS
Tabla 1. Cronograma general de la investigación ..................................... 30
Tabla 2. Programación de actividades etapa de desarrollo de la
investigación .................................................................................................. 31
Tabla 3. Diagrama de flujo de la investigación ........................................... 32
Tabla 4. Valores promedio de espesor, diámetro y canuto en guadua
del eje cafetero Montoya, Jorge Augusto ............................................... 36
Tabla 5. Parámetros para una estandarización de la guadua .
Montoya, Jorge Augusto ............................................................................. 39
Tabla 6. Dimensiones factibles para la guadua Stamm Jörg ................ 41
Tabla 7. Resultados de ensayos a flexión de laminados Stamm Jörg,
López Luis Felipe ............................................................................................ 47
Tabla 8. Esfuezos de rotura a corte paralelo con UF ................................... 70
Tabla 9. Esfuerzos últimos a compresión paralela con UF .......................... 73
Tabla 10. Esfuerzos últimos a compresión paralela con PC ...................... 75
Tabla 11. Esfuerzos últimos a tracción paralela con PC ............................ 80
Tabla 12. Deformaciones registradas en el ensayo al prototipo. ............ 88
Tabla 13. Matriz de debilidades y fortalezas en el costo .......................... 94
Tabla 14. Cuadro comparativo ventajas en la industria de la
construcción .................................................................................................. 95
xiLISTA DE ANEXOS
Anexo 1 Tabla de características químicas de tablillas de guadua
angustifolia kunt tomado de Hidalgo López Oscar .............................. 106
Anexo 2 Tabla de características físicas de tablillas de guadua
angustifolia kunt ........................................................................................... 106
Anexo 3 Tabla de características mecánicas de tablillas de guadua
angustifolia kunt ........................................................................................... 107
Anexo 4 Partes de la guadua, tomado de SABOGAL Aureliano
,GIRALDO Edgar .......................................................................................... 108
Anexo 5 Ficha técnica polimero 216 FEL ..................................................... 109
Anexo 6 Ficha técnica PC 3000 vulcanizante PV-2 ................................... 111
Anexo 7 Propuesta de aplicación de reticulado plano ............................... 1
xiiINTRODUCCIÓN
Esta investigación, busca hacer un acercamiento a las posibilidades
estructurales de los laminados de bambú, aplicando la tecnología que se
ha desarrollado para el laminado pegado de madera y de algunos
bambúes y utilizando una especie nativa de Colombia como la guadua
angustifolia kunt, para fabricar los elementos componentes de una
estructura reticulada, que puede tener una aplicación en la resolución
de proyectos arquitectónicos.
Para esto, se hace necesario una evaluación del sistema estructural,
mirando en conjunto el material, la tecnología y el sistema evaluándolo
desde el punto de vista constructivo y estructural pero también , desde el
punto de vista de la aplicación y del beneficio. Mediante la
documentación acerca de los materiales y los procesos, es preciso,
proponer un sistema y una aplicación, que se evalúan con los criterios ya
señalados.
Del resultado de esta evaluación se pueden adoptar criterios que
permiten avanzar en el desarrollo de la tecnología propuesta y del
material, con miras a tener una herramienta de diseño que permita
soluciones arquitectónicas creativas, y que den respuesta a una
arquitectura con un lenguaje propio, atendiendo a las exigencias del
mundo contemporáneo.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 11 JUSTIFICACIÓN
1.1 IMPORTANCIA
La importancia de la utilización de recursos forestales como el bambú,
está dada por los beneficios que su uso racional trae al medio ambiente.
El uso de estos materiales motiva la reforestación y el aprovechamiento
de recursos renovables que son muy valiosos.
La reforestación de bosques para la explotación industrial presta servicios
a los ecosistemas, como la protección de los suelos ante la erosión, la
liberación de grandes cantidades de oxígeno, el aseguramiento del
hábitat de la fauna, y la retensión del dióxido de carbono que contamina
y que cada vez más se produce en el planeta.
Un país como Colombia tiene todas las ventajas para la explotación de
sus recursos forestales, ya que, cuenta con una posición geográfica
excepcional, que permite, por ejemplo, recibir más luz solar anualmente
que países ubicados fuera del trópico, también, contar con mayores
regímenes de lluvias y ríos más caudalosos que otros países del
continente, además de la variedad climática y la gran cantidad de
superficie cultivable con la que cuenta.
Estas ventajas, sin embargo, son desaprovechadas y los recursos forestales
son menospreciados y destruidos debido a una falta de conciencia que
se alimenta de prejuicios basados en el desconocimiento. La
desafortunada explotación que se ha hecho de la madera ha llevado
casi a la extinción algunas especies exóticas, que tardan años en
recuperar sus niveles de supervivencia.
La alternativa más viable que se plantea ante esta problemática es la
utilización de otras especies no tradicionales, y de recursos alternativos
incluyendo el bambú, el cual, tiene ventajas frente a la madera, además
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2de la ventaja que tiene sobre otros materiales utilizados en la industria, por
ser de origen vegetal.
El bambú en general y la guadua en particular supera los beneficios de la
reforestación de bosques de madera porque tiene un crecimiento más
rápido, y esto hace que el bosque nuevo, aumente la liberación de
oxígeno y retenga más dióxido de carbono, además, su anatomía hace
que la planta proteja el suelo, controlando la erosión y el cauce de los
ríos, también permite la existencia de otros cultivos en el mismo terreno, sin
degradarlo, y además no desplaza la fauna endémica del bosque nativo
(ver figura 1).
Figura 1 Bosque de guadua parque nacional del café
Recientemente se han podido demostrar las calidades estéticas y
estructurales que tiene la guadua debidas a su forma cilíndrica y hueca y
a la calidad y composición de su fibra. Además se ha aprovechado en la
fabricación de productos artesanales, decorativos y de acabado.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 31.2 APORTE
Uno de los potenciales que poco se ha explotado del material y que
constituye una importante ventaja, es precisamente el aprovechamiento
de la calidad de su fibra, manejada de manera que haga parte de un
material compuesto, que resalte aún más sus características y las ventajas
ecológicas de su uso.
Este potencial como material compuesto se ha desarrollado en otros
países y no en Colombia, en donde se han utilizado varias especies de
bambú diferentes a la guadua y con propósitos distintos a la fabricación
de elementos estructurales.
Esta especie de bambú gigante tiene ventajas sobre las especies que se
utilizan para ese propósito, ventajas biológicas, químicas físicas y
mecánicas que pueden optimizarse con la utilización de nuevas
tecnologías eficientes y ecológicamente responsables.
Una de estas tecnologías es la fabricación de materiales compuestos de
una matriz y láminas en forma de chapas o tablillas de otro material
constituyente, esto se conoce como laminado pegado y se ha
desarrollado en varios materiales incluido el bambú.
Esta tecnología tiene una importancia comparativa con otros procesos de
industrialización, en los que se consumen grandes cantidades de energía,
además de que optimiza los recursos, porque saca provecho de las
mejores cualidades de cada uno de los componentes.
El aprovechamiento de la guadua mediante esta tecnología daría lugar a
la fabricación de elementos con cualidades que permitan su uso con fines
estructurales, sin olvidar, las ventajas formales y estéticas que tienen estos
materiales, tales como la textura, el color y la forma.
El conocimiento de este nuevo material implica el paso por una
evaluación para medir su aptitud en una aplicación estructural, por esto
debe determinarse un sistema estructural que aproveche las cualidades
del material y sea consecuente con sus posibilidades.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4El planteamiento de un sistema estructural visto desde el material, implica
un conocimiento tanto del panorama de los sistemas de estructuras,
como de la tecnología de fabricación del nuevo material, es por esto que
se plantea un sistema que implica los requerimientos mínimos de trabajo
estructural. Estos requerimientos pueden ser, elementos rectos, cortos, de
poca sección transversal sometidos a esfuerzos simples de compresión y
tracción axial, por ejemplo, las estructuras reticuladas.
El planteamiento del sistema estructural, deja ver otras importantes
ventajas en la propuesta, debido a que el sistema reticulado
comparativamente con otros sistemas tiene mayor eficacia constructiva,
ya que en los procesos de construcción la eficiencia se da por la facilidad
y agilidad para el montaje y por contar con sistemas de elementos
repetidos y prefabricados, cualidad importante de las estructuras
reticuladas.
También es importante la ventaja estructural del sistema, porque utiliza la
cantidad de material necesario para absorber el menor número de
esfuerzos por cada elemento, cualidad importante en la relación del peso
con la resistencia estructural del sistema. Y por supuesto la posibilidad
formal de las estructuras reticuladas que no limitan la forma de los
volúmenes, ya que casi cualquier volumen se puede definir mediante una
retícula.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 52 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GENERALES
 Aportar un conocimiento nuevo al desarrollo de la tecnología del
laminado pegado, del bambú y de las estructuras reticuladas, para su
implementación en la resolución de proyectos de arquitectura.
 Generar nuevas inquietudes y abrir nuevas perspectivas, además de
darle continuidad a investigaciones que se han desarrollado y que
están en curso referidos a estos temas.
 Explorar las cualidades formales y estéticas del sistema estructural y del
material basadas en desarrollo tecnológico del material y de los
procesos de fabricación.
 Evaluar las ventajas comparativas del sistema estructural, de la
tecnología constructiva y de los materiales en función de su aplicación
en el desarrollo de un proyecto arquitectónico
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Fundamentar y actualizar las bases teóricas, acerca del bambú y los
adhesivos y de los procesos de fabricación del material.
 Fundamentar y actualizar las bases teóricas, acerca de la evaluación
de la propuesta estructural en conjunto (materiales y sistema
estructural).
 Decidir y proponer los elementos componentes y de unión del sistema
reticulado que va a ser evaluado.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 Decidir y proponer los procesos de fabricación y construcción del
sistema, así como, su aplicación y morfología.
 Evaluar desde el punto de vista estructural, constructivo y de
aplicación un sistema reticulado armado con elementos laminados
pegados de guadua angustifolia kunt.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 73 MARCO TEÓRICO
3.1 ANTECEDENTES
Los antecedentes del extenso tema que aborda ésta investigación
pueden dividirse en generales, sobre el material, la tecnología y el sistema;
específicos, sobre el laminado de bambú y guadua y su utilización en
estructuras y el estado actual en el contexto internacional,
latinoamericano y nacional.
3.1.1 Antecedentes generales.
Como material el bambú siempre ha estado presente en la arquitectura
popular de la cultura colombiana y de gran parte de Latinoamérica y
Asia, encontrándose referencias milenarias de su uso. Recientemente ha
crecido el auge de la arquitectura en este material en obras de
reconocida importancia alrededor del mundo.( ver figura 2).
Como tecnología constructiva el laminado pegado de madera, tiene una
larga tradición en los países industrializados en donde comenzó a ser
utilizada a principios del siglo XX, acrecentándose su uso hasta lograr la
construcción en los últimos años de estructuras para cubiertas de hasta
250 m de longitud .
Como sistema estructural los reticulados han tenido un gran desarrollo
desde finales del siglo XIX , se han utilizado con múltiples propósitos y con
varios materiales entre ellos la madera, hasta lograr en la actualidad una
amplia variedad tipológica y morfológica, así como la utilización de
sistemas informáticos que agilizan y facilitan su cálculo.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8Figura 2 Pabellón Zeri Para la expo Hannover 2000 Simón Vélez
3.1.2 Antecedentes específicos.
La tecnología del laminado pegado utilizando bambú se ha usado desde
hace varios años en la fabricación de artesanías, utensilios, baldosas para
piso parquet, entre otros productos. Recientemente, el aumento de la
demanda, adelantos en maquinaría, insumos y procesos han dado origen
a una industria de productos laminados pegados utilizando bambú, para
la fabricación de diferentes tipos de productos como molduras, perfiles
para puertas, listones para pisos, tableros contra chapados y muebles.
Esta industria se ha desarrollado especialmente en países asiáticos como
Filipinas, China, India e Indonesia. Últimamente esta creciente industria ha
llegado a países de Latinoamérica como Ecuador, Costa Rica y
Colombia, en donde se ha utilizado guadua angustifolia kunt y la
tecnología traída de países de Asia1.
1 BURNEO Calisto, Marcelo. La industria de molduras, pisos y laminados de caña guadua
y bambú en el Ecuador. I Seminario Bamboo 2001
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9Figura 3 Pisos y enchapes fabricados en Ecuador por FORESA
El arquitecto colombiano Oscar Hidalgo publicó en 1975 resultados de
ensayos de laboratorio realizados por H. E. Heck a elementos de guadua
laminada pegada, efectuados en 1954, además fabricó probetas con
guadua, que fueron ensayadas por Peter Koch en los Estados Unidos2;
posteriormente en 1990 fabricó un prototipo de sillas con elementos de
guadua laminada pegada y propuso vigas doble te fabricadas con
tableros contra chapados de madera y guadua laminada pegada. En
Alemania, el profesor Dieter Sengler realizó ensayos con elementos de
mayor área de sección transversal, para cubrir grandes luces, eliminando
los nudos y con tablillas de sección reducida.
En otros países como Filipinas e Indonesia, se han hecho
experimentalmente bloques para vigas y columnas con laminado pegado
de bambú. En Costa Rica el centro de investigación en vivienda y
construcción (CIVCO) realizó investigaciones con paneles estructurales
(playbambú) utilizando guadua angustifolia kunt3.
2 HIDALGO López Oscar, 1974 Bambú, su cultivo y aplicaciones en fabricación de papel,
construcción, arquitectura, ingeniería, artesanía. Editorial Estudios técnicos colombianos
Ltda Bogotá. 318 p.
3 International Network for Bamboo and Rattan, Bamboo Panel Boards a State-of-the-Art
Review 1999
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0En Colombia según la investigación dirigida por la ingeniera Anacilia
Arbelaez en 20014 la investigación sobre las posibilidades estructurales de
los laminados en bambú, no ha sido muy explorada; allí se registran
algunas aproximaciones hechas en la Universidad Nacional de Colombia
en Bogotá, en donde se han desarrollado, investigaciones como trabajo
de grado sobre elementos estructurales, como cerchas, (en 1981,
armadas con tablillas de guadua)5, correas en celosías tridimensionales,
(en 1982, utilizando también tablillas de guadua)6 y paneles estructurales
ensamblados con perfiles de aluminio (en 2000, los marcos y tableros,
fueron hechos con tablillas de guadua)7.
Figura 4 Molduras y listones para piso fabricados con laminado pegado de
bambú
4 ARBELAEZ Arce, Anacilia. Evaluación de las investigaciones sobre el recurso guadua
(guadua angustifolia kunth) realizadas en Colombia. Medellín, 2001.Universidad Nacional
de Colombia, Medellín. Facultad de Ciencias agropecuarias.
5 CARVAJAL CAMINOS, William Norberto; ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo y ROMERO
ANTURY, Carlos Julio. Elementos estructurales en bambú. Bogotá, 1981. 91p. Trabajo de
grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería.
6 CARRASCO RODRÍGUEZ, José Isaac; JUNCO LÓPEZ, Jairo Roberto y QUIROGA PARRA,
José Joaquín. Correas en celosía tridimensionales armadas en latas de Guadua de
Castilla. Bogotá, 1982. 88p. Trabajo de grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de
Colombia. Facultad de Ingeniería.
7 DELGADO, Osorio Claudia Patricia, Paneles estructurales con laminas de guadua, 2000.
Trabajo de grado (arquitectura). Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Facultad
de artes
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 13.1.3 Estado actual.
A nivel internacional algunas marcas de productos laminados de bambú,
son Playboo, Wellmade, Zhehiang Fustar, Hanzhou Zen, la mayoría
multinacionales con plantas de producción y cultivos en China.
Las investigaciones más importantes a nivel internacional sobre materiales
compuestos de bambú las realizan el instituto indio de investigación y
entrenamiento de la industria del triplex (IPIRTI por sus siglas en inglés)8 y el
departamento de ingenieria civil de la Queen’s University, en Kingston
Ontario, Canada9.
Figura 5 Pabellón de Filipinas Expo Hannover 2000 calma design & associates
En Latinoamérica, La empresa Forestal esmeraldeña (FORESA), es la
primera empresa que en Ecuador, comenzó a fabricar listones para piso y
enchapes con guadua angustifolia kunt laminada pegada y existen varios
8 Zoolagud,S.S.;Rangaraju,T.S.1993.Bamboo mat board manufacture. In Proceedings
of National Workshop on Bamboo Mat Board,Bangalore,India,12 febrero 1993.
Indian Plywood Industries Research and Training Institute, Bangalore,India.
9 DAGILIS, Trevor David Bamboo Composite Materials for Low-Cost Housing , Ph.D. Thesis,
Department of civil, Engineering Queen's University, Kingston Canada 1999
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 2proyectos de producción de empresas como Bambua y Panda Bambú
que actualmente solo importan pisos de Asia10.
A nivel nacional, la empresa Multiservicios integrales agropecuarios (MIA)
ha elevado el valor agregado de sus exportaciones de guadua,
mejorando la maquinaria existente para producir volúmenes grandes de
tablillas de guadua11. La fundación para el desarrollo del Quindío ha
elaborado un proyecto para el montaje de una planta procesadora de
guadua para pisos, paneles y molduras, que demuestra los beneficios de
la industrialización de la guadua12.
Figura 6 Tablillas producidas por MIA en Caicedonia Valle
El Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA) regional Risaralda, adelanta
estudios para procesar el culmo de la guadua y producir fibra, enchapes
y laminados, también el SENA Bogotá, financia un proyecto gestionado
por la empresa Gestión medio ambiente y tecnología (GEMATEC Ltda.),
con el objeto de desarrollar un prototipo de maquinaria para procesar la
guadua como sustituto de especies maderables tradicionales.
10 LONDOÑO PAVA, Ximena. 2001 La guadua un bambú importante de América. I
Seminario Bamboo 2001 Guayaquil, Ecuador
11 ARIAS YOUNG, Alvaro. 2001 Economía y rentabilidad de los cultivos de guadua.
Simposio sobre usos y servicios de la guadua. Armenia, Colombia
12 VELÁSQUEZ ECHEVERRI, Luis Fernando. 2001 Montaje de una planta procesadora de
guadua para pisos, páneles y molduras. Fundación para el desarrollo del Quindío.
Simposio sobre usos y servicios de la guadua. Armenia, Colombia
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 3Paralela a la presente investigación se adelantan dos propuestas para el
estudio de las posibilidades estructurales de los laminados en bambú, en
Colombia, una, por parte de la agencia alemana para la cooperación y
el desarrollo (GTZ Por sus siglas en alemán), con el apoyo de laUniversidad
Tecnológica de Pereira y la Universidad Nacional de Manizales y la otra
por parte de la Universidad Nacional de Bogotá como trabajo de grado
en Arquitectura.
Figura 7 Ensayo a flexión en elementos de guadua laminada U.N. Manizales-
GTZ
3.2 BASES TEÓRICAS
3.2.1 Materiales
Un material compuesto es aquel, que combinan las cualidades de dos o
más materiales para ofrecer, una mejor respuesta a un requerimiento
determinado. La guadua laminada pegada se puede definir así ya que,
combina las propiedades de un adhesivo y de láminas (tablillas o chapas)
de guadua.
En el proceso de fabricación, de este tipo de materiales compuestos se
utilizan varias especies de bambú, entre ellas la guadua angustifolia kunt,
que es el nombre científico de uno de los bambúes gigantes que
conocemos comúnmente como guadua, caña guadúa, cañaza, o
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 4tacuara. Taxonómicamente, las bambusoideaes son una subfamilia de las
gramíneas, tiene aproximadamente 87 géneros, y más de 1250 especies
en todo el mundo13. Dentro de los géneros de bambúes leñosos en
Colombia, está el genero guadua, el cual incluye alrededor de 30
especies, de estas se han determinado cuatro, angustfolia kunt,
amplexifolia, weberbaueri y superba14. La guadua angustifolia kunt,
presenta varios biotipos o variedades conocidas comúnmente como
cebolla, macana, castilla, cotuda y rallada, que se han clasificado como
angustifolia angustifolia y angustifolia grandicaula (ver figura 8).
Aunque el bambú y la guadua tienen diferencias, dendrométricas,
organolépticas, anatómicas, químicas, físicas y mecánicas con la madera,
suele asociarse con ella en la tecnología de construcción y de materiales.
Figura 8 Guadua angustifolia kunt variedad rallada
En Colombia específicamente sobre la guadua angustifolia kunt, se han
realizado 184 investigaciones de las cuales 47 se relacionan con su
biología, 50 con silvicultura, 49 con tecnología de materiales y
construcción, 6 con tecnología poscosecha y 32 con economía e
13 LONDOÑO PAVA, Ximena, Bambúes del nuevo mundo con énfasis en el género
Guadua. III simposio nacional de Bambú – Guadua. 1988
14 SABOGAL Aureliano ,GIRALDO Edgar. 1999 Una alternativa sostenible: la Guadua.
Corporación Autónoma Regional del Quindío CRQ.p.32.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 5industrialización15; además existen entidades especializadas como el
Centro nacional para el estudio de la guadua y la Sociedad colombiana
del bambú, que dan cuenta de un gran conocimiento en el país sobre
este material.
En cuanto a los adhesivos, en los materiales compuestos de bambú se
utilizan de varios tipos, de acuerdo con los requerimientos de resistencia a
las condiciones de servicio tales como calor, frío, agua, humedad,
químicos, radiación y riesgos biológicos, además se tienen en cuenta el
método de aplicación el costo y condiciones de seguridad de los
productos finales. Específicamente, en los laminados pegados de bambú
y de guadua se han usado resinas sintéticas como acetato polivinilo, urea
formaldehído y fenol formaldehído16, los cuales son adhesivos que se
categorízan como, termoplásticos. Las categorías de los adhesivos de
acuerdo a la clasificación química del componente principal son,
naturales, termoplásticos, termo fijos, elastómeros e inorgánicos. Los
termofijos incluyen, fenol formaldehído, urea formaldehído, resorcinol
formaldehído, melaminas, poliésteres, resinas epóxicas, polyimidas, vinilo
formaldehído, polivinilo acetal fenólico, nitrilo fenólico y epoxi fenólico; de
estos en la industria, se utilizan para adherir madera, fenol formaldehído,
urea formaldehído, melaminas y resinas epoxicas, además, termoplásticos
como acetato polivinilo, nitrato de celulosa, elastómeros como cauchos y
poliuretano y naturales como cola y caseína17.
En Colombia, se producen varios tipos de adhesivos, entre ellos acetato
polivinilo y urea formaldehído, que son los más utilizados en la industria de
la madera, en la fabricación de aglomerados, triplex y recientemente,
estructuras de madera laminada pegada. Algunas industrias químicas de
Medellín tiene un gran conocimiento acerca de los adhesivos para
madera, y han asesorado a empresas ecuatorianas en la utilización de
estos en la guadua.
3.2.2 Sistema estructural.
15 ARBELAEZ Arce, Anacilia. Evaluación de las investigaciones sobre el recurso guadua
(guadua angustifolia kunth) realizadas en Colombia. Medellín, 2001.Universidad Nacional
de Colombia, Medellín. Facultad de Ciencias agropecuarias
16 International Network for Bamboo and Rattan, Bamboo Panel Boards a State-of-the-Art
Review 1999
17 OBREGÓN Caridad; KURI Phres, José Anuar. COHEN, Bissu Elías. 1986 Manual de
sistemas de unión y ensamble de materiales. México Ed. Trillas 239 p.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 6En principio un sistema estructural reticulado es un conjunto de elementos
cortos y rígidos, unidos mediante articulaciones, que configuran triángulos,
para soportar y transmitir cargas por los nudos a los elementos
componentes, que están sometidos a esfuerzos de compresión y tracción
axial.
Figura 9 Reticulado espacial de doble pared y doble curvatura
Tipológicamente se clasifican en dos grandes grupos, reticulados planos y
espaciales. Los reticulados planos combinan la lógica formal del arco y
del cable trabajando sobre un mismo plano, estos, dan lugar a otra
clasificación, de cordones triangulares y paralelos, dentro de los cuales se
encuentran armaduras tipo Fink, Warren, Prat, Howe, Tijera, Rey y otras
variaciones de forma de estas18.
Los reticulados espaciales tienen la misma lógica pero trabajan en los tres
planos, y se clasifican en dos grupos, de simple y doble pared. Estos
últimos se forman a partir de módulos piramidales de base triangulas,
cuadrada, hexagonal, octagonal, etc, o prismas triangulares o
rectangulares triangulados. Los reticulados de simple pared configuran
superficies de simple o doble curvatura, es decir, bóvedas, cúpulas, y
paraboloides hiperbólicos.
Las cúpulas, a su vez, se clasifican en cúpulas nervadas, cúpulas
Schwelder, de red, tipo plano, Zimmerman, de nudos rígidos, laminares,
18 ENGEL, Heinrich, Sistemas de estructuras. Ed Blume
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 7Kiewitt, Cúpulas de reticulado de dos o tres direcciones y cúpulas
geodesicas19.
Figura 10 Cúpula de entramado en madera
Las cúpulas geodesicas, tienen, una gran posibilidad morfológica, en
tanto que, se derivan de un icosaedro esférico, en donde cada cara
puede reticularse de forma hexagonal, rómbica, semirómbica y triangular,
aumentando la frecuencia de triangulación para aumentar la aumentar
la curvatura de la superficie.
3.2.3 Proceso de fabricación
El proceso para la fabricación de los elementos laminados de bambú, se
basan e la tecnología desarrollada para la fabricación de materiales de
bambú compuestos descritos por la Red internacional del bambú y el
ratán (INBAR por sus siglas en inglés) y guardan relación con la tecnología
desarrollada para la madera laminada pegada.
19 MAKOWSKI, Z.S. estructuras Espaciales de acero
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 8El proceso inicia con la selección de la guadua, la edad para el corte, en
general para la utilización en estructuras, está entre los 4 y 7 años, debido
a que es la edad en la que presenta, propiedades mecánicas mas
resistentes. La época del año para realizar el corte, recomendado está en
relación con las fases lunares, la hora del día, recomendada es entre las 4
y 5 de la mañana; se ha asumido que en menguante los tallos tienen
menor contenido de almidones y azucares y que, antes de que salga el
sol la planta no ha producido los nutrientes que almacenaran en el tallo.
Estos conceptos requieren sin embargo, nuevas bases científicas que los
respalden.
El diámetro y el espesor debe ser el mayor que sea posible, aunque, esto
varia según la especie, en algunas especies de bambú el diámetro supera
los 200 mm y el espesor los 40 mm. En la guadua angustifolia, el diámetro
esta en entre 80 y 120 mm y el espesor entre 10 y 20 mm
aproximadamente según la variedad y la zona de la sección longitudinal
del tallo. La sección transversal puede deformarse en el cultivo20, para
obtener, secciones rectangulares y tablillas de hasta 80 mm de ancho, sin
embargo esto también requiere de nuevos estudios que lo sustenten.
Figura 11 Guadua deformada en el cultivo Gómez Iván
20 HIDALGO López Oscar, 1974 Bambú, su cultivo y aplicaciones en fabricación de papel,
construcción, arquitectura, ingeniería, artesanía. Editorial Estudios técnicos colombianos
Ltda Bogotá. 318 p.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 9El curado en la mata es una técnica que consiste en dejar los tallos
cortados en el cultivo, para que los almidones y los azucares, reaccionen
con el oxigeno y den origen a alcoholes que preservan naturalmente la
guadua, esta técnica esta siendo estudiada cuidadosamente, para
poder respaldarla.
Los criterios de selección, pues, deben estar más enfocados al
aseguramiento de un volumen constante de producción de materia
prima y con los criterios básicos sobre la calidad de la guadua, que debe
clasificarse por sus defectos prefiriendo, guadua recta, sin hongos, sin
ataque de insectos, grietas o deformaciones y cortada de la cepa
(nombre dado a los primeros 3 m del culmo medido desde el suelo).
Algunos expertos recomiendan cortar la cantidad de material que va a
ser laminado y evitar dejarlo más de una semana almacenado, porque
pueden producirse manchas debidas a hongos.
Después de esta selección, deben elaborarse las láminas, estas pueden
ser tablillas o chapas. Para elaborar las tablillas (también llamadas latas),
la guadua puede ser partida o cortada, la diferencia está en la forma de
la sección transversal resultante y está dada por el tipo de herramienta
utilizada. La primera es una sierra con cuchillas radiales, la cual, puede ser
operada manualmente o puede ser intercambiable en un dispositivo
mecanizado que se encuentra en el comercio21. La segunda es un par
de sierras de disco montadas sobre un dispositivo que también se
encuentra en el comercio. Para el primer caso es necesario
predimensionar la guadua del largo que tiene la máquina.
21HIDALGO LÓPEZ, Oscar. Nuevas técnicas de construcción con bambú. Bogotá:
Universidad Nacional de Colombia. Estudios Técnicos Colombianos, 1978. 137 p.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 0Figura 12 Máquina para partir la guadua Ching Yung
Algunos fabricantes en China hacen un torneado previo para eliminar los
nudos exteriores del bambú22. Otros eliminan en un mismo paso el lado
interno y externo, este proceso puede ser también manual o con
máquina. Hasta este punto, la facilidad del corte esta dada por la baja
resistencia ante el corte paralelo a la fibra que presentan los bambúes y la
guadua, los cuales microscópicamente no presentan una estructura de
células transversales como en la madera. Y también porque la humedad
del material disminuye su resistencia, al igual que en la madera.
El proceso de corte puede agilizarse y mecanizarse aun más hasta llegar a
propuestas, como la patente del japonés Mori Mitsumatsa23 de labrar
trapecios en la parte externa del tallo para prensar con un adhesivo y
lograr tableros (panel – board) que reducen los pasos que siguen al corte.
Esta es hasta ahora una propuesta que no se ha implementado.
22 CHING YUNG FLOORING CO. CHING YUNG MACHINE WORK bamboo & wood
machinery Catalogo de máquinas 2000
23 MITSUMASA Mori. Method for processing plane plate of bamboo material. 2000
Japanese Patent Office.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 1Figura 13 Propuesta para elaborar laminado de bambú Mori Mitsumasa
Las dimensiones de la herramienta, bien sea de cuchillas radiales o de
sierras de disco, determinan las dimensiones de las tablillas y su mayor
aprovechamiento, en razón a la utilización del tercio exterior de la sección
transversal, que por su estructura microscópica presenta mayor dureza y
resistencia, además de una menor vulnerabilidad al ataque de insectos.
Luego de partir o cortar las tablillas, se les remueve la parte interna , que
presenta menor dureza debido a la estructura de los haces vasculares
que transportan los nutrientes, por lo cual, es mas vulnerable al ataque
de insectos. También se remueve el recubrimiento exterior (cutícula), que
disminuye la adherencia del pegante. Para este proceso existe
maquinaria especializada para bambúes y guadua , que remueve el
material sobrante de los cuatro lados.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 2Figura 14 Planeadora para bambú IPIRTI
En las fábricas de China este sobrante se reutiliza como combustible o se
carboniza para su comercio como tal. Sin embargo, con las
investigaciones que se han hecho en Canadá y en India, con materiales
compuestos de bambú y guadua se puede pensar en la fabricación de
productos de alta calidad como textiles de fibras, tableros de partículas,
aglomerados de astillas (picada panel), tejas onduladas de aglomerados
de partículas , papel, etc, a partir del subproducto de esta etapa del
proceso.
Figura 15 Teja ondulada de aglomerado de partículas de bambú IPIRTI
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 3Luego de este cepillado, se preservan las tablillas antes del secado,
inmunizándolas por inmersión. Algunos fabricantes en China someten a
cocción las tablillas, sumergiéndolas en agua hirviendo y adicionando
sales de boro para inmunizarlas y peróxido de hidrógeno para
blanquearla. Este proceso se utiliza en la industria ecuatoriana, para
reducir los almidones y azúcares que todavía permanezcan en las tablillas,
además de eliminar el olor y darle color, agregando pigmentos y
facilitando el moldurado. Este proceso, para elementos estructurales
debe ser estudiado, debido a que, según un investigador chino, de
apellido Ma, citado por Hidalgo, la cocción de las tablillas, disminuye las
resistencia, por esta razón la cocción debe ser estudiada también.
El secado de las tablillas después de preservadas se puede hacer en
horno a una temperatura de 60º a 70º centígrados acelerando el proceso,
o también, se puede secar en hornos solares protegiendo el material del
agua y aislándolo del suelo. El apilado debe ser uniforme y debe permitir
el paso del aire, para que quede seca la pieza completa. El porcentaje
de humedad aproximado al del punto de equilibrio de las tablillas debe
ser de 8 a 10% de humedad, cuando el producto final va a quedar en
interiores y de 12 a 15 % , cuando va a quedar en exteriores.
Figura 16 Secado de tablillas IPIRTI
Se debe conseguir homogeneidad en la humedad de las diferentes
tablillas en un mismo elemento, debido a que en el proceso de equilibrio
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 4de humedad, luego de pegado, la tablilla puede producir tensiones
adicionales en los elementos y en las líneas de pega, que puede
ocasionar fallas.
Las tablillas, secas, deben ser calibradas o cantoneadas, es decir, pulidas
en sus cuatro lados, formando ángulos de 90º entre ellos, este proceso es
importante, porque después del secado se producen variaciones
dimensionales en las tablillas y esto afecta significativamente la línea de
pega, ya que, no queda uniformemente esparcido el adhesivo y se altera
el espesor.
Figura 17 Máquina cantoneadora importada a Ecuador por Bambua
Luego de este proceso, se debe engomar las tablillas, este proceso
puede realizarse a mano o con maquinaria cuidando siempre de seguir
las normas, y las recomendaciones de los fabricantes de los pegantes,
sobre la preparación , la utilización de extensores, la temperatura de
aplicación y la densidad de esparcimiento, entre otros.
Por último se realiza un prensado del material, de acuerdo a las
disposiciones de los elementos, se puede utilizar prensas manuales o
hidráulicas, para los laminados en bambúes y guaduas existen máquinas
que realizan un prensado superior y lateral simultaneo en las piezas, esta
presión va de acuerdo al pegante utilizado y es recomendada en las
especificaciones del fabricante.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 5Figura 18 Laminado pegado de guadua con acabado especial Wellmade corp
Los elementos laminados pegados deben someterse a un proceso de
curado, en el cual el pegante, fragua. Luego se someten a una
inspección de calidad y se les da un acabado final, lijado, cepillado y
protección con lacas o aditivos que tienen propiedades de
impermeabilizantes, retardantes del fuego y protectores solares.
3.2.4 Sistemas de unión
Las uniones de los elementos en una estructura de guadua laminada
pegada se pueden hacer por medio de uniones con pegante24, en este
caso, además del pegante la superficie de contacto y la geometría de la
unión determinan la resistencia, las uniones a tope no transmiten esfuerzo
de tracción pero sí de compresión, las uniones donde se presenta esfuerzo
de tracción en elementos sometidos a flexión deben separarse 24 veces
el espesor y pueden tener forma biselada, la pendiente de la unión debe
ser inferior de a 1/10 en las zonas sometidas a tracción y de 1/5 en las
zonas sometidas a compresión y deben distribuirse de tal forma que no
coincidan verticalmente.
24HIDALGO López Oscar, 1974 Bambú, su cultivo y aplicaciones en fabricación de papel,
construcción, arquitectura, ingeniería, artesanía. Editorial Estudios técnicos colombianos
Ltda Bogotá. 318 p.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 6Figura 19 Union Finger Joint para madera laminada
Esto coincide con las normas sobre madera laminada pegada que se han
desarrollado en Estados Unidos y Europa donde además se utilizan uniones
de gran precisión en forma de dientes (Finger Joint) orientados de manera
vertical, horizontal o inclinada,25 Utilizadas para remover los defectos del
material o adicionar elementos entre sí para alcanzar mayores longitudes
en los elementos.
Los sistemas de uniones para estructuras reticuladas dependen del
material de los elementos componentes y de la tipología del sistema
reticulado. Entre las uniones para sistemas reticulados espaciales se utilizan
uniones tipo mero, que permite el acople de los elementos por medio de
una unión roscada a un nudo. También hay una serie de uniones
desarrolladas para estructuras reticuladas de acero tales como el sistema
Triodetic, Octaplaca o el Unistut, que está limitado a sistemas de tetraedro
octaedro26 .
25 ROSERO FERBES CORDERO, Lilliana Andrea. Estructuras laminares con maderas
tropicales. 1998. Trabajo de grado Arquitectura Universidad Nacional de Colombia
Bogotá
26 MAKOWSKI, Z.S. estructuras Espaciales de acero
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 7Figura 20 Unión tipo mero para madera laminada en estructuras reticuladas
espaciales
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 84 ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
4.1 METODOLOGIA
Esta investigación esta prevista para ser desarrollada en tres etapas. La
primera etapa es de documentación y su objetivo es fundamentar las
bases teóricas acerca de los materiales y los procesos de fabricación, y
evaluación de los materiales y del sistema estructural. En esta etapa se
recopila la información existente proveniente de las fuentes bibliográficas,
y de expertos en cada tema, luego se revisa, se analiza y se sacan
conclusiones que permitan el avance de la propuesta.
La segunda etapa es la proposición, el objetivo en esta etapa es decidir y
proponer los elementos componentes y de unión del sistema estructural,
que va a ser evaluado; así como la aplicación y el proceso de fabricación
y construcción. En esta etapa se predimensionan los elementos el sistema,
se elabora un modelo teórico y prototipos a diferentes escalas para ser
evaluados
La tercera etapa es la evaluación, el objetivo es evaluar los elementos
componentes y de unión del sistema y evaluar la eficiencia constructiva,
estructural y los beneficios de la aplicación propuesta. En esta etapa, se
calculan o ensayan, primero los elementos y luego el sistema haciendo
una simulación en computador o ensayos en modelos a escala real.
También se evalúan los procesos propuestos sobre la fabricación y la
construcción del sistema, y la relación entre el beneficio que muestre y al
aplicación propuesta para el sistema.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 2 94.2 CRONOGRAMA
En la investigación se han llevado a cabo actividades importantes para su
ejecución, anteriores al desarrollo de la investigación.
2001 2002
VII Semestre VII semestre IX semestre X semestre
DESARROLLO DIVULGACION
Materia electiva Selección del tema
Documentación Documentos finales
construcción con Marco teórico
Proposición Informe final,
madera y bambú Protocolo tesis
Evaluación Publicación
Seminario taller
Visita
Seminario Bambú Simposio Usos y avances en
Construcciones en
2001 Guayaquil servicios del bambú investigación sobre
bambú eje cafetero
Ecuador Armenia, Colombia guadua Pereira,
Colombia
Colombia
Seminario rol del Visita C.N.E.B. Y
Visita inmunizadora
bambú en la Fabricas de
Serrano Gómez
prevención de Quindío y Risaralda
Bogotá Colombia
desastres Colombia
Tabla 1. Cronograma general de la investigación
El desarrollo de la investigación tiene doce meses, a partir de la
aprobación del plan de trabajo o protocolo. Después del planteamiento,
para el desarrollo de la investigación las actividades se ha dividido en tres
etapas y ocho capítulos preliminares.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 02001 2002
ETAPA ACTIVIDAD TEMAS
D E F M A M J J A S O N
MATERIALES
ELEMENTOS
D UNIONES
O RECOPILAR
DATOS
C SISTEMA
EXISTENTES
U
M PROCESOS
E
N METODOLOGIA
T
A MATERIALES
C
I ELEMENTOS
O RECOPILAR
DATOS NUEVOS UNIONES
N
SISTEMA
ANALIZAR Y CONCLUIR
ELEMENTOS
DECIDIR Y UNIONES
P PROPONER
R SISTEMA
O
P ELEMENTOS
O
CORREGIR Y UNIONES
S
REDISEÑAR
I
SISTEMA
C
I
ELEMENTOS
O
N CONSTRUIR UNIONES
MODELOS
SISTEMA
ELEMENTOS
E
V ENSAYAR Y UNIONES
A CALCULAR
L SISTEMA
U
A APLICACIÓN
C
I EVALUAR EL COSTOS
O SISTEMA
N BENEFICIOS
Tabla 2. Programación de actividades etapa de desarrollo de la
investigación
Las actividades previstas en el desarrollo de la investigación, están dadas
en tres etapas para la resolución de cada uno de los aspectos del
proyecto, las etapas de documentación, proposición y evaluación,
difieren en el tiempo a medida que se resuelve cada aspecto de la
investigación es decir materiales, elementos, sistema y aplicación
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 1Tabla 3. Diagrama de flujo de la investigación
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 24.3 PROCESO
4.3.1 Documentación
Se recopila la información existente proveniente de las fuentes
bibliográficas, sitios en la Internet, eventos y expertos en cada tema. Se
clasifica en información general, especifica y accesoria, mediante un
sistema de formatos donde se incluye su localización.
La información nueva proveniente de los resultados de ensayos de
laboratorio, simulación en computador o evaluación de costos. Se
recopila, se grafica y se sistematiza en formatos donde se puedan incluir
conclusiones.
4.3.2 Proposición
Se evalúan preliminarmente los ejemplos existentes y se selecciona uno
para cada aspecto a desarrollar, organizando en formatos que grafican
el panorama general e incluye las fuentes.
Se calcula preliminarmente las dimensiones y las especificaciones de los
elementos componentes del sistema, construyendo prototipos del modelo
teórico a escala reducida
4.3.3 Evaluación
Se ensayan en laboratorio los aspectos que deban ser evaluados de esta
manera, es decir, los materiales, los elementos y el sistema, elaborando
prototipos a escala real. Se simula en computador el comportamiento del
sistema con relación a su aplicación
Se evalúan los procesos y la aplicación propuestos utilizando un análisis
comparativo con un referente real, elaborando un documento de análisis
que evalúe objetivamente los beneficios y los costos.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 35 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
5.1 DOCUMENTACIÓN
En el desarrollo de esta etapa de la investigación se fundamenta y se
actualizan las bases teóricas acerca de los materiales, los procesos de
fabricación y de evaluación del material. Esto permite la consolidación
del marco teórico y el registro de los avances dados en otras
investigaciones relacionadas con el tema.
5.1.1 Avances
Los avances en las investigaciones hechas en temas relacionados con
esta investigación permiten avanzar en la definición de las características
técnicas y determinantes de diseño estructural. Dentro de estos se
encuentran:
 La caracterización de la especie que va a ser utilizada
 La zona de la sección longitudinal
 La determinación de las dimensiones de la sección transversal
 La determinación de la forma de armado de la sección
 La definición de adhesivos
 La definición del proceso de fabricación
 La aproximación a una evaluación de costos
 El estudio del comportamiento a flexión del material.
La caracterización anatómica del culmo (tallo) de la guadua, ha
permitido definir las características del material que permiten la
industrialización.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 4En el estudio realizado en Londoño27 se encuentran diferencias entre las
zonas de la sección longitudinal del culmo, encontrando mayor contenido
de parénquima en la cepa (tejido entre los haces vasculares), y mayor
concentración y menor diámetro de los haces vasculares en la zona
externa de la sección transversal, se diferencia cuatro zonas de esta
sección y no se encuentran variaciones con respecto a la edad de
maduración del culmo, el análisis de estos resultados se realiza en
muestras provenientes del eje cafetero de edades de 6 hasta 120 meses
de crecimiento.
De este estudio se puede concluir que la diferencia anatómica tanto en
la sección transversal como en la sección longitudinal deben determinar
una diferencia en la utilización de las tablillas extraídas del culmo. Este
factor determina la resistencia del laminado pegado de guadua y las
condiciones de adherencia y confirma la diferencia anatómica entre los
bambúes de diferentes especies.
Figura 21 Tejido presente entre los haces vasculares del bambú Liese Walter
27 LONDOÑO P. Ximena; CAMARGO Gloria P.: RIAÑO Néstor M. ; LÓPEZ Yamel
Caracterización anatómica del culmo de Guadua angustifolia Kunth, Pereira 2002
Seminario - Taller Avances en la investigación sobre Guadua. Universidad Tecnológica de
Pereira
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 5Figura 22 Haz vascular del bambú Liese Walter
El avance en la caracterización morfométrica de la especie permite crear
unos estándares para la selección del material y la determinación de las
dimensiones de la sección longitudinal de las tablillas. En el estudio de
Montoya28 se determinan tres parámetros morfométricos para el culmo
de guadua angustifolia kunt, a partir de 1784 muestras de los municipios
de Montenegro, Pereira (Cerritos, UTP), Dosquebradas (Frailes), Santa Rosa
(Termales) localizados en el eje cafetero. Estos parámetros son el
diámetro, el espesor o pared y la longitud de canuto.
Tabla 4. Valores promedio de espesor, diámetro y canuto en guadua del
eje cafetero Montoya, Jorge Augusto
PROMEDIO ERROR VALOR MINIMO VALOR MAXIMO
VARIABLE muestras
(cm) (cm) (cm) (cm)
PARED 1.4 0.5 0.6 3.6 1784
CANUTO 27.2 6.7 9.5 44.0 1784
DIÁMETRO 9.8 1.6 5.2 17.2 1784
28 Montoya, Jorge Augusto, Investigación Tecnológica en métodos de Preservación de la
Guadua Angustifolia, Pereira 2002 Seminario - Taller Avances en la investigación sobre
Guadua. Universidad Tecnológica de Pereira
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 6Este estudio concluye que “A medida que aumenta la altura de la
guadua, aumenta la longitud del canuto y disminuyen el espesor y el
diámetro. Esto nos indica que el tallo de la guadua tiene una tendencia
más cónica que cilíndrica, sin embargo para longitudes de 3 a 4 metros
(trozas cortadas de un tallo de guadua), se puede decir que la guadua
conserva un comportamiento aproximado cilíndrico”.
También se concluye una interesante relación entre los parámetros
estudiados a una misma altura de corte, ver gráfico Ternary Plot, en el
cual para tres diámetros estudiados (10, 12 y 17 cm a la altura del
pecho1.3 m) se confirma la disminución del espesor, del diámetro y el
aumento de la distancia entre nudos a medida que aumenta la altura del
culmo.
Figura 23 Relación espesor, canuto y diámetro en tres guaduas típicas de un
rodal del eje cafetero. Montoya, Jorge Augusto
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 7Esta caracterización también determina la zona de la sección
longitudinal y la zona de la sección transversal que debe ser ótima para la
elaboración de tablillas para laminado pegado.
El estudio también muestra la oferta natural de diámetros en cada uno de
los sitios de donde se extrajeron las muestras, ver tabla, en esta se ve que
la mayor oferta de diámetros se encuentra en Santa Rosa, y que, en
general el diámetro más frecuente es de 10 y 11 cm.
Figura 24 Histograma de frecuencias relativas de DAP en el eje cafetero.
Montoya, Jorge Augusto
El estudio de Montoya también relaciona la característica morfométrica
de la guadua, de a cuerdo a la zona de la sección longitudinal en cepas
basas y sobrebasas, ver tabla 5, en donde se ve, la relación de proporción
entre el espesor y el diámetro como un parámetro inicial de
estandarización.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 8Tabla 5. Parámetros para una estandarización de la guadua . Montoya,
Jorge Augusto
PIEZA O TROZA ESPESOR DIÁMETRO
8cm
10cm
1 cm a 2 cm
12cm
14cm
10cm
CEPA x 3, 4 o 5 m
2 cm a 3 cm 12cm
14cm
10cm
Más de 3 cm 12cm
14cm
8cm
10cm
BASA x 4 m ó más 0.7 cm a 1.8 cm
12cm
14cm
7cm
SOBREBASA x 4, 5, 6 m ó más 0.7 cm a 1.8 cm 10cm
12cm
En el estudio realizado por Stamm29 se establecen promedios para una
muestra de 13 guaduas cortadas en tramos de 1.5 m de tallos del
departamento del Cauca. El promedio para el espesor de 65 tramos es
de 1.7 cm con mayor distribución entre 1.2 y 1.4 cm y el promedio para el
diámetro es de 11.5 cm con mayor distribución entre 10.5 y12.5 cm( ver
gráfico). Este promedio esta dentro del rango de Montoya y demuestra la
similitud entre la guadua de dos sitios de origen diferente.
29 Stamm Jörg, Laminados de guadua Pereira 2002 Universidad tecnológica de Pereira
G.T.Z. Seminario - Taller Avances en la investigación sobre Guadua. Universidad
Tecnológica de Pereira
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 3 9Figura 25 Distribución de diámetros de 65 muestras de guadua Stamm Jörg
13.5
13
12.5
12
11.5
m
c o 11
rte
m 10.5
a
iD
10
9.5
9
8.5
8
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Muestras
Figura 26 Distribución de espesores de 65 muestras de guadua Stamm Jörg
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
m
c ro1.4
se
p1.2
sE
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Muestras
En este estudio se recomiendan unas dimensiones para la sección
transversal de la tablilla para el laminado, el cual busca el máximo
aprovechamiento de la zona externa y a la vez, realizar el menor número
de cortes posibles.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 0Tabla 6. Dimensiones factibles para la guadua Stamm Jörg
Ancho de la tablilla en cm
Espesor en cm 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0.6 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7
0.8 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6
1 2 2.5 3 3.5 4 4.5
1.2 2.4 3 3.6 4.2 4.8 5.4
cantidad de tablillas 12 10 8 6 5 4
Esta propuesta de dimensiones es acorde a las utilizadas por fabricantes
de laminado de bambú, y demuestra un mayor aprovechamiento en
cuanto al área de la sección transversal utilizando la guadua (ver tabla
recuadro gris), para 10 y 12 cm de diámetro exterior).
Figura 27 Forma de armado y dimensiones comerciales de laminados de bambú
para acabados Wellmade corp.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 1Este estudio de Stamm concluye también que el rendimiento en
porcentaje, con relación al área de la sección transversal, es mayor
cuanto más tablillas se corten de cada sección circular, por ejemplo
cortando 5 tablillas el rendimiento es de 28 % y cortando 7 el rendimiento
es del 45 %, además este corte aprovecha más la zona definida por
Londoño, que tiene menor diámetro de haces vasculares y menor
cantidad de tejido entre ellos.
Figura 28 Cortes a la guadua con sierra de discos paralelo Stamm Jörg
El estudio de Stamm propone un proceso semiindustrializado buscando
procesar las tablillas cerca del cultivo para disminuir costos. La propuesta
incluye una máquina de corte, y un diseño de secador solar.
La máquina consiste en dos sierras de disco paralelas que cortan el ancho
y el espesor de la tablilla, esta máquina es de bajo costo aunque no
alcanza el rendimiento de la sierra de cuchillas radiales.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 2Figura 29 Máquina de corte con discos paralelos Stamm Jörg
El secador solar utiliza la ventilación natural y la temperatura de los rayos
solares para disminuir el contenido de humedad de las tablillas antes de
sacarlas del cultivo, el secador es de bajo costo y alcanza un rendimiento
de 15 a 20 días para una capacidad de 2 a 3 m3 de tablillas.
Figura 30 Secador solar para tablillas de guadua Stamm Jörg
Stamm incluye un análisis de costos para productos finales, y para
rendimiento por tallos, además una propuesta de fabricación
semiindustrializada de productos como tablas, vigas y tableros.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 3El estudio de Moreno José Ignacio30 de elementos a flexión y a
compresión muestra resultados de ensayos a flexión de tres vigas y a
compresión paralela de una columna de guadua laminada pegada.
Figura 31 Vigas de guadua laminada pegada Moreno José Ignacio
Los ensayos se realizaron en el Instituto de Ensayos e Investigaciones (I. E. I.)
en Bogotá. Para las probetas se utiliza guadua cortada en Pacho
Cundinamarca y se utiliza un adhesivo a base de caucho sintético. Las
probetas tienen tres formas de armado y sus dimensiones corresponden a
luces convencionales para vivienda. Las vigas tienen una luz de 3 m y una
sección transversal de 5 por 15 cm. La columna tiene una altura de 1 m y
una sección de 10 por 10 cm.
La primera viga tiene tablillas cruzadas con diferentes espesores y
presenta falla por pandeo lateral después de 500 Kg. cargados en el
punto medio de la luz.
La segunda viga es de tablillas paralelas y diferentes espesores de tablilla,
y se adiciona un alambre metálico en la mitad del elemento. Presenta
falla por corte localizado en la mitad del elemento después de 1000 Kg.
cargados en la mitad de la luz.
La tercera viga es de tablillas paralelas y espesores más uniformes de
tablillas las uniones entre estas se realizan por medio de tarugos de
guadua pretaladrados. Presenta falla por pandeo lateral después de 1200
Kg. cargados en la mitad de la luz.
30 MORENO José Ignacio Trabajo de grado en curso Carrera de construcción. Universidad
Santo Tomas. Bogotá 2002.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 4Figura 32 Propuesta de unión con tarugos Moreno José Ignacio
Todas las vigas recuperan las dimensiones después de retirar la carga
debido al comportamiento elástoplático del material
La columna es de tablillas paralelas de diferentes espesores y superficies
irregulares, se adiciona un alambre metálico en la mitad del elemento.
Presenta falla por pandeo después de 28000 Kg. fallando por las líneas de
pega de las superficies irregulares.
Figura 33 Falla por pandeo lateral de vigas de guadua laminada pegada
Moreno José Ignacio
De estos ensayos realizados por Moreno se puede concluir que el módulo
de elasticidad del adhesivo influye en el comportamiento elástico de la
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 5guadua laminada pegada, también que al aumentar el control de
calidad en la fabricación se puede optimizar el comportamiento
mecánico del material, ya que las fallas se presentaron en las zonas con
defectos de adhesión tales como falta de presión, superficies irregulares y
ataque de insectos.
Figura 34 Columna de guadua laminada pegada Moreno José Ignacio
Dentro del estudio de Stamm se realizan también ensayos a flexión de
siete vigas de guadua laminada pegada. Los ensayos se realizaron en el
laboratorio de materiales de la Universidad Nacional de Colombia sede
Manizales y fueron realizados por el ingeniero Luis Felipe López.
Las vigas fueron fabricadas con guadua proveniente de Popayán Cauca
y se utiliza un adhesivo a base de acetato de polivinil, las probetas son de
sección transversal rectangular y una con sección en I
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 6Tabla 7. Resultados de ensayos a flexión de laminados Stamm Jörg, López
Luis Felipe
Probeta Altura cm Ancho cm
v1 9 3
v2 11.8 2.5
v3 8 3.3
v4 8.3 2.6
v5 11.3 2.6
v6 3.3 8.7
v7 16.2 5.5
“En los ensayos de las probetas 1 y 2 los módulos de elasticidad fueron
13.1 Gpa y 15.4 Gpa respectivamente; estos dos ensayos fueron los que se
comportaron mejor en la prueba el ensayo 1 fallo por flexión y por una
ranura de fabricación “pega entre láminas”, posiblemente por la falta de
presión en la pegada de las láminas.
La viga 2 falló por cortante, dicha falla se presentó por debajo del eje
neutro de la viga y se dio en la lámina menos densa de la probeta.
En los ensayos 3, 4 y 5 se presentaron problemas con el pegante por lo
cual las probetas no pudieron desarrollar el máximo de su capacidad.
La probeta 6 se ensayo de canto h < b y los resultados fueron
sorprendentes fue la viga que obtuvo el mayor modulo de elasticidad 16.4
Gpa, esto se puede explicar por que las láminas quedaron de forma
perpendicular a las de las otras vigas razón por la cual la parénquima
“tejido duro” quedo mejor repartido.
En la viga 7 no hay descripción del tipo de falla que se presento y auque
fue la que mas carga soporto fue la que tuvo el menor módulo de
elasticidad”.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 7Figura 35 Vigas ensayadas a flexión Stamm Jörg
En la evaluación del material realizada para la presente investigación y
para otra sobre elementos estructurales tensegrity realizada en la
Universidad Nacional de Bogotá, se registran en un documento los
resultados y el análisis de los ensayos de laboratorio para determinar las
características técnicas del material y las determinantes de diseño
estructural.
En el documento se especifican ampliamente los métodos de ensayo
utilizados para el estudio los cuales se basan en las normas americanas
para el ensayo de materiales (ASTM) numeral D143 capitulo 04.10 método
de ensayo para especimenes de madera y D 905 capítulo 15.06 corte
paralelo por compresión .
También se presentan las características de las probetas que se utilizaron
para los ensayos de laboratorio, es decir, la especie, el sitio de origen, el
proceso de fabricación, el contenido de humedad, en el corte y en el
momento de la adhesión, el proceso de secado y las dimensiones.
El informe tiene la información sobre las características técnicas de los
adhesivos relativas a esparcimiento, el esfuerzo de prensado y el tiempo
de prensado y curado, manejo y seguridad.
El estudio del material se hizo para el adhesivo y para muestras de
material sometida a esfuerzo de compresión paralela, utilizando varias
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 8formas de armado, y dos clase de adhesivos el primero es una resina de
urea formaldehído catalizado con sales y extendido con harina de trigo, y
el segundo es un adhesivo de contacto para madera a base de
policloropreno vulcanizado con un poliisocianato y aplicado sobre un
imprimante.
Los resultados comparativos del esfuerzo final y el tipo de falla permiten
ver las ventajas del adhesivo de contacto.
5.2 PROPOSICIÓN
Los aspectos definidos para la propuesta estructural están basados en el
análisis de la documentación y en las variables que afectan los resultados
de la evaluación del sistema.
La propuesta estructural se basa en la evaluación del material y en una
posibilidad de diseño que presente ventajas en el proceso constructivo,
tales como el transporte, la facilidad y rapidez para el montaje y el
desmontaje además de resaltar las cualidades estéticas del material.
5.2.1 Propuesta técnica
Las determinantes técnicas para la realización de la propuesta estructural
definidas hasta ahora son:
La utilización de guadua angustifolia kunt variedad macana como
especie óptima para la configuración de elementos laminados pegados
para estructuras, con base en el análisis de las propiedades mecánicas
físicas y químicas, de tablillas encontradas en estudios ya realizados (ver
anexos 1, 2 y 3) en los que se ve la superior resistencia del material ante
tracción axial 73% más que a compresión axial, peso específico bajo en
relación con la resistencia aproximadamente 1700 veces su propio peso.
Utilizar material de sección circular, descartando la posibilidad que tiene
el material de ser deformado en sección cuadrada o rectangular durante
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 4 9el cultivo, debida a que esta práctica no asegura un volumen grande y
constante de material.
Utilizar tablillas para la configuración de los elementos estructurales del
sistema, descartando la posibilidad de utilizar chapas para la
configuración de los elementos, por tener disponibilidad en el mercado
de tablillas y de maquinaria para su obtención.
Utilizar la basa (nombre dado a los 11 metros del culmo o tallo de la
guadua medidos desde la cepa ver anexo 4), para la fabricación de los
elementos laminados pegados, debido a contar con mayor espesor,
diámetro ausencia de ramas un comportamiento cilindrico cada tres
metros y una anatomía microscópica apropiada para el uso estructural.
La determinación preliminar de las dimensiones de la sección rectangular
de las tablillas de 8 por 24 y 8 por 16 milímetros, basadas en la
caracterización dimensional de la especie encontrada en estudios ya
realizados31, las cuales, permiten aprovechar la mayor cantidad de
material según el análisis geométrico de la figura 37 y 38 y definir un corte
para la configuración de elementos de sección cuadrada con
proporciones 1 a 2 y 1 a 3 como se muestra en la figura 39, que
aprovecha más la zona externa del material donde hay menor diámetro y
distancia entre los haces vasculares
31 Montoya, Jorge Augusto, Investigación Tecnológica en métodos de Preservación de la
Guadua Angustifolia, Pereira 2002 Seminario - Taller Avances en la investigación sobre
Guadua. Universidad Tecnológica de Pereira
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 0Figura 36 Análisis geométrico para corte radial de tablillas con relación base
altura 1 a 3
Figura 37 Análisis geométrico para corte radial de tablillas con relación base
altura 1 a 2
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 1Figura 38 Estudio de proporciones de tablillas para secciones cuadradas
La determinación de la distancia de 136 milímetros para intercalar los
nudos longitudinalmente sobre el elemento, basada en la caracterización
dimensional de la especie en la cepa y descartando la posibilidad de
remover los nudos del material proceso que implica un desarrollo
tecnológico de uniones con adhesivos especializado para el material.
La determinación de una forma de armado de los elementos utilizando
las dimensiones establecidas preliminarmente y basada en la diferencia
de adhesión y resistencia a tracción de la zona externa e interna de las
tablillas además de la importancia de intercalar las uniones para evitar
crear planos de falla.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 2Figura 39 Sección transversal para laminado pegado de guadua con uniones
intercaladas
Adicionalmente se propone una forma de armado de menor dimension
para elementos a tracción, la cual tiene una configuración más
homogénea porque reparte las zonas de la tablilla que son más densas
hacia el borde de la seccion y permite el contacto de las zonas internas
de las tablillas que tienen más adherencia
Figura 40 Sección transversal para laminado pegado de guadua homogénea
Utilizar adhesivo de contacto a base de policloropreno para sustituir el
adhesivo de resina de úrea formaldehído debido a la diferencia de
adhesión y resistencia a carga bajo condiciones extremas de humedad
también se plantea la posibilidad de utilizar adhesivos a base de
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 3poliuretanos o isocianatos con base en estudios que se han hecho en la
madera.
Adoptar el proceso de fabricación(ver proceso de fabricación en el
marco teórico) desarrollado para los elementos no estructurales
laminados pegados de bambú y guadua, excluyendo el proceso de
cocción .
Utilizar uniones con pernos y platinas para los elementos estructurales entre
si, basadas en las investigaciones de uniones a tracción para guadua ya
realizadas y también en las uniones para madera que se han estudiado y
normalizado. Además de manejar el concepto de que la aplicación
estructural pueda ser desmontable y alcanzar un nivel de estandarización
y prefabricación.
La adopción de las dimensiones preliminares del diámetro de los pernos
de 6.35 milímetros y de la distancia al borde paralelo de 63.5 milímetros,
basadas en estudios ya realizados en tablillas de esta especie de
guadua32, en donde se comparan varios diámetros de pernos en relación
con el esfuerzo resistente y se relacionan con los espesores y distancias
hasta el borde en tablillas.
La adopción de un sistema estructural reticulado plano de cordones
paralelos, poligonales y configuración tipo pratt (diagonales a tracción)
basado en estudios ya realizados en cerchas de este tipo con tablillas de
esta especie de guadua 33y también con madera34.
5.2.2 Propuesta estructural
32 CLAVIJO ORTIZ, Sandra Cecilia,, TRUJILLO, David, Evaluación de uniones a tracción en
guadua. 2000 Trabajo de grado. Ingenieria Civil. Universidad Nacional de Colombia.
Bogotá.
33 CARVAJAL CAMINOS, William Norberto; ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo y
ROMERO ANTURY, Carlos Julio. Elementos estructurales en bambú. Bogotá, 1981. 91p.
Trabajo de grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de
Ingeniería
34 GALVIS , Sánchez Tiberio, Estudio teórico practico de las deformaciones en cerchas de
madera dependiendo del tipo de uniones entre elementos 1994 Bogotá Trabajo de
grado Ingeniería civil Universidad Nacional de Colombia . Bogotá.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 4Se plantean en esta investigación cuatro propuestas en las que las
posibilidades de unión se relacionan con la forma y la posible aplicación
del elemento estructural.
De las cuatro propuestas teóricas se evalúa la que permita
experimentalmente ser comprobada mediante un análisis matemático y
un modelo a escala real, fabricado con todas las especificaciones
técnicas que se proponen en esta investigación.
La primera propuesta es un reticulado de cordones paralelos poligonal
que conforman un trapecio el cual da lugar a configurar celosías y
elementos curvos utilizando el mismo diseño de unión (ver figuras 41, 42 43)
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 5Figura 41 Propuesta de unión con platina y pernos
Figura 42 Módulo trapezoidal para conformar celosías
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 6Figura 43 Propuestas de reticulados curvos a partir del módulo trapezoidal
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 7La segunda propuesta utiliza solo pernos para la unión de las barras a los
cordones de la cercha utilizando dos elementos de menor área de
sección y pernos de menor diámetro.( ver figuras 44 y 45)
Figura 44 Propuesta de unión con perno sin platina
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 8Figura 45 Reticulado plano de cordones paralelos tipo pratt
La tercera propuesta utiliza solo pernos para unir los cordones paralelos a
elementos curvos de laminado pegado que aumentan la altura del
elemento( ver figura 46). Esta propuesta requiere un estudio de las uniones
de los extremos con adhesivos como los que se han planteado para la
madera ( ver figura 47), además un estudio de las posibilidades, técnicas y
dimensiones para el curvado de las tablillas que con forman el reticulado.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 5 9Figura 46 Reticulado plano con elementos curvos
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 0Figura 47 Uniones con adhesivos para empalmes con madera
La cuarta propuesta es un reticulado plano de cordones paralelos tipo
pratt en el cual los cordones se ensamblan con las barras y las diagonales
mediante pernos y platinas, buscando con cortes diagonales ampliar el
área de contacto entre los elementos en el punto de unión (ver figuras 47
y 48).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 1Figura 48 Sistema de uniones para platinas interiores
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 2EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 3Figura 49 Propuesta de reticulado plano con pernos y platinas
5.2.3 Propuesta de aplicación
Las propuestas técnica y estructural se basan en una aplicación
arquitectónica que se plantea como respuesta a dos criterios que son
consecuentes con el material y el sistema estructural.
Los elementos de guadua laminada pegada aplicados en un sistema
reticulado plano, son propuestos como estructura de cubierta de un
recinto de uso temporal, de dimensiones variables. Los criterios que se
toman en cuenta son, la facilidad y agilidad para realizar las uniones, y la
prefabricación y estandarización de los elementos. Estos criterios son
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 4consecuentes con el material, porque es fácil de transportar por su forma
y bajo peso, y con el sistema estructural porque debe contar con
elementos repetidos y de dimensiones reducidas.
Las estructuras desmontables en la arquitectura se asocian con estructuras
para procesos constructivos (circulación, fundición de materiales), de
publicidad exterior (escenarios, exposiciones temporales) y estructuras
para mantenimiento de edificios. El uso posible para la propuesta puede
ser la realización de eventos, en un espacio desmontable, con un diseño
de acabados y detalles que permita su reutilización.
El reticulado plano propuesto, apoyado en los extremos conforma en
planta una retícula triangular que puede extenderse de acuerdo a la
necesidad del espacio a cubrir. La geometría permite coordinar los
elementos modulares y obtener la rigidez del sistema ( ver anexo 7).
Los apoyos están resueltos por columnas compuestas, los elementos de
estan fabricados de guadua laminada pegada. Los extremos del
reticulado son voladizos inclinados para favorecer el desagüe de la
cubierta, (ver anexo 7). El cerramiento lo constituyen paneles tipo
sándwich compuestos de plástico reforzado con fibra, poli estireno
expandido y tableros de guadua laminada pegada.
Las uniones entre los elementos se logra mediante pernos y platinas para
agilizar y facilitar el montaje y desmontaje. La cabeza del perno tipo Bristol
y la tuerca se ocultan en perforaciones hechas al material.
5.3 EVALUACIÓN
Para la evaluación de la guadua laminada pegada se asumen métodos
experimentales basados en la metodología propuesta y en métodos de
ensayo internacionales.
Se evalúan aspectos de la propuesta como las dimensiones de las
tablillas, el contenido de humedad, las propiedades físico mecánicas del
material, las uniones propuestas, el sistema estructural y la relación del
costo con el beneficio.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 55.3.1 Dimensiones
La propuesta de dimensiones para la sección transversal de las tablillas se
comprobó con la elaboración de 200 m de tablilla de las dos dimensiones
propuestas para hacer muestras y ensayos de laboratorio del material.
Más del 80% del material corresponde a las dimensiones establecidas, lo
que comprueba la propuesta teórica.
Figura 50 Comprobación de dimensiones propuestas
El material seleccionado corresponde a la especie guadua angustifolia
kunt sembrada en el departamento del Quindío, la edad de corte es
superior a los cuatro años, el material corresponde a cepas y basas, y se
seleccionó con las dimensiones de diámetro y espesores más
representativos del cultivo y de la especie, y más pertinentes para el
laminado( ver marco teórico proceso de fabricación).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 65.3.2 Contenido de humedad
El contenido de humedad del material seco al aire en el momento del
corte longitudinal es superior al 38 % la medición se hizo comparando el
porcentaje de humedad perdida en el material luego de 24 horas de
secado al horno a una temperatura de 100ºC, método determinado para
la madera.
El contenido de humedad óptimo para efectuar la adhesión debe ser
entre el 7 y el 15% de acuerdo al ambiente en el que se va a utilizar el
material, por esta razón se sometieron 7 metros de tablilla a secado al
horno durante tres horas a una temperatura superior a los 70 grados,
controlando el contenido de humedad, y se comprobó una drástica
contracción volumétrica de las tabillas, con notables diferencias entre el
nudo, la parte externa e interna(ver figura 51).
Figura 51 Diferencia de contracción en el secado
El material restante se secó en horno a una temperatura entre 30 y 50ºC
encontrando que un contenido de humedad aproximado de 12% se logra
luego de 120 horas con las condiciones atmosféricas de Bogotá. La
medida del contenido de humedad de este material se realizó con un
xilohigrómetro midiendo cada metro en la parte interna donde no existe
nudo.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 7El contenido de humedad final después del proceso descrito fue de 12% +
o – 1.5 %, este material se utilizó para la fabricación de muestras del
material para una evaluación de sus propiedades físico mecánicas que
permitiera hacer un predimensionamiento de la propuesta estructural y
mejorar las condiciones de fabricación para optimizar la resistencia del
material.
Figura 52 Xilohigrómetro utilizado en la medición del contenido de humedad
5.3.3 Propiedades físico mecánicas.
La evaluación se hizo con base en un método internacional de ensayo de
especimenes de madera en el laboratorio de ensayos mecánicos y
estructuras del Instituto de ensayos e investigaciones (I.E.I.) de la facultad
de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia Bogotá.
Las propiedades físico mecánicas que se evaluaron fueron, la resistencia a
esfuerzo de corte paralelo por compresión en la línea de pega, la
resistencia a compresión paralela y perpendicular a las fibras y la
resistencia a tracción paralela y perpendicular a las fibras.
El método de ensayo se basa en las normas americanas para el ensayo
de materiales (A.S.T.M.) numeral D143 capitulo 04.10 método de ensayo
para especimenes de madera y D 905 capitulo 15.06 corte paralelo por
compresión.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 8Las probetas se elaboraron con las tablillas cortadas en Bogotá,
cepilladas y cantoneadas en maquinas para madera luego del secado
que se describió anteriormente. Se encolaron y prensaron siguiendo las
recomendaciones técnicas de los fabricantes, relacionadas con la
preparación, aplicación, esfuerzo y tiempo de prensado, tiempo de
curado y manejo y seguridad.
Las dimensiones de la sección transversal de las tablillas es de 8 por 16 y 8
por 24 mm, las dimensiones de las probetas se basan en las que especifíca
la norma para cada uno de los métodos de ensayo para madera.
Las especificaciones técnicas propuestas en esta investigación se
aplicaron en la fabricación se las muestras en especial la adhesión del
lado interno con el externo de las tablillas y el intercalado de los nudos.
El primer ensayo se realizó a los especimenes adheridos con resina de urea
formaldehído catalizado con sales y extendido con harina de trigo, la
resina utilizada es fabricada por Interamericana de productos químicos
(Interquím S.A.) en Medellín Colombia, su nombre comercial es polímero
216 FE L y lo describe como “una resina viscosa producida por la
condensación de la urea con formaldehído, de aspecto blanco y opaco.
Es una resina en estado intermedio de polimerización con muy bajo
control de Formol libre. El curado o perfecta polimerización del polímero
se logra con un catalizador y/o la acción del calor, lográndose un
polímero rígido, cristalino y termoestable” (ver especificaciones técnicas
anexo 5).
El catalizador utilizado es formulado para prensado en frío para una
temperatura ambiente entre 20 y 25º C para un tiempo de curado medio
y un tiempo de armado medio, el catalizador es un polvo de color blanco
fabricado por Interamericana de productos químicos (Interquím S.A.) en
Medellín Colombia, y su nombre comercial es catalizador M 8
La preparación del adhesivo se hace disolviendo en agua los
componentes con una relación de 100 partes en peso de resina 25 partes
de agua , 25 partes de extensor, y 5 partes de catalizador aplicando de
150 a 180 gramos por m2 con un esfuerzo de presión de 10 Kg. cm2
constante durante 8 horas en unas condiciones atmosféricas como las de
Bogotá. .
Para este adhesivo se ensayan 27 probetas a esfuerzo de corte por
compresión paralelo a la línea de pega, el esfuerzo último en la línea de
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 6 9pega esta entre 11.05 y 67.2 Kg. /cm2 con promedio en 47.07% y
desviación estándar de 14.86%.
Tabla 8. Esfuezos de rotura a corte paralelo con UF
No. PROBETA ESFUERZO (Kg./cm2)
1 64.21
2 41.03
3 48.77
4 26.85
5 29.23
6 49.27
7 33.02
8 22.11
9 11.51
10 15.48
11 11.05
12 34.74
13 12.63
14 15.26
15 51.28
16 21.12
17 23.63
18 36.32
19 24.50
20 29.93
21 11.50
22 30.00
23 23.00
24 20.00
25 13.00
26 17.50
27 20.00
Los ensayos se realizaron en una prensa universal con capacidad máxima
de 5000 kg, el avance es de 5 mm por minuto y el dispositivo es el que
especifica el método de ensayo A.S.T.M. D 905 (15.06) (ver figura 53).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 0Figura 53 Dispositivo de ensayo para corte paralelo ASTM
Las dimensiones de la probeta se basan en las dimensiones de la misma
norma y se utilizan cuatro tablillas de guadua pegadas de canto como
muestra la figura 54.
Figura 54 probeta de ensayo para corte
Para evaluar el comportamiento a esfuerzo de compresión paralela a la
fibra, se prepararon 11 probetas con el mismo adhesivo y las tablillas en
las condiciones descritas anteriormente. El ensayo se realizo en una prensa
hidráulica con capacidad máxima de 10000 Kg. Las dimensiones de las
probetas se basan en las especificadas en el método de ensayo (A.S.T.M.)
numeral D143 capitulo 04.10 método de ensayo para especimenes de
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 1madera y se utilizó la forma de armado propuesta para esta investigación
( ver figura 55).
Figura 55 Probeta de ensayo par compresión paralela
El esfuerzo último está entre 179.598 y 704.476 Kg. / cm2 con promedio en
471.780 y desviación estándar de 172.026 Kg. / cm2 . La falla principal se
presenta en las líneas de pega y la falla se presenta principalmente por
pandeo en las tablillas, lo que ocasiona una falla frágil en la línea de pega
con un desprendimiento total, antes de que se presente falla en las
tablillas.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 2Tabla 9. Esfuerzos últimos a compresión paralela con UF
No probeta Esfuerzo Kg. /cm2
p1 416.42
p2 493.22
p3 179.60
p4 704.47
p5 317.01
p6 613.07
p7 704.48
p8 422.78
p9 457.93
p10 281.80
p11 598.82
Para cada muestra se mide la deformación en centésimas de milímetro
para relacionarla con la carga cada 1352.96 kilogramos.
Figura 56 Grafica esfuerzo deformación para UF
Esfuerzo vs deformacion UF
800.000
700.000
600.000
500.000
2
m
c g400.000
/
k
300.000
200.000
100.000
0.000
0.000000 0.001000 0.002000 0.003000 0.004000 0.005000 0.006000 0.007000
mm
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 3En la figura 56 se observa la deformación en relación al esfuerzo para las
11 muestras con UF esta gráfica y el tipo de falla muestran un
comportamiento rígido del material.
El mismo procedimiento y especificaciones se utilizó en la evaluación del
material utilizando un adhesivo de contacto a base de policloropreno
vulcanizado con un poliisicianato y aplicado sobre un imprimante.
El adhesivo, el vulcanizante y el imprimante son fabricados por Pegantes
industriales (PIN Ltda. ) en Bogotá Colombia, y el nombre comercial es PC
3000 para el adhesivo y PV 2 para el vulcanizante y los describe como
“ácidos fosfóricos o poliisocianatos que mejoran las propiedades de los
adhesivos, agilizan el proceso de secado, mejoran la resistencia ante
agentes de ataque al pegue ya realizado(altas temperaturas, agentes
químicos , agua, aceites, grasas) o a los que atacan durante el proceso
de pegue( grasas, calor, plastificantes y desmoldantes)” (ver
especificaciones técnicas en anexo 6).
La preparación del adhesivo se hace adicionando el vulcanizante al
adhesivo y al imprimante en porcentaje de 1.0 al 2.5%. Entre la aplicación
del imprimante y el adhesivo la superficie debe quedar expuesta 15
minutos antes de aplicar el adhesivo el cual debe quedar expuesto
también 15 minutos antes de realizar el contacto, por encima de ese
tiempo el adhesivo reacciona y no puede efectuar la adhesión. El
vulcanizante es reactivo con la humedad por esto debe conservarse
herméticamente sellado. La densidad de aplicación es de 150 a 180
gramos por m2 con un esfuerzo de presión de 10 Kg cm2. El esfuerzo de
presión debe ser de 40 a 60 PSI constantes durante mínimo 5 minutos.
Para conocer el comportamiento del material utilizando este adhesivo se
fabricaron 20 probetas para ensayo de corte paralelo como la que
muestra la figura 54. El procedimiento de ensayo, especificaciones de la
probeta avance y condiciones del ensayo son similares a las que se
describe para UF.
Se evalúa el comportamiento del material a compresión paralela a la
fibra, para esto se elaboraron 20 probetas como muestra la figura 55 con
condiciones de ensayo similares a las que se describieron para el
adhesivo a base de UF.
El esfuerzo último está entre 379.750 y 522.466 Kg. / cm2 con promedio en
465.242 y desviación estándar de 37.873 Kg. / cm2. La falla principal que se
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 4presenta es pandeo lateral de las tablillas lo que produce una falla
elástica en la línea de pega como cizallamiento o tracción perpendicular.
Tabla 10. Esfuerzos últimos a compresión paralela con PC
No probeta Esfuerzo ultimo kg/cm2
p1 442.478
p2 489.505
p3 379.750
p4 422.297
p5 433.789
p6 471.410
p7 503.960
p8 479.698
p9 434.730
p10 507.185
p11 522.466
p12 491.990
p13 519.673
p14 485.028
p15 482.925
p16 464.535
p17 490.897
p18 423.511
p19 415.530
p20 443.485
Para cada muestra se mide la deformación en centésimas de milímetro
para relacionarla con la carga cada 500 kilogramos, esto con el objeto
de encontrar el módulo de elasticidad.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 5Figura 57 Gráfica esfuerzo vs. deformación para PC
Esfuerzo vs deformacion para PC
600.000
500.000
400.000
2
m
c/g300.000
k
200.000
100.000
0.000
0.000000 0.001000 0.002000 0.003000 0.004000 0.005000 0.006000
mm
La relación entre el esfuerzo y la deformación que se ve en la gráfica de
la figura 56 y la descripción de falla del material muestran un
comportamiento mas elástico y un aumento en el esfuerzo útimo para PC
comparándolo con UF donde el tipo de falla limita la capacidad de
carga del material.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 6Figura 58 Diferencia en la falla por pandeo entre PC y UF
También se hace una evaluación del material ante el esfuerzo de
compresión y tracción perpendicular a la fibra basándose en el método
de ensayo (A.S.T.M.) numeral D143 capitulo 04.10 método de ensayo para
especímenes de madera, utilizando la forma de armado propuesta para
esta investigación y relacionando la posición vertical y horizontal
La diferencia entre la resistencia a tracción perpendicular en posición
vertical (ver figura 59) es 3.75 veces mayor a la resistencia en posición
vertical, esto explica que la falla por pandeo lateral a compresión se
presente en el eje perpendicular a las tablillas. Y se convierte en un criterio
para el trabajo del material en la estructural reticulada.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 7Figura 59 Posición vertical y horizontal para tablillas a tracción perpendicular
También se hace una evaluación del material ante el esfuerzo axial de
tracción paralela a las fibras utilizando el método de ensayo (A.S.T.M.)
numeral D143 capitulo 04.10 método de ensayo para especímenes de
madera. La diferencia con el método internacional para ensayo de
bambú es que en el último, se utiliza una tablilla completa y el
comportamiento resulta diferente al laminado pegado por variables
como el intercalado de nudo, la ausencia de la cutícula y el adhesivo.
Para este ensayo se utilizaron 20 muestras del material con las dimensiones
que muestra la figura 60, basadas en la misma norma.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 8Figura 60 Probeta para tracción paralela a la fibra ASTM D143(09.10)
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 7 9Tabla 11. Esfuerzos últimos a tracción paralela con PC
No de esfuerzo Kg. /
probeta cm2
p1 880.47
p2 370.37
p3 1057.69
p4 1128.57
p5 1198.38
p6 593.30
p7 756.30
p8 888.89
p9 777.78
p10 985.71
p11 938.46
p12 1438.60
p13 974.36
p14 916.67
p15 1000.00
p16 929.29
p17 941.18
p18 766.67
p19 1228.07
p20 1215.69
El esfuerzo último está entre 370.37 y 1438.60 Kg. / cm2 con promedio en
949.32 Kg. / cm2 y desviación estándar de 237.36. La principal falla se
presenta en la tablilla en donde hay (ver figura 61).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 0Figura 61 Falla del material por tracción paralela
5.3.4 Uniones
Para la evaluación de las uniones planteadas se tiene en cuenta tres
criterios, que se basan en las propuestas de diseño que se han planteado,
estos criterios son la eficiencia estructural, la posibilidad de que el
elemento tenga una aplicación con facilidad para el montaje y
desmontaje, y el acabado estético de la unión que resalte las cualidades
de la guadua laminada pegada.
Para la primer forma de armado se evalúa la posibilidad de unir los
elementos con solo pernos debido a la dificultad de hacer cajas para las
platinas, por esto, se evalúa el maquinado, ensayando la perforación con
diferentes diámetros en sentido paralelo y perpendicular al eje del
elemento. El mayor diámetro antes de presentar falla por tracción
perpendicular a la línea de pega está en 5/16 de pulgada (9.86 mm),
tanto en sentido perpendicular como paralelo al eje (ver figura 62).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 1Figura 62 Maquinado con varios diámetros primera propuesta
Para la segunda forma de armado (figura 39) se ensaya también el
maquinado con perforaciones de diferentes diámetros, el material no
presenta falla incluso con diámetros de 1 pulgada(25.4 mm) diámetro
utilizado para probetas de tracción perpendicular. Esto permite hacer
cajas en el material para encajar la cabeza del perno tal como en la
madera, (ver figura 63).
Figura 63 Maquinado con varios diámetros y cajas segunda propuesta
Para la propuesta de unión con platina interna se ensaya la posibilidad de
hacer cajas para ocultar las platinas lo cual tiene una ventaja estética y
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 2estructural porque la guadua laminada pegada aísla el elemento de
unión ante condiciones extremas de calor ( ver figura 64)
Figura 64 Propuesta de unión con platina interna
5.3.5 Sistema estructural
El sistema estructural propuesto está conformado por elementos a
tracción y a compresión axial, es un reticulado plano tipo pratt, donde las
diagonales están solicitadas a tracción.
En un elemento recto sometido a flexión, es decir cargado
perpendicularmente al eje del elemento, las fuerzas internas resultantes se
descomponen en tracción , en la zona inferior al eje y compresión en la
zona superior del mismo. La deformación del elemento se restringe
aumentando la altura del elemento, es decir la distancia hacia el eje,
porque el área de inercia de la sección aumenta. El reticulado plano
logra aumentar la altura del elemento mediante barras verticales que
transmiten el esfuerzo entre los cordones inferior y superior del elemento,
trabajando a compresión axial. Las diagonales evitan la deformación de
los planos conformados por las barras y los cordones, trabajando a
tracción axial.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 3Figura 65 Sistema de transmisión de cargas
La propuesta utiliza elementos estructurales rectos a flexión armados por
reticulados planos conformados de ésta manera. Los elementos se
dimensionan de acuerdo a las posibilidades de fabricación de los
laminados para esta investigación, que por ahora se limitan a longitudes
de 1.5m y secciones de 48mm.
La modulación de las piezas están en proporción a los materiales de
construcción que utilizan unidades del sistema inglés es decir 4 pies, como
son las láminas de algunos materiales como aglomerados, aluminio,
acero, plástico o vidrio que tienen dimensiones de 4 x 8 pies. Las
dimensiones también se ajustan a un sistema de corte que permita la
menor cantidad de desperdicio, es decir, cortar dos piezas de 0.5 y 0.7 m
de una de 1.2m ver anexo 7).
Las uniones se resuelven por medio de uniones metálicas con platinas y
pernos, que se insertan en los elementos, tal como se ve en las figuras 47 a
50. Estas uniones tienen dos inconvenientes en su solución, que se
modifican para la propuesta final, ver anexo 7. La utilización de una sola
platina concentra el esfuerzo en un area mayor ampliando la carga por
superficie en ese punto y ocasionando una falla por corte paralelo en el
elemento de guadua laminada pegada. La utilización de un solo perno
produce el mismo problema en el otro sentido aumentando el corte doble
sobre el perno y una falla por corte paralelo sobre el elemento de guadua
laminada pegada.
La modificación en la unión se hace utilizando dos platinas de menor
espesor y dos pernos de menor diámetro haciendo una distribución más
uniforme de las cargas y evitando la coincidencia de los pernos sobre una
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 4misma línea. Los cortes de los extremos se modifican en consecuencia con
la dirección de la carga.
Figura 66 Unión con perno y platina modificada
Para la evaluación del sistema estructural se hace un modelo a escala
real de un tramo del reticulado utilizando las especificaciones propuestas
en el punto 7.2.1 y 7.2.2, para la fabricación del laminado en cuanto a
materia prima (especie, zona de la sección longitudinal, dimensiones,
zona de la sección transversal) contenido de humedad, dimensiones de
las tablillas, forma de armado, adhesivo, prensado y curado.
Las uniones resueltas a escala real para el modelo también tienen las
especificaciones propuestas en cuanto a espesor de platinas, diámetro
de los pernos, distancia al borde y ángulos de corte ver anexo 7.
El montaje para el ensayo del prototipo a escala real busca evaluar el
comportamiento de las uniones modificadas, interactuando en conjunto
cada una de las uniones tipo.
El tramo fabricado se apoya en las uniones del cordón inferior separadas
1.16 m. Y se aplica carga sobre cada una de las tres uniones del cordón
inferior (ve figura 67).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 5Figura 67 Montaje para ensayo del prototipo
Para evaluar la deformación por pandeo lateral del sistema se mide el
desplazamiento horizontal cada 500 Kg. en los puntos de apoyo sobre el
cordón inferior y superior utilizando indicadores de cuadrante,. También se
mide el desplazamiento vertical en el punto medio del cordón inferior
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 6cada 500 Kg. utilizando un indicador de cuadrante como el que aparece
en la figura 68 .
Figura 68 Indicador de cuadrante para desplazamiento horizontal
El desplazamiento horizontal al momento de la falla en el cordón superior
es mayor en la unión A (3.83 mm) con relación a la unión B (1.21mm). En
el cordón inferior es mayor en la unión C (2.87 mm) que en la unión D (1.12
mm).El desplazamiento vertical en la unión E es de (3.56 mm)( ver tabla
12) .
Los elementos de guadua laminada pegada no presentan fallas debidas
a los esfuerzos de tracción y compresión axial. las tres uniones tipo
propuestas, no presentan deformaciones importantes ni fallas por rotura
aplastamiento o pandeo antes de 3500 Kg.
La carga se hace sobre el prototipo hasta 3500 Kg., punto en el cual se
presenta falla en las uniones donde se apoya, la falla se presenta por el
giro de las platinas debido a la excentricidad entre el punto de apoyo y el
punto de aplicación de la carga. Ésta unión no está diseñada para éste
esfuerzo, que es el más crítico en una línea de pega porque ejerce
tracción en dirección oblicua a la línea de pega y a las fibras, por tanto se
presenta falla por el desprendimiento de las tablillas ante la acción de los
pernos.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 7Tabla 12. Deformaciones registradas en el ensayo al prototipo.
Union A
Carga vertical Desplazamiento Desplazamiento
en Kg. positivo en mm negativo en mm
500 0.48 0
1000 1.25 0
1500 1.56 0
2000 1.90 0
2500 2.75 0
3000 3.71 0
3500 3.83 0
Union B
500 0 0.12
1000 0 0.26
1500 0 0.32
2000 0 0.68
2500 0 0.87
3000 0 1.08
3500 0 1.21
Union C
500 0.11 0
1000 0.39 0
1500 0.89 0
2000 1.05 0
2500 1.26 0
3000 1.87 0
3500 2.87 0
Union D
500 0.25 0
1000 0 0.19
1500 0 0.26
2000 0 0.35
2500 0 0.72
3000 0 0.89
3500 0 1.12
Union E
500 0 0.42
1000 0 1.12
1500 0 1.25
2000 0 1.81
2500 0 2.65
3000 0 3.21
3500 0 3.56
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 85.3.6 Costo beneficio
Los aspectos claves en la evaluación de costos son, el proceso de
fabricación del laminado, la construcción del reticulado, la puesta en
obra y el mantenimiento.
El costo de fabricación del laminado es alto por la falta de una cadena
de producción consolidada que asegure la fabricación de un material de
alta calidad. La cadena inicia con la obtención de tablillas en el cultivo, y
sigue con la inmunización, secado, cantoneado, encolado y prensado. La
deficiencia se encuentra en los tres últimos niveles de la cadena debida a
la falta de un desarrollo tecnológico apropiado al material.
El avanzado conocimiento en la propagación, silvicultura, cosecha y
poscosecha, así como la cercanía de plantaciones a las ciudades y la
cantidad de área cultivada, representan una ventaja en la oferta de la
materia prima en Colombia, en cuanto a la calidad y el costo.
La obtención, inmunización y secado de las tablillas hecha por el
fabricante, aumenta el costo final del laminado por el transporte de trozas
sin secar, la falta de maquinaria de gran rendimiento adecuada a la
guadua, la ocupación de espacio en la inmunización y secado, la
ocupación de mano de obra, y el consumo de energía en el secado.
Este proceso hecho por el cultivador representa una ventaja en la calidad
de las tablillas cuando se recurre al curado en la mata y secado solar, el
cultivador aumenta el valor agregado con una mínima inversión antes de
sacar la guadua de la plantación, y el fabricante cuenta con varios
proveedores que aseguran un volumen constante, además de disminuir el
costo del transporte por el menor volumen y peso de las tablillas secas
frente a las trozas cilíndricas.
El encolado es el nivel más crítico en el proceso de fabricación, no solo
constituye la clave en la calidad y durabilidad de la estructura, sino que,
es determinante en el costo final debido al adhesivo, porque además del
precio, hay factores que pueden aumentan o disminuir los costos, tales
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 8 9como el tiempo de prensado constante, la necesidad o no de
temperatura, y la mecanización de la aplicación.
El adhesivo propuesto en ésta investigación (adhesivo de contacto a base
de policloropreno) requiere poco tiempo de presión constante, no
requiere temperatura alta para la adhesión, puede mecanizarse la
aplicación mediante aire comprimido, su durabilidad puede aumentar en
resistencia a calor y humedad extrema mediante el vulcanizado
(reaccionando con poliisocianatos antes de aplicarlo no reacciona
posteriormente con el agua ni el aire húmedo) y también su adherencia
puede aumentar con un imprimante (aplicando a la superficie un
polímero similar menos denso y viscoso que prepara la superficie para la
delgada película de adhesivo).
El costo de los insumos (adhesivo, imprimante, vulcanizante, disolvente)
varía con el proveedor, pero es proporcional a los adhesivos no
estructurales utilizados comúnmente para madera. El impacto en el
ambiente y la salud se pueden controlar con estrategias de seguridad
industrial, que representan otro costo.
La fabricación del reticulado en condiciones normales de humedad y
afilado representa un costo proporcional al trabajo con madera
estructural y operarios con un nivel similar de capacitación. Las uniones
metálicas tienen mayor costo que las uniones con adhesivos. Las uniones
con adhesivos implican un desarrollo tecnológico para determinar la
geometría y fabricación de los ensambles para el laminado de guadua.
La puesta en obra del reticulado representa un costo bajo por la facilidad
para el transporte y el montaje, La estandarización de los elementos
reduce el desperdicio y el tiempo de ejecución de la obra. La
especialización de los operarios no es muy alta para el montaje y
desmontaje de la estructura, así como los equipos utilizados.
Toda estructura o construcción requiere mantenimiento, el reemplazo de
piezas y su reutilización es una ventaja de la propuesta. La calidad y
durabilidad están garantizadas por las especificaciones técnicas y la
protección por diseño.
Como primera conclusión está que, el costo de la propuesta es difícil de
establecer porque hay aspectos que necesitan más desarrollo
tecnológico, y esto es determinante en el costo, además, aunque la
demanda de tecnologías limpias y materiales renovables es alta, en la
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 0industria hay materiales con mayor desarrollo tecnológico que desplazan
a los primeros.
La evaluación del costo debe hacerse con relación al beneficio que
traería desarrollar una tecnología de laminado pegado apropiada a la
guadua, basada en la tecnología desarrollada para la madera, que ha
demostrado tener mayores beneficios para su utilización en la industria de
la construcción.
Dentro de estos beneficios aplicables a la guadua como material de
origen vegetal, son:
 La transformación de gas carbónico durante el proceso de
crecimiento, y la liberación de oxigeno.
 La relación entre el peso y la resistencia es baja, disminuyendo la
carga muerta en una estructura.
 Comportamiento óptimo ante cargas debidas a sismo por su
flexibilidad, capacidad de disipar la energía, reducción del daño o
colapso ante sismos moderados
 La expansión térmica y la conductividad son bajos, disminuyendo el
riesgo de colapso en condiciones extremas de calor.
 Comportamiento ventajoso ante el fuego, porque aumenta la
resistencia con la perdida de humedad y su perdida de capacidad
portante solo se disminuye en cuanto se disminuyen sus dimensiones.
 Comportamiento favorable en ambientes eléctricos o químicos
corrosivos
Dentro de los beneficios de la madera laminada que podrían alcanzar la
guadua laminada pegada son:
 La posibilidad de obtener elementos de grandes dimensiones,
mediante la adición casi indefinida de piezas de dimensiones
reducidas.
 La eliminación de irregularidades y defectos como grietas, nudos,
deformaciones de las tablillas seleccionando el material de la mejor
calidad.
 La mejor calidad en el secado de las piezas por la reducida sección
transversal de las tablillas.
 La posibilidad de posicionar las tablillas dentro del elemento
estructural de acuerdo a su resistencia y calidad donde sea más
necesaria.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 1 Los bloques laminados pueden variar en su forma para disminuir la
profundidad o para ahorrar material donde sea posible.
 La mayor durabilidad de los elementos ante ataques de hongos e
insectos, por una mayor eficacia en la inmunización de tablillas de
menor sección.
 La posibilidad de curvar elementos estructurales por la relación
entre el espesor y la longitud de las tablillas.
 El mejoramiento de la resistencia de los elementos laminados frente
al material sin procesar lo cual significa ahorro de material.
Frente a la madera la guadua tiene beneficios que aventajan especies
foráneas comúnmente utilizadas, como son:
 El cultivo de la guadua requiere una inversión baja, es una especie
nativa y crece en ecosistemas cercanos a las grandes ciudades.
 El conocimiento popular y científico sobre su biología, silvicultura
cosecha, poscosecha y preservación permiten contar con materia
prima de calidad producida de manera sostenible.
 El crecimiento de la guadua es más rápido que en la madera, esto
permite renovar el cultivo un mayor número de veces beneficiando
el ambiente y garantizando volúmenes altos de manera constante y
sostenible.
 La anatomía de la raíz (rizoma) beneficia el suelo porque compacta
y estructura los sustratos evitando la erosión y conduciendo el
cauce de los ríos.
 Los bosques reforestados con guadua no desplazan la flora y la
fauna del ecosistema circundante y permite hacer otros cultivos en
el mismo suelo.
 La fijación de dióxido de carbono es mayor en la guadua se ha
demostrado que no solo en las hojas y las ramas se acumula
biomasa sino también en el tallo (culmo) y en la raíz(rizoma)
El laminado pegado de guadua específicamente tiene ventajas
incluso sobre maderas densas clasificadas como estructurales.
 La resistencia de las fibras ante esfuerzos de tracción axial en la
zona externa entre nudos, igualan al acero y superan la
resistencia de las fibras de la madera.
 El comportamiento elástico del material es un beneficio ante
cargas debidas a sismos fuertes evitando el colapso del material
o la estructura completa.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 2 Las tablillas obtenidas de la zona externa de la guadua son
menos atacables por insectos y la zona entre nudos es casi
inmune a este ataque.
 La calidad cromática de la guadua es una ventaja para su
apariencia, sobretodo en variedades (biotipos dentro de la
misma especie) que presentan líneas o betas como guadua
angustifolia kunt variedad bicolor y guadua angustifolia kunt
variedad nigra.
 La posibilidad del material de ser oscurecido o blanqueado en el
proceso de fabricación son otra beneficio estético que presenta
ventajas para el material.
 El acabado del material cepillado es agradable y podría
prescindir de acabados posteriores como lijado o pintura.
Para la evaluación de costo-beneficio hecha en esta investigación se
elabora una matriz de costos y una tabla de ventajas por categorías,
para poder analizar la relación del costo con las ventajas del material y la
propuesta.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 3Tabla 13. Matriz de debilidades y fortalezas en el costo
Item debilidades fortalezas
Proceso de  Falta de cadenas  Materia prima con calidad
fabricación productivas disponible cerca de las
del laminado consolidadas ciudades.
 Falta de investigación  Reducción de costos y
y desarrollo aumento de la calidad en
tecnológico la obtención de tablillas por
 Costos altos en la el cultivador.
obtención de tablillas  Reducción del costo y
por el fabricante aumento de la calidad con
 Necesidad de adhesivos de contacto
adhesivos de alta nacionales
calidad importados
Proceso de  Costo alto de uniones  Costo proporcional al
construcción metálicas trabajo con madera
del reticulado estructural en maquinaria y
especialización de la mano
de obra
Puesta en obra  Facilidad para el transporte
y el montaje
 Reducción del desperdicio
y menor tiempo de
ejecución.
 Reducción de equipos y
personal especializado
Mantenimiento  Posibilidad de reemplazar y
reutilizar elementos
 Durabilidad frente a ataque
de insectos y condiciones
extremas de humedad
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 4Tabla 14. Cuadro comparativo ventajas en la industria de la construcción
Nivel de Ventajas del material laminado con guadua angustifolia
comparación kunt
Frente a otros  No genera gas carbónico, lo retiene en el crecimiento de
materiales en la planta
la industria de  Relación baja entre peso y resistencia, disminuyendo la
la carga muerta en una estructura.
construcción  Ventaja frente a cargas debidas a sismo por flexibilidad,
(Acero, reduciendo el colapso en sismos moderados.
aluminio,  Ventaja frente a fuego por el calentamiento lento que
concreto, evita el colapso de la estructura antes de extinguir el
cerámicos, fuego.
pétreos,  Baja conductividad y dilatación por calor, reduciendo el
plásticos) colapso en condiciones extremas de calor
 Comportamiento favorable en ambientes eléctricos o
químicos corrosivos
Frente a  Elementos de grandes dimensiones adicionando casi
madera y indefinidamente piezas cortas
guadua no  Eliminación de defectos y selección del material de mejor
laminada calidad
 Mejor secado e inmunización en piezas cortas antes del
laminado
 Variación en el armado de acuerdo a la necesidad
estructural
 Posibilidad de curvar elementos sin desperdicio y orientar
las fibras en el sentido del trabajo estructural
 Mayor resistencia del material ahorrando material
 Variación de la forma y reducción sección para ahorrar
material
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 5Nivel de Ventajas del material laminado con guadua angustifolia
comparación kunt
Frente a  Mayor fijación de dióxido de carbono
maderas no  Rápido crecimiento, siendo más productiva
nativas  Protege el suelo de la erosión por la anatomía de su
raíz(rizoma)
 No desplaza la flora y la fauna comparte el suelo con
otros cultivos
 Especie nativa cercana a las ciudades inversión baja en
el cultivo,
 Conocimiento en su cultivo sostenible y de calidad
Frente a  Mayor resistencia en las fibras de la zona externa
maderas entrenudos.
nativas y otros  Comportamiento elástico del material ante cargas altas
bambúes  Mayor resistencia al ataque de hongos e insectos en
tablillas de la zona externa entre nudos
 Mejor apariencia en variedades de color o con líneas
 Posibilidad de oscurecer o blanquear el material en la
fabricación
 Acabado final agradable reducción de acabados
posteriores
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 66 CONCLUSIONES
La investigación fundamenta y actualiza las bases teóricas sobre los
materiales y sobre los procesos de fabricación y evaluación del material,
con esto se logra definir y evaluar una propuesta de reticulado plano
fabricado con elementos de guadua laminada pegada.
De la propuesta y evaluación se concluye que el planteamiento de utilizar
para un sistema estructural elementos fabricados con la tecnología del
laminado pegado, y la especie de bambú propuesta, es técnicamente
factible y presenta ventajas demostradas experimentalmente, que
permiten avanzar en otras posibilidades estructurales para el material y
para el sistema estructural.
Las conclusiones técnicas específicas de la evaluación de la propuesta
que permiten avanzar en nuevos estudios e investigaciones sobre el tema
son:
 Es posible utilizar las dimensiones de tablillas estudiados para los
elementos de la propuesta estructural que se plantea en esta
investigación, como lo demuestra la evaluación que se hizo. De
esta misma manera se pueden plantear dimensiones para otros
elementos estructurales consiguiendo estandarizar los cortes.
 Es preferible un proceso de corte y secado de las tablillas antes del
proceso del cantoneado, para beneficio de quien cultiva y de
quien fabrica la estructura, como se demostró en la evaluación que
se hizo, el secado acelerado disminuye la calidad del material y
aumenta la contracción volumétrica y el proceso óptimo requiere
una inversión en espacio y alarga el tiempo del proceso.
 Es conveniente utilizar basas (nombre dado a los 11 metros del
culmo o tallo de la guadua medidos desde la cepa ver anexo 4)
para fabricar elementos estructurales de guadua laminada
pegada, a pesar de que la cepa (nombre dado a los 3 metros del
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 7culmo o tallo de la guadua medidos desde el rizoma ver anexo 4)
tiene mayor diámetro, espesor y ausencia de ramas, tiene una
ligera curvatura que disminuye el aprovechamiento, dificulta el
corte, y presenta menos distancia entre nudos, por tanto, más
nudos por metro lineal además tiene menor dureza y resistencia35.
 El esfuerzo último del material ante solicitación axial de compresión
y tracción puede compararse con una madera tipo A 36 según la
evaluación hecha a la guadua laminada pegada hecha en esta
investigación con esto se comprueba una posible aplicación
estructural de los laminados de guadua .
 La utilización de un adhesivo de contacto a base de policloropreno
PC agiliza el proceso de fabricación de los elementos , en los
procesos de prensado y curado en frío, comparado con la
utilización de una resina de urea formaldehído UF como adhesivo,
además de reducir el comportamiento frágil del material.
 Intercalar los nudos mejora la resistencia en el material, no intercalar
o dejar distancia muy corta entre ellos produce fallas localizadas en
los elementos en sentido paralelo a la fibra. Las fibras de la zona del
tabique son más cortas y se interrumpen longitudinalmente, fuera
de los tabiques las fibras largas refuerzan esos puntos. En la base de
las ramas los nudos interrumpen y desvían las fibras, estos deben
eliminarse.
 Un factor determinante en el armado de la estructura es la posición
del elemento con respecto a los ejes de la sección transversal. En la
evaluación del material se demostró la diferencia de la resistencia
entre la posición vertical y horizontal de las tablillas en una sección
de forma cuadrada.
 El material permite un maquinado similar al de la madera en
condiciones normales de humedad y afilado, como se demuestra
35 El avance en otras investigaciones demuestra que la composición microscópica es
diferente en la cepa y en la basa, por lo general en la basa hay menor diámetro y
distancia entre los haces vasculares, por tanto menos tejido blando (parénquima),
probablemente por la dinámica de crecimiento del bambú . Ver HIDALGO LÓPEZ, Oscar.
1975 Bambú, su cultivo y aplicación en la fabricación de papel, construcción,
arquitectura, ingeniería, artesanía 1975 y LONDOÑO P. Ximena; CAMARGO Gloria P.:
RIAÑO Néstor M. ; LÓPEZ Yamel Caracterización anatómica del culmo de Guadua
angustifolia Kunth, Pereira 2002 Seminario - Taller Avances en la investigación sobre
Guadua. Universidad Tecnológica de Pereira
36 Grupo de clasificación estructural para especies de madera que define la NSR 98 con
con F y F t= 14.5 Mpa (146.83 Kgf/cm2) para grupo A. Ver Asociación colombiana de
c
ingenieria sísmica Normas colombianas de diseño y construcción sismorresistente. Tomo 4
titulo G Edificaciones de madera.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 8en la evaluación de las uniones con la propuesta de armado de
tablillas que se ha planteado.
 Del análisis de los costos y los beneficios del desarrollo de una
tecnología apropiada a la guadua se concluye que; el proceso de
fabricación del material tiene un alto costo, que puede reducirse
con innovación e investigación en tres aspectos, maquinaria,
adhesivos, y optimización de procesos industriales.
 En el proceso de fabricación de la propuesta las uniones con
elementos metálicos como pernos y platinas se pueden sustituir por
uniones con adhesivos de empalmes de tipo estructural, con
ventajas en el costo y en la resistencia del sistema estructural
propuesto.
 El beneficio del desarrollo del material frente a otros materiales en la
industria, incluso madera y bambú justifica el costo del
procesamiento industrial del material.
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 9 97 FUENTES
 Eventos:
- Construcción en Madera y Bambú (materia electiva): Visitas a
obras, empresas e instituciones
- Seminario Bamboo 2001 (Guayaquil, Ecuador): Conferencias, feria
exposición.
- Seminario El rol del bambú en la prevención de desastres
(Guayaquil, Ecuador).
- Feria expo construcción y expo diseño y feria expociencia expo
tecnología 2001, (Bogotá, Colombia).
- Simposio Usos y servicios del bambú guadua, expo guadua,
(Armenia, Colombia): Conferencias, feria exposición.
- Seminario – Taller Avances en investigaciones sobre guadua,
(Pereira , Colombia): Conferencias, visitas a obras, empresas e
instituciones.
 Sitios web bases de datos:
- www.inbar.org.cn: sitio web de la red internacional del bambú y el
ratán, proporciona textos completos específicos sobre bambú y
ratán además de enlaces con instituciones, proveedores y eventos.
- www.americanbamboo.org sitio web de la sociedad americana del
bambú, importante fuente bibliográfica y de enlaces.
- www.domegroup.com: sitio web del grupo de fabricantes y
estudiosos de sistemas geodésicos reticulados.
- www.ipirti.com: sitio web del el instituto indio de investigación y
entrenamiento de la industria del triplex (IPIRTI).
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 0 Sitios web de empresas:
www.linanwindow.com
www.plyboo.com
www.wellmade.com
www.domes.com
www.bamboo-expo.com
www.wr.com.au
 Personas:
Arq. Fernán Díaz
Arq. Gonzalo Patiño
Arq. Luis Guillermo Hernández
Arq. Oscar Hidalgo
Ing. José Gustavo Martínez
Ing. Caori Takeuchi
Ing. Gustavo Granados
Ing. Anacilia Arbelaez
Ing. Gonzalo Corredor
Ing. Nelson Andrade
Ing. Ximena Londoño
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 18 BIBLIOGRAFÍA
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Biblioteca SINDU facultad de artes Universidad Nacional de Colombia,
Bogotá.
Biblioteca facultad de ingeniería Universidad Nacional de Colombia,
Bogotá.
Biblioteca Luis Ángel Arango Bogotá
red internacional del bambú y el ratán
biblioteca personal
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Medellín. Facultad de Ciencias agropecuarias
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de diseño y construcción sismorresistente. Tomo 4 titulo G
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EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 59 ANEXOS
Anexo 1 Tabla de características químicas de tablillas de guadua angustifolia kunt
tomado de Hidalgo López Oscar
Muestra Ceniza % Sílice % Lignina % Total carbohidratos
Zona externa 4.33 3.18 27.06 68.88
Zona interna 3.52 1.54 24.06 67.27
Porcion del nudo6.77 4.66 24.12 66.23
Anexo 2 Tabla de características físicas de tablillas de guadua angustifolia kunt
Parametro
Resultado Fuente
estudiado
CARVAJAL CAMINOS, William Norberto;
entre 10,7% y 19,2% ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo y
ROMERO ANTURY, Carlos Julio.
Humedad relativa
18,2% promedio BOTERO LARRARTE, Pablo C.
CARVAJAL CAMINOS, William Norberto;
entre 0.26 y 1.86 gr/cm3 ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo y
ROMERO ANTURY, Carlos Julio.
Peso especifico
entre 0.84 gr/cm3 y 0,88
BOTERO LARRARTE, Pablo C.
gr/cm3
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 6Anexo 3 Tabla de características mecánicas de tablillas de guadua angustifolia kunt
Parametro estudiado Resultados en Kg / cmª Fuente
DIAZ SASIAIN, Daniel; FACCINI
entre 548 y 1045 con nudo y entre
FREYMOND, Antonio y ROJAS PEÑA,
1020 y 1560 sin nudo
Jairo René.
entre 970 y 1659 en probetas conMERINO SÁNCHEZ, Fernando;
nudo y entre 943 y 1429 en probetaRODRÍGUEZ BERMÚDEZ, Gustavo y
sin nudo VALLEJO JARAMILLO, Antonio
entre 1017 y 3213 con promedio de
HIDALGO LÓPEZ, Oscar
1919
Resistencia a la tracción
CARVAJALCAMINOS,WilliamNorberto;
entre 420 y 2867 ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo
y ROMERO ANTURY, Carlos Julio
1668 en tablillas sin nudo 1294 en
BOTERO LARRARTE, Pablo C
cintas
SILVAV,MarioFelipeYLÓPEZM,Luis
545 promedio
Felipe
DIAZ SASIAIN, Daniel; FACCINI
entre 107000 y 173000 FREYMOND, Antonio y ROJAS PEÑA,
Jairo René.
entre 135000 y 277000 con promedio
Modulo de elasticidad a HIDALGO LÓPEZ, Oscar
de 215000
tracción
entre 69250 en probeta con nudo y CARVAJALCAMINOS,WilliamNorberto;
pared completa y 126630 en probeta ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo
sin nudo y pared completa y ROMERO ANTURY, Carlos Julio
entre483 y 660enprobetas connudoMERINO SÁNCHEZ, Fernando;
y entre 571 y 689 en probetas sinRODRÍGUEZ BERMÚDEZ, Gustavo y
nudo VALLEJO JARAMILLO, Antonio
Resistencia a compresión
CARVAJALCAMINOS,WilliamNorberto;
paralela
entre 372 y 493 ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo
y ROMERO ANTURY, Carlos Julio
máximo 450 BOTERO LARRARTE, Pablo C
Resistencia a compresión
máximo 2,26 BOTERO LARRARTE, Pablo C
perpendicular
entre 261,62 en probeta con nudo y CARVAJALCAMINOS,WilliamNorberto;
Módulo de elasticidad a
pared completa y 503,13 en probeta ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo
compresion
sin nudo y pared externa y ROMERO ANTURY, Carlos Julio
entre 45 y 144 con promedio de 93 HIDALGO LÓPEZ, Oscar
Resistencia al corte
CARVAJALCAMINOS,WilliamNorberto;
paralelo
entre 73 y 139 ORTEGON CRIOLLO, William Oswaldo
y ROMERO ANTURY, Carlos Julio
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 7Anexo 4 Partes de la guadua, tomado de SABOGAL Aureliano ,GIRALDO Edgar
COPA
VARILLLON
SOBREBASA
BASA
CEPA
RIZOMA
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE R ETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 8Anexo 5 Ficha técnica polimero 216 FEL
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 0 9EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 1 0Anexo 6 Ficha técnica PC 3000 vulcanizante PV-2
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 1 1EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO 1 1 2Anexo 7 Propuesta de aplicación de reticulado plano
EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG1EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG2EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG3EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG4EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG5EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG6EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG7EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG8EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG9EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG10EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG11EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG12EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG13EVALUACIÓN DE GUADUA LAMINADA PEGADA APLICADA A PROPUESTA DE RETICULADO PLANO WALTER BARRETO Anexo 7 PAG14