ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES Y CARAC­

TERÍSTICAS DEL CARRIZO PARA SU APLICA-

CION COMO MATERIAL DE REFUERZO EN

LA CONSTRUCCIÓN.

TESIS P R O F E S I O N A L

q u e p a r a o b t e n e r e l T í t u l o d e :

" I n g e n i e r o C o n s t r u c t o r ' '

R r e s e n t a :

R i c a r d o R i v e r a N ú ñ e z

M^virn D F I . . I Í _ ir\n¡r\

DEDICATORIA

A mi familia y amigos.

/

AGRADECIMIENTOS

Ing. Miguel A. Vazquez Contrcras

Ing. Francisco Ricci Chacón

tag. Humberto Olvera Salgado

Ing. Hilario Lopez Jácome

Ing Pedro Cabrera E.

Ing. Vicente Lcmus Díaz

Ing. Alfredo Maciel Cerda

Lie. Ricardo Kerber Palma

y a todas las personas que con su apoyo y conocimientos, colaboraron en la realización de este trabajo.

Í N D I C E

L INTRODUCCIÓN.

1.1. Objetivo y alcance. 1.2. Razones para la selección del tema.

O. DESCRIPCIÓN DEL CONCRETO.

2.1. Concreto. 22. Cemento. 2 3 . Agregados. 2.4. Características de los agregados disponibles.

ffl. CARACTERIZACIÓN DEL CARRIZO 14

3.1. Información general del carrizo. 3.2. Descripción taxonómica de las especies. 33 . Características de las varas recolectadas. 3.4. Recomendaciones para el empleo del carrizo.

IV. PROPIEDADES FÍSICAS 25

4.1. Contenido de humedad en secado natural. 4.2. Gravedad especifica del carrizo. 43 . Absorción. 4.4. Adherencia carrizo-concreto.

V. PROPIEDADES MECÁNICAS - 46

5.1. Generalidades. 5.2. Resistencia a la compresión. 53 . Resistencia a la tensión. 5.4. Resistencia al cortante paralelo a las fibras. 5.5. Resistencia a la flexión.

VI. ELEMENTOS ESTRUCTURALES D E C O N C R E T O R E F O R Z A D O S C O N CARRIZO 96

6.1. Comportamiento de trabelosa. 6.2. Comportamiento de vigas.

VH. CONCLUSIONES 117

BIBLIOGRAFÍA 119

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN 1.1. OBJETIVO Y ALCANCE.

El objetivo de este trabajo es el de contar con los conocimientos técnicos suficientes, basados en estudios experimentales de las principales características de las varas de carrizo, capaces de garantizar la conveniencia de utilizarlas como refuerzo en elementos de concreto para la construcción ligera.

Debido al enfoque que se piensa dar a este estudio para la aplicación del carrizo, es indispensable el análisis de sus propiedades físicas y mecánicas, que ocuparan la parte central de esta investigación. Sin embargo, para tener un mejor conocimiento de él y su funcionalidad, se incluyen otros lemas importantes directamente relacionados con el objetivo.

Al principio se estudiará y presentará la información general de los materiales que se pretende utilizar, así como las recomendaciones para su manejo y aplicación; y en la última parte se estudiará el comportamiento 4eJ carrizo ya integrado como refuerzo en algunos elementos estructurales de concreto.

2

1.2. RAZONES PARA LA SELECCIÓN DEL TEMA.

La selección del carrizo como material de construcción por investigar en este caso, se apoya en dos razones principales: La económica y la técnica, por la carencia de información relacionada a esta planta, cuyas cualidades para su uso en edificación rural son conocidas desde nuestros antepasados.

En el aspecto económico, la inquietud se basó en la situación actual de la construcción, específicamente de vivienda, por ser un tactor que cada vez tiene mayor demanda por parte de la población creciente en nuestro país, y en donde los recursos monetarios de la inmensa mayoría resulta insuficiente para solventar los altos costos de los materiales de construcción. Por lo anterior, se estimó que el carrizo podría ofrecer ventajas como substituto económico del acero de refuerzo, ya que es un elemento natural que se desarrolla en gran parte de nuestro territorio sin la necesidad de muchos cuidados y gastos para su cultivo, implicando esto, un beneficio para la gente que deseé aplicarlo a la construcción.

Por supuesto, no se puede esperar que el carrizo llegue a igualar o superar las características de resistencia y especificaciones técnicas que el acero posee, pero enfocando su utilización al refuerzo en el concreto para la vivienda rural o de interés social de reducidas dimensiones, pudiera realizar una función satisfactoria al cumplir con las exigen­cias de resistencia estructural que son menores a las normales, en donde el acero es insustituible.

Con esto se pretende aclarar que no se busca desplazar al acero comúnmente empleado para este fin, sino buscar una opción más viable en lo económico para cierto tipo de vivienda, donde el carrizo pudiera desarrollar sus capacidades con la seguridad necesaria.

En cuanto a la segunda razón que llevó a seleccionar este tema, fue el hecho de que aún cuando éste material es usado por nuestros campesinos desde hace muchos años como elemento constructivo para sus techumbres, bardas y muros, no se tiene conocimiento de alguna investigación acerca de las propiedades resistentes y mecánicas del carrizo para usarse como posible refuerzo para concreto. Únicamente se sabe por la experiencia de estas personas, que tiene ventajas de aplicación, tales como: Buena relación resistencia-peso, que es esencial para la fabricación de sus techos, y de su capacidad como aislante acústico y térmico al cubrir el emparrillado de sus muros con capas de barro, sistema popularmente llamado de "Bajareque" o embarre. Debido a esta falta de información y a que es un material aceptado por ellos como elemento para la construcción de sus viviendas, se vio la necesidad de estudiarlo cuidadosamente para conocer sus características en beneficio de una mejor aplicación.

Cabe señalar, que se recopiló toda la información disponible sobre estadios similares efectuados sobre el bambú, material que se ha utilizado para reforzar el concreto, pues al ser sus varas relativamente parecidas a las del carrizo, aportarían bases importantes para el seguimiento de este trabajo. La mayoría de las investigaciones fueron realizadas en países asiáticos, donde el bambú es una planta muy común y por tanto se tiene un mayor conocimiento de sus características y su aprovechamiento como material de construcción.

Por último, se espera que esta investigación sirva como referencia para estudios posteriores que amplíen los conocimientos sobre este material y sus aplicaciones.

CAPITULO II 3

DESCRIPCIÓN DEL CONCRETO Zl. CONCRETO.

Al ser el concreto el material base para la aplicación del carrizo como refuerzo, las características y componen­tes de éste, son por lo tanto aspectos importantes de los que se hará una breve descripción que ayudará a lograr un mejor entendimiento en el desempeño que se registre de su función.

El concreto es un material pétreo artificial, constituido principalmente por tres elementos básicos: - cemento - agregados y - agua que al mezclarse crean una masa heterogénea de material inerte, aglutinado por un cementante que reacciona químicamente, formando con los agregados una pasta que fragua tomando una dureza calculable capaz de resistir los esfuerzos a que sea sometido y con la forma que se le de en los moldes en que se coloque, para satisfacer los diseños que el proyecto requiera. A veces se añaden ciertas substancias, llamadas aditivos o adicionantes, que mejoran o modifican algunas propiedades del concreto.

Las propiedades del concreto, tanto recién mezclado como en su estado sólido, están íntimamente asociadas con las características y las proporciones relativas de estos componentes.

La mezcla de concreto, definida como la masa de los elementos de éste que racionalmente compuesta y minuciosamente mezclada antes de que comiencen los procesos de fraguado y endurecimiento, debe satisfacer dos requisitos principales:

1.- Poseer buena docilidad, que corresponda al método empleado en su producción, para facilitar su acomodo y compactación.

2.- Conservar durante el transporte y colocación la homogeneidad alcanzada durante la preparación, para lograr las resistencias calculadas.

En cuanto al concreto endurecido, consecuencia de la hidratación del cemento que aproxima las partículas en los productos de la reacción, las propiedades que debe contener son las siguientes:

1.- Resistencia mecánica. 2.- Baja permeabilidad. 3.- Estabilidad al frío. 4.- Baja contracción y dilatación. 5.- Baja conductibilidad térmica.

El gran desarrollo que ha tenido el concreto en el ramo de la construcción, se debe a las ventajas tecnico-cconómicas que ofrece, como: Bajo nivel de gastos para fabricar estructuras, al emplear materia prima local; posibili­dad de usarlo en estructuras prefabricadas y monolíticas de diferente tipo; mecanización total y automatización al prepararlo. La mezcla de concreto, al tratarla debidamente, permite moldear artículos de forma óptima desde el punto de vista de la mecánica de construcción y la arquitectura. El concreto es duradero y con buena resistencia al fuego; su masa volumétrica, resistencia mecánica y otras carac­terísticas pueden modificarse dentro de amplios limites y obtener un material con propiedades prefijadas.

4

La insuficiencia del concreto consiste, al igual que todo material de piedra, en una resistencia baja a la tracción, . la cual es de 10 a 15 veces inferior a la correspondiente a la compresión. Esta deficiencia se elimina mediante la colocación de refuerzo en las zonas donde se preveé que se desarrollarán las tensiones las bajo las acciones de servicio, restringiendo el agrietamiento originado por la poca resistencia a la tensión del concreto. Como es bien sabido, este refuerzo a la tensión está constituido por barras de acero corrugado, que para nuestro caso, es precisamente el material que se va a substituir por varas de carrizo.

5

2.Z CEMENTO.

El cemento es el componente del concreto que en presencia del agua produce una reacción química llamada hidratación. Con ésta se obtiene la pasta de cemento que sera el material aglutinante que tiene tres funciones diferen­tes:

1,- Proveer lubricación a la masa plástica y fresca. 2.- Llenar los huecos entre las partículas de los agregadas inertes, generándose así impermeabilidad en el producto

endurecido. 3.- Conferir la resistencia necesaria al concreto en su estado endurecido.

Las propiedades de la pasta dependen de las características del cemento, las proporciones relativas de agua-cemento y la completa combinación química entre los mismos.

El cemento portland está compuesto principalmente por silicatos de calcio (70-80%) y se produce por la trituración fina del clinker con un poco de yeso (3-5%). La adición de este último regula el tiempo de fraguado, ya que de otra manera serla casi instantáneo.

El clinker es un material granulado obtenido por la cocción hasta la sinterizacjón a 14S0°C de una mezcla de materias primas, que consta de carbonato de calcio (creta, caliza compacta, margas, y otros tipos de calizas) y silicatos de aluminio (arcillas, escorias de alto horno, etc.).

La calidad del clinker define todas las propiedades del cemento portland, mientras que los aditivos introducidos en el cemento tan sólo las regulan. La calidad del clinker depende de su composición química mineral, de la minuci­osidad con que se prepara la mezcla de materias primas, de las condiciones de cocción y del régimen de enfriamiento del clinker obtenido.

Características y Aplicaciones Generales de tos Tipos de Cemento Portland.

Tipo I .- Este tipo de cemento (de las marcas Tolteca y Anahuac) es el que que utilizó para la fabricación del concreto en las muestras, por ser el de uso mas frecuente y mayor disponibilidad. Tiene las carac­terísticas de una alta generación de calor de hidratación y altas resistencias mecánicas.

Tipo n.- Para uso general, cuando se requiera un calor moderado de hidratación y cierta resistencia a los sulfates. Se emplea preferentemente en obras hidráulicas, concretos masivos y en obras sujetas a climas cálidos.

Tipo m.- Cuando es necesaria una alta resistencia a temprana edad del concreto. Tiene una alta generación de calor de hidratación y sus partículas son las más linas. Permite un pronto descimbrado y propio para inyecciones y climas fríos.

Tipo IV.- Para obtener un bajo valor de hidratación y a poca velocidad. Es de buena resistencia al ataque de los sulfatos, pero de desarrollo lento de la resistencia mecánica. Es el más apto para concretos masivos y obras sujetas a climas muy cálidos.

Tipo V .- Para alta resistencia a tos sulfatos. Generación de calor moderada, menor al Tipo II, especial para obras sanitarias que están muy expuestas ai ataque severo de los sulfatos.

6

Las especificaciones técnicas del cemento que garantizan su calidad, se encuentran en normas bien definidas como las C-109, C-11S, C-151, C-190, C-191 y C-126 entre otras, que por su gran extensión no hacemos mención; pero que por ser el cemento un producto ampliamente comercializado, se estima que el material ya viene autorizado por los labora­torios de control de calidad del fabricante.

•

7

23. AGREGADOS.

Llamamos agregados a los materiales inertes del concreto que ocupan por lo menos 3/4 partes de su volumen. Esto se explica por ser mas baratos que el cemento, lo que hace más económico poner la mayor cantidad de aquellos y la menor de este. No obstante, la economía no es la única razón para utilizarlos, ya que además proporciona al concreto la enorme ventaja técnica de darle mayor estabilidad volumétrica y mas durabilidad que si se emplea solamente pasta de cemento.

Todas las partículas de los agregados proceden originalmente de volúmenes mayores que se han fragmentado por procesos naturales como intemperismo, erosión, abrasión, airaste, etc.; o por fragmentación artificial lograda por trituración de las rocas. Debido a esto, las propiedades de los agregados dependen de la roca original, como: Propiedades químicas, composición mineral, descripción petrográfica, densidad, dureza, resistencia, estructura de poro, color, estabilidad física y química, etc. Por otra parte, hay propiedades que poseen los agregados, pero que están ausentes en la roca original; la forma, el tamaño de la partícula, la textura superficial y la absorción. Todas estas propiedades ejercen una influencia considerable en la calidad del concreto, fresco o endurecido. Un agregado cuyas propiedades son óptimas en su totalidad siempre dará un buen concreto, lo contrario no siempre es válido, por lo que se debe aplicar un buen criterio de comportamiento en el concreto.

Los tamaños de los agregados que se utilizan en los concreto van desde unos cuantos milímetros hasta partícu­las pequeñísimas de décimas de milímetro en sección. La distribución de las partículas según su tamaño se llama granulometría. Cuando se quiere hacer un concreto de baja granulometría se usan agregados que provienen de depósitos que contienen gran variedad de tamaños, este puede llamarse agregado en bruto, para producir lo que llamamos concreto en masa.

La práctica más común en la fabricación de concretos de buena calidad, es obtener agregados que entren cuando más, en dos rangos de tamaño. La división principal se hace entre el llamado Agregado Fino o arena, cuyo tamaño no es mayor de 5 mm (3/16") y el Agregado Grueso o grava, que comprende material mayor de 5mm. Generalmente la división se hace por medio del tamiz N°4, de 4.75 mm. Se dice que la arena tiene un limite de tamaño menor del orden de 0.07 mm o menos. El material entre 0.06 y 0.002 mm se clasifica como limo y si son partículas más pequeñas, se les conoce como arcillas. La marga es un depósito blando que está formado por arena, limo y arcilla en proporciones aproximadamente iguales.

La forma y textura de la superficie de los agregados, aparentemente ejercen gran influencia en la resistencia del concreto. Se ve más afectada la resistencia a la flexión que la resistencia a la compresión, y los efectos de la forma y textura superficiales son esencialmente importantes en el caso de concretos de alta resistencia.

No se sabe todavía cuál es la función total de la forma y textura de los agregados en el desarrollo de resistencia del concreto, pero es posible que una textura más áspera de por resultado una mayor fuerza de adherencia entre las partículas y la matriz de cemento. Así mismo, la mayor área superficial del agregado angular significa que se puede lograr una fuerza más grande de adherencia.

La laminación y la forma del agregado grueso en general, tienen un efecto notable sobre la trabajabilidad del concreto. El aumento de angularidad de mínimo a máximo reduciría el factor de compactación alrededor de 0.09, pero está claro que en la práctica no puede haber una relación única entre los dos factores, ya que hay también otras propiedades del agregado que afectan la trabajabilidad.

Los exámenes geológicos de los agregados son muy útiles para evaluar su calidad y, especialmente, para com­parar un agregado nuevo con otro cuyos antecedentes en servicio sean conocidos. Además se pueden detectar propiedades adversas como la presencia de alguna forma inestable de sílice que pueda provocar expansiones en le concreto. En el caso de agregados artificiales, también es conveniente estudiar la influencia de los métodos de fabrica-

8

ción y el procesamiento.

Para poder reconocer las propiedades de los agregados, es útil su clasificación mineralógica, pero ésta no proporciona información básica para predecir su comportamiento en el concreto, ya que no hay minerales de utilidad universal y pocos son invariablemente malos.

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Z4. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS DISPONIBLES.

Debido a que las maestras donde se aplicaría el concreto serían de tamaño reducido y los elementos, con armado de carrizo muy cerrado, se consideró conveniente la fabricación del concreto con agregado fino únicamente. La razón fue evitar que las piezas pierdan su homogeneidad al no poder pasar libremente la grava por todos los espacios. Por ello, sólo se determinaron las características de la arena disponible, procedente de la mina de Sta. Fé, D.F.

El análisis de las características de la arena, tuvo como primera finalidad el confirmar que el material cumpla con los requisitos especificados por las normas correspondientes para éste y poder ser utilizado en la mezcla. Una vez aprobadas estas condiciones, se determinaron los valores necesarios en la dosificación de la mezcla, como: El módulo de finura, absorción, gravedad específica y peso volumétrico entre otros, para que con el correcto proporción-amiento se consiguiera la resistencia esperada en los diversos elementos del concreto que se fueran a fabricar.

Grannlometrfa.

De acuerdo al procedimiento y especificaciones planteadas en la norma C-136 de la ASTM, se realizó el análisis granulométrico obteniéndose los siguientes valores:

M a l l a S e .

4 ñ

16 30 50

1 0 0 2 0 0

c h a r o l a

T a b l a ? e s o F ro raed lo Se ten icSe <qr)

37 . 33 3 3 . 3 3 SC.OO

1 0 4 . 3 3 6 0 . 6 7 4 5 . 3 3 3 1 . 3 3 3 3 . 6 7

4 8 1 . 9 9

2 . 4 . 1 . P o r c i e n t c j

7 . 7 4 | 1 3 . 3 6 j

2 1 . 0 5 j 1 2 . 5 9 j

9.40 1 6.5C Z.b-i

10 0 . 0 3 |

| F , . r c ¡ e n t e Acumulado

1 7 .74

j 4 7 . 0 2

i 8 1 . 2 6 I 9 0 . 6 C i -37.16 ! 1 0 0 . 0 0

! .-: 1 9 . 61

Módulo de Finura.

El módulo de finura se define como la suma de los porcentajes acumulados retenidos en ¡os tamices de la serie estándar: 150,300,600um, 1.18,2.36,5.00mm (ASTM N° 100,50,30,16,8,4).

El módulo de finura se puede considerar como el peso promedio de aucerdo con el tamaño del tamiz más fino. El valor del módulo de finura es más alto mientras más grueso es el agregado. Es útil para medir variaciones ligeras en agregados de la misma fuente y nos da un indicio del posible comportamiento de una mezcla de concreto hecha con agregado de cierta granulometría.

La suma del material retenido acumulado sin considerar la malla N° 200 y la charola, es de 322.45, por lo tanto:

10

322.45 M R = = 3.225

100.00

Gravedad Específica y Absorción.

En principio, habrá que definir los conceptos relativos a los valores que se van a obtener, según la norma ASTM E-12.

GRAVEDAD ESPECIFICA DE LA MASA- Es la razón del peso en aire de un volumen unitario de material (seco) a determinada temperatura, entre el peso en aire (de la misma densidad) de un volumen unitario igual de agua desti­lada, libre de gases y a determinada temperatura. El volumen del material incluye los poros permeables e impermeables.

GRAVEDAD ESPECIFICA APARENTE- ídem al anterior, con la única diferencia aquí de que el volumen del material sólo incluye los poros impermeables.

GRAVEDAD ESPECIFICA CONDICIÓN S.S.S..- El peso en aire de un volumen unitario de material húmedo en condición saturada y superficialmente seca, entre el peso del mismo volumen de agua destilada. El volumen del material incluye los poros permeables e impermeables.

ABSORCIÓN.- La cantidad de agua contenida en el material en condición saturada y superficialmente seca, expre­sada como porcentaje del peso seco del mismo.

La determinación de la gravedad especifica ly absorción del agregado fino, se realizó conforme a la norma C-128 de la ASTM La muestra en todos los casos se fijó en 500 gr (condición saturada y superficialmente seca).

Procedimiento:

1.- Se introdujo al matraz una muestra de 500 gr de arena en condición S.S.S. 2.- El matraz se llenó de agua hasta la marca de 450 mi, después de eliminar todas las burbujas de aire. 3.- Se pesó el matraz con la muestra y el agua. 4.- La muestra se somete a secado durante 24 hrs. a 100-110°C y se tomó el peso seco.

Equipo:

1.- Balanza con sensibilidad de 0.1 gr. 2.- Matraz Lechatellier de 450 mL 3.- Horno eléctrico. 4.- Recipientes metálicos para saturar muestras y para secado.

Valores Obtenidos:

A = 479gr. V = 450 ml. W = 239gromL

11

siendo: A = Peso en gramos de la muestra secada en horno. V = Volumen en mililitros del matraz. W = Peso en gramos o volumen en mililitros de agua añadida al matraz.

Desarrollo:

a) Absorción = 500-A

A

500-479

479 ->4384%

b) Gravedad Esp. = A 479

V-W 450-239

479 gr

211 mi

c) Gravedad Esp. Cond. S.S.S.

500 500

V-W 450-239

500 gr

211 mi

479 d) Gravedad Esp.

Aparente. (V-W)-(500-A) (450-239)-(500-479)

479 479 gr : = = > 2.521 gr/cm3

211-21 190 mi

Peso Volumétrico.

Se define como el peso del agregado que ilenraría un recipiente con volumen unitario. La medida puede ser en estado suelto o compacto.

La determinación del peso volumétrico, se hizo para dos estados de la arena: En condición seca y en condición ambiente. Esto con el objeto de poder utilizar el último valor en la dosificación del concreto, ya que en este estado se aplicaría.

En los dos casos se siguió el procedimiento planteado en la NOM C-73 para la obtención del peso volumétrico suelto y compacto, con la sola excepción del horneado a 105°C hasta peso constante para la arena en condición ambiente.

FORMULA: P.V. (Kg/m3) = PESO DEL MATERIAL (gr)

VOLUMEN RECIPIENTE (lt)

donde: PESO DEL MATERIAL = Peso total - Tara.

Datos: Cilindro Metálico (Recipiente) Volumen-> 51L Tara—> 2,600 gr.

12

CONDICIÓN SECA (Contenido de Humedad 0.0%)

10,210 -2,600 P.V. Suelto: P. Total = 10,210 gr, = 1,522 Kg/m3

5

11,370-2,600 P.V. Compacto: P. Total = 11370 gr, = 1,754 Kg/m3

5

CONDICIÓN AMBIENTE (Contenido de Humedad 4.47%)

10380 -2,600 P.V. Suelto: P. Total = 10380 gr, = 1,556 Kg/m3

5

11,490-2,600 P.V. Compacto: P. Total = 11,490 gr; = 1,778 Kg/m3

5

GRÁFICA 2.4.1. Arena de Mina de SU. Fé, D.F.

limite Limite Curva

120

100

80

60

40

20

0

-20

Porcentaje Retenido Acumulado.

x^^ c vv

^ ^ %

^v**_ ^^w V

^ • " ^ ^"^^

— -

CH 200 100 50 30

Malla N2

16

14 CAPITULO III

CARACTERIZACIÓN DEL CARRIZO 3.1. INFORMACIÓN GENERAL DEL CARREO.

Carrizo, es el nombre local que se le da a una hidrófita enraizada emergente, al igual que camcillo, najchow, (en Huave) en Oaxaca, y Imge reed en Norte América. Con este nombre se les designa a varias especies de gramíneas, pero para la investigación, se limitó el estudio a sólo dos variedades qne presumiblemente presentan las mayores ventajas para su uso.

Las plantas referidas tienen la siguiente clasificación:

FAMILIA .-POACEAE O DE LAS GRAMÍNEAS. GENERO .- ARUNDO. ESPECIE .- DONAX.

1) VARIEDAD .- VERSICOLOR. 2) VARIEDAD .- DONAX.

Aunque como se mencionó, se trata de dos riistimas variedades, la diferencia entre estas radica en sus hojas y en la inflorescencia que se encuentra en la parte superior, teniendo el tallo prácticamente igual. De hecho entre las dos, no se puede distinguir una variedad de la otra por el sólo análisis de las varas cuando están recién cortadas. Sin embargo, al término de la desecación sí existe una ligera diferencia entre las texturas de la superficie, al presentar la variedad Versicolor, pequeñas y numerosas estrias en el sentido longitudinal, perceptibles al hacer girar una una alrededor del tallo. En cambio, la otra variedad mantiene su superficie perfectamente lisa.

Por otra parte, la selección de esta especie (DONAX), se debe a varias razones, como: Que son las más robustas en comparación con otras similares como ¡zArundinella, Zeugites, Gyneriumy Cortaderia, por lo que se puede esperar una mejor resistencia mecánica. Otra razón importante, es que son bastante comunes en toda la República Mexicana. Se tiene conocimiento de ellas en prácticamente todos los Estados, por lo que se vuelve un material muy accesible para los campesinos, aparte de las ventajas que tiene de no necesitar ser cultivado, pues se da abundantemente en cualquier tipo de clima o de altitud. Por ejemplo, se le encuentra lo mismo en las playas que en los alrededores de la Cd. de México. La única condición necesaria, es que el suelo sea de humedad permanente, por lo que se extiende en forma de man­chones alrededor de lagos, orillas de rfos y playas. Debido a esto, crece generalmente en suelos arenosos, aunque también se sabe de suelos areno-arcfllosos y en peñas­cos donde ha proliferado.

Como una de las ventajas principales, se considera la de que su crecimiento es muy rápido, alcanzando su desarrollo completo en un lapso máximo de 2 años, tiempo en que alcanza su altura, diámetro, espesor de pared y contenido de humedad finales, que inciden directamente en sos propiedades y por lo tanto en máxima resistencia.

Su crecimiento, localización y extensión, fueron también aspectos decisivos para preferir al carrizo sobre el bambú. Pues aparte de que del último sólo hay en buenas cantidades al sur y sureste de la República, por tener climas adecuados y en algunos casos con ciertos cuidados, su principal desventaja estriba en que el periodo de crecimiento para que adquiera todas sus características de completo desarrollo, es de 4 años para las especies rápidas y de hasta 10 anos para algunas otras especies. Como consecuencia, esto lo vuelve poco práctico para emplearse en nuestro país, aún cuando es posible que tenga mejores propiedades de resistencia que el carrizo.

Las aplicaciones que del carrizo se han obtenido a la fecha, demuestran que es una planta muy conocida por los mexicanos, pues ha sido utilizada desde hace cientos de años para la fabricación de flechas para la cacería, trampas para la pesca (por los Tarahumaras), como emparrillado para la techumbre y muros de las casas, artesanías (como canastas y flautas) e le Ultimamemte, se han utilizado las hojas tiernas como forraje para el ganado y cultivado para la estabilización de dunas.

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En el Mapa #1, se pueden observar los Estados de la República donde existe una buena cantidad de carrizo Arundo Donax. Pero para ampliar un poco su localization, se enumerarán algunos sitios específicos de manchones grandes bien ubicados:

MAPA#1

Isla de Enmedio, Ver.

F. Carrillo Puerto, Yuc.

Sta. Martha Tehuetlán, Oax.

Batopilas, Cfíih.

Piedras Azules^ Sin.

Huétamo, Mich.

San Pablo, Ver.

Punta del Morro, Ver.

Huauchinango, Pue.

Rio la Catarina, N.L.

Manzanillo, Col.

Laguna del Ostión, Ver.

Río Grijalva, Chis.

Progreso, Yuc.

Lago Yuriria, Gto.

Jojutta, Mor.

Hazatlán, Sin.

Vigía Chico, Q.R.

Laguna Muyil, Tulum, Q.R.

Chetumal, Q.R.

Ucum, Front. Belice.

Jalapita, Tab.

Actopan, Hgo.

Lago de Pátzcuaro, Mich.

Chichupa, Chih.

Presa la Venta, Oro.

Charapotón, Camp.

Cosamaloapan, Ver.

Las delicias. Ver.

El Salto, Pue.

Catenaco, Ver.

San Mateo del Mar, Oax.

Cerro la Giganta, B.C.S.

Montebello, Chis.

Zinancatán, Chis.

Laguna Epatlán, Pue.

Lago Tres Palos, Gro.

Salina de La Borrascosa, Son.

Río Tomatlán, Jal.

Cd. del Carmen, Camp.

Isla Aguada, Camp.

Chichen Itza, Yuc.

ChontaIpa. Tab.

VilLahermosa, Tab.

* Fuentes.- Herbario de COTECOCA (SARH), .- Herbario Nacional, Instituto de Biología (UNAM).

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En la vegetación de estas zonas, se encuentra asociado a Typha, Thaüa, Charrúa, Maran&aceae Pennisetum, Echinocloay Mimosa.

Desgraciadamente no se cuenta con estudios gubernamentales sobre la población de estas gramíneas en nuestro país, por lo que sólo se pueden hacer estimaciones mediante las informaciones de recolección que conservan los herbarios e institutos de biología de las principales universidades.

En referencia a las poblaciones de cañaverales en otros países, se sabe que la superficie total de estos en la U.R.S.S. es de cerca de 5 millones de hectáreas (equivalente al 13% de su superficie forestal) están ocupadas por estas plantas y bambú principalmente. No obstante, hay que remarcar que las poblaciones más importantes se encuentran en los países tropicales.

Por último, valdría la pena hacer mención de una planta también incluida dentro de las gramíneas llamadas carrizo; esta es la Phragmites Australis, que aunque no se recolectó para su estudio, se cree pudiera tener un compor­tamiento muy parecido al de las dos variedades ya citadas; principalmente al Arando Donax, por su gran semejanza en la apariencia y por lo mismo muchas veces confundidas una con la otra. Por lo anterior y porque igualmente reúne las mismas características de loralización, extensión y crecimiento, no se debería dejar de considerar como uno de los tipos de carrizo que más convendría para su aplicación en la construcción. De todas maneras, en el futuro, un análisis básico de sus propiedades generales, sería aconsejable para confirmar esta suposición y poderlo utilizar en su momento con mayor seguridad y confianza.

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3.2. DESCRIPCIÓN TAXONÓMICA DE LAS ESPECIES.

Arundo L

Cafias altas perennes con hojas anchas, linearcas y panículas alargadas en forma de plumero; espiguillas multi-lloscu lares, los flósculos superiores gradualmente mas pequeños, ápices de todos los flósculos más o menos iguales; raquilla glabra, desarticulándose arriba de las glumas y entre los flósculos; glumas algo desiguales, membranáceas trinervadas, estrechas, gradualmente atenuado-puntiagudas, aproximadamente tan largo como la espiguilla; lemas delgadas, trinervadas, denso y suavemente largo pilosas, ápice estrecho, las nervaduras terminando en dientes delga­dos, el nervio central prolongado en una arista recta.

Género con aproximadamente 6 especies, nativas de Asia, una introducida a los Estados Unidos y América tropical. Especie lectotipo: Arundo Donax L

Arundo Donax L Sp. PL 81.1753.

Rizomas gruesos y nudosos; cuímos con frecuencia leñosos, de 2 a 5 metros de alto por 15 a 40 mm de diámetro, amacollados o formando grandes colonias; vainas por lo general más cortas que los entrenudos, algunas planas, collar incoloro; lígula membranácea, menos de 1 mm de largo, pubescentes; láminas largas de 15 a 70 cm de largo por 30 a 50 mm de ancho, planas, lanceolado-acuminadas, los márgenes ásperos, lisos con excepción del ápice, que es ligeramente áspero.

Panícula comúnmente de 30 a 60 cm de largo, oblonga, usualmente de color café claro, copiosamente vellosa, densa como plumero; espiguillas numerosas, de 10 a 13 mm de largo, sobre pedicelos escabrosos, delgados, casi de igual longitud que las espiguillas, 2 ó 3 flósculos angostos, lanceolados; glumas de color púrpura de 8 a 10 mm de largo, la segunda ligeramente más aguda, trinervada, aproximadamente de la misma longitud que la espiguilla; lemas acuminadas de 9 a 10 mm de largo, con 3 nervaduras delgadas, las aristas algunas veces extendiéndose más allá de las glumas, pilosas, los vellos inferiores por lo general tan largos como la lema, arista con frecuencia de 1 a 2 mm de largo; Taquilla con entrenudos glabros; palea la mitad del largo de la lema, truncada, ciliada en las quillas; n=55 (cónico cromosómico)

Los especímenes estériles de ésta planta pueden confundirse con la planta nativa Phragmiíes Auslmlis, la cual también forma grandes colonias en numerosos lugares de las tierras bajas del Pacífico y ocasionalmente en el interior. Los especímenes con inflorescencia de ambas especies se distinguen por la pubescencia o la ausencia de ésta sobre las lemas y las Taquillas y por el largo de las glumas, en Phragmítes éstas son más pequeñas que las lemas.

Plantas estériles de Arundo pueden también confundirse con bambúes, especialmente cuando éstas forman grandes colonias y aparentan ser parte de la vegetación nativa, como el algunas barrancas abajo de Guadalajara. La ramificación de los gruesos rizomas es parecida al de de los bambúes, la ramificación arriba de la base es extravaginal (esto es, las nuevas ramificaciones del culmo atraviesan la base de las vainas), los culmos son huecos y desfoliándose gradualmente hacia la base y en muchos de los culmos viejos, las láminas están muy reducidas en tamaño, algunas veces sólo de 10 a 15 cm de largo y 1 cm de ancho. En todos nuestros bambúes nativos, sin embargo, las láminas de las ramas superiores están sostenidas en un peciolo corto articulándose con la vaina, además las láminas de Arundo son subenvofventes, anchas hacia la base, persistentes, usualmente con aurículas cafes prominentes y con una lígula ancha pero corta, membranácea y ciliada.

La forma variegada llamada Arundo Donax Lf. Versicolor (Mill.) Stokes, son de la forma con las hojas veteado-amarillas longitudinalmente.

18

Se ha cultivado en San José de Costa Rica, y parecía que sólo florecía bajo las condiciones ecológicas de éste lugar.

* Fuentes.- Fíeldiana Botany. Las Gramíneas de México. Manual of the Classes of the U.S. Flora Novo-Galiciana. Fig.3.Zl.

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19

Arando Donax Fig. 3.2.2.

20

Phragmites Australis Fig. 3.2.3.

21

3.3. OUíAenERISnCAS DE LAS VARAS RECOLECTADAS.

Ba total, se consiguieron aproximadamente 300 plantas. La mayoría con sos taUos ya maduros, bies desarrolla­dos y rectos.

SKr airara en promedio fte de unos 4 metros sobre el terreno, pe» posteriormente con la sección que se dejó enraizada y eí corte dé las puntas, las varas almacenadas únicamente tuvieron una loogitad de 3 metros. (Fig. 33.1.) El diámetro, engeneral,estuvo entre los 2 y 3cm ala mitad de la vara, ya que va decreciendo conforme a la altura.

Rg.33.1.

Su color verde, muy vivo y brillante, caractcrísiico del gran contenido de humedad, se iba desvaneciendo paulatinamente durante el periodo de desecación, basta que alrededor del mes y medio dé almacenamiento adquiría una tonalidad dorada. De la misma manera, su gran flexibilidad inicial, se iba perdiendo con el tiempo para transformarse en elementos cada vez más rígidos.

Debido a la época en que se hizo el corte, no fue posible obtener las plantas con su inflorescencia, lo que en cierta forma dificultó un poco la clasificación, pues la mayoría de las diferencias entre las especies son detectables en esta parte. De acuerdo a la experiencia de los campesinos locales, la floración es anual y en la temporada comprendida entre los meses de abril a junio.

Las varas almacenadas se agruparon de acuerdo a su origen para evitar confusiones, especialmente las dos de la variedad Donan, ya que las Versicolor aunque en un principio también son iguales, al final de la desecación si se podían distinguir al usarlas. Durante la desecación, se podía corregir ligeramente la curvatura de algunas varas, atándolas firmemente entre ellas a lodo lo largo.

22

La razón de recolectar los (alios de 3 localidades diferentes, fue con el objeto de no limitarnos a las características peculiares de un sólo manchón de carrizo y asi obtener resultados más generalizados.

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Los lugares y variedad de carrizo que se encontró en cada uno, son los siguientes:

Huauchinango, Puc. - Var. DONAX TIPO I *

Zona de canales, Xochímilco, D.F. - Var. VERSICOLOR — TIPO II *

Lago de Cuitzeo, Punto "El Coro", - Var. DONAX TIPO HI« Mich.

* .- En lo sucesivo, cuando sea necesario referirnos a algún carrizo en especial, se utilizará la nomenclatura: TIPO I, II ó III, para mayor comodidad. Como se verá más adelante, esta distinción se tomará muy un cuenta en algunas pruebas para concluir si existe vari­ación entre las propiedades de cada Tipo. Dependiendo de lo anterior, se evaluará la posibilidad de utilizar ¡distintamente las varas para los armados de los elementos de concreto, como es nuestra intención

23

3.4. RECOMENDACIONES PARA EL EMPLEO DEL CARRIZO.

Como uno de los objetivos principales del carrizo es que se pueda comportar como un elemento apropiado para ser usado como refuerzo, se deben tomar todas las precauciones necesarias para aprovechar al máximo sus propiedades. Algunas de estas están relacionadas a las pruebas y al armado del refuerzo, que por razones prácticas se especificarán en los capítulos correspondientes; pero existen otro tipo de consideraciones básicas que se deben conocer desde el primer momento en que se tenga contacto con el carrizo. Estas son: En las actividades de su corte y almacenamiento, que pueden llegar a ser de las más importantes durante su uso.

Corle:

En principio, si no se emplea el método de tala total, se seguirán estas recomendaciones para el corte a mano.

1.- Seleccionar las varas más rectas, por presentar menos problemas en los armados y porque el proceso para enderezar las varas es poco práctico a gran escala

2.- Se dejarán sin cortar algunos carrizos por mata (de preferencia los curvos) para darle un soporte adecuado a los retoños.

3.- Se cortarán las plantas muertas y las maduras con un mínimo de 2 años de edad. La razón es que aunque su tamaño final (altura) la pueden alcanzar tempranamente a los 6 meses, en el tiempo subsecuente, las paredes del tronco se van volviendo más gruesas y fuertes consiguiendo mayor resistencia. Con la experiencia, esta madurez se puede estimar por la longitud de los internodios, su diámetro y la prominencia de los nudos.

4.- El corte se hará entre 25 y 50 cm. sobre el terreno, para que la vara superior DO tenga un excesivo contenido de humedad.

5.- La variación anterior, referente a la distancia del corte sobre el terreno, se debe a que este corte se ubicará justo en un nudo por lo siguiente: Primero, con esto se evita la acumulación de agua en el tallo enterrado, que pudiera dar lugar a que se alber­garan insectos. Y por otra parte, está el que las varas tienen la tendencia a abrirse longitudinalmente. Esa tendencia es más acusada en particular en los internodios, al tener un coeficiente de rigidez más bajo que los nudos. Por lo tanto al hacer el corte en el nudo también se reduce al mínimo el agrietamiento. De ser posible, esto también se aplicará para los cortes posteriores que se le hagan.

6.- En cuanto a la época propicia para el corte, es aquella en que el nivel de contenido de almidón en los tallos es el más bajo, para que de esta manera se disminuya el ataque de los insectos. Esto, por lo general, suele ocurrir durante la primera parte de la temporada fría.

Secado y Almacenamiento:

Una consecuencia de los altos contenidos de humedad del carrizo en estado natural, es que le da una gran flexibilidad pero su resistencia mecánica se reduce. Por lo que es necesario después del corte, eliminar parte de esa humedad mediante el secado.

24

7.- El primer secado, llamado "curado en mata", también tiene como finalidad aumentar la resistencia de los tallos al ataque de los insectos. Consiste en colocar los talk» recién cortados en posición casi vertical, apoyados en las plantas que no se han cortado, durante un periodo de cuatro a ocho días sin quitarle las hojas. El objeto es conseguir la mayor sequedad posible y disminuir el contenido de almidón, del que se alimentan los insectos. Los tallos cortados se separan del suelo mediante camas de piedra o tabique para impedir el ataque de hongos.

8.- Antes del traslado al lugar de almacenamiento, se desbastan los tallos y se apilan en el medio de transporte. En el caso de que el vehículo lleve mucha carga y haya que transitar por la plantación, se debe cuidar que la presión ejercida sobre el terreno no exceda los 80 gr/cm2. La experiencia demuestra que con una presión más alta se pueden perjudicar los botones de los rizomas, lo que obstaculizará el desarrollo de los vastagos, reduciendo las futuras cosechas.

9.- Para incrementar su resistencia y evitar el agrietamiento en el recinto de almacenamiento se procede a la desecación de las varas al aire, bajo cubierta, por un período de 6 a 12 semanas, hasta alcanzar contenidos de humedad menores del 15%. Con la desecación en estufa se puede realizar el mismo trabajo en dos o tres semanas, aunque existe el peligro de que se resquebrajen las membranas exteriores si la desecación es demasiado rápida.

10.- Se obtiene una protección eficaz contra el deterioro por almacenamiento si se resguardan las varas contra la humedad de la lluvia y el contacto con el suelo. Son también importantes una buena ventilación y limpieza frecuente. Las varas almacenadas sin tocar el suelo registran una vida útil de 22 a 41 meses; bajo cubierta y sin tocar el suelo, podrían durar de 2 a 7 años; sin alguna de las anteriores precauciones, un plazo de tan sólo 6 meses a 2 años sería el máximo.

CAPITULO IV 25

PROPIEDADES FÍSICAS 4.1. CONTENIDO DE HUMEDAD EN SECADO NATURAL.

Entenderemos como contenido de humedad en secado natural, a la cantidad de humedad que todavía se encuentra en las varas de carrizo, después del periodo de secado al aire en el lugar de almacenamiento.

La relevancia de este valor, es que nos indica si el tiempo de secado fue el suficiente o hay que prolongarlo para negar a una condición mas satisfactoria en las varas. Como se mencionó en el inciso 3.4., el cuidar que las varas utilizadas tengan un bajo contenido de humedad en secado natural, mejorará significativamente la resistencia mecánica y desempeño del carrizo en las diferentes pruebas.

La diferencia, en contenido de humedad, que nos diera este valor y el que tienen las varas en su "estado natural" {plantadas en el lugar de origen), seria la desecación conseguida mediante el secado en mata y en el almacenamiento. Con esto, se podría esperar que el contenido de humedad en estado natural nos diera una idea anticipada del tiempo de desecación necesario. Pero desafortunadamente éste contenido de humedad es muy variable y su determinación errática por lo siguiente:

a) El contenido de humedad más alto de los tallos, durante la estación lluviosa, puede llegar a ser 3 veces el del valor más bajo, propio de la estación seca cálida.

b) La diferencia del mismo valor entre la base del tallo y la parte más alta, es de unas 2 veces mayor en la estación seca y 13 aproximadamente en la estación lluviosa.

c) A le largo del tallo también fluctúa el contenido de humedad, en el sentido de que en los internodios suele haber de un 2 a un 7% de mayor humedad que en los nudos.

d) Los tallos más viejos contienen menos humedad que los jóvenes. No obstante, la diferencia debida a la edad qo es tan grande como la debida a las estaciones.

Considerando lo anterior, la duración del secado al aire estuvo determinado por el contenido de humedad de las varas almacenadas, por ser más estable, hasta conseguir bajar del máximo requerido de 15%. Para los tipos de carrizo utilizados, esto no se obtuvo sino hasta pasados los 3 meses.

La prueba se dividió «ados partes, con las características de las muestras en cada una diferentes, para ap­rovechar su condición seca horneada en pruebas subsecuentes.

La primera fue con varas del Tipo I, en el que se prepararon 9 muestras de aproximadamente 30 cm de longitud, de las cuales 5 eran enteras, 2 medias cañas con nudo y 2 medias cañas sin nudo.

La extracción se realizó a diferentes alturas de las varas almacenadas.

Una vez cortadas, se limpió la superficie y se arrancaron los residuos de vaina que pudieran desprenderse durante el secado en horno e influir en las variaciones de peso.

Se tomó su peso antes de iniciar el secado.

Se sometieron a secado en horno por 24 hrs. como mínimo a una temperatura de 75°C "1_

Al sacarlas del horno, se dejaron enfriar por unos minutos al aire antes de tomar su peso seco.

La diferencia entre los dos pesos corresponde al agua contenida después del secado natural.

26

Estas muestras posteriormente se integraron a las pruebas de absorción.

La segunda parte se formó con varas del Upo II y III, utilizando 3 muestras enteras de cada Tipo, con 20 cm de longitud. El proceso que se siguió, roe idéntico que para las otras muestras. Estas varas después del secado, se utilizarían para las pruebas de Gravedad Específica.

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27

Como se puede observar en los porcentajes del contenido de humedad en secado natural, los resoltados son bastante uniformes (alrededor de 11.4%), pero lo más importante es que con la sola excepción de la muestra XII, que sobrepasa escasamente el límite requerido, todas las demás muestran que la condición de la varas es satisfactoria y que el tiempo de secado, por lo tanto fue suficiente.

Con este antecedente, ya se tiene la confianza de que al realizar las pruebas, el estado del carrizo está cercano al óptimo.

Se observó que esta temperatura era la óptima, ya que en un día lograba eliminar totalmente la humedad y no "doraba" las superficies como lo hacen temperaturas mayores, dañando posible­mente su estructura interna o agrietándola.

28

- 4.2. tJRA^raaÁD ESPECIFICA D E t CSRRfitó. I ' A

Como se sabe, la gravedad específica es el peso de un volumen dado de una substancia, dividido entire e l peso del mismo volumen de agua. El valor nos da una buena medida do la cantidad dé material presente en una muestra, adeirías de ser un indicador de la trabajabilidad y características de resistencia.

La determinación de la gravedad especifica del carrizo se hizo con base en la norma ASTM D-2395, que se refiere a la determinación del mismo concepto de los materiales de madera y que plantea un método aplicable a nuestras muestras. De acuerdo a esta norma, en la gravedad especifica se debe indicar el contenido de humedad del material, ya que tanto el peso como el volumen varían según el agua contenida, obteniéndose así, una diversidad de valores. FOT lo mismo, el realizar la prueba a muestras en condición seca, aparte de cualquier otra, sería muy conveniente para tenemna base general de los materiales y poderlos relacionar. , j , -, * ;- < v A '

Para la prueba, las muestras que se utilizaron fueron del Tipo II y 111, enteras, de 20 cm de longitud, con diámetro y espesor variables. Se obtuvieron en total 12 muestras (6 de cada Tipo) con la particularidad de que se sacaron 2 muestras colaterales de cada vara seleccionada, con el objeto de que a una se le determinara la gravedad específica en estado seco y a la otra con su contenido de humedad en secado natural. Las muestras de la misma vara se identificaron con el mismo número para que una vez que se realizara el secado de alguna, durante la obtención del contenido de humedad en secado natural (inciso 4.1.), se infiriera el contenido de humedad de la muestra gemela. Con excepción de las N°. XIV, las muestras teman un nudo al centro que cierra el diámetro, por lo cual se les tuvo que hacer una perforación para evitar que se quedara aire atrapado al sumergirlas en agua.

El procedimiento que se siguió de ésta norma fue el del método "B" (volumen por inmersión en agua) por adaptarse en particular a muestras de forma irregular como en nuestro caso; y dentro de éste, para la determinación del volumen, se adoptó el modo TV por ser el más práctico para el tamaño y forma de las muestras.

Se separaron las muestras totalmente secas de las que no fueron horneadas, para realizar la prueba a diferentes contenidos de humedad.

Se limpiaron las superficies y se les tomó su peso.

Para la determinación del volumen se llenó de agua una probeta hasta el nivel de 800 mL [NO]

Se introdujeron las muestras individualmente en la probeta, y ayudados con un alambre delgado se sumergieron totalmente y sacudieron hasta que no quedaran burbujas adheridas a la superficie.

Se tomó rápidamente la lectura del nuevo nivel de agua en la probeta [NI] antes de que comenzara a infiltrarse en los poros permeables.

La diferencia entre niveles o el agua desplazada equivale al volumen de la muestra, considerando los poros permeables e impermeables.

La discrepancia que se tuvo entre el procedimiento de la norma y el realmente efectuado, se reduce al punto donde se sugiere un baño de cera o tetraclorhidro de carbono a las muestras para evitar la absorción. En su lugar se realizó la inmersión y medición inmediata obteniéndose prácticamente el mismo resultado. Por otra parte, al considerarse en el volumen de la muestra los poros permeables e impermeables, el término más apropiado para el valor determinado sería el de "Gravedad Específica de la Masa", como lo plantea la norma E-12, en

29

vez de "Gravedad Específica" (que solamente incluye los poros impermeables), ya que se podría confundir el volumen que se está considerando. De todas maneras se respetó el concepto como viene aplicado en la norma para la madera D-2395.

FORMULA PESO MUESTRA (gr)

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Donde: PESO MUESTRA.- El peso del espécimen, ya sea seco o con algún contenido de humedad.

VOLUMEN MUESTRA.- Es la diferencia entre los niveles. = NI- NO.

PESO Y VOLUMEN .- El peso y volumen de la diferencia DEL AGUA NI-NO.

Tabla 4 . 2 . : .

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43 . ABSORCIÓN.

Los cambios volumétricos debidos a la absorción y la poca adherencia al concreto, son dos de los principales problemas que enfrenta el carrizo. Aunque sobre la adherencia se hablará más adelante, la estrecha relación que existe entre estos dos problemas, vuelve inevitable que aqui se le mencione anticipadamente ya que la absorción determinará en gran medida la capacidad de adherencia.

El carrizo tiende a absorber grandes cantidades de agua en las primeras horas y sufrir cambios volumétricos. Las consecuencias que estos efectos pueden tener dentro de la aplicación del carrizo en elementos de concreto, es que en un principio al estar en contacto con una gran cantidad de agua de la mezcla antes de su fraguado, la va absorbiendo rápidamente, generándose poco a poco una hichazón que provoca grietas longitudinales en el recubrimiento del elemento de concreto, reduciendo así, su capacidad de carga.

Una vez alcanzada la totalidad de su aumento de volumen y endurecido el concreto, comienza el proceso inverso, el de contrtacción del carrizo, al irse evaporando el agua contenida, reduciendo su dimensión, pero dejando espacios vacíos entre su superficie y la cubierta de concreto, para que entonces se pierda una gran parte de su adheren­cia. Este es básicamente el problema fundamental que tiene el carrizo en cuanto a su pérdida de adherencia causada por la absorción de agua.

Teniendo en consideración lo anterior, se vuelve necesario tomar medidas precautorias para controlar los cambios volumétricos y evitar en lo posible la pérdida de adherencia por esa causa.

Una de las primeras medidas que se pueden tomar para evitar que el carrizo se hinche al absorber el agua de la mezcla durante el fraguado, es empapar las varas que se vayan a utilizar en agua durante 2 ó 3 horas antes del colado, con el objeto de que su superficie ya se encuentre húmeda y no requiera más agua. De esta manera la vara ya tendrá un volumen un poco mayor, pero se disminuye la posibilidad de que aumente durante el fraguado. Ahora, para minimizar su posterior contracción, se recomienda que los extremos no sobresalgan del elemento, cubr­iéndolos con una capa de concreto grueso y denso para que así no pueda intercambiar humedad con el ambiente, pues de otra manera el agua contenida se irá evaporando paulatinamente y vendrá la contracción, a menos que la humedad ambiental sea como mínimo del 80%, pero esto es muy difícil de cumplir.

Como otras alternativas, existen algunas substancias con las que se puede tratar al carrizo, que funcionan como repelentes para bajar la absorción y que ofrecen buenos valores de adherencia. Como barreras contra la humedad hay: Barniz, Emulsión Asfáltica, Alquitrán de Hulla, Pintura, etc.

Las resinas epóxicas o de poliester, se unen firmemente a la superficie y dan oportunidad para aumentar la dherencia positiva con el concreto, al rociar arena fina sobre las capas frescas de resina, obteniéndose una superficie áspera.

Una mejor descripción de las substancias y su proceso de tratamiento es el siguiente:

3 capas con cepillo, de solución de colofonia al 40% en alcohol y una posterior de albayade.

Mezcla de betún 80/100 y queroseno en la proporción de 4:1.

Mezcla de 50:50 de aceite de linaza y trementina.

Capas de barniz transparente para superficies de madera.

31

Pintura de betún por aspersión, 35% betún 1 ISAS y 65% solvente (trementina y tolueno).

Pintura bituminosa, 46% betún duro 80/90 y 54% solvente (nafta).

Cabe mencionar, que al utilizar tratamientos debe tenerse especial cuidado en no dejar excedentes en la superfi­cie, pero sobre todo en que no sean substancias que puedan actuar como lubricantes.

Dos tipos de procesos completos son:

a) Introducir 25 cm de los extremos de las varas en un adhesivo (resina de poliester o epoxy) y estando fresco, se esparce arena sobre ellos. Posteriormente, se procede a sumergir la vara (protegiendo los extremos) en una solución 1:1 de aceite de linaza y trementina durante cuatro días.

b) Este último proceso es un poco más complicado, pero ofrece buenos resultados. Consiste en secar la cana entera y abrirla parcialmente. Mediante chorro de arena (sand-blast) se remueve la viel de la vara. Se enrolla alambre de gallinero alrededor de la caña, para limitar la hinchazón y aumentar la rugosidad. Se empapan las canas durante una hora en azufre liquido a 50°C. Finalmente, se procede a esparcir arena fina y limpia sobre las superficies frescas.

Pruebas de Absorción.

Para determinar las cantidades de agua que puede absorber el carrizo, se partió de dos estados de resequedad de las varas: Después del secado natural, con nn contenido de humedad alrededor del 11.55% y con muestras com­pletamente secadas al horno. Adicionalmente, también se midió el comportamiento de muestras cubiertas con un tipo de repelente.

Hay que remarcar que el valor de absorción por si sólo no nos aportaría nada, sino que la verdadera importancia recae en la relación que éste tiene con los cambios volumétricos; por lo que aparte de observar los cambios en el peso de las muestras, se verificaron las variaciones de las dimensiones provocadas.

Todas las muestras fueron sacadas de varas del Tipo I y utilizadas aquellas para la prueba del contenido de humedad en secado natural.

1.- Para las pruebas de varas en condición de secado natural, el número de muestras fue de 11, divididas en 3 enteras, 4 medias cañas y 4 tiras.

Una vez cortadas y limpiadas las muestras, se les tomó el peso y medidas iniciales.

Se les sumergió en agua durante 12 días continuos, atándoles pesas para que no flotaran.

Aparte de la medición inicial, se hicieron 5 más de pesos y dimensiones: Al 1°, 4°, 6°, 8° y 12° día de inmersión.

En cada ocasión, al sacarlas del agua y antes de pesar, se les dejó escurrir y se secaron ligeramente con un trapo para quitar el agua superficial.

Z- En cuanto a las muestras secadas al horno, el total fue de 16. De las cuales 8 eran limpias o sin tratamiento, y

32

del resto, una mitad estaban totalmente cubiertas por repelente y la otra, con los extremos únicamente. Esto con el objeto de poder comparar el desempeño del repelente y la forma de aplicación. El de repelente que se utilizó, es del tipo comercial para impermeabilizaciones llamado M1CROFEST, com­puesto de una emulsión asfáltica, reforzado con fibras de asbesto y rellenos minerales.

Se realizó es secado en horno de las muestras a 75°C por 24 his.

Al día siguiente, en las muestras destinadas, se aplicó el repelente con brocha y consistente en una sola capa.

La primera medición se hizo después del secado, y en su caso, de la aplicación del repelente.

Las muestras se sumergieron durante 4 días, con mediciones al 1° y 4° día.

Debido a la consistencia del repelente, en las muestras tratadas no se les tomó las dimensiones.

Los datos de las dos pruebas de absorción se pueden observar en las Tablas 4.3.1.a,b y en la 4.3.2. Cabe men­cionarse, que las medidas de longitud, diámetro y espesor, se obtuvieron de un promedio de 6 mediciones, para cada una, sobre toda la muestra. En las muestras que tuvieron tratamiento, no se tomaron estas mediciones para evitar el riesgo de descubrir las superficies, aparte de que el mismo repelente hubiera dificultado hacerlo con precisión.

De las primeras pruebas, en condición de secado natural, se puede concluir que la absorción a la que puede llegar el carrizo es muy grande, de hasta 130% de agua en relación a su peso original. Pero mas importante es su velocidad, pues en promedio alcanzó un 80% de absorción al primer día. Lo que indica que una buena parte del agua de la mezcla, la puede absorber durante el fraguado.

No se observó gran diferencia con respecto al tipo de muestra (entera, mitad o tira) ya que como la absorción se realiza principalmente por los extremos de las fibras y no por las paredes, ésta capacidad es relativamente independi­ente de la forma.

Referente a los cambios volumétricos, la longitud es la menos afectada con un promedio de 0.3%. El diámetro con valores aproximados del 2% y el espesor de paredes, que es el más relevante, con valores del 9%. Esto se puede explicar claramente teniendo en mente la distribución de las fibras, que al ser longitudinales, su mayor expansión será en el sentido transversal. La gran variación de resultados, que en algunos casos da negativos, es debido a que como se hicieron mediciones en toda la vara y ser su forma un poco irregular, no se podía tener un buen control de la exactitud. Hubiera sido necesario sacar un promedio con un mayor número de mediciones

En cuanto a las muestra secadas al horno, obviamente los resultados fueron más elevados por su mayor ca­pacidad de absorción, pero lo más notable de estos es la poca diferencia entre la absorción de muestras semitratadas (extremos) y las completamente tratadas; y que entre estas y las limpias, no hubo las brechas tan grandes que se esperaban.

Englobando los datos obtenidos, se pueden enumerar los puntos más importantes sobre la prueba y la ca­pacidad de absorción del carrizo:

1.- La capacidad de absorción del carrizo es mucho mayor a la esperada.

2.- Aproximadamente el 70% de la "absorción total" tiene lugar en las primeras horas.

33

3.- Los cambios volumétricos sí son de consideración y pueden ocasionar problemas, por ocurrir probablemente durante el fraguado.

4.- El tratamiento con emulsión asfáltica sí reduce la absorción, pero para obtener resultados satisfactorios se requerirá seguramente de un mayor número de aplicaciones o capas.

5.- En caso de dar tratamiento a las varas, puede ser más conveniente sellar únicamente los extremos y en todo caso, tratar el resto con substancias conservadoras.

6.- Como el tratamiento de las varas tendría que ser con substancias caras, en varias aplicaciones y en algunos casos difíciles de conseguir, este procedimiento se alejaría de dos de los propósitos de la investigación, que serían la economía de los materiales y su disponibilidad. Por lo tanto, el método más adecuado que se llevaría a cabo, es el de empapar previamente las varas y sellar los extremos con el recubrimiento del concreto.

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37

4.4. ADHERENCIA CARRIZO-CONCRETO.

En éste estadio nos referimos a la adherencia como el enlace o unión que existe en los puntos de contacto entre un elemento de carrizo y el concreto que lo envuelve.

La trabazón que se pueda ejercer en las superficies, impidiendo el deslizamiento entre las partes provocado por una fuerza, estará dado por la resistencia de adherencia. Esta característica es de gran importancia al ser el factor determinante para que dos elementos aplicados en conjunto puedan funcionar como uno solo.

Se espera que la adherencia entre el carrizo y el concreto sea relativamente baja en comparación con la que tienen las varillas de acero corrugadas. En primer lugar, como se ha dicho, por los efectos que produce la absorción; luego, la naturaleza de la cubierta extema del tallo, dura y con textura lisa que pudiera parecer encerada, hace suponer que el carrizo embebido en el concreto podría resbalar o deslizarse libremente si no fuera por la protuberancia de k» nudos que le dan cierta trabazón; y finalmente, el coeficiente de expansión térmica que en el sentido longitudinal puede ser tan bajo como una tercera parte el del concreto, pero en su sentido transversal de diez veces el mismo (basado en datos sobre el bambú), son los 3 factores que impedirían un trabajo eficiente del carrizo principalmente en elementos estructurales sujetos a flexión.

Resultados experimentales reportados por N. Murty y D. Mohan del Departamento de Asuntos Económicos de la ONU, demuestran que las grandes deflexiones registradas en vigas de concreto reforzadas con bambú, se deben al deslizamiento del refuerzo (falta de adherencia).

El presente inciso se orienta precisamente al estudio de la adherencia entre el carrizo y el concreto, y a la obtención de un procedimiento para disminuir el deslizamiento de las varas dentro del mismo.

Para incrementar la capacidad de carga a flexión, se recomienda: Aumentar los esfuerzos de adherencia entre los dos materiales, ya sea mediante alguno de los tratamientos expuestos para la absorción o el corte de las varas en medias cañas, o bien, propiciar la trabazón de las varas con el concreto por medio de espigones o dentellones llamados "Piezaslnlegrantes de Fijación", que consisten en dejar en la sección del nudo la vara entera y en los internodios cortes de media caña. (Fig. 4.4.1.a.) Aunque en las medias cañas, como en las varas con piezas integrantes de fijación, se reduce la superficie de contacto en un 5% aproximadamente del que tienen las enteras, esto se compensa con la textura más áspera de la parte interna del tallo y con la trabazón que ejercerán los dentellones, aparte de la ventaja de que en esta forma se eliminan las oquedades que pudieran repercutir en el deterioro de las varas con el tiempo.

No existe una prueba estandarizada para determinar el esfuerzo de adherencia entre bambú y concreto o entre carrizo y cemento-arena; sin embargo, los ensayes realizados con especímenes de carrizo, se apoyan en la norma C-234 de la ASTM aplicada a varillas de acero, y en el modelo seguido por H.Y. Fang, H.C Menta y J.D. Jolly en su Study of Sulphur-Sand Treated Bamboo Pole, por la semejanza de los materiales en estudio.

La prueba consiste principalmente en aplicar una fuerza de tensión entre el concreto y el carrizo embebido, para provocar el deslizamiento y extracción de la vara del elemento, con el objeto de determinar el punto donde la adherencia ceda a esta fuerza.

Descripción de tos Especímenes de Prueba.

Como para poder realizar esta prueba a tensión en la máquina, es necesaria la sujeción de la muestra en cada extremo, fue más conveniente utilizar especímenes de carrizo con sus dos extremos ahogados en concreto en vez de uno solo, ya que el extremo Ubre al quedar prensado por la mordaza, se fracturaría y podría afectar a la estructura del

38

carrizo hasta la zona de unión con el concreto, afectando posiblemente la resistencia.

Se prepararon 6 muestras con carrizo del Tipo n, los cuales se dividían en tres grupos de acuerdo a sus carac­terísticas.

I y II.- Con varas enteras en toda su longitud.

III y IV.- Con una pieza integrante de fijación en cada extremo y el resto en media caña.

VyVl.- Medias canas (varas partidas a la mitad a todo lo largo).

Se trató de sacar una muestra de cada grupo de un mismo carrizo de ser posible o muy semejantes, para evitar variaciones en clases debidas a diferencias entre las varas. A las muestras se les tomaron las medidas requeridas para obtener su superficie promedio en cada extremo, una vez que se les hizo las modificaciones de acurdo a su grupo. Los datos sobre sus dimensiones y superficies se muestran en la Tabla 4.4.1.

Fíg.4.4.La Fig.4.4.1.b

Como se puede apreciar en la Figura 4.4.1.b., cada muestra presenta un nudo a aproximadamente 7.5 cm del extremo, con el objeto de que este quede centrado dentro del elemento de concreto que lo envolverá. Esta es la razón por la cual tienen diferente longitud los especímenes, pues la distancia entre nudos no es uniforme en las piezas. En el caso de las muestras con piezas integrantes de fijación, éstas se hicieron de dos tamaños: 8 cm de longitud para la N° m y 5 cm para la IV, pero localizados en la sección donde se encuentra el nudo para darle mayor firmeza y poderlos relacionar con los refuerzos que se utilizaron tanto en la Trabelosa, como en las Vigas.

Como precaución a la excesiva absorción de agua del carrizo durante el fraguado, estas se sumergieron en agua durante dos horas antes de que se colaran sus extremos.

En lo que se refiere a los elementos de concreto en las muestras, se utilizaron los moldes metálicos comunes para pruebas a compresión del concreto, de 75 cm de diámetro por 15 cm de longitud, en los que se vado el concreto varillándolo al tiempo que se introducta on extremo de la vara, cuidando de no dejar aire atrapado en la superficie de contacto con el carrizo.

El concreto, o más propiamente el mortero de alta resistencia aplicado, fue el mismo que se utilizó para la Trabelosa y su dosificación se presenta en esa sección, al igual que los resultados de su resistencia a la compresión obtenidos de la prueba de ios cilindros de muestra.

39

Vale la pena especificar que por la razón de DO poder colar los dos extremos de las muestras simultáneamente, los segundos se colaron un día después con otra mezcla, aunque con la misma dosificación que la anterior. Los cilindros de muestra de este último mortero, son los representados con los números 1,2 y 3 en la misma sección del concreto de la Trabelosa.

Descripción de los Ensayes.

Los ensayes de adherencia, se realizaron en una máquina INSTRON con capacidad para 10 toneladas, pero por el diámetro tan grande de los elementos de concreto en los extremos, superior a la abertura de las mordazas, se tuvo que diseñar y fabricar on aditamento metálico que sirviera como pieza de integración entre los cabezales de la máquina y el concreto de cada lado de las muestras (Fig. 4 .4.2A), de manera que este supliera la función de la mordaza, sujet­ando los cilindros sin interferir con el deslizamiento que fuera a tener el carrizo. (Fig. 4.4.2.b)

Para disminuir la posible influencia de este aditamento en la resistencia por adherencia, se procuró que las dos placas que contiene, que sirven como tope de los cilindros en la tensión, estuvieran lo suficientemente separadas entre ellas y del diámetro del carrizo para no generar compresión en el concreto en una zona cercana a donde se producirían los esfuerzos de adherencia y alterar los resultados. Las características de este aditamento y su colocación en las muestras, se puede ver en la Figura 4.43.

Una vez instalada la muestra en la máquina, esta se hacía funcionar como una prueba a tensión, con una velocidad de cabezal para la primera muestra que varió de 0.625 mm/min a 10 mm/min, en donde ya se mantuvo fija para todas las demás. Para las gráficas de la máquina, la velocidad de carta fue de 20 mm/min.

La carga se aplicó constantemente hasta que la resistencia de adherencia presentara un constante declive o en su caso hasta extraer la vara del concreto.

Resultados.

Con los datos obtenidos de las pruebas, con parámetros de carga y velocidad de cabezal, se elaboró la gráfica

40

4.4.1., donde se puede comparar el comportamiento de las muestras en cuanto a su relación de carga-deslizamiento.

Fig. 4.4.3.

De las características mas notorias en esta granea, está la remarcada diferencia del comportamiento de las mucstras con piezas integrantes de fijación (III y IV) con las restantes, y más específicamente, dentro de los primeros 10 mm de deslizamiento. Como se puede apreciar en este intervalo se dan los cambios más bruscos de las dos muestras citadas, cuando en las otras el cambio es muchos más regular.

Para poder explicar con mayor claridad qué fue lo que provocó la caída tan repentina a los 2 mm de desliza­miento, fue necesario cortar a la mitad los extremos de concreto donde se produjeron los cambios, para abrirlas y poder analizar visualemente las condiciones de las varas. En las muestras m y IV se observó que la pieza integrante de fijación estaba separada y desplazada de su lugar original (Fig. 4.4.4. y 4.4.S.), producto seguramente del cortante que se generó en esa sección al impedir, el concreto que la envolvía, su libre movimiento junto con el resto de la vara. Por lo tanto, al ejercerse éste electo desde el primer momento que se aplica la carga, aumentará igualmente su resistencia al desplazamiento en gran medida hasta el punto donde la pieza integrante de fijación ceda por cortante.

En este momento, al desligarse el dentellón de la vara y ser el que impedía el movimiento, transfiere toda la carga ahora a una vara con forma de media caña en toda su longitud, que al no tener tanta resistencia como antes, permite el deslizamiento con menos carga aplicada, como se refleja en la caída de carga a los 2 mm. Posteriormente, la muestra al deslizarse le irá atorando con el concreto circundante, incrementando nuevamente su resisteon».

Fig. 4.4.4. Fig. 4.4.5.

41

Como es lógico, el comportamiento de estas muestras después del desprendimiento de la pieza integrante de fijación, debe ser muy similar al de las medias cañas (V y VI) y esto se confirma claramente con las muestra ID. En el caso de la N° IV, lo que pudo ocasionar su gran aumento de resistencia después de los 2 mm, fue de la misma manera la trabazón que se induce con el desplazamiento, pero a tal grado, que se llego al límite de resistencia a tensión fallando entonces la muestra con su obvia pérdida total de resistencia.

Otra característica que resalta en la gráfica, es el desarrollo del espécimen 1, que muestra la influencia que llega a tener la velocidad de cabezal o carga, al ser de 0.62S mm/mín para ésta en vez de 10 mm/min como en las demás.

La mencionada gráfica al considerar simplemente las variaciones en las cargas resistentes, nos proporcionará únicamente información sobre el comportamiento de las diferentes muestras, que aunque es muy valiosa, no nos refleja valores realmente comparables entre ellas, como lo son los esfuerzos resistentes.

En primer lugar se identificó en cuál extremo de la muestra se presentó la extracción, para utilizar su superficie de contacto. Al determinar que para las primeras 5 muestras el extremo desplazado fue el izquierdo y para la última el derecho, se observó que aparte del hecho de que esto concordaba con la lógica de que el extremo con menor superficie sufriría el efecto, a excepción de la N° VI, el sentido del crecimiento de la vara también podría ser un factor importante en cuanto a la trabazón que se ejercía. Las vainas al crecer marcadamente hacia la parte superior del tallo, dejan en el anillo del nudo, donde nacen, un relieve desvanecido hacia abajo; pero en el otro sentido, donde se desprendió la vaina, un corte recto sobresaliente del diámetro del internodio que ofrecerá, por lo mismo, una mayor resistencia al roce con el concreto.

En las muestras I y II, donde éste efecto podía ser más representativo, el deslizamiento se produjo en el extremo donde la fuerza actúo en el mismo sentido que el crecimiento de la vara, esto es, hacia donde uno de los dos nudos en la muestra ofrecía menos resistencia, apoyando así la anterior suposición. (Fig. 4.4.6.)

Una vez identificada la superficie a utilizar de la muestra, se determinaron sus esfuerzos de adherencia. Hay que aclarar que el considerar la resistencia al deslizamiento de las muestras II y IV como esfuerzo de adherencia, no es muy válido ya que como se explicó, en su comportamiento actúan otro tipo de fuerzas, pero de todas maneras su inclusión nos aportaría una forma de comparación entre muestras, tomando en cuenta las superficies y cargas de cada una. Aunado a lo anterior, la medida de anclaje o trabazón (como debería llamarse), nos servirá para decidir qué tan efectivo es el empleo de las piezas integrantes de fijación para disminuir el desplazamiento del carrizo en el concreto, que finalmente es el problema a resolver.

Los valores de los esfuerzos se presentan en la Tabla 4.4.2. para distintos valores de carga, de acuerdo a cuatro condiciones particulares: En el punto más alto; cuando surgió la primera caída o pérdida de adherencia; y a los 2 y 5

Fig. 4.4.6.

42

mm de desplazamiento. Aunque el valor real establecido es el de la primera pérdida de adherencia, en los demás valores nos apoyaremos para hacer otro tipo de conclusiones en el Capítulo 7.

Por último, una de las cosas que más llamó la atención al finalizar las pruebas, fue que ya sea al abrir los cilindros de concreto o con las varas que se extrajeron totalmente, se observó un cambio en la apariencia de la parte de carrizo que quedó embebida en el concreto; era un poco más obscura y con forma más delgada, como si hubiera sido estirada, sin haber cambiado de longitud y dureza. No se supo explicar se esto fue causado por el agua de absorción o por alguna reacción química con el cemento del concreta

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46 CAPITULO V

PROPIEDADES MECÁNICAS 5.1. GENERALIDADES.

En su acepción amplia, la resistencia mecánica se refiere a la capacidad de una estructura o elemento para soportar cargas sin fallar, lo cual puede ocurrir por la ruptura debida al esfuerzo excesivo o verificarse a causa de la deformación excesiva. Las propiedades de los materiales que poseen significación en relación con este problema general son las Propiedades Mecánicas.

Las propiedades mecánicas pueden definirse específicamente como aquellas que tienen que ver con el compor­tamiento (ya sea elástico o inelástico) de un material bajo fuerzas aplicadas. Las propiedades mecánicas se expresan en términos de cantidades que son funciones del esfuerzo o de la deformación o ambas simultáneamente.

El ensaye mecánico se ocupa de la determinación de las medidas de las propiedades mecánicas. Las mediciones primarias involucradas son la determinación de la carga y el cambio de longitud. Estas se convierten en términos de esfuerzo y deformación por medio de la consideración de las dimensiones de la probeta.

47

5.2. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.

Como introducción a las propiedades mecánicas, diremos que los ensayos estáticos de compresión y de tensión son los más comúnmente realizados y son de los más simples de todos los ensayos mecánicas. Cuando se realizan debidamente en probetas adecuadas, estos ensayos, entre todos los demás, se acercan mis a la evaluación de las propiedades mecánicas fundamentales con el diseño como finalidad, por k> que en el presente capítulo nos concentraremos un poco más en dichas pruebas para profundizar su análisis. Sis embargo, debe adver­tirse que las propiedades compresivas y tensionales no son necesariamente suficientes para permitir la predicción del desempeño de los materiales bajo todas las condiciones de carga. Por esto, también se incluyen al final el estudio de las resistencias al cortante y a la flexión, que nos darán un conocimiento más completo de sus propiedades mecánicas.

Por el momento nos dirigiremos en este inciso a la determinación de los dos puntos más importantes déla compresión:

a) Su esfuerzo máximo. b) Su módulo de elasticidad.

Un ensayo de compresión se refiere a la prueba en que una probeta preparada es sometida a una carga mono-axial gradualmente creciente (es decir, estática), hasta que ocurre la falla. Esto se logra aplicando a una pieza de mate­rial una ctrga en los extremos que produce una acción aplastante. Una medida de la resistencia del material sujeto a ésta acción, es el esfuerzo de compresión, definiéndose el esfuerzo como: La intensidad de las fuerzas o componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se mide en términos de fuerza por área unitaria. Por lo tanto, el esfuerzo a la compresión se puede obtener en cualquier momento de la prueba, conociendo la magnitud de la carga y el área de afectación, que se consi­dera el inicial y constante. El esfuerzo máximo simplemente sería la división de la carga más alta registrada entre el área; y nos será útil como punto de referencia para la comparación entre muestras y tipos de carrizo.

Por otra parte, para definir el módulo de elasticidad tendremos que hacer lo mismo primero, de la deformación y la rigidez. El término deformación se usa en su acepción general para indicar el cambio en la forma de un cuerpo. La deforma­ción unitaria se define como el cambio por unidad de longitud de una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo y es un número adimensionaL En cuanto a la rigidez, tiene que ver con la deformabilidad relativa de un material bajo carga. Se le mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido se considera el material.

Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el esfuerzo y la deformación correspon­diente es denominada MODULO DE ELASTICIDAD. Este término es un tanto equívoco, ya que se refiere a la rigidez dentro del rango elástico más bien que a la elasticidad. En términos del diagrama de esfuerzo y deformación (unitaria), el módulo de elasticidad es la pendiente del trazo de la relación, en el rango de la proporcionalidad del esfuerzo y la deformación.

Descripción de las Muestras.

Con el objeto de que nuestras pruebas a compresión del carrizo reflejen valores confiables, o verdaderamente representativos de su capacidad resistente ante éste tipo de carga, se dirigió la atención hacia las limitaciones especía­les que contiene esta prueba y que pudieran afectar los resultados.

48

En primer lagar, al quererse aplicar la carga paralelamente al sentido de las fibras, la forma más conveniente de la muestra seria la del cilindro hueco que dejan los cortes transversales en las varas. Pero la selección de la relación entre la longitud y el diámetro parece ser más o menos un compromiso entre varias condiciones indeseables.

A medida que la longitud de la muestra aumenta, se presenta una tendencia creciente hacia la flexión de la pieza, con la consiguiente distribución no uniforme del esfuerzo sobre una sección recta. Por esto, se sugiere una relación entre altura y diámetro de 10 como un limite superior práctico. Ahora, a medida que la longitud disminuye, el efecto de la restricción friccional en los extremos con las placas de apoyo se torna sumamente importante; así mismo, para longitudes menores de aproximadamente 1.5 veces el diámetro, los planos diagonales a lo largo de los cuales la falla se verificarla en una muestra más larga intersectan la base, con el resultado de que la resistencia aparente aumenta. En base a lo anterior y a los modelos utilizado para el bambú, se adoptó una relación Longitud-Diámetro para las muestras de carrizo lo más cercano posible a 2.

Las pequeñas diferencias que existieron alrededor de ésta relación establecida, se debieron a los ajustes que se les tuvo que hacer a las muestras para cumplir con otra de las condiciones de la prueba a compresión, en que los extremos a los cuales se aplicaría la carga deben ser planos y perpendiculares al eje del espécimen, con el objeto de garantizar una carga realmente concéntrica o axial. Para lograrlo, además de realizar los cortes en la vara lo más recto y perpendicular posible, hubo necesidad de afinar los cantos con esmeril hasta dejarlos bien pulidos, creándose también un cierto desgaste que varió asi un poco su longitud original-

Durante el proceso de dimensionamiento, se procuró no generar fisuras longitudinales en las piezas, que aunque son muy poco notorias sí tienen gran importancia al aplicarse la carga ya que facilitan la deformación perpen­dicular, producto del efecto de Poisson, y por lo tanto disminuyen la resistencia a la compresión.

El carrizo que se utilizó fue de los 3 Tipos, para relacionar ios esfuerzos resistentes entre ellos, pero la deter­minación del modulo de elasticidad solamente se hizo para los Tipos I y II. Las características de los especímenes (30 en total, 10 de cada Tipo), se muestran en la Tabla 5.2.1. y son resultado del promedio de 6 mediciones para cada dimensión.

Descripción itel FnsayP.

La prueba se realizó en la máquina universal ¡NSTRON y que será la misma que se utilizará para las demás pruebas mecánicas y algunos cilindros de concreto, con las adaptaciones necesarias para la prueba de compresión. Como se puede observar en las Figuras 5.2.1. y 5.2.2., las muestras se colocaron concéntricas a las placas y con los extremos en contacto uniforme con ellas antes de iniciar la carga.

La velocidad de carga fue de 12.5 mm/min para las muestras de Tipo m y las dos primeras del Tipo IL Para el resto, se bajó la velocidad a 1 3 mm/mín. La carga durante la prueba se mantuvo hasta que la resistencia declinara claramente, ya sea por la abertura de las paredes del espécimen o por comenzar a flexionarse.

49

Fig. 5.2.1.

Resultados.

Fig. 5.2.2.

En las Tablas 5.2X se enlistan las relaciones deformación-carga de las piezas durante la prueba, y con las cuales se obtuvieron sus valores de esfuerzo (Carga/Area) y deformación unitaria (Deformación/Longitud). Para las muestras de carrizo Tipo III, la columna de deformación unitaria no fue necesaria, al igual que indicar su longitud, pero sin olvidar que guardan la misma relación de 2 que las demás muestras.

5.2.1. De todas las muestras se identificó su esfuerzo máximo y, para su comparación, se incluyen también en la Tabla

De acuerdo a esta tabla, tenemos los siguientes esfuerzos promedio:

Carrizo Tipo I sin nudo —> 536.11 Kg/cm2

con nudo - > 552^1 " General —> 54431 "

Carrizo TlpoII sin nudo — > 419.45 Kg/cm2

con nudo - > 420.82 " General -~> 420.14 "

Carrizo Tipo in sin nudo —> 530.15 Kg/cm2 * con nudo - > 565.56 " * General - -> 547.91 " *

* Nota.- Las muestras V y X no se consideraron para el promedio, pues al ser muestras de varas jóvenes su única función era la de verificar que su esfuerzo resistente es menor al de las varas maduras.

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51

De estos resultados se pueden advertir dos características importantes:

1.- Que la mayor resistencia en las muestras con nudo, se puede deber a que éste, durante la compresión, funcione como una especie de cinturón que limite, hasta cierto punto, la deformación hacia afuera de la pieza, aumen­tando su resistencia.

2.- Que mediante un análisis de varianza, se comprobó que existen elementos suficientes para afirmar que el carrizo Tipo II tiene una resistencia diferente y menor a los otros Tipos

Continuando con el análisis de las maestras, se procedió a la determinación de los módulos de elasticidad para los dos primeros Tipos de carrizo.

Como es frecuente para todos los materiales, la representación gráfica de una prueba en términos de esfuerzo y deformación unitaria es la herramienta más útil para visualizar globalmente las diferencias que tengan los especímenes en su reacción hacia la aplicación de una carga. Pero sobre todo, su importancia recae en el hecho de que nos permite conocer claramente la integración de las etapas y puntos relevantes de su comportamiento, como son el rango de proporcionalidad, punto máximo, punto de fluencia y etapas de elasticidad, plasticidad e inestabilidad hasta la falla, de donde se extraen los datos para el módulo de elasticidad. Por esto se obtuvieron inicíalmente las Gráficas 5.2.1.a,b,c y d, que muestran el total de las piezas de los carrizos I y II, divididos con S muestras cada una para formas los grupos: I sin nudo, I con nudo, n sin nudo y II con nudo respectivamente. En estas gráficas se puede observar en primer lugar que a grandes rasgos todas las muestras presentan similitud en su comportamiento; y luego, las variaciones particulares que existen dentro de cada grupo.

Por otra parte, con el objeto de poder apreciar mejor las posibles diferencias entre los cuatro grupos y hacer comparaciones, se elaboró la Gráfica 5.2.2. en la que cada línea representa la gráfica promedio de un grupo en específico, es decir, son las líneas representativas de cada 5 muestras y de donde reciben sus nombres I s/n, I c/n, II s/n y Hc/n. El procedimiento que se siguió para la obtención de dicha gráfica, fue el de interpolar los esfuerzos de las Tablas 5.2.2.a,b,c y d, a valores semejantes de deformación unitaria para todas las muestras. Una vez recabados, se promedia­ron los esfuerzos del grupo para cada deformación unitaria, y así sucesivamente con los 4 grupos.

El producto de lo anterior se resume en la Tabla 5.2.3-, que contiene coordenadas promedio para estas cuatro líneas. Sin embargo, para poder utilizar la información de la última tabla, antes se analizó en la gráfica de promedios la sección incluida del origen a los puntos de máxima resistencia, con el fin de establecer el intervalo que se consider­aría como rango de proporcionalidad, que como se expuso en la definición del módulo de elasticidad, es la base para su determinación.

Una de las características que se advierten rápidamente es el marcado inicio reclinado hacia el eje de las "x", que interpretado rigurosamente, indicaría que el carrizo en un principio ofrece muy poca resistencia a la deformación, hasta llegar a una cierta magnitud donde ya repunta. Aún cuando el mismo efecto se manifiesta invariablemente en todas las gráficas individuales de las muestras, una explicación más razonable del comportamiento sería que después del pulido previo que se les hizo a las piezas, todavía quedaran minúsculas variaciones o prominencias en el canto, que no dejaran asentar uniformemente a las placas al principio sino hasta transcurrido un período en el que la misma carga las comprime, con el consiguiente desplazamiento hacia la derecha en la gráfica. El posterior incremento de la pendiente es consecuencia de la distribución de la carga ya en toda la superficie, que lógicamente aumenta la resistencia.

Considerando que dicho comportamiento inicial no es importante para el punto en investigación, se convino en delimitar al rango de proporcionalidad entre las marcas de 0.007 y 0.016 de deformación unitaria, siendo estas donde termina el desplazamiento antes mencionado y el punto donde comienza nuevamente a declinar la pendiente.

52

Los valores enmarcados en la Tabla 5.23. corresponden a los puntos que forman éste rango para las 4 líneas.

Mediante regresiones lineales se determinaron las pendientes de cada una, dando los siguientes módulos de elasticidad:

MÓDULOS DE ELASTICIDAD A COMPRESIÓN.

I s /n-> 31,567.70 Kg/cm2

I c/n - > 30,580.67 " II s/n - > 24318.97 " II c/n - > 25,281.88 "

A est max. - > 20,449.62 Kg/cm2 • A est max.-> 19,544.29 " * A est max. - > 14,785.36 " » A est max. - > 17,517.92 " *

Nota.- Utilizando la fórmula: Valor del esfuerzo máximo / Valor de la deformación unitaria en el esfuerzo máximo.

Aquí se demuestra, junto con la gráfica, la diferencia entre los 2 Tipos de carrizo y la estrecha relación que 1 dentro de cada uno de ellos.

Aunque la forma en que se obtuvieron los módulos de elasticidad varia un poco a la sugerida en la norma ASTM D-143 y en la NOM EE-122, se puede decir que es equivalente, ya que se modificó solamente el método de determinación mas no el concepto, respetándose todas las demás especificaciones que dictan.

Finalmente, las Gráficas 5.2.l.c y f, muestran las relaciones Esfuerzo-Deformación de las muestras del Tipo n i que no se incluyeron en el módulo de elasticidad.

Tabla 5.2.2.a

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DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.052 0.104 0.156 0.208 0.260 0.312 0.364 0.416 0.468 0.520 0.572 0.624 0.676 0.728 0.780 0.832 0.884 0.936 0.988 1.040 1.092 1.144 1.196 1.248 1.300 1.352 1.404 1.456 1.508 1.560 1.612 1.664 1.716 1.768 1.820 1.872 1.924 1.976

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1,000 1,010 1,015 1,020 1,005

990 965 935 915 900 875 820

!

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001191 0.002382 0.003572 0.004763 0.005954 0.007145 0.008336 0.009527 0.010717 0.011908 0.013099 0.014290 0.015481 0.016672 0.017862 0.019083 0.020244 0.021435 0.022626 0.023817 0.025007 0.026198 0.027389 0.028580 0.029771 0.030962 0.032152 0.033343 0.034534 0.035725

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 12.34 24.68 43.18 70.94

104.87 144.97 185.07 222.09 256.01 296.11 333.13 382.48 431.83 481.18 518.20 555.21 579.89 601.48 616.90 623.07 626.16 629.24 619.99 610.73 595.31 576.80 564.47 555.21 539.79 505.86

" M U E S T R A I I * *

CARGA

(Kg)

0 20 40 70

110 165 225 300 350 410 460 520 590 650 710 760 795 830 850 870 885 890 895 900 900 900 895 890 885 880 875 870 865 860 860 855 845 840 825 810 790 775 760 750

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001166 0.002333 0.003499 0.004665 0.005832 0.006998 0.008165 0.009331 0.010497 0.011664 0 012830 0.013996 0.015163 0.016329 0.017495 0.018662 0.019828 0.020995 0.022161 0.023327 0.024494 0.025660 0.026826 0.027993 0.029159 0.030325 0.031492 0.032658 0.033825 0.034991 0.036157 0.037324 0.038490 0.039656 0.040823 0.041989 0.043155 0.044322 0.045488 0.046655 0.047821 0.048987 0.050154

ESFUERZO

(Kg/cm?)

0.00 11.47 22.94 40.15 63.10 94.65

129.07 172.09 200.77 235.19 263.87 298.28 338.44 372.86 407.27 435.95 456.03 476.11 487.58 499.05 507.66 510.53 513.39 516.26 516.26 516.26 513.39 510.53 507.66 504.79 501.92 499.05 496.19 493.32 493.32 490.45 484.71 481.84 473.24 464.64 453.16 444.56 435.95 430.22

| * * M U E S T R A III * * CARGA

I (Kg)

I ° 20 40 65 95

140 190 250 320

, 380 440 495 570 660 745 825 900 965

1,020 1,070 1,110 1,145 1,170 1,190 1,200 1,205 1,210 1,220 1,215 1,210 1,200 1,180 1,170 1,160 1,150 1,145 1,135 1,130 1,120 1.110 1,100

( I

i

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001018 0.002036 0.003054 0.004072 0.005090 0.006108 0.007126 0.008144 0.009162 0.010180 0.011197 0.012215 0.013233 0.014251 0.015269 0.016287 0.017305 0.018323 0.019341 0.020359 0.021377 0.022395 0.023413 0.024431 0.025449 0.026467 0 027485 0.028503 0.029521 0.030539 0.031556 0.032574 0.033592 0.034610 0.035628 0.036646 0.037664 0.038682 0.039700 0.040718

ESFUERZO

(Kgfcm*)

0.00 8.55

17.10 27.79 40.61 59.85 81.23

106.88 136.80 162 46 188.11 211.62 243.68 282.16 318.50 352.70 384.76 412.55 436.07 457.44 474.54 489.50 500.19 508.74 513.02 515.16 517.29 521.57 519.43 517.29 513.02 504.47 500.19 495.92 491.64 489.50 485.23 483.09 478.82 474.54 470.27

* * M U E S T R A I V * *

CARGA

(Kg)

0 25 50 80

130 180 240 305 365 425 485 560 660 750 840 930

1,000 1,070 1,120 1,155 1,175 1,190 1,200 1,205 1,215 1,210 1,195 1,195 1,200 1,215 1,225 1,230-1,225 1,210 1,195 1,195 1,195 1,195 1,195 1,190 1,190 1,190 1,190 1,185 1 185

1,180 1,180 1,180 1,175 1,175 1,170

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000991 0.001983 0.002974 0.003966 0.004957 0.005949 0.006940 0.007931 0.008923 0.009914 0.010906 0.011897 0 012888 0.013880 0 014871 0.015863 0.016854 0.017846 0.018837 0.019828 0.020820 0.021811 0.022803 0.023794 0.024786 0.025777 0.026768 0.027760 0.028751 0.029743 0.030734 0.031725 0.032717 0.033708 0.034700 0.035691 0036683 0.037674 0.038665 0.039657 0.040648 0.041640 0.042631 0 043695»

0.044614 0.045605 0.046597 0.047588 0.048580 0.049571

ESFUERZO

{Kgfcm*)

0.00 10.21 20.42 32.68 53.10 73.53 98.04

124.69 149.10 173.60 198.11 228.75 269.60 306.36 343.12 379.89 408.48 437.07 457.50 471.79 479.96 486.09 490.18 492.22 496.30 494.26 488.13 488.13 490.18 496.30 500.39 502.43 500.39 494.26 488.13 488.13 488.13 488.13 488.13 486:09 486.09 486.09 486.09

L 484.05 484.05 482.01 482.01 482.01 479.96 479.96 477.92

* * M U E S T R A V * * ¡ CARGA

(Kg)

0 20 50 90

150 220 300 360 420 480 560 655 740 835 915 990

1,060 1,125 1,175 1,225 1,255 1,280 1,300 1,315 1,325 1,330 1,335 1,335 1,330 1,325 1,320 1.315 1,310 1,305 1,225 1,220 1,205 1,190 1,170 1,150 1,130 1,115 1,100

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000991 0.001982 0.002972 0.003963 0.004954 0.005945 0.006936 0.007926 0.008917 0 009908 0.010899 0.011890 0.012880 0.013871 0.014862 0.015853 0 016844 0.017834 0.018825 0.019816 0.020807 0.021798 0.022788 0 023779 0.024770 0.025761 0.026752 0.027742 0.028733 0.029724 0.030715 0.031706 0.032696 0.033687 0.034678 0.035669 0.036659 0.037650 0.038641 0.039632 0.040623 0.041613

ESFUERZO

(Kgfcm2)

0.00 7.66

19.14 34.45 57.42 84.22

114.84 137.81 160.78 183.75 214.37 250.74 283.28 319 64 350.27 378.98 405.77 430.65 449.80 468.94 480.42 489.99 497.65 503.39 507.22 509.13 511.04 511.04 509.13 50752 505.30 503.39 501.47 499.56 468.94 467 02 461.28 455.54 447.88 440.23 432.57 426.83 421.08

Tabla 5.2.2.b. i C A R R I Z O T I P O " I " ( C / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.052 0.104 0.156 0.208 0.260 0.312 0.364 0.416 0 4 6 8 0.520 0.572 0.624 0.676 0.728 0.780 0.832 0.884 0.936 0 988 1.040 1.092 1.144 1.196 1.248 1.300 1.352 1.404 1.456 1.508 1.560 1.612 1.664 1.716 1.768 1.820 1.872 1.924 1.976 2.028 2.080 2.132 2.184 2.236 2.288 2.340 2.392 2.444 2.496 2.548 2.600

" M U E S T R A VI** .

CARGA

(Kg)

0 15 40 70

110 160 225 280 330 380 415 470 500 540 570 600 620 640 655 660 670 675 675 675 670 670 665 655 650 640 635 630 620 610 600 590 575 570 550 535 530 520 5 1 0 500 495 495 490 485 480 480 475

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001281 0.002562 0.003842 0 .005123 0.006404 0.007685 0.008966 0.010246 0.011527 0.012808 0.014089 0 015369 0.016650 0.017931 0.019212 0.020493 0.021773 0.023054 0.024335 0.025616 0.026897 0.028177 0.029458 0.030739 0.032020 0.033300 0.034581 0.035862 0.037143 0.038424 0.039704 0.040985 0.042266 0.043547 0.044828 0.046108 0.047389 0.04B670 0.049951 0.051232 0.052512 0 .053793 0.055074 0.056355 0 0 5 7 6 3 5 0.058916 0.060197 0.061478 0.062759 0.064039

ESFUERZO

0<gfcm*)

0.00 13.41 35.75 62.56 98.31

143.00 201.09 250.25 294.93 339.62 370.90 420.06 446.87 482.62 509.43 536.24 554.12 571.99 585.40 589.87 598.80 603.27 603.27 603.27 598.80 598.80 594.33 585.40 580.93 571.99 567.52 563.05 554.12 545.18 536.24 527.30 513.90 509.43 491.55 478.15 473.68 4 64 . 74 . 455.80 446.87 442.40 442.40 437.93 433.46 428.99 428.99 424.52

" M U E S T R A Vil **

CARGA

(Kg)

0 35 60 90

130 175 230 280 330 370 415 470 510 560 605 640 675 700 720 735 750 760 765 770 765 760 755 750 740 730 710 700 685 650 610 580 565 550 530 515 500 480 460 425 405 385 365 340 315 305 295

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001224 0.002448 0.003672 0.004896 0.006120 0.007344 0.008568 0.009792 0 0 1 1 0 1 6 0.012240 0.013464 0.014688 0.015912 0.017136 0.018360 0.019584 0.020808 0.022032 0.023256 0.024480 0.025704 0.026928 0.028152 0.029376 0.030600 0.031824 0.033049 0 .034273 0.035497 0.036721 0.037945 0.039169 0.040393 0.041617 0.042841 0.044065 0.045289 0.046513 0.047737 0.048961 0.050185 0.051409 0.052633 0.053857 0.055081 0.056305 0.057529 0.058753 0.059977 0.061201

ESFUERZO

(Kgfcm*)

0.00 25.17 43.14 64.72 93.48

125.84 165.38 201.34 237.29 266.05 298.41 337.96 366.72 402.67 435.03 460.20 485.37 503.34 517.72 528.51 539.30 546.49 550.08 553.68 550.08 546.49 542.89 539.30 532.11 524.92 510.53 503.34 492.56 467.39 438.63 417.06 406.27 395.48 381.10 370.32 359.53 345.15 330.77 305.60 291.22 276.84 262.46 244.48 226.50 219.31 212.12

** M U E S T R A VIII **

CARGA

(Kg)

0 2 5 55 85

130 185 245 300 345 400 460 510 570 630 6 8 0 720 760 790 800 820 830 835 840 845 840 835 815 700 620 575 54S 480

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0 .001212 0 .002423 0 .003635 0 .004847 0.006058 0 .007270 0.008481 0 .009693 0 .010905 0 .012116 0 .013328 0 .014540 0.015751 0 .016963 0 .018175 0 .019386 0 .020598 0 .021810 0.023021 0 .024233 0 .025444 0 .026656 0 .027868 0 .029079 0.030291 0 .031503 0 .032714 0 .033926 0 .035138 0 .036349 0.037561

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 16.09 35.39 54.69 83.64

119.03 157.64 193.03 221.98 257.37 295.97 328.14 366.75 405.35 437 .52 463.26 489.00 508.30 514.73 527.60 534.04 537.25 540.47 543.69 540.47 537.25 524.39 450.39 398.92 369.97 350.66 308.84

" M U E S T R A IX**

CARGA

(Kg)

0 10 30 60 95

150 215 280 335 385 440 475 535 590 640 685 725 755 785 800 815 830 840 850 855 855 860 855 855 850 835 8 2 5 . 805 780 755 730 710 690 675

-

DEFORM. UNITARIA

0 .000000 0 .001048 0 .002097 0 .003145 0 .004194 0 .005242 0 .006290 0 .007339 0 .008387 0 .009435 0 .010484 0 .011532 0.012581 0 .013629 0 .014677 0 .015726 0 .016774 0 .017823 0.018871 0 .019919 0 .020968 0 .022016 0 .023065 0 .024113 0.025161 0 .026210 0 .027258 0 .028306 0 .029355 0 .030403 0 .031452 0 .032500 0 .033548 0.034597 0 .035645 0 .036694 0 .037742 0 .038790 0 .039839

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 5.88

17 .63 35.27 55.84 88.17

126.37 164 .58 196.91 226.30 258.63 279.20 314.47 346.79 376.18 402.63 426 14 443.78 461.41 470.23 479.05 487.86 493.74 499.62 502.56 502.56 505.50 502.56 502.56 499.62 490 .80 484.92 473.17 458.47 443.78 429.08 417.33 405.57 396.76

** M U E S T R A X**

CARGA

(Kg)

0 20 50 80

130 190 260 320 375 435 490 580 675 775 870 955

1,030 1,100 1,155 1,200 1,235 1,260 1,280 1,290 1,285 1,280 1,245 1,240 1,235 1,220 1,205 1,180 1,160 1,140 1,120 1,100 1,080 1,065 1,045 1,025 1,010

995 990 975 965 955 945 935 925 920 915

DEFORM. UNITARIA

0 .000000 0 .001004 0 .002008 0 .003013 0 .004017 0.005021 0 .006025 0 .007029 0 .008034 0 .009038 0 .010042 0 .011046 0 .012050 0 .013054 0 .014059 0 .015063 0 .016067 0.017071 0 .018075 0 .019080 0 .020084 0 .021088 0 .022092 0.023096 0.024101 0 .025105 0 .026109 0 .027113 0 .028117 0 .029122 0 .030126 0 .031130 0 .032134 0 .033138 0 .034142 0.035147 0.036151 0 .037155 0 .038159 0 .039163 0 .040168 0 .041172 0 .042176 0 .043180 0 .044184 0 .045189 0 .046193 0.047197 0.048201 0 .049205 0 .050210

ESFUERZO

(Kgfcmí)

0 .00 8 .63

21.57 34.51 56.07 81 .95

112.15 138 .03 161 .75 187 .63 211.35 250.17 291 .15 334 .28 375.26 411 .92 444.27 474.47 498.19 517 .60 532.69 543.48 552 .10 556 .42 554.26 552 .10 537.01 534 .85 532 .69 526 .22 519.76 508.97 500 .35 431 .72 483 .09 474.47 465 .84 459.37 450.74 442 .12 435 .65 429 .18 427.02 420 .55 416 .24 411.92 407.61 403 .30 398 .98 396 .83 394.67

Tabla 5.2.2.C.

C A R R I Z O T I P O " H • ( S / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.052 0.104 0.156 0.208 0.260 0.312 0.364 0.416 0 468 0.520 0.572 0.624 0 676 0.728 0.780 0.832 0.884 0.936 0.988 1.040 1.092 1.144 1.196 1.248 1.300 1.352 1.404 1.456 1.508 1.560 1.612 1.664 1.716 1.768 1.820 1.872 1.924 1.976 2.028 2.080 2.132 2.184 2.236 2.288 2340 2.392 2.444 2.496 2.548 2.600

* * M U E S T R A 1 * *

CARGA

(Kg)

0 10 15 25 40 70

110 180 235 300 365 410 470 505 565 630 680 745 795 815 j 850 875 895 910 925 935 940 945 945 940 940 935 930 930 925 920 915 905 895 870 845 820 790 765 725 695 675 660 630 615 595

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0 001064 0.002128 0.003192 0.004256 0.005321 0.006385 0.007449 0 008513 0.009577 0.010641 0.011705 0.012769 0.013833 0.014898 0.015962 0.017026 0.018090 0.019154 0.020218 0.021282 0.022346 0.023410 0.024475 0.025539 0.026603 0.027667 0.028731 0.029795

[0.030859 0.031923 0.032987 0.034052 0 035116 0.036180 0.037244 0.038308 0.039372 C.040436 0.041500 0.042565 0.043629 0.044693 0.045757 0.046821 0.047885 0.048949 0.050013 0.051077 0.052142 0.053206

ESFUERZO

(Kg/bm*)

' 0.00 4.60 6.90

11.49 18 39 32.18 50.57 82.76

108.05 137.93 167.82 188.51 216.09 232.18 259.77 289.66 312.64 342.53 365.52 374.71. 390.80 402.30 411.49 418.39 425.29 429.89 432.18 434.48 434.48 432.18 432.18 429.89 427.59 427.59 425.29 422.99 420.69 416.09 411.49 400.00 388.51 377.01 . 363.22 351.72 333.3-3 319.54 310.34 303.45 289 66 282.76 273.56

* * M U E.S T R A II * *

CARGA

(Kg)

0 10 15 35 65

100 165 230 300 360 420 470 525 580 650 705 765 815 865 905 935 955 975 990

1,000 1,005 1,010 1,015 1,015 1,015

995 975 955 915 895 890 880 875 870 855 835 820 815 805 790 755 735 715 700 685 675

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001070 0.002139 0.003209 0.004278 0 005348 0.00641 B 0.007487 0.008557 0.009626 0.010696 0.011765 0.012835 0.013905 0.014974 0.016044 0.017113 0.018183 0.019253 0.020322 0.021392 0.022461 0.023531 0.024600 0.025670 0.026740 0 027809 0.028879 0.029948 0.031018 0.032088 0.033157 0.034227 0.035296 0.036366 0.037435 0.038505 0.039575 0.040644 0.041714 0.042783 0.043853 0.044923 0.045992 0.047062 0.048131 0.049201 0.050270 0.051340 0.052410 0.053479

ESFUERZO

(Kgfcm¡)

0.00 4.79 7.19

16.77 31.15 47.92 79.07

110.22 143.77 172.52 201.27 225.24 251.59 277.95 311.50 337.85 366.61 390.57 414 53 433.70 448.08 457.66 467.24 474.43 479.23 481.62 484.02 486.41 486.41 486.41 476.83 467.24 457.66 438.49 428.91 426.51 421.72 419.32 416.93 409.74 400.15 392.96 390.57 385.78 378.59 361.82 352.23 342.65 335.46 328.27 323.48

* * M U E S T R A III * *

CARGA

(Kg)

0 40 70

110 175 240 320 370 425 490 550 630 700 760 820 865 900 925 945 955 960 965 965 960 955 945 930 920 910 860 830 800 770

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.001007 0.002014 0.003020 0.004027 0.005034 0.006041 0.007047 0.008054 0.009061 0.010068 0.011075 0.012081 0.013088 0.014095 0.015102 0.016108 0.017115 0.018122 0.019129 0.020136 0.021142 0.022149 0.023156 0.024163 0.025169 0.026176 0.027183 0.028190 0.029197 0.030203 0.031210 0.032217

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 17.87 31.28 49.16 78.20

107.25 143.00 165.34 189.92 218.97 245.78 281.53 312.81 339.62 366.43 386.54 402.18 413.35 422.29 426.76 428.99 431.23 431.23 428.99 426.76 422.29 415.59 411.12 406.65 384.31 370.90 357.49 344.09

* * M U E S T R A I V * *

CARGA

(Kg)

0 25 50 80

130 190 260 325 390 430 490 540 620 690 760 820 870 910 950 980

1.005 1,025

[ 1,040 1,055 1,065 1,075 1,085 1,090 1,090 1,095 1,095 1,095.. 1,090 1,090 1,085 1,080 1,075 1,070 1,060 1,050 1.040 1,030 1,020

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000943 0.001886 0.002830 0.003773 0.004716 0.005659 0.006602 0.007545 0.008489 0.009432 0.010375 0.011318 0.012261 0.013204 0.014148 0.015091 0.016034 0.016977 0.017920 0.018863 0.019807 0.020750 0.021693 0.022636 0.023579 0.024523 0.025466 0.026409 0.027352 0.028295 0.029238 0.030182 0.031125 0.032068 0.033011 0.033954 0.034897 0.035841 0.036784 0.037727 0.038670 0.039613

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 9.03

18.05 28.88 46.93 68.59 93.86

117.33 140.79 155.23 176.90 194.95 223.83 249.10 274.37 296.03 314.08 328.52 342.96 353.79 362.82 370.04 375.45 380.87 384.48 388.09 391.70 393.50 393.50 395.31 395.31 395.31 393.50 393.50 391.70 389.89 388.09 386 28 382.67 379.06 375.45 371.84 368.23

" M U E S T R A V * *

CARGA

(Kg)

0 15 35 60 90

140 200 270 340 395 440 490 560 630 690 750 800 855 900 940 970

1,000 1,020 1,040 1,060 1,080 1.095 1,105 1,115 1,120 1,125 1,130 1,130 1,130 1,125 1,120 1,110 1,095 1,075 1,050 1,020

995 970

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000871 0.001742 0.002613 0 003484 0.004355 0.005226 0.006097 0.006968 0.007839 0.008710 0.009581 0.010452 0.011323 0.012194 0.013065 0.013936 0.014807 0.015678 0.016549 0.017420 0.018291 0.019162 0.020034 0.02O9O5 0.021776 0.022647 0.023518 0.024389 0.025260 0.026131 0.027002 0.027873 0 028744 0.029615 0.030486 0.031357 0.032228 0.033099 0.033970 0.034841 0.035712 0.036583

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 4.64

10.83 18.57 27.86 43.34 61.91 83.58

10558 122.28 136.21 151.68 173.35 195.02 213.60 232.17 247.65 264.67 278.60 290.99 300.27 309.56 315.75 321.94 328.13 334.32 338.97 342.06 345.16 346.71 348.25 349.80 349.80 349 80 348.25 346.71 343.61 338.97 332.78 325.04 315.75 308.01 300.27

C A R R I Z O T I P O " H " ( C / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.052 0.101 0.156 0.208 0.260 0.312 0.364 0.416 0468 0.520 0.572 0.624 0.676 0.728 0.780 0.832 0.884 0.936 0.988 1.040 1.092 1.144 1.196 1.248 1.300 1.352 1.404 1.456 1.508 1.560 1.612 1.664 1.716 1.768 1.820 1.872 1.924 1 976 2 028 2.080

j 2.132 2.184

! 2.236 ! •:- ?Rfi

i 2.340

L . - " 3 -

" M U E S T R A V I * * ,

CARGA

(Kg)

0 5

30 65

110 190 270 340 400 460 505 590 650 720 780 830 875 905 930 950 960 970 930 980 980 970 955 935 910 890 860 840 305 720

2 444 ¡1 ¡ 2 496 ¡j | 2.548 | 2.600

I

DEFORM UNITARIA

0.000000 0.001083 0.002167 0.003250 0.004333 0.005417 0.006500 0.007583 0.008667 0.009750 0.010833 0.011917 0.013000 0.014083 0.015167 0.016250 0.017333 0.018417 0.019500 0.020583 0.021667 0.022750 0.023833 0.024917 0.026000 0.027083 0.028167 0.029250 0.030333 0.031417 0.032500 0.033583 0.034667 0.035750

ESFUERZO

(Kg/cmü)

0.00 2.41

14.48 31.37 53.08 91.69

130.29 164.07 193.02 221.98 243.69 284.71 313.66 347.44 376.39 400.52 422.24 436.71 448.78 458.43 463.25 468.08 472.90 472.90 472.90 468.08 460.84 451.19 439.13 429.47 415.00 405.35 388.46 347.44

* * M U E S T R A V i l * *

CARGA

(Kg)

0 I 30 60 90

130 190 245 310 360 410 470 515 580 640 700 740 780 810 835 855 870 875 880 885 880 880 875 865 850 830 810 785 760 730 685

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0001021 0.002042 0.003063 0.004084 0.005105 0.006126 0.007147 0.008168 0.009189 0.010209 0.011230 0.012251 0.013272 0.014293 0.015314 0.016335 0.017356 0.018377 0.019398 0.020419 0.021440 0.022461 0.023482 0.024503 0.025524 0.026545 0.027566 0028587 0.029608 0.030628 0.031649 0.032670 0.033691 0.034712

ESFUERZO

(Kg/cm!)

0.00 15.95 31.90 47.85 69.12

101.02 130.26 164.81 191.40 217.98 249.88 273.81 308.36 340.26 372.16 393.43 414.70 430 64 443.94 454.57 462.54 465.20 467.86 470.52 467.86 467.86 465.20 459.89 451.91 441.28 430.64 417.35 404.06 388.11 364.19

* * M U E S T R A VIII * *

CARGA

(Kg)

0 25 60 95

150 205 265 325 365 425 490 530 605 670 730 780 820 865 895 920 940 950 960 965 970 975 970 965 960 955 950 940 930 920 910 895 880 860 840 820

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000970 0.001941 0.002911 0 003882 0.004852 0.005823 0.006793 0.007764 0.008734 0.009705 0.010675 0.011645 0.012616 0.013586 0.014557 0.015527 0.016498 0.017468 0.018439 0.019409 0.020380 0.021350 0.022321 0.023291 0.024261 0025232 0.026202 0.027173 0.028143 0.029114 0.030084 0.031055 0.032025 0.032996 0.033966 0.034936 0.035907 0.036877 0.037848

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 10.80 25.93 41.05 64.82 88.59

114.52 140.45 157.74 183.66 211.75 229.04 261.45 289.54 315.47 337.08 354.36 373.81 386.78 397.58 406.22 410.54 414.87 417.03 419.19 421.35 419.19 417.03 414.87 412.71 410.54 406.22 401.90 397.58 393.26 386.78 380.29 371.65 363.01 354.36

* * M U E S T R A I X * * |

CARGA

(Kg)

0 20 50 80

125 190 250 320 370 420 485 560 635 700 770 830 880 925 965 995

1,020 1,040 1,050 1,055 1,060 1,060 1,055 1,045 1,040 1,030 1,010

990 j 970 ' 960 950 935 920 885

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000996 0.001992 0.002988 0.003983 0.004979 0.005975 0.006971 0.007967 0.008963 0.009958 0.010954 0.011950 0.012946 0.013942 0.014938 0.015934 0.016929 0.017925 0.018921 0.019917 0.020913 0.021909 0.022904 0.023900 0.024896 0.025892 0.026888 0.027884 0.028879 0.029875

.0.030871 0.031867 0.032863 0.033859 0.034855 0.035850 0.036846

ESFUERZO |

(Kgfcm2)

0.00 j 7.73

19.33 30.93 48.32 73.45 96.65

123.71 143.04 162.37 187.50 216.49 245.49 270.62 297.68 320.87

' 340.20 357.60 373.06 384.66 394.32 402.06 405.92 407.86 409.79 409.79 407.86 403.99 402.06 398.19 390.46 382.73 375.00 371.13 367.26 361.46 355.67 342.13

•

I

* * M U E S T R A X * *

CARGA

(Kg)

0 20 45 75

110 160 220 280 335 390 435 490 530 590 640 695 740 780 810 835 860 880 895 910 920^ 925 930 930 930 925 920 915 905 890 870 850 835 815 790 775 760 750 740 730 725 715 710 705 695 685 670

DEFORM. UNITARIA

0.000000 0.000893 0.001786 0.002680 0.003573 0 004466 0.005359 0.006252 0.007146 0.008039 0.0O8932 0.009825 0.010719 0 011612 0.012505 0.013398 0.014291 0.015185 0.016078 0.016971 0.017864 0.018757 0.019651 0.020544 0.021437 0 022330 0.023223 0.024117 0.025010 0.025903 0 026796 0.027690 0.028583 0.029476 0.030369 0.031262 0.032156 0.033049 0.033942 0.034835 0.035728 0.036622 0.0375T5 0.038408 0.039301 0.040194 0.041088 0.041981 0.042874 0.043767 0.044660

ESFUERZO

(Kgtemí)

0.00 7.09

15.95 26.58 38.98 56.69 77.95 99.21

118.70 138.19 154.14 173.62 187.80 209.06 226.77 246.26 262.21 276.38 287.01 295.87 304.73 311.81 317.13 322.44 325.99 327 76 329.53 329.53 329.53 327.76 325.99 324.22 320.67 315.36 308.27 301 18 295.87 288.78 279.92 274.61 269.29 265.7S 262.21 258.66 256.89 253.35 251.58 249.81 246.26 242.72 237.40

Tabla 5.2.2.e.

C A R R I Z O T I P O " m " ( S / N )

DEFORMACIÓN (mm)

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000 9.500

10.000 10.500

M U E S T R A 1

CARGA (Kg)

0 880

1,418 900 785 780 560

0

ESFUERZO (Kg/cmJ)

0.00 328.36 529.10 335.82 292.91 291.04 208.96

0.00

M U E S T R A II

CARGA (Kg)

0 560

1,275 1,160

500 240 160 110

85 70

ESFUERZO (Kgfcm*)

0.00 261.68 595.79 542.06 233.64 112.15

74.77 51.40 39.72 32.71

M U E S T R A III

CARGA (Kg)

0 320 650 950

1,030 870 815 780 765 745 725 710 720 730 755 785 800 805 815 830 810 785

ESFUERZO (Kg/cm*)

0.00 155.34 315.53 461.17 500.00 422.33 395.63 378.64 371.36 361.65 351.94 344.66 349.51 354.37 366.50 381.07 388.35 390.78 395.63 402.91 393.20 381.07

M U E S T R A IV

CARGA (Kg)

0 135 500

1,000 1,150 1,060 1,030

955 960 960 955 930 885 855 820 780 740 680

ESFUERZO (Kg/fcm*)

0.00 58.19

215.52 431.03 495.69 456.90 443.97 411.64 413.79 413.79 411.64 400.86 381.47 368.53 353.45 336 21 318.97 293.10

M U E S T R A V

CARGA (Kg)

0 70

120 480 430 310 295 290 270 270

ESFUERZO (Kg/cm*)

0.00 56.45 96.77

387.10 346.77 250.00 237.90 233.87 217.74 217.74

Tabla 5.2.2.f.

C A R R I Z O T I P O " m " ( C / N )

DEFORMACIÓN (mm)

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

M U E S T R A VI

CARGA (Kg)

0 120 405 680 940

1,180 960

0

ESFUERZO (Kg/cm?)

0.00 57.69

194.71 326.92 451.92 567.31 461.54

0.00

M U E S T R A Vil

CARGA (Kg)

0 280 800

1,275 1,100

0

ESFUERZO (Kg/cmí)

0.00 129.03 368.66 587.56 506.91

0.00

M U E S T R A VIII

CARGA (Kg)

0 400

1,020 1,450

0

ESFUERZO 0<g/cm2)

0.00 153.26 390.80 555.56

0.00

M U E S T R A IX

CARGA (Kfl)

0 320 940

1,375 0

ESFUERZO (Kg/cm*)

0.00 128.51 377.51 552.21

0.00

M U E S T R A X

CARGA

.(Kg)

0 60

200 390 470

0

ESFUERZO (Kg/cm*)

0.00 53.10

176.99 345.13 415.93

0.00

GRÁFICA 5.2.1.a. CARRIZO TIPO " I " , SIN NUDO.

ni IV * « * « « « »

800

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200 0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria.

0.04 0.05

GRÁFICA 5.2.1.b. CARRIZO TIPO "I", CON NUDO.

vi Vil VIII IX * * N * K *

800

600

400

200

0

?00

Esfuerzo (Kg/cm2¡

^ff~*

_ :

wrnvtriF***

T V V j S ^ . . _

^ ^ * s ^

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Uhitaria.

0.04 0.05

GRÁFICA 5.2.1c. CARRIZO TIPO " I I " , SIN NUDO.

tu IV

500

400

300

200

100

Esfuerzo (Kg/cm2)

-100

jr / *& "s / .Jrf«*% * *

ji ¥*#

f *Jí í. f * jr f

—'é *Jw& *—--————— —————— ——— —— f» t / y

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria.

0.04 0.05

GRÁFICA 5.2.1d. CARRIZO TIPO "SI", CON NUDO.

vi Vil VIH IX a s e a i

X B ft It II * R »

500

400

^OO

200

100

0

-100

Esfuerzo (Kg/cm2]

rJm*

Jm* * ¿w* •

Mr * r#

*

. ' •

"Trm

, « » » « • « » . , • • • • 7*

* * * • •

—

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria.

0.04 0.05

GRARCA 5.2.f.e. CARRIZO TIPO "IN", SIN NUDO.

IV

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200

fJL Í

\ " "

\

Ifl1 n •TI» Vn V

K

v —

"***» MR *

* * . Ü5-" **> Ir

'***!

5 10

Deformación (mm)

15

GRÁFICA 5.2.1.f. CARRIZO TIPO "III", CON NUDO.

vi Vil VIII IX

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200 1 2

Deformación (mm)

Tabla 5.2,3.

COORDENADASPROMEDIO DEMUESTRAS 4 COMPRESIÓN

i OEFOPMAC |l UNITARIA f

E S F U E R Z O S 1 S N i IO/N |

P R O M E D I O | II S/N il OJN

I ( I I I !

i 0 OoO H | 0 001 >\ I 0 002 ¡j

0 003 l| 1 0 004 l|

0 005 II C 006 ¡¡ oao* \

0 00 9 33

19 45 32 52 i 51 02 ' 73 66 ¡

100 11 ' 12? U 5

0 00 11 70 25 53 ' 41 91 62 11 88 2?

11921 '

"•»*«? t

0 00 1 8 34

15 42 , 25 84 I 42 15 ' 62 01 87 18 '

ITK;<¡ l

0 00 9 01 ,

21 73J 35 95J E5 54 I 82 09

10178

1?/\« ' 0 Ooa

[ 6 00$ f OfllO ^ 0«11 2

i oWi<

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tes TI f 211 64 j. «41 27 274 08 í

ÍB4S5 f 214 53 ,

' ¿42 7Q |

»?a TÍ f

PiSó 1

136 67 166 5» 1Sfi_24 212S7 , 237 30 J

161 46 189 <>«.,' 210 ¿9 1

m n ' ?&4 40

T^Jl 308 2? i SSJOO $MAÍ~ 290*7 B~ 0 §13 344-&3 369 36 2fi4_&7 2 Í7 71

0 « * M7. ?<*.., 3»S<¡? 1... WM MM...\ 409 7 Í ¡ 4 2 6 4 6 ¿27 7$ b m í ¥ i 0 016

0 017 438 63 452 39 345 35 375 20 i 0 018 461 69 4~?3 28 361 74 388 52 0 019 481 96 492 90 ^ 5 14 398 98 0 020 396 87 507 97 384 46 407 11

' 0 021 I 0 022

COS 70 518 34

519 82 ' 529 50

393 19 400 18 i

412 86 I 416 18 j

0 023 525 32 105 17 418 82 0 024 529 52 542 00 409 16 i 420 43 0 025 530 91 545 47 411 98 419 92 0 026 •531 6 9 545 49 413 10 418 40 l 0 027 531 59 546 96 413 86 415 18 0 028 i 30 46 6 4 7 2' I 412 99 j 411 21 0 029 528 79 544 94 410 84 405 46 . 0 030 525 38 541 79 407 1C 397 46 0 031 520 40 535 7« 403 45 389 23 i 0 032 515 50 5C4 38 397 72 380 69

I 0 033 0 034 jl

| 0 035 | 0 036 1,

509 16 ' 500 35 494 50 '

503 116 494 29 ! 482 71 472 23

372 49 j 362 4b

! 0 037 459 32

GRÁFICA 5.2.2. PROMEDIOS CARRIZOS TIPO "I" Y "II'

I s/n I c/n II s/n II c/n

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200

JO**

J^r*'

s/** ^ • 4* +

• • " "

•!*•»• «««•„,»

* #

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria

0.04

66

53. RESISTENCIA A LA TENSION.

La tensión se define como la resistencia que oponen las partes de un cuerpo a ser separadas unas de otras. Por lo que respecta al sentido y a la dirección del esfuerzo, la tensión es meramente lo contrario de la compresión; mientras en un ensayo de compresión la pieza se acorta en una dirección paralela a la carga, en un ensayo de tensión la probeta se alarga.

El análisis del comportamiento del carrizo ante este tipo de carga ocupa uno de los lugares fundamentales dentro de la investigación, pues al quererse utilizar en vez del acero de refuerzo, deberá realizar la función principal que este tiene en los elementos de concreto armado, que es la de resistir los efectos de tensión que se generen en ellos. Debido a ello, nos propondremos determinar en tensión, al igual que como se hizo en la compresión, el esfuerzo máximo y el módulo de elasticidad del carrizo en el sentido paralelo a las fibras.

Descripción de las Probetas.

En un ensayo de tensión simple, la operación se realiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separándolos. Por lo que las dos condiciones que implica la prueba y que deben ser cumplidas mediante el diseño adecuado de las muestras, se distinguen claramente:

1.- Que la carga sea transmitida axialmente a todo lo largo de la probeta, sin que se introduzca alguna flexión o torsión.

2.- Que la forma de los extremos debe ser acorde al material, y tal, que ajuste debidamente en el dispositivo de sujeción a emplear.

Encontrar este diseño correcto de las probetas en el carrizo fue de gran dificultad, por las características intrínsecas de las varas, aún cuando ya existen varios modelos estandarizados para algunos materiales en los que nos pudiéramos basar.

En un principio se intentó efectuar la prueba en muestras con la misma forma que como la describen algunas investigaciones en bambú ~2~; esto es, cortando longitudinalmente las paredes de las varas, para sacar tiras gruesas y de sección casi rectangular. Sin embargo, al querer aplicarlo en el carrizo, se vio que en primer lugar al ser las paredes del carrizo mucho más delgadas que las del bambú y su curvatura más pronunciada, por tener un radio más pequeño, no se podrían obtener tiras con una buena sección transversal y aparte rectangulares (Fig. 53.1.). Entre mayor fuera el ancho que se dispusiera para hacer el corte, mayor sería igualmente el grado de curvatura que se integraría a la sección impidiendo así su prueba, pues al aprisionar las mordazas un extremo cóncavo, fracturaría la pieza en toda su longitud.

Dicha limitación no llevó a probar tiras con un ancho menor, para reducir la curvatura, pero con una sección lógicamente muy delgada (de apenas 0.20 cm2 en promedio), como se ven en la Figura 53.2., y que finalmente no fueron satisfactorias, ya que todas fallaron al ras de la mordaza (Fig. 533.).

Bamboo as a Substitute for Steel Reinforcement in Structural Concrete. Dr. Mahmoud Aly Reda Youssef.

67

Fig. 5.3.1.

Fig. 5.3.2. F'g- S-3-3

Desechando la idea de las tiras, como segunda opción se buscó probar el carrizo en tramos de vara completos. Por supuesto, el problema de la mordaza seguiría latente, pues ahora en vez de sujetar un extremo cóncavo, lo haría con uno en forma de cilindro hueco y frágil. Para protegerlo, se envolvió cada extremo con on compuesto químico, formado con un tipo de monómero y arena fina fabricado en laboratorio, que al reaccionar adquiere una gran dureza, impidiendo entonces que se afectara la muestra (Fig. 5.3.4.).

Por otra parte, aunque estas cápsulas resistieron la acción de las mordazas, se necesitaba evitar también su deslizamiento interno con el carrizo, producto de la firme sujeción de las mordazas y su movimiento en dirección opuestas. Dicho en otras palabras, que no se "fueran" con las mordazas, ya que entonces no se ejercería la tensión suficiente en la muestra. Con este objetivo, previamente al colado de las cápsulas, se hicieron perforaciones a los extremos, en donde se intro­dujeron puntas de malla electro-soldada, que sirvieran como una especie de pasadores-, y adicionalmente se enrolló alambre recocido en la muestra y a los pasadores, para fortalecer el extremo (Figs. 535. y 53.6.). De esa manera, se esperaba crear una mayor liga con e! carrizo al quedar limitado el movimiento del protector de monómero con los anclajes de alambre inmersos en él

68

Fig. 5.3.4. Fig. 5.3.5.

Las piezas se tuvieron que probar en la máquina universal del Laboratorio de Materiales, en la Facultad de Ingeniería (UNAM), por tener las mordazas necesarias para sujetar los extremos de las probetas de 2* de diámetro.

Durante el inicio del ensaye, el dispositivo funcionó de acuerdo a lo previsto, pero al llegar la carga a los 500 Kg comenzó el deslizamiento en uno de los extremos. Al continuar el movimiento del brazo de la máquina y descubrir el extremo, se comprobó que el deslizamiento se generó al llevarse la cápsula y la mordaza a todo el anclaje completo, desgarrrando el carrizo con los pasadores. Como se muestra en la Figura 53.7., las hendeduras quedaron perfec­tamente delineadas.

Con el antecedente de los dos diseños infructuosos, se concluyeron las características particulares que debería contener el nuevo espécimen para realizar satisfactoriamente su función y que fueron:

a) La zona de prueba deberla ser de sección reducida, con el objeto de no tener que aplicarse demasiada carga para

llegar a la falla.

b) Fortalecer los extremos para que no se vean afectados antes que la falla en la zona de prueba.

c) Evitar el deslizamiento entre los elementos de sujeción y los extremos, sin que se tengan que usar mordazas.

69

3 - / / - /O—

cm Fig. 5.3.8.a

~//-

Fig. 5.3.8.b F ig- 5-3-9-El resultado fue el diseño de una muestra que aparece en las Figuras 53.8.a y b, que si bien no es producto de algún modelo estandarizado para esta prueba, su justificación y validez las adquiere por el mismo desconocimiento de un modelo ya existente, por lo singular del material, y por cumplir eficazmente con las condiciones requeridas para la obtención de la resistencia a la tensión. En todo caso se tiene cierta semejanza en su parte media, la más importante por ser la de medición, con la de las probetas establecidas para la madera en la norma D-143 de la ASTM, con la variante de que en vez de una zona de prueba reducida, aquí se utilizan dos para garantizar la carga axial y eliminar los momentos.

El modelo se complementa con el mismo aditamento metálico usado para la prueba de adherencia y que adicionalmcnte a las partes que lo formaban, únicamente se le integraron pequeñas placas lo suficientemente delgadas para pasar por dentro del espécimen de carrizo, que al apoyarse en las otras laterales transmitirían directamente la tensión como se muestra en la Figura 53.9. El uso del aditamento metálico resultó ser un excelente substituto de las mordazas, pues restringía totalmente el desplazamiento sin dañar el extremo.

La formación de las dos costillas en las muestras fue mediante el mismo procedimiento que se empleó para dejar piezas integrantes de fijación en las varas de refuerzo, que se describe claramente en el siguiente capítulo, y para provocar la cilla en las partes medias, se adelgazó el ancho desde ambos sentidos al centro, asegurando que las fibras que integran la sección más reducida pasen sin ser cortadas desde un extremo al opuesto. Ambas costillas se malearon para su distinción entre ellas, y sus secciones, producto del promedio de 4 mediciones con vernier, se enlistan en la Tabla 53.1.

70

En la obtendón de las 20 muestras (10 del Tipo I y 10 del Tipo II) se atrajeron, al igual que en la compresión, únicamente dos piezas por vara para integrarse una al grupo con nudo y la otra al sin nodo, quedando por ejemplo que las muestras I y VI de cada Tipo de carrizo son de la misma vara.

Descripción <tel Rnsay.

La prueba se realizpo en su generalidad de la misma forma que el ensayo de adherencia: Utilizando la misma máquina e instrumentación para la medición de la carga y desplazamiento del brazo tensor.

Se colocaron primeramente los dos aditamentos metálicos de sujeción en los soportes destinados a las mor­dazas, quedando fijos durante el transcurso de los ensayes, pues ofrecían la ventaja en su diseno de poderse intercam­biar libremente las probetas de carrizo al término de cada prueba sin tener que desmontar todo el conjunto en cada ocasión y llegar a fracturar fácilmente las costillas de las muestras al instalarse, como sucedió con la primera que por esta causa se tuvo que eliminar.

Una vez situadas y alindada» las piezas de carrizo a las placas de soporte del aditamento (Fig. 53.10). se pro­cedió a la aplicación de tensión a una velocidad de cabezal de 5 mm/min constantes para todas las muestras hasta llegar a la falla repentina.

Un aspecto importante de la prueba en este momento, fue el de identificar en cuál de las costillas se habla producido primero la ruptura, si fue simultánea, y si se había generado a la altura del nudo en su caso.

Fig. 5.3.10.

71

Resultados.

La secuencia de los resultados extraídos de la prueba a tensión, se enlistan en las Tablas 5.3.2. para los 4 grupos; en donde la primera columna, de deformación, representa el desplazamiento del cabezal siendo también la deforma­ción en mm que tiene la muestra. Para el caso de estas probetas, en el que la longitud de medición fue de 10 cm y constante para todas, igualmente seria su deformación unitaria para un valor dado de deformación; por lo que se incluye sólo una columna de deformación unitaria en cada tabla y con la cual se van a relacionar los niveles de carga de las 5 piezas.

En cuanto a los esfuerzos, el área que se utilizó para su determinación fue el de la costilla que se apreció falló primero; y en el caso de que hubiera parecido que fallaron simultáneamente, se tomó el valor de la menor sección, por considerarse que para presentarse una falla verdaderamente simultánea, ambas costillas deberían ser idénticas en área, lo cual es muy remoto, entendiéndose que con la ruptura de la más débil, inmediatamente se transfiere toda la carga a la otra provocando también su falla, pero con una diferencia en tiempo inapreciable. Otra consideración que se hizo al aplicar la fórmula, fue la de dividir entre dos la carga reportada en cada punto, pues en realidad mientras no se llegue a la falla, la tensión total aplicada es resistida equilibradamente por las dos costillas, por lo que se debe tomar la contribución independíente.

Los esfuerzos máximos de cada espécimen se concentraron en la misma tabla de secciones (53.1.) para su com­paración, y en la que se debe aclarar que no aparece el esfuerzo correspondiente a la primer pieza del carrizo Tipo II por fracturarse mientras se instalaba, como se mencionó anteriormente. Los asteriscos en las piezas III, VIII y X del carrizo Tipo I, indican que en estas tres pruebas la falla no se originó en la parte media de la probeta como se esperaba, sino en uno de los extremos al deslizarse la parte que resistía el efecto de compresión ejercido por la placa adicional del aditamento metálico (Fig. S3.ll.), y que accidentalmente revelaría una medida de la resistencia al cortante paralelo a las fibras. Por esta razón, el esfuerzo incuido en dichas muestras fue el máximo que se pudo registrar, aún cuando las costillas se encontraban en perfectas condiciones, siendo entonces Su esfuerzo a la falla superior a ese nivel, y por lo tanto no sería correcto utilizarlos para los promedios de cada grupo que se enumeran a continuación:

72

Carrizo Tipo I sin nudo — > 995.81 Kg/cm2

con nudo - > 703.72 " General —> 849.77 "

Carrizo Upon sin nudo —> 941.72 Kg/cm2

con nudo - > 599.71 " General —> 770.72 "

Como se puede notar, en la tensión la inclusión del nudo parece influir adversamente a la resistencia de la probeta, al bajar alrededor de 300 Kg/cm2 en ambos tipos de carrizo el esfuerzo promedio obtenido de muestras limpias.

La aparente contradicción que se tiene con el antecedente de las pruebas a compresión, donde el nudo incre­mentaba la resistencia aunque de una manera menos significativa, se puede deber a una sencilla causa: El nudo presenta por la cara interna de la vara, una protuberancia producida por el traslapamicnlo de las fibras nuevas con las viejas; aumentándose así el espesor en ese punto. Al predominar las mediciones precisamente en esta parte, el área promedio que se obutvo de la zona central de la costilla correspondía más a la sección creciente del nudo que a las contiguas, donde el espesor se reduda pues en el otro sentido el "ancho" ya no terna gran variación. Con esto de por medio, la imprecisión en las muestra con nudo se tuvo al advertirse que la ruptura se localizó, con la única excepción de la probeta VI del Tipo I, a un lado del nudo, justamente donde terminaba la protuberancia. Dicho en pocas palabras, se aplicó un área mayor de la que realmente tenia la sección más débil, reflejándose asi en una disminución del esfuerzo.

Durante la preparación de las maestras se tuvo conciencia de esa posibilidad y de cómo podría repercutir la irregularidad del nudo, pero se prefirió dejarlo tal como es, a rebajar su espesor al mismo nivel que las partes adyacen­tes, pues se cortaría la continuidad de las fibras por su naturaleza de enlace, que finalmente era el proposito de estudio en las piezas.

Por otra parte, en las Gráficas 53.1.a,b,c y d, se tiene el comportamiento individual de los especímenes en los 4 grupos. Se puede observar que al igual que en la compresión las líneas también comienzan con una reclinación hacia el eje de las "x", sólo que ahora es cansada por la penetración de la placa del aditamento metálico en los extremos, por lo que ese desplazamiento no es propio de las zonas de medición y no debe ser tomado en cuenta. La característica importante en estas gráficas es la pendiente posterior que se torna casi en línea recta, determinando el rango de proporcionalidad, hasta poco antes de la falla que en la mayoría de los casos es el punto de máximo esfuerzo.

Para la comparación de las pendientes representativas de los 4 grupos, se realizó la Gráfica 53.2. en base a las coordenadas que se tienen en la Tabla 533., cuyos valores son el promedio de los esfuerzos en cada deformación unitaria para el grupo indicado, y con los cuales se determinaron los módulos de elasticidad. Cabe mencionarse que para la obtención de estos esfuerzos promedio también se incluyó a las muestras que fi­nalmente fallaron por cortante, pues mientras no llegaran a ese punto se puede considerar que el comportamiento fue dado por los efectos en las costillas.

73

En cuanto a los módulos de elasticidad, se tomaron los datos de la tabla de promedios, a partir de una deforma­ción unitaria de 0.01, donde comenzó el rango proporcional, hasta el último, y mediante regresión lineal se llegó a los siguientes resultados:

MÓDULOS DE ELASTICIDAD A TENSION.

Carrizo Tipo I sin nudo 49,810.80 Kgfan2

con nudo 38,97851

Carrizo Tipo n sin nudo 42^67.90 Kg/cm2

con nudo 34,014.86 "

Muestras a Tensión.

Tabla 5.3.1.

MUESTRA

i I í

II

l i l

IV

V

i t

Í vi

Vil

VIII

IX

X

COST.

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

, 1

1 Í-Í

1 2

1 2

1 2

1 2

C A R

FALLA

*

4.

-*

*

*

*

*

" * •

*

*

*

R I Z O T I P O

ANCHO

cm

ESPESOR

cm

SIN NUDO

0.435 0.510

0.485 0.470

0.500 0.530

0.520 0.505

0.445 0.475

0.225 0.245

0.285 0.255

0.230 0.220

0.260 0.255

0.270 0.295

CON NUDO

0.495 0.460

0.495 0.500

0.480 0.460

0.570 0.505

0.530 0.530

0.250 0.275

0.260 0.245

0.240 0.200

0.300 0.295

0.260 0.250

R j II

AREA

cm a

0.0979 0.1250

0.1382 0.1199

0.1150 0.1166

0.1352 0.1288

0.1202 0.1401

0.1238 0.1265

0 1287 0.1225

0.1152 0.0920

0.1710 0.1490

0.1378 0.1325-

CARGA MAX

Kg

186.0

251.0

237.0

261.0

234.0

112.0

172.0

186.0

288.0

178.0

ESFUERZO MAX Kg/cm*

949.95

1,046.71

1,030.43 *

1,013.2

973.38

442.69

702.04

1 ,010.87*

966.44

671.70 *

MUESTRA

I

II

til

IV

V

VI

Vil

VIII

IX

X

COST.

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

C A R

FALLA

*

*

*

*

*

*

*

+ +

*

*

*

*

*

*

*

R I Z O T I P O

ANCHO

cm

ESPESOR

cm

SIN NUDO

0.415 0.435

0.480 0.475

0.390 0.455

0.395 0.470

0.490 0.420

0.270 0.265

0.245 0.260

0.300 0.305

0.310 0.355

0.250 0.245

CON NUDO

0.440 0.495

0.475 0.440

0.440 0.420

0.485 0.430

0.460 0.480

0.265 0.290

0.250 0.210

0.280 0.285

0.330 0.295

0.355 0.330

" I I "

AREA

cm a

0.1121 0.1153

0.1176 0.1235

0.1170 0.1388

0.1225 0.1669

0.1225 0.1029

0.1166 0.1436

- 0 .1188 0.0924

0.1232 0.1197

0.1601 0.1269

0.1633 0.1584

CARGA MAX

Kg

213.0

213.0

253.0

189.0

98.0

114.0

162.0

183.0

222.0

ESFUERZO MAX

Kg/cm*

905.61

910.26

1,032.65

918.37

420.24

479.8

676.69

721.04

700.76

Tabla 5.3.2.a.

C A R R I Z O T I P O " I * ( S / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500 2.600 2.700 2.800 2.900 3.000 3.100 3.200 3.300 3.400 3.500 3.600

DEFORMACIÓN UNITARIA

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080 0.0090 0.0100 0.0110 0.0120 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0170 0.0180 0.0190 0.0200 0.0210 0.0220 0.0230 0.0240 0.0250 0.0260 0.0270 0.0280 0.0290 0.0300 0.0310 0.0320 0.0330 0.0340 0.0350 0.0360

M U E S T R A 1

CARGA

(Kg)

0 7

12 18 25 33 43 52 60 69 80 92

104 115 126 137 148 160 173 186

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 35.75 61.29 91.93

127.68 168.54 219.61 265.58 306.44 352.40 408.58 469.87 531.15 587.33 643.51 699.69 755.87 817.16 883.55 949.95

0.00

M U E S T R A II

CARGA

(Kg)

0 10 .13 19 22 35 45 57 69 81 93

104 115 129 143 157 168 179 190 204 217 228 238 251

0

ESFUERZO

(Kq/cm2)

0.00 41.70 54.21 79.23 91.74

145.95 187.66 237.70 287.74 337.78 387.82 433.69 479.57 537.95 596.33 654.71 700.58 746.46 792.33 850.71 904.92 950.79 992.49

1,046.71 0.00

M U E S T R A III

CARGA

(Kg)

0 3 5 8 9

11 13 14 17 23 30 39 46 55 65 76 87 97

107 117 129 140 151 162 171 181 192 202 215 207 213 221 229 237

0

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 13.04 21.74 34.78 39.13 47.83 56.52 60.87 73.91

100.00 130.43 169.57 200.00 239.13 282.61 330.43 378.26 421.74 465.22 508.70 560.87 608.70 656.52 704.35 743.48 786.96 834.78 878.26 934.78 900.00 926.09 960.87 995.65

1,030.43 0.00

M U E S T R A IV ¡j M U E S T R A V

CARGA

(Kg)

0 2 2 3 3 3 4 4 5 7 8

14 22 32 42 53 65 79 94

106 119 132 146 162 177 191 204 215 229 244 229 234 238 246 253 261

0

ESFUERZO!! CARGA j ESFUERZO

(Kg/cm*) || (Kg)

0.00 0 7.76 4 7.76 8

11.65 9 11,65 I 10 11.65 16 15.53 24 15.53 || 33 19.41 | • 41 27.17 | 51 31.06 60 54.35 || 72 85.40 ¡j 85

124.22 || 97 163.04 205.75 252.33 306.68 364.91 411.49 461.96 512.42 566.77 628.88 687.11 741.46 791.93 834.63 888.98 947.20 888.98 908.39 923.91 954.97 982.14

1,013.20 0.00

109 121 133 146 160 174 184 185 196 209 220 230 234

0

(Kg/cm2)

0.00 16.64 33.28 37.44 41.60 66.56 99.83

137.27 170.55 212.15 249.58 299.50 353.58 403.49 453.41 503.33 553.24 607.32 665.56 723.79 765.39 769.55 815.31 869.38 915.14 956.74 973.38

0.00

B I B L I O T E C A tüAtltuto Tacnológioo dé 1* Ottrt™*»M

Tabla 5.3.2.b.

C A R R I Z O T I P O " I " ( C / N )

¡DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.100 0.200

! 0.300 0.400 0.500 o.eoo 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500 2.600 2.700

DEFORMACIÓN UNITARIA

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080 0.0090 0.0100 0.0110 0.0120 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0170 0.0180 0.0190 0.0200 0.0210 0.0220 0.0230 0.0240 0.0250 0.0260 0.0270

M U E S T R A V!

CARGA

(Kg)

0 5 7 8

11 14 15 17 20 25 33 40 48 55 64 70 79 86 95

101 95

102 112

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 19.76 27.67 31.62 43.48 55.34 59.29 67.19 79.05 98.81

130.43 158.10 189.72 217.39 252.96 276.68 312.25 339.92 375.49 399.21 375.49 403.16 442.69

0.00

M U E S T R A V!l

CARGA

(Kg)

0 6 9

11 16 24 32 41 50 60 69 80 93

104 117 116 125 140 139 149 158 165 172

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 24.49 36.73 44.90 65.31 97.96

130 61 167.35 204.08 244.90 281.63 326.53 379.59 424.49 477.55 473.47 510.20 571.43 567.35 608.16 644.90 673.47 702.04

0.00

M U E S T R A VIII

CARGA

ÍKg)

0 3 4 5 6 9

13 15 20 26 34 44 54 63 72 82 94

105 118 129 139 150 161 168 176 182 186

0

ESFUERZO

{Kg/cm2}

0.00 16.30 21.74 27.17 32.61 48.91 7065 81.52

108.70 141.30 184.78 239.13 293.48 342.39 391.30 445.65 510.87 570.65 641.30 701.09 755.43 815.22 875.00 913.04 956.52 989.13

1,010.87 0.00

M U E S T R A IX

CARGA

(Kg)

0 6

15 22 29 38 49 61 74 87 99

113 127 143 158 172 185 199 214 230 246 259 272 268 276 288

0

ESFUERZO

{Kg/cm2}

0.00 20.13 50.34 73.83 97.32

127.52 164.43 204.70 248.32 291.95 332.21 379.19 426.17 479.87 530.20 577.18 620.81 667.79 718.12 771.81 825.50 869.13 912.75 899.33 926.17 966.44

0.00

M U E S T R A X

CARGA

(Kg)

0 10 16 23 30 39 49 59 69 78 88 99

110 122 132 142 150 160 169 178 168 171 175 168 165 168 171

0

ESFUERZO

(Kg/bm2)

0.00 37.74 60.38 86.79

113.21 147.17 184.91 222.64 260.38 294.34 332.08 373.58 415.09 460.38 498.11 535.85 566.04 603.77 637.74 671.70 633.96 645.28 660.38 633.96 622.64 633.96 645.28

0.00

Tabla 5.3.2.C.

C A R R I Z O T I P O " I I " ( S / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500 2.600 2.700 2.800 2.900 3.000 3.100 3.200 3.300 3.400

DEFORMACIÓN UNITARIA

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080 0.0090 0.0100 0.0110 0.0120 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0170 0.0180 0.0190 0.0200 0.0210 0.0220 0.0230 0 0240 0.0250 0.0260 0.0270 0.0280 0.0290 0.0300 0.0310 0.0320 0.0330 0.0340

M U E S T R A II

CARGA

(Kg)

0 1 3 5 5 7 8

11 15 20 24 31 38 46 55 63 72 80 90

101 111 121 130 140 150 161 168 175 183 192 202 208 213

0

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 4.25

12.76 19.13 21.26 29.76 34.01 46.77 63.78 85.03

102.04 131.80 161.56 195.58 233.84 267.86 304.00 340.14 382.65 429.42 471.94 514.46 552.72 595.24 637.76 684.52 714.29 744.05 778.06 816.33 858.84 884.35 905.61

0.00

M U E S T R A III

CARGA

(Kg)

0 5 8

10 14 18 25 33 41 50 58 67 77 88 98

107 116 126 137 148 158 168 176 186 196 206 213

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 21.37 34.19 42.74 59.83 76.92

106.84 141.03 175.21 213.68 247.86 286.32 329.06 376.07 418.80 457.26 495.73 538.46 585.47 632.48 675.21 717.95 752.14 794.87 837.61 880.34 910.26

0.00

M U E S T R A IV

CARGA

(Kg)

0 5

12 14 17 18 22 26 34 41 48 57 67 78 89 99

108 118 129 141 152 162 172 182 194 191 204 211 215 222 230 238 247 253

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 20.41 48.98 57.14 69.39 73.47 89.80

106.12 138.78 167.35 195.92 232.65 273.47 318.37 363.27 404.08 440.82 481.63 526.53 575.51 620.41 661.22 702.04 742.86 791.84 779.59 832.65 861.22 877.55 906.12 938.78 971.43

1,008.16 1,032.65

0.00

I M U E S T R A V

I CARGA

(Kg) [

0 3 6 9 9

13 17 23 28 35 42

| 50 | 59

68

7 7

86 94

104 115 125

| 135 144 154 164 176 189

0

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 14.58 29.15 43.73 43.73 63.17 82.60

111.76 136.05 170.07 204.08 242.95 286.69 330.42 374.15 417.88 456.75 505.34 558.79 607.39 655.98 699.71 748.30 796.89 855.20 918 37

0.00

Tabla 5.3.2.d.

C A R R I Z O T I P O w H " ( C / N )

DEFORMACIÓN

(mm)

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.S00 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500 2.600 2.700 2.800 2.900 3.000

DEFORMACIÓN UNITARIA

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080 0.0090 0.0100 0.0110 0.0120 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0170 0.0180 0.0190 0.0200 0.0210 0.0220 0.0230 0.0240 0.0250 0.0260 0.0270 0.0280 0.0290 0.0300

M U E S T R A VI

CARGA

{Kg)

0 4 8

12 17 22 28 34 41 50 57 64 72 80 89 98

0

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 17.15 34.31 51.46 72.90 94.34

120.07 145.80 175.81 214.41 244.43 274.44 308.75 343.05 381.55 420.24

0.00

M U E S T R A Vil ¡

CARGA

(Kg)

0 2 5

10 16 23 32 41 51 59 68 77 88 98

106 111 114

0

ESFUERZO I

(Kg/cm*) J

0.00 8.42

21.04 42.09 67.34 96.80

134.68 172.56 214.65 248.32 286.20 324.07 J 370.37 | 412.46 j 446.13 | 467.17 I 479.80

0.00

I

M U E S T R A VIII

CARGA

{Kg)

0 3 8

14 20 27 33 40 48 55 65 74 83 92

100 109 119 128 136 144 152 162

0

ESFUERZO

(Kg/cm*)

0.00 12.53 33.42 58.48 83.54

112.78 137.84 167.08 200.50 229.74 271.51 309.11 346.70 384.29 417.71 455.30 497.08 534.67 568.09 601.50 634.92 676.69

0.00

M U E S T R A IX

CARGA

{Kg)

0 4 8

12 13 14 16 17 19 23 26 30 38 45 53 61 69 79 89 98

107 116 125 135 146 155 163 171 179 183

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 15.76 31.52 47.28 51.22 55.16 63.04 66.98 74.86 90.62

102.44 118.20 149.72 177.30 208.83 240.35 271.87 311.27 350.67 386.13 421.59 457.05 492.51 531.91 575.26 610.72 642.24 673.76 705.28 721.04

0.00

M U E S T R A X

CARGA

{Kg)

0 2 4 7

10 14 22 31 39 48 57 67 77 88 98

108 119 130 141 153 164 173 182 192 202 210 216 221 222

0

ESFUERZO

(Kg/cm2)

0.00 6.31

12.63 22.10 31.57 44.19 69.44 97.85

123.11 151.52 179.92 211.49 243.06 277.78 309.34 340.91 375.63 410.35 445.08 482.95 517.68 546.09 574.49 606.06 637.63 662.88 681.82 697.60 700.76

0.00

GRÁFICA 5.3.1a. CARRIZO TIPO " I " , SIN NUDO.

IV v

1500

1000

500

Esfuerzo (Kg/cm2)

-500

j # ( j S ^ ¿*

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1 1 1 1 1 1 1 1 1 •

.

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria.

0.04

GRÁFICA 5.3.1.b. CARRIZO TIPO "I", CON NUDO.

vi Vil VIII IX

1500

1000

500

0

-500

Esfuerzo (Kg/cm2)

•

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* '"*í »mm m^\ \ \ i l M l l \ \ \ \

"

0.00 0.01 0.02

Deformación Unitaria

0.03

GRÁFICA 5.3.1c. CARRIZO TIPO "II", SIN NUDO.

ni IV

1500

1000

500

Esfuerzo (Kg/cm2)

-500

^ ^

-SÍ** ^ >

J¿&

- , " - !

ü t 1

1 \ \ 11 11

0.00 0.01 0.02 0.03

Deformación Unitaria

0.04

GRÁFICA 5.3.1.d. CARRIZO TIPO "II", CON NUDO.

vi Vil VIII IX

800

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200

&s<s ^ ^ \ *

' y

JF 4

A /

\ '

\ \

*

sK I I I I

* " \ \ f 11

11 » • 11 11 11

11 \

1

0.00 0.01 0.02

Deformación Unitaria

0.03

i Tabla 5.3.3. |

COOBDENAT'ASPROMEDIO DEMUESTBASA TENSÓN

DEFORMACIÓN1

UNITARIA

ESFUERZOS PROMEDIO

1 s/n í cm i l s /n II C/rl

0 0000 i

0 0010 |

0 0020 1

0 0030 1

0 0040 '

0 0 0 5 0

0 0060

0 0070

0 0080 ,

0 0090 |

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0 0230 í 1 6m$i

0 00

22 98

35 66

54 01

62 36

88 10

1 1 5 8 3

1 4 3 39

171 61

205 90

241 5 0

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0 00

23 69

39 37

52 86

70 38

95 38

121 98

148 68

180 11

214 26

" 2B2 .23 i

2».31 2 4 0 ¿1

mn.m 4 2 0 j&3

4*177 5 * 4 : 0 3

«Sí 71 588J30

630 35

647 e¿

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030

' '

0 00

1 5 1 5

31 27

40 69

48 55

60 83

78 31

101 42

128 45

159 03

1 8 7 4 8

£23,43-

zé£:M 00» 11 347 52

3M57

4 2 4 33-

4 * 6 - 2 9

5 1 3 3 6

- 5 6 1 M 6 0 6 Ü

64» 33

88ñM

na 4« 780 se

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0 00

12 04

26 58

44 28

61 31

80 66

105 02

130 06

157 79

186 92

•gffise:

í«7,4&, 2 B 3 7 2 .

318,98 3 5 2 . 7 3

384 7$

# 0 * 4

1

•

-•

GRÁFICA 5.3.2. PROMEDIOS CARRIZOS TIPO "I" Y "II1

I s/n I c/n II s/n II c/n

1000

800

600

400

200

Esfuerzo (Kg/cm2)

-200

¿¿^' J¿' &

SJT + I

r/ 1 [ \ i i \ 1 t i \

\

\

0.00 0.01 0.02

Deformación Unitaria

0.03

85

5.4. RESISTENCIA AL CORTANTE PARALELO A LAS FIBRAS.

El esfuerzo cortante o de cizallamiento, a diferencia del axial, es producido por fuerzas que actúan paralelamente al plano que las resiste, mientras que los de tensión o de compresión lo son por fuerzas normales al plano sobre el que actúan. Por esta razón, los esfuerzos de tensión y de compresión se llaman también esfuerzos normales, mientras que el esfuerzo cortante puede denominarse esfuerzo tangencial

Al tipo de fuerza que aqui nos referiremos, en el que el cizallamiento tiene lugar en un plano paralelo a la carga aplicada, obligando a que una sección del material tienda a deslizar sobre la sección adyacente, se le llamó "Cortante Paralelo a las Fibras" por la conveniencia de especificar su acción en el carrizo, aunque generalmente se le define con el nombre técnico de CORTANTE DIRECTO.

—•*-

Fig. 5.4.1.

Fig. 5.4.2.

Como sucedió con las probetas m, VIII y X del carrizo Tipo I probadas a tensión, la falla presentada en los extremos (Fig. 5.4.1. y 5.4.2.) es un ejemplo típico de cortante directo, donde el esfuerzo correspondiente es el cociente de la carga aplicada entre la superficie resistente del material:

Esfuerzo =

86

De esta manera, para determinar los esfuerzos resistentes, se examinaron los extremos afectados de las muestras, obteniéndose las siguientes características:

Muestra III.- Presentó dos fallas a los costados de una misma costilla, pero sin fisuras en las uniones de la otra,conservándose así en una pieza. Contenía un nudo a la mitad de la longitud del extremo.

Espesores: 1) 0.231 cm 2) 0.226 "

Muestra VUL- Los cortes se originaron en las cuatro esquinas que forman el inicio de las costillas con la parte cilindrica, desprendiéndose dos partes (igual que en la Figura 5.4.1.), quedando el extremo en toda su longitud como una continuación de las costillas.

Sin nudo en el extremo.

1) 0.204 cm 2) 0.201 " 3) 0.185 " 4) 0.195 "

Muestra X .- Se generaron dos cortes únicamente, pero a diferencia de la muestra III, estos fueron unoen cada costilla y del mismo lado, desprendiéndose la parte del extremo entre ellas. Con un nudo ubicado casi en el borde de la probeta.

Espesores: 1) 0.201 cm 2) 0.197 "

de ellas. En los 3 casos el dzallamiento tuvo un curso recto y paralelo a las fibras, como si siguiera el trayecto de alguna

Debido a que el espesor del carrizo puede variar a pequeñas distancias, aparte de la influencia de los nudos, no se consideraron los valores presentados en la tabla de tensión para estas muestras, y se tomó nuevamente su dimensión a la altura de las fracturas para la obtención de la superficie resistente.

Tab la

MAESTRA

I I I

V I I I

X

ESPESOR COH J .

( t a )

0 . 4 5 7

0.7(S"i

0 . 3 9 8

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<CB>)

1 4 . 0 0

14 . 0 0

1 4 . 0 0

S U P E R F I C I E KESIST.

( e r a ' )

C . 3<>8

1 0 . 9 9 0

•>.'•> ¡2

•

PROP.

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>C

•

CARGA MAX

Kg-

2.5?

1 8 6

!7R

ESFUERZO

( K g / e V >

Í S . =>2

1 6 . 9 2

1 5 . 9 7

87

Para la determinación de los esfuerzos, se siguió el criterio de que el cortante es resistido por la adherencia entre las fibras alineadas al borde de las costillas y las que sirven de apoyo a la placa del aditamento metálico, creándose 4 "lincas" criticas a todo lo largo del extremo, hasta que ocurre el deslizamiento en algunas de ellas. Dependiendo del número de fallas, en la misma proporción se aplica la cantidad de carga máxima registrada a la superficie resistente.

Como conclusión, observando los valores de los esfuerzos, se tiene que el nudo centrado de la primer muestra parece aportar una mayor resistencia, por la liga que hay de las fibras en ese punto. En comparación, la menor influencia de la muestra X, que también presenta uno, puede ser debida a que se localiza al final del extremo, cuando supuestamente la fisura ya se desarrolló en casi toda su longitud, al ceder la unión entre las fibras de la parte inicial, recibiendo Integramente la carga sin que pueda resistir de esta manera gran cosa.

Por otra parte, lo más importante es que no existe gran variación entre los resultados; brindando confianza para ser utilizados en algunos cálculos posteriores, como por ejemplo, en el caso de las varas de refuerzo en vigas, donde la acción del cortante directo se manifiesta claramente, aprovechándose la información registrada en este inciso.

88

5-5 FLEXION.

Si las fuerzas actúan sobre ana pieza de material de tal manera que tiendan a inducir esfuerzos compresivos sobre ana parte de ana sección transversal de la pieza y los esfuerzos tensivos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión.

La flexión puede ir acompañada del esfuerzo directo, el corte transversal, o el corte por torsión. Sin embargo, por conveniencia en éste inciso los esfuerzos ftorionantes se considerarán separadamente, de acuerdo a procedimien­tos bien establecidos para pruebas en diversos materiales y de las que se adoptarán las condiciones básicas para so aplicación en el carrizo.

El efecto flexionante en cualquier sección se expresa como "Momento Flexionante'* M, el cual es la suma de los momentos de todas las fuerzas que actúan hacia la izquierda (o la derecha) de la sección. Los esfuerzas inducidos por un momento flexionante pueden denominarse ESFUERZOS FLEXIONANTES. Para que exista equilibrio, la resultante de las fuerzas tensivas debe siempre ser igual a la resultante de las fuerzas compresivas. Las resultantes de los esfuerzos Sesionantes en cualquier sección forman on par que es igual en magnitud al momento flexionante. Cuando no actúan ningunos otros esfuerzos que los Sesionantes, se dice que existe una condición de Flexión Para.

Dentro de la sección transversal, la línea a lo largo de la cual los esfuerzos flexionantes son cero es llamada el eje neutro. Sobre el lado de la pieza en compresión las fibras se acortan, y sobre el lado en tensión se estiran; dando lugar así a que la pieza se flexione oflambeé en una dirección normal a la superficie neutra, tornándose cóncava del lado en compre­sión.

Samando los momentos de los esfuerzos alrededor del eje neutro, el momento de resistencia, dentro del límite proporcional, puede encontrarse en términos del esfuerzo sobre la fibra extrema por medio de la siguiente expresión:

<r\ M = —

c - > Fórmula de la flexión.

Donde: f= Esfuerzo sobre la fibra extrema. c = Distancia del eje neutro de la fibra extrema (DianL/2) I = Momento de inercia de la sección alrededor del eje neutro.

La deflexión es el desplazamiento de un punto sobre la superficie neutra de su posición original bajo la acción de las fuerzas aplicadas. La deflexión es ana medida de la tiesura general de la pieza y puede constatarse que es una función de la tiesura del material y de las proporciones de la probeta.

Las mediciones de las deflexiones constituyen un medio para determinar el módulo de elasticidad E del material en flexión, que en este caso constituye el valor principal a encontrar para su comparación con los ya obtenidos a tensión y compresión.

89

La fórmula del módulo de elasticidad en flexión es la siguiente:

PpL3

E = 4¡ftff*l

Donde: Pp= Carga en el ltóite proporcional. L = Longitrrf del claro de prueba.

/ p = r>eáexiónenellfmíte'propol'doiiat I - Móiticntó de inercia dte la sección alrededor del eje nentro.

Descripción de las Muestras.

Lafofma que se decidió utilizar para las probetas de carrizo fue bastante simple. Consiste en segmentos cilindricos y huecos de la vara, iguales a tos obtenidos para la prtMaaaoompwsl6llpeT6con1uBa'10n¡p«finnefio mayor.

Gomo na sucedido' con los antenotes incisos de propiedades mecánicas, las probetas utilizadas contienen ciertas variaciones con respecto a las muestras descritas en normas y en investigaciones relacionadas.

La norma ASTM D-143, así como la mayoría de los estudios en bambú consultados, manejan probetas alar­gadas, macizas, con sección transversal cuadrada o rectangular, que por el reducido espesor de paredes en el carrizo se vuelven imprácticas en ét Sin embargo, la longitud de 32 on que se fijó en todas las muestras, tiene como objeto mantener una relación de Long-Lado ten este caso contra diámetro) cercaría a 15 como lo establece la norma de la ASTM

Con esto se espera no alejarnos demasiado de los modelos estandarizados y conservar en lo posible la validez de los resultados.

En total se probaron 10 muestras, obtenidas de varas de carrizo Tipo ITL de las cuales 5 contenían un nodo a la mitad de la longitud y las 5 restantes con 2 nudos equidistantes de los extremos, dejando la parte central libre de su influencia-

Sé: tuvo cuidado de no provocar fisuras longitudinales al realizar el corte en las varas, y que en los segmentos seleccionados no existiera gran variación en el diámetro.

90

Las principales dimensiones de las piezas, se presentan en la Tabla 5.5.1.

MUESTRAS

I XI 1X1 • IV V VI VII VIII IX x -

TABLA 3.5-1

NUDOS

3 3 1 1 1 2 2 2 2 2

DIÁMETRO cni

2.55 2.5C! 2.33 2.19 2.34 ''. 15 2.18 2.42 2.29 2.44

3 ESPESOR

CSl

0.2875 0.2750 0.2638 0.2775 0.2838 0.2500 0.3000

0.4625 0.3375 0.3050

AREA CE2

2.04 1.92 1.71 1.67 1.83 1.43 1.77 2.34 2.07 2.03

Descripción del FnsayB.

La prueba se realizó en la máquina universal Instron, acondicionada para el ensaye a flexión con los accesorios especiales que sirvieron de apoyos y como transmisión de la carga.

Se dispuso una abertura entre apoyos de 20 cm, aproximadamente dos tercios de la longitud total de la muestra, y que determina el claro de prueba como se aprecia en la Figura 53.1. De acuerdo a las especificaciones de la norma D-143, se aplicó una carga puntual al centro del claro con una velocidad constante de 2 mm/min

Fig. 5.5.1. Al igual que en las otras pruebas donde se utilizó la máquina Instron, se tiene la ventaja de obtener, durante el

transcurso del ensaye, una gráfica que registra la relación entre el nivel de carga aplicado y el avance acumulado del brazo móvil. De esta manera se facilitan los cálculos ya que el movimiento registrado del brazo es una medida directa de la deflexión al centro o máxima en la pieza.

91

Debido a que en algunas probetas no se presentó una falla frágil, con la consecuente caída brusca en la resisten­cia, en estas piezas la carga se mantuvo hasta que se verificara en la gráfica la "cima" de las máximas resistencias y comenzara a declinar.

Resultados.

En primer lugar, una de las características que se encontró en las probetas al término de las pruebas, fue que los dos apoyos, junto con el que ejercía la carga, provocaron una ligera penetración en las paredes del carrizo; y luego, que en la mayoría de los casos, como consecuencia del centro hueco, a una nivel de carga cercano al máximo la pieza tendía a aplastarse y comportarse como si se fuera a doblar a la altura del centro. Este efecto ocasionó que las probetas registraran una fractura en la parte lateral y con sentido longitudinal que se puede observar en la Figura 5.5.2.

Fig. 5.5.2.

Por otra pane, el comportamiento de las 10 muestras durante la prueba, se presenta en la Tabla 5.5.2. mediante la relación del nivel de carga resistido, con la deflexión al centro de la pieza. La representación lineal de los dos grupos setiene en las Gráficas 5.5.1. y 5.5.2., donde se pueden comparar las diferen­cias que existen entre ellos y se tomaron las consideraciones para la obtención de sus modulóos de elasticidad.

Analizando las gráficas, se tuvo el problema de que para poder aplicar la fórmula del módulo de elasticidad era necesario identificar el límite del rango proporcional, y como se puede observar, en ellas no se distingue claramente un segmento recto que indique la relación proporcional entre carga y deflexión, sino mas bien un trazo curvo y constante. Debido a lo anterior, se convino en determinar este punto en base al nivel de carga máxima registrado, con el apoyo de resultados en estudios semejantes.

De acuerdo al Dr. Mahmoud Aly Reda Youssef ~3~ el bambú se comporta elásticamente hasta un límite aproxi­mado del 60% de la carga "última" a flexión. Con dicho antecedente y manejando un criterio conservador, se dispuso que alrededor del 50% de la carga "máxima" todavía nos encontraríamos dentro del rango elástico y utilizando también el intervalo con menor curvatura. Los valores obtenidos, se marcaron en la misma Tabla 5.5.2.

Con esta consideración, se elaboró la Tabla 5.53. que resume los resultados de las 10 muestras y en las que se apli­caron las siguientes fórmulas aunadas a las ya citadas.

.- Bamboo as a Substitute for Steel Reinforcement in Structural Concrete.

92

M P L

= 4

Donde: P = Valor de la carga. L = Longitud del claro. _ _ ^ _ _ _ _ _ _

64

Donde: D = Diámetro extenor, d = Diámetro ínlenor

Por último, también se incluye el Módulo de Ruptura, con la aclaración de que para las muestras en las que no se presentó la falla repentina, se utilizó el valor de la carga maxima

M R . M e

= I

Tabla 3 . 5 . 3 .

»ÍUfcSTRA

I

TI

I I I

IV

V j

VI i

M: \

vi : i J IX

X

MOHEKTO

Lim. P r o p .

SÍE»ca

130.00

n;.v) <J~. 50

140.00

123.00

62.50

103,00

185.00

l<jn.:x)

14 > .50

*5FUiíSZ-'

Llm. P r o p .

Kg/ca¡ a

I ? - . ? '

14¿ il l

1 2 2 . ' 1

1 % . «•>

1*8.13

9 8 . 0 8

H 2 . V 7

1 35 . 63

2 1 ' . . 12

14* .17

MODltO EE

ELASTICIDAD

i V ' u i ) !

2 3 , 0 8 •* . .3

2 1 . . > 8 3 . c i

2 ! ,^"*i " "

3 7 , <i7C. 02

2 3 , 4 4 5 . 9 )

21,~2<*.02

36 , 335 •*!)

1 9 . 4 8 " . 1 4

4 4 , 3 2 5 . 6 8

26,323.~9

MODULO PC

E'mi'RA

Kg en*

34 i . >T

2 39 . 81

23. >o

40C.92

2 93 . 2o

!«>«•. n 2o4 . "-«

í 0 ' . 0 4

433.8í>

JÜ2.59

Muestras a Flexión.

Tabla 5.5.2.

DEFLEXION (mm)

0.0 0.2 0 4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 9.8

10.0

MUESTRA 1

CARGA

(Kg)

0.00 4.00 8.50

13.00 17 .50 21.50 25.00 29.00 32 .50

= = > 3 6 .00 39.00 42.00 44.50 47.00 50.00 52.00 54 .00 56.00 58.00 60.00 61.50 63.00 63.50 65 .00 66.00 67 .50 68.00 69 .00 70.00 68 .50 68.50 69 .00 69.50 70.00 70.50 70 .50 71.00 71.00 71.00 71 .50 71.50 69 .50 69.50 69 .50 69.50 70.00 67.50 67.50 67.50 67.30

67.50

MUESTRA II

CARGA

(Kg)

0.00 3.50 6.50

10.00 13.50 16.50 19.50 22.00 25 .00

= = > 27 .80 29.50 32.00 34.00

"36.00 38.00 39.00 40.50 42.00 43.50 44.50 46.00 47.00 48.00 49.00 49.50 50.50 51.00 52.00 52.50 63 .00 53.50 53 .75 54.00 54.00 54.25 54.50 54.75 55.00 55.25 55.50 55.50 55 .75 55 .75 56.00 56.00 56.00 56.00 56.00 55.75 33.75

55.75

MUESTRA III

CARGA

(Kg)

0 .00 3.00 6 .00 8.50

11.00 13.50 15.50 17.50

= = = > 19 .50 21.50 23.00 24.50 25.50 27.00 28.50 29 .50 30 .50 31.50 32.50 33.50 34.00 35.00 35.50 36.00 36.50 37 .00 37.50 37 .75 38 .00 38 .25 38 .75 39 .00 39 .25 39.50 39.50 39 .75 39.75 40 .00 40.00 40 .00 40.00 40.00 40.00 40 .00 40 .00 40 .00 40.00 40.00 39.50 39.00

38 .75

MUESTRA IV

CARGA

(Kg)

0.00 3.50 7.50

11.50 15 .00 18 .50 22 .00 25 .00

= = = > 2 8 . 00 31 .50 34 00 37 .00 39 .50 42 .00 44 .50 46 .50 49 .00 49 .50 50 .50 52 .00 53 .50 54 .00 55 . 00 56 .00 57 .00 57 .00 55 .00 55 .00 55 .50 55 0 0 55 .00 55 .00 55.00 54 .75 54 .50 54 .25 54 .00 53 .75 53.50 53 .25 52.50 52 .25 52 .00 51 .50 51 .00 50 .00 49.50 48.50 47.50 4 6 3 0 45 .00

MUESTRA V

CARGA

(Kg)

0.00 2.00 4 .00 7.50

10 .50 13.50 16.50 19.50 22 .00

= = = > 25 .00 27.50 30 .00 32.00 34.00 35 .50 37.50 39.00 40.00 41.50 42.00 43.00 44.00 44.50 45.00 45.50 46.50 46 .50 47 .50 47.50 48.00 48 .50 49 .00 49.00 49 .25 49.50 49 .50 49.50 49 .75 49 .75 49 .75 50.00 50 .00 50 .00 49 .75 49 .75 49 .75 49.50

L 49.25 49.00 49.00

48 .50

MUESTRA VI

CARGA

<Kg> 0.00 3.00 5.00 7.00 8.00

10.00 11 .50

= = > 12 .50 13.50 14.50 15.50 16.50 17.50 18.00 19.00 19.50 20.00 20.50 21 .00 21 .50 21 .75 22.00 22.50 22 .75 23.00 23 .50 23.75 24 .00 24.00 24 .25 24.50 24 .75 24 .75 25.00 25 .25 25 .25 25 .25 25 .25 25.00 25 .00 25.00 25 .00 25.00 25 .00 25.00 25.00 25.00 24 .75 24 .75 24.50 24.25

MUESTRA Vil

CARGA

(Kg)

0.00 2 .00 6 .00

10 .00 13 .50 17.50

= = > 2 1 . 0 0 23.00 26 .00 28 .50 30 .50 33.50 35 .50 37.50 39 .00

-

MUESTRA VIII

CARGA (Kg)

0.00 4 .00 8.00

11.50 14 .50 18.00 22 .00 24 .50 28 .00 31.00 34.00

====> 37 .00 40.00 42.00 45.50 48 .00 50.00 53.00 55.00 56.50 59.00 61.00 62 .00 64.00 65.00 66 .00 67.50 68 .50 69 .50 70 .50 71.50 72 .00 73.00

MUESTRA IX

CARGA

0.00 8.50

13 .50 19.00 24 .00 28.50 33 .50

= > 3 B . 0 0 42 .00 46.00 50 .00 53 .00 56 .00 59 .00 61 .00 64 .00 65 .50 67 .00 69 .00 70.50 71.50 73 .00 73.50 74 .00 74.75 75 .00 75.00 75 .50 75 .75 76 .00 76 .25 7G.25 76.25 76 .50 77.00 76 .75 76.50 76 .50 76.00

MUESTRA X

CARGA

(Kg)

0 .00 4.00 8.00

12 .00 16 .50 20 .50 24 . 50

= > 2 8 J 5 0 31 . 50 35 .00 38 .50 41 .00 44 .00 46 .50 48 .50 51 .00 52 .00 53 .00 55 .00 56 .00 56 .50 58 .00 59 .00

GRÁFICA 5.5.1. CARRIZO TIPO III, UN NUDO.

MI IV

80

60

40

20

Carga (Kg)

-20 5 10

Deflexión (mm)

« V R 0 R 9

.t¿C^í~ -_, -——

15

GRÁFICA 5.5.2. CARRIZO TIPO III, DOS NUDOS.

vi Vil VIII IX

80

60

40

20

Carga (Kg)

-20 5 10

Deflexión (mm)

x • K * K V R »

4

• *

m m

« *

• •

* * r * /

4

* *

*& *&

• •

*w

• • -

*«

• • • , . . • 1

| i

1

15

96 CAPITULO VI

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO REFORZADOS CON CARRIZO

6.1. COMPORTAMIENTO DE TRABELOSA.

Con el proposito de conocer el comportamiento del carrizo, pero ya en su aplicación práctica en piezas estruc­turales junto con el concreto, se pensó en hacer pruebas a elementos que pudieran ser apropiadas para el tipo de vivienda a que esta enfocada la investigación y que nos aportaran directamente una idea relativa de las posibilidades de uso del carrizo como refuerzo. Para este fin se prepararon varias vigas y una trabelosa.

La Trabelosa es una pieza alargada de sección plegada, que como su nombre lo indica, tiene una doble función al poder ser utilizada como cubierta, colocando varias de ellas unidas por los costados, y ofrecer también una buena resistencia, por la ventaja de su geometría, superior a la de losas planas.

La decisión de emplear este diseño, se debe a que experimentaciones llevadas por el Departamento de Con­strucción del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, con esa sección en ferrocemento, han arrojado resultados satisfactorios situándola como una opción conveniente para la presente investigación. Las dimensiones del modelo que se probó se muestran en la Figura 6.1.1. Cabe mencionar que aunque se trata de una pieza de longitud corta, es suficiente para advertir las implicaciones del proceso constructivo y su comportamiento ante la aplicación de carga, que son los dos puntos que se persiguen en este inciso.

| y^ ¿/ VZ H

Fíg 6.1.1.

Proceso Constructivo.

En primer lugar, con el objeto de formar la parrilla de refuerzo del elemento, se cortaron segmentos de varas maduras de 1.20 m de longitud, pero tratando de que hubiera de todos los diámetros y sin predilección por algún tipo de carrizo en especial, para que los resultados fueran más representativos de las resistencias de las varas en general.

Posteriormente, se efectuaron los cortes necesarios en las varas obtenidas para la formación de las piezas integrantes de fijación en ellas y mejorar la adherencia con el concreto. Aún cuando esta tarea de dejar en media caña la sección entre nudos y entera la parte a la altura de los mismos, parecía ser demasiado "artcsanal" e impráctica en un principio, se encontró que en realidad la manera de lograrlo era bastante sencilla, por lo que a continuación se explica el procedimiento:

97

Aproximadamente a 3 cm de cada lado de los nudos, se nacían cortes perpendiculares con segueta en las varas a una profundidad de la mitad del diámetro. Una vez hecho lo anterior en todos los nudos, se introducía el filo de un cuchillo o espátula en la hendidura, y medi­ante un movimiento giratorio y fuerte con la mano, se forzaba a la caña para que se abriera, siguiendo las fibras naturales, hasta la hendidura del siguiente nudo, desprendiéndose la "tapa" no deseada. (Kg. 6.1.2.) Al realizar esto en cada nudo, se crean las piezas integrantes de fijación en todo lo largo de la vara.

Fig. 6.1.Z Con un poco de práctica, este procedimiento se puede hacer rápidamente y se asegura el trabajo conjunto del

carrizo y el concreto, que es muy importante.

Las varas de refuerzo preparadas, se acomodaron en el mismo sentido, con las concavidades hacia el mismo lado y en un solo nivel, para amarrarse, pero bajo las siguientes condiciones:

1.- No se dejaron varas de diámetro muy pequeño contiguas.

2.- Se trató de evitar que varias piezas integrantes de fijación quedaran a la misma altura. Esto es viendo la parrilla de lado.

3.- Se intercalaron las varas de acuerdo a su sentido natural de crecimiento, de tal forma que quedaran cada una con la dirección opuesta a las dos adyacentes. De esta manera se eliminaba en gran parte la reducción gradual del diámetro que hay de la base de la vara a la punta.

98

Para el amarre se utilizó mecate simple sin trenzar, que entrelazando a todas las varas, permite corregir las ligeras curvaturas que tengan y mantenerlas unidas unas a otras, uniformizando el retuerzo en la pieza. La panilla de retuerzo terminada se puede apreciar en la Figura 6.13.

En cuanto al segundo componente del elemento: el concreto, fue dosificado según las proporciones que se presentan a continuación, para las cuales se tomó en cuenta la información recabada en el inciso 2.4.

Proporción de Materiales para la Fabricación de Morteros que se ntiliyarnn en Trabelosa y Muestras de Adherencia.

Peso Volumétrico del Mortero. = 2r200Kg/m3

Relación Arena Cemento. (Peso) = 2 Relación Agua Cemento. = 0.55 Peso Volumétrico Cemento. = l_515gr/cm3

Peso Volumétrico Arena. = 1.650 "

Volumen Trabelosa = L2x.90x.05 = 0.0540m3

Volumen Cilindros (Adh.) = (12) x SE&xTfx .153 = 0.0088 "

Volumen Total. = 0.0628 m3

Determinación de la Cantidad de Cemento:

2¿00 = PC + 2PC + 0.55PC PC = Peso de Cemento para 1 m3

2¿00 PC = = 619.72 PC = 619.72 Kg.

3.55

Para 1 m3 de Mortero:

Cemento = 619.72 Kg —> Cemento = 0.409 m3

Arena = 1,239.44 Kg — > Arena = 0.751 m3

Agua = 340.84 Lt —> Agua = 0341 m3

2^00.00 Kg

Para 0.0628 m3 (Volumen Necesario):

Cemento = 38.92 Kg — > Cemento =38.92 Kg Arena = 77.84Kg —> Arena = 0.0472m3

Agua = 21.41 Lt (+5%) = 22.47 Agua = 0.0210 m3

138.17Kg

99

Como muestras del concreto fabricado, se prepararon 8 cilindros de 5 cm de diámetro y 10 de longitud, cabe­ceados con azufre y probados a compresión a los 28 días (de acuerdo a las normas C-192, C-617 y C-39 de la ASTM re­spectivamente) para obtener su f e y módulos de elasticidad, que se presentan en la Tabla 6.1.1.

Los 5 cilindros identificados con números romanos corresponden al concreto en la Trabelosa y en uno de los extremos de las probetas de adherencia. Los marcados como 1,2 y 3 representan al concreto de los extremos restantes, colados un día después como se expuso en el inciso 4.4.

Tabla 6 . 1 . 1 .

MJESTRÁ

I

I I

i l l

IV

¥

s

2

3

": ' í CA8GA

MAXIMA

Kg

4,350

8,0.50

7,650

6,100

4,900 „ ™ _ _ . _ » .

5,590 I

5,580 1

5,900

fe.

Kg/cra5

221.54

409.98

389.61

310.67

249.56

., 284.70

284.70

300.48

PROMEDIOS

f e

Kg/ea*

316.27

__ _ ™ - ~ ~ _

zm.T)

• • • • • • —

MÓDULOS DE

ELASTICIDAD

Kg/em*

18,538

24,786

24,039

16,216

18,742

21.187

19,693

19,324

PROMEDIOS

M.E.

Kg/en*

20,464

—-

20,068

1 ii

Por otra parte, para el colado se siguió el mismo proceso que se utiliza para los elementos de ferrocemento: Se colocó una primera cama de concreto de 1.5 cm de espesor, sobre la cual se extendió el armado de carrizo. Posteri­ormente, se cubrió completamente el refuerzo con otra capa de concreto, bien compactada para que penetrara por todos los huecos, y en cantidad suficiente para formar un recubrimiento de por lo menos 1 cm y dar el espesor final de la pieza.

Por comodidad, esto se realizó mientras se mantenía la cimbra con su superficie en un plano horizontal, para que al iniciarse el fraguado del concreto, se formaran los 3 pliegues del elemento por medio de las bisagras en la cimbra. (Fig. 6.1.4.)

Una observación importante, es que por la forma particular de la cimbra, la pieza quedó colada en posición inversa a como va a ser probada; repercutiendo en el hecho de que al colocar el armado de carrizo, con las partes prominentes orientadas hacia arriba para facilitar la penetración del concreto y evitar las burbujas, finalmente quedaría trabajando con las piezas integrantes de fijación volteadas hacia abajo.

100

Fig. 6.1.4.

No se sabe con certeza que efectos conlleve esta variación con lo normalmente aplicado en el bambú, que es con la abertura de la media caña hacia arriba en ios elementos, ya que sólo argumentan la ventaja en el colado como única razón, más que por algún beneficio en la resistencia.

Descripción de la Prueba.

Aproximadamente un mes después de colada la Trabelosa se efectuó la prueba a flexión. Se colocaron calzas de madera para asentar la pieza en tos 4 puntos de apoyo, y dejar un claro libre de 1.10 m. Luego se preparó el micrómetro para la lectura de deflexiones justo al centro del elemento y debajo de el pliegue principal (Figs. 6.1.5.a y b) También se identificaron y midieron las grietas que presentó la superficie del concreto antes de comenzar la carga, con el objeto de poder determinar si influyeron en el comportamiento y en la falla.

Fíg. 6.1.5.a. Fig.6.1.5.b.

Para la aplicación de la carga se emplearon sacos previamente pesados, acomodados de tal forma que funcion­aran como carga uniformemente repartida. Los sacos se fueron colocando paulatinamente, y para cada nivel de carga se registró la deflexión originada así como la dimensión de las grietas, por medio de un grietómetro de mica, o la aparición de otras nuevas dignas de ser considera­das.

101

La pieza se cargó primeramente hasta llegar a un nivel de 500 Kg (Figura 6.1.6), con el cual se dejó durante 3 días para observar su repercusión en la deflexión.

Transcurrido este lapso, se ie fue quitando peso a la Trabelosa, al mismo tiempo que se iba registrando la recuperación de la deflexión, hasta quedar totalmente descargada y verificar la deformación permanente que tuvo. Una hora después se volvió a cargar hasta que se provocó la falla.

Rg-6.1.6. Fig. 6.1.7.

Resultados.

En la Tabla 6.1.2., se muestran las relaciones entre Carga-Deflexión-Grieta Principal, durante las 3 etapas de la prueba, y en la Gráfica 6.1.1. se tiene el trayecto continuo de los puntos en base a Carga-Deflexión.

Como se puede apreciar en la gráfica, las líneas de descarga y 2a carga hasta los 500 Kg, llevan un recorrido similar como se esperaba; aunque en teoría, supuestamente debía ser recto y común para las dos. Otra cosa importante que se notó, es que la deflexión acumulada en los 3 días fue de apenas 035 mm.

Las primeras grietas que se marcaron antes de la carga, no tuvieron significancia alguna en la prueba, ya que no aumentó su longitud o profundidad. Sin embargo, la grieta que todo el tiempo se tomó como principal, por ser la de mayor abertura entre las demás y que es la que se indica en la Tabla 6.1.2., fue la que presumiblemente ocasionó la falla como consecuencia de fuerzas cortantes, al localizarse aislando a uno de los 4 apoyos.

102

En las Figuras 6.1.8.a y b, se presentan en primer lugar la forma y ubicación de la grieta principal con la carga máxima; y en la segunda, una vista general de la superficie inferior de la Trabelosa, donde se pueden apreciar todas la grietas.

«¿«V^P

Fig. 6.1.8.a.

Fig. 6.1.8.0.

Etapas de Prueba en Trabelosa.

Tabla 6.1.2.

1 - CARGA !

Garga ! Deflexion I bneta | (Kfl) i (mm) , (mm) '

0 i 0.00 ! |

DESCARGA

Carga i Deflexion (Kq) (mm)

500 25 • 0.28 I ;, 350

4.96 4.38

50 < 0.33 ; |, 150 j 4 39 75 i 0.43 j

100 j 0.68 ' 0 10 125 ! 0 75 I 0.10 150 | 0.90 ¡ 0.10 200 ; 1 06 ! 0.15

! 225 250

1 23 i 0.15 1.40 ; 0.15

275 1 47 0 15

100 j 4.22 00 4.19

0 I 3.97

j 300 ¡ 1 60 0.20 'j I 350 : 1 81 0.20 1' j

¡ 400 ! 3 45 ' 1 20 ; ! 450 i 3.86 ' 1.20 ',

' 500 ! 4.61 , 1.60 |l 500 , 4 95 | 1.60

Í

; !

, , i

tarieís (mm)

2 a CARGA

Carqa (Kg)

1.60 || 0 1 40 ¡I 30 1.40 1.40 1.40 1 40

1

i !

60 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 765 800

Deflexion J Grieta (mm) j (mm)

I 3.97 4.00

1.40 1.40

4.07 I 1.50 4.15 j 1.50 4.21 ' 1.50 4 37 1.50 4.61 1.60 4.66 j 1.60 4.77 I 1.60 4.86 | 1.60 5.11 5.18 5.34 5.39 5.50 5.65 6.04 6.29

825 j 6.34

1.60 1.60 1.80 1.80 1.80 2 00 2 30 2.50 2.50 j

850 I FALLA i 3.00

GRÁFICA 6.1.T. COMPORTAMIENTO DE TRABELOSA.

Carga Descarga 2* Carga

1000

800

600

400

200

Carga (Kg)

-200 2 4

Deflexión (mm)

105

6.2. COMPORTAMIENTO DE VIGAS.

Continuando con las pruebas en elementod estiuchirales, se prepararon 3 vigas de 15 x 20 cm de sección y 2.15 m de longitud.

El concreto que se utilizó fue con la misma dosificación que en el inciso anterior, para alcanzar una resistencia de 300 Kg/cm2, y para su verificación se probaron 10 cilindros de 7.5 cm de diámetro y 15 de longitud. Los resultados del concreto empleado en cada viga, se presentan en la Tabla 6.2.1.

TABLA 6 .

VISA

r « n

— IX *f

n

n i w

H

(1

CIUÜDR0

1

2

'3

i— — — 1

4

K

6

7

B

o

10

CASGA

Kg

16,400

10,930

16.550

. 10,500

12,850

16,000

17.000

8,225

14,800

14,800

.—

ESFUKKZO

Kg/cs '

37.1.22

247.86

374.62

237.67

2<30.86

362.17

384.80

186.18

'335.00

335.00

PROMEDIOS

K g / c n '

3 3 1 . 23

. — , »

296.90

310.25

En cuanto a la distribución del refuerzo en cada una, fue de la siguiente forma:

Viga I .- Una capa inferior de refuerzo, formada de 5 varas con piezas integrantes de fijación en toda su longitud, y otra igual en la parte superior. Un estribo en cada extremo uuno más al centro para mantener la separación. Como refuerzo a la tensión diagonal, contaba con segmentos inclinados de carrizo en los extremos. (Fig. 6.2.1.)

Í06

Vigall.- 3iiivelesderefuerzo, 2 inferiores (con 2 on de separación) y íuro superior, con varas cortadas en inedia caña creando piezas integrantes de fijación con la I. 13 estribos verticales, acomodados en: 4 @ 10,5 @ 20,4 @ 10. (Fíg.6.Z2.)

Viga III.- Con refuerzo en sección de cajón, formado con 17 varas enteras y 13 estribos verticales distribuidos al igual que en la Viga U. (Fíg.6.23.)

F3g.6.Z2. Fig.6.23.

Proceso Constructivo.

Para la constitución del refuerzo longitudinal, se cortaron carrizos enteros, maduros, de 2.00 m de largo, de todos los diámetros y tipos. A las varas que se destinarían para las vigas I y II, se les fabricaron piezas integrantes de fijación de 3 a 5 cm de largo en cada nudo, cuidando que todas quedaran bien alineadas.

Los diferentes niveles o lechos de refuerzo se prepararon con 4 ó 5 varas, dependiendo de los diámetros, y con las mismas consideraciones que para el armado de la trabelosa, de intercalarlas de acuerdo a su sentido de crecimiento ycon las concavidades hacia el mismo lado en las que no fueran enteras.

Con el objeto de mantener las varas juntas y corregir las curvaturas que se presentaron, se colocaron varios apoyos transversales con pedazos del mismo carrizo, que una vez bien sujetados por la parte inferior, aseguraban un refuerzo uniforme, recto y firme en cada niveL En este caso, para el amarre del refuerzo en las vigas, en vez de mecate se utilizó alambre galvanizado muy delgado del #20 ó 0.9 mm de diámetro aproximadamente, para facilitar la tarea y darle mayor rigidez al armado.

107

TABLA 6 . 2 . 2 .

N1v<*1 S t ipe rxi.-r

1 2 3 4 c

ii í yrO i n f e r i o r

i 2 3 4 3

1 i Í

Ni V e l S u p e r i o r

X ? 3 A

K ' ive í i n t e r m e d i o

1 2 3 4

S í r e i I n f e r i o r

1 2 3 4 5

VX«A

PIAMETKO cm

1 . 7 8 1 .91 1 .2H 1 . « 7 1 . 6 2

3 .K7 1 . S 5 1 . S3 2 . 0 2 7 . 0 6

VTfiA

DIÁMETRO era

1 . 83 2.3.1 2 . 1 6 1 . «S

2 . 1 2 1 . S1 . 2 . 00 2 . 0 3

1.Q6 1 . 4 0 1 . 9 7 1 .73 1 . 9 7

[ - > 2 , 0 7 A

fcSPfíSOK CIt!

0 .26 0 . 2 7 0 .21 0 .27 0 . ' ' 3

0 . 2« 0 .27 0 . 25 0.7.7 0 . 23

AREA cm'

1 . 2 5 1 . 3 8 0 .&9 1 . 3 4 1 . 0 2

1 . 4 0 . 1 .32 1 . 2 1 1 . SO 1 . 3 3

TOTAL cm"

5 . 6 8

(t. 7 6

11 -> 3.31%

fSVVSQS. Cií!

0.3-5 0 . 3 3 0 . 2 8 0 . 3 6

0 . 3 7 0 . 2 6 0 . 3 1 0 * 2 8

0 . 2 7 0 . 1 9 0 . 2 6 0 . 2 3 0 . 2 5

AREA c m '

1 . 7 7 2 . 0 5 l . f e ó 1 . 8 2

2 . 0 3 3 . 2 5 1..72 1 . 5 5

1 . 4 5 0 . 7 1 1 . 3 8 1 . 0 8 1 . 37

TOTAL 2

cm

7 . 3 0

6.=>5

5 . 9 0

108

UVA 0 . 2 . 2 . (.Cont.)

VIGA I I I -> 9.03?.

l i l f tó Sapfrf&ar

1 2 3 4

C«8*8fc¡

1 2 3 4 1 6 ? 8

Nivel I n f e r i o r

1 2 3 4 S

• • • « • « - W . , , 1 ^ . 1 , 1 , , ,

sitímrm an

2.23 2..'52 1 . % 2.21

2.as 2.00 i . 89 2.07 2.00 1.88 i.m 1.92

2.03 l.<)5 2.25 K64 i .92

ESPESOR Cffl

0.33 0.34 0.3'í 0.35

0.31 0.27 0 .23 0 .2? 0.27 0.37 o/rs 0.28

0.30 0.2'i 0 .28 0.19 0 .33

ARFA Cffl

1. °7 2.10 l . < ' - > 7 2.04

1.73 1.48 1.12 1, W 1.48 1.76 i. n 1.43

1.63 3.2'J. 1.72 ().«"> 1.65

TOTAL esa*

7.78

12.23

7.10

Las medidas de las varas, así como su sección por nivel y total en cada viga, se tienen en la tabla 6.2.2-

Los porcentajes incluidos en la tabla, se refieren al área que representa el refuerzo de carrizo en relación a la sección de la viga de 15 x 20 cm.

La importancia de estos valores, deriva de las conclusiones hechas por H. E. Glenn en su estudio Bamboo Reinforcement in Portland Cement Concrete, donde deduce que entre un 3 y 5% es la cantidad óptima para reforzar vigas, ya que por encima de estos valores, el incremento que se tiene en la carga última es cada vez proporcionalmente menor al que se tuvo en el área de refuerzo.

Por otra parte, para la formación de los estribos se emplearon las puntas de las varas, por ser la sección de menor diámetro, y no ocupar asi demasiado espacio dentro de la viga. Las longitudes de las piezas que los integraron fue de 20 cm para los dns verticales y 15 para los horizontales, con un diámetro variable de 1.2 a 1.5 cm.

109

Como se puede ver en la Figura 6.Z4., en los extremos de las piezas se les hicieron cortes para que embonaran al mismo nivel los cruces y mejorar la unión de unos con otros, con ayuda de amarres en estos puntos. Con el alambre también se fortalecieron las piezas, al darles una vuelta siguiendo su desarrollo en cada una, logrando en conjunto rigid ¡yar el cuadro. Finalmente, se controló que la sección interior que forman, no fuera menor a 15 cm de altura y 10 de ancho, para que los niveles preparados de refuerzo pasaran libremente por dentro, sin que provocaran deformaciones ai armar toda la estructura. Los estribos se comenzaron a fijar a partir de 10 cm de la punta del armado longitudinal

Fig. 6.2.4.

En cuanto al refuerzo contra la tensión diagonal en la Viga I, se ocuparon 8 tramos enteros de 20 cm en los extremos, colocados en pares en cada lado a 10 cm del estribo por la parte alta, con una separación entre ellos de 5 cm y a 45" de inclinación, sujetados en ambos lechos. (Fig. 6.2^.) Las dimensiones promedio que se obtuvieron, fueron de 1.22 cm de diámetro y 0.15 cm de espesor.

El colado se realizó con las aberturas de las varas hacia arriba, para que penetrara por las piezas integrantes de fijación con facilidad, aunque esto y lo cerrado del armado ocasionó que se tuvieran que quitar los lechos superiores de las 3 vigas para que pasara el concreto. (Flg. 6.2.6.) Ya que se llegaba al nivel del armado superior, se volvía a integrar y amarrar, dificultándose así un poco el colado. Se dejó un recubrimiento en los extremos de 7.5 cm y alrededor del refuerzo de por lo menos 1.5 cm.

Fig. 6.2,6.

110

Después de varios días de coladas las vigas, se encontraron grietas importantes por la parte superior y costados de 2 piezas, aún cuando se tuvo cuidado en curarlas periódicamente.

Enla Viga III, se presentó la grieta más grande, de 3 mm de abertura y 1.70 m de largo, centrada sobre la cara superior. También se observaron otras grietas mucho más delgadas, 12 aproximadamente, que a diferencia de la anterior, corrían transversalmente de la cara superior a los costados, sin llegar hasta abajo. Curiosamente estas grietas se localizaban primero a 10 cm unas de otras y luego a 20 cm en la parte central, como si fueran reflejo de los estribos.

En la Viga n, se tuvo una grieta a todo lo largo por la parte alta, aunque con una abertura de apenas 03 mm. No se encontraron aquí grietas transversales.

Después de inspeccionar la profundidad y ubicación de las grietas, se concluyó primero que no llegarían a afectar mucho; y luego, que seguramente estas fueron provocadas por la expansión del carrizo con el agua del colada Por lo tanto, la inmersión de todas las varas del refuerzo en agua durante 2 hrs antes del colado no fue suficiente, volviéndose más critico en la viga con mayor cantidad de carrizo, como en la IH, y sin problemas en la L

Pruebas.

En un principio, se habla planeado la prueba a la flexión de las 3 vigas, al mes de coladas, con carga uniforme­mente repartida, como se hizo en la Trabelosa; pero después de realizarla en la Viga I y constatar las dificultades que se tuvieron para poder apilar toda la carga necesaria para provocar la falla, se convino en probar las dos ultimas en una máquina hidráulica, presintiendo que al ser éstas más reforzadas, ya no serla posible alcanzar la carga máxima de la misma manera.

Para la prueba de la Viga I, se dispusieron, sobre soportes de tabique, apoyos de madera redondeados para asentar la pieza, dejando un claro libre de 1.85 m, ajustándose al centro del mismo el micrómetro para medir las deflexiones máximas. (Fig. 6.Z7.)

Fig. 6.2.7. Como carga se utilizaron sacos de cemento y arena, distribuidos en todo el claro, y conforme se iban colocando,

se registraban las deflexiones provocadas, asi como la medición de las grietas que se fueran presentando.

La prueba se dividió en 4 etapas:

a) La primera fue al llegara los 450 Kg de carga, con la que se dejó por 24 hrs. para posteriormente descargar ISO Kg de peso, registrar su recuperación y continuar hasta los 850 Kg.

ni

b) En los 850 Kg se mantuvo por 5 días, con las mediciones en tos últimos dos, para observar su comportamiento. (Fig. 6.2.8.)

c) Al llegar a los 1,400 Kg se tomó la última medición de la deflexión, por extraer el micrómetro como precaución a una falla repentina.

d) Se continuó aplicando peso a la viga, hasta llegar a su falla y determinar su origen.

Fig. 6.2.9. Las Vigas II y III se probaron en la máquina universal del laboratorio de materiales de la Facultad de Ingeniería

(b NAM), adaptada para la prueba a flexión con un claro libre de prueba también de 1.85 m, pero a diferencia de la primera, en estos casos la carga seria aplicada en dos puntos, a los tercios del claro, como frecuentemente se realiza en este tipo de elementos. (Fig. 6.2.9.)

En ambas vigas se colocó el micrómetro a la mitad de la longitud y se fueron cargando las piezas por periodos, con incrementos de 200 Kg. En cada nivel de carga se registraban las deflexiones y los tamaños de grietas principales, hasta que se quitó el mi­crómetro a los 1,200 y 1,000 Kg respectivamente.

Por último, vale la pena mencionarse que las tres vigas fueron probadas en la misma posición que como fueron coladas, esto es con las piezas integrantes de fijación hacia arriba y con las grietas por expansión del carrizo en su cara superior.

Resultados.

En la Tabla 6.23., se concentran los resultados de las piezas durante toda la prueba, relacionando los niveles de carga con la dimensión de la grieta principal y la deflexión correspondiente, mientras se conservaba el micrómetro. Nótese que la deflexión en las Vigas II y m está dada en cm, cuando en la primera es en mm.

La carga máxima que se alcanzó en la Viga L fue de 1,627 Kg (con un momento máximo de 376.24 Kg.m) produciéndose en ese momento a falla mediante la súbita pérdida de resistencia. Básicamente, fue sólo una la grieta que se generó en el concreto, ubicada justo a la mitad del claro y precisamente

112

también donde se encontraba el estribo central, quedando al descubierto con la abertura, como se observa en las Figs. 6.2.10.a y b.

Fig. 6.2.10.D.

De lo anterior se pueden concluir dos cosas:

Que las varas de refuerzo a la tensión diagonal, trabajaron adecuadamente resistiendo la acción de fuerzas cortantes, al no advertirse grietas de consideración en las zonas cercanas a los apoyos.

Que la reducción del recubrimiento alrededor del estribo central, unida al efecto de su localization, fueron factores que seguramente contribuyeron a que la falla se registrara exclusivamente en ese punto crítico, y como consecuencia disminuyera su resistencia.

El comportamiento de la viga durante la prueba, se presenta en la Gráfica 6.2.1.

Tocante a las Vigas n y III, su comportamiento se muestra por separado en la Gráfica 6.2.2., debido a que por ser diferentes los tipos de carga a que fueron sujetas que en la primera pieza, las relaciones de carga y deflexión no serian realmente comparativas

Las cargas müiimas registradas fueron de:

1,530 Kg para la Viga D, con un Mom. máximo de 471.75 Kg-m. 1,800 Kg para la Viga HL con un Mom. máximo de 555.00 Kg.m.

Lo más relevante que se observó en estas vigas, fue que aunque los momentos máximos resistentes fueron superiores a los de la Viga Lía deflexión que tuvieron también fue bastante mayor, especialmente en la Viga III, donde se aprecia que desde el inicio de la prueba, a bajos niveles de carga, presenta grandes deflexiones ocasionadas por al fácil deslizamiento del concreto con el carrizo, al carecer de piezas integrantes de fijación.

Por último, algo que llamó la atención, fue el hecho de que al registrarse la carga máxima no se produjo la falla repentina como en la primera, sino que la disminución de resistencia fue suave, acompañada con una mayor deflexión; teniendo así, gran capacidad de absorción de energía por parte del carrizo.

113

Este comportamiento se puede observar en la comparación de las Figs. 6.2.11.a y b, donde se muestra primero la Viga III al alcanzar la carga máxima, y luego, la misma pieza con una deflexión enorme, cuando todavía resistía 1,400 Kg.

Rg.&ZlljL Fig. 5.2.11.b.

Pruebas en Yigas.

1 Tabla 6.2.3.

* * * VISA 1 « *

Carga i Deflexion ' Grieta (Kg) (mm) (mm)

o 50

100

0.00 0.31 0.57

150 0.95 200 250

, 300 350 400 450

1 83 2 46 2.91 4.50 4.86 5.34

450 300 450 500 550 600 650 700 750

, 775 800 825 850

5.75 5.54 5.96 5.11 6.21 6.54

j i 4 " VIGA II * * * j * * * VISA III •"•*•

Carga Deflexion | Grieta , Carga ¡ Deflexion ! Grieta ¡ (Kg) (cm) j (mm) ¡ (Kg) ¡ (cm) ¡ (mm)

0 0.00 200 400 600

I 800 •C.05 " 1,000

0.35 0.69 2.68 0.55 3.35 0.55 6.02 i 0.55

0 0.00 200 400 600

2.40 4.12 5.90

0.45 0.45 0.45

800 ; 8.75 0.45 i , 1 000 11.39 i 2.5

< 05 |¡ 1,200 8.95 ; 1.60 ¡ 1,200 ? <.05 li 1,530 ¡ ? ¡ 1 . 6 0 <.05 i! •Í.05 ;i

< 0 5 < 0 5

I i

< 0 5 ; < 0 5 ' <.05 < 0 5

6.86 j < 0 5 7.14

11.86 12.02 12.15 12.41

< 0 5 1.60 1.60 1.60 1.60

12.75 ! 2.00

850 j 14.61 ! 2.00 L 1 DÍA -<

850 ; 14.80 875 ! 14.88 900 950

14.98

2.50 2.50 2.50

15.08 i 2.60 1000 ¡ 15 28 ; 2.60 1050 1100 1150 1200 1250 1300

15.65 2.70 16.15 , 3.00 17.65 I 3.00 18.16 19.16 19.81

3.00 3.00 3 40

1350 20 81 3 40 1400 ! 21.61 ) 3.70

| I

¡

1,400 j ? 1,600 : ?

2.5 2.5 2.5 ,

1,800 ! ? 2.5

j

!

1 ! ! i i

1

I Í ¡' i ,l

I .

I |

i ;

i

[

i ; i i ! . . i

í i '! I ; i

GRÁFICA 6.2.1. COMPORTAMIENTO DE VIGA " I

Carga Descarga 2^ Carga

1500

1000

500

0

- 500

Carga (K g)

_^s

10 20

Deflexión (mm)

30

GRÁFICA 6.2.2. COMPORTAMIENTO DE VIGAS "II" Y "III".

Viga II Viga III

1500

1000

500

0

-500

Carga (Kg)

^

— —

\

5 10

Deflexión (cm)

15

CAPITULO VII 117

CONCLUSIONES

Haciendo una breve descripción de los aspectos mas relevantes observados durante la investigación, se tiene lo siguiente:

1.- En primer lugar, se determinó que el carrizo es una planta bastante común en toda la República Mexicana, fácilmente adaptable a los tipos de clima y altitudes. Por las ventajas de su rápido crecimiento, mínimos cuidados para so desarrollo y alta relación resistencia/peso, resulta un material muy accesible y prometedor para que los campesinos lo apliquen para la construcción de sus viviendas junto con el concreto.

2.- Con referencia a las pruebas, se demostró la existencia de diferencias entre las dos variedades de carrizo empleadas, tanto por sus propiedades físicas como por algunas mecánicas, a pesar de que parecen ser similares. Sin embargo, esta diferencia no es tan marcada como laque representa el grado de madurez de las plañías y su nivel de desecación. Por lo tanto, resultaría más práctico y conveniente para el armado del refuerzo, seleccionar indistintamente varas de cualquier tipo de carrizo, siempre y cuando sean maduras y con un contenido de humedad por debajo del 15%.

3.- A diferencia de las experiencias obtenidas con bambú, en este caso la presencia del nudo en las pruebas no reflejó gran influencia en perjuicio de la resistencia. Por el contrario, como se vio en la prueba a compresión, su inclusión en las muestras tuvo un efecto favorable al aumentar la resistencia.

4.- Como se tenía previsto, la excesiva absorción de agua por parte del carrizo destacó como uno de los principales problemas, al llegar a ser de consideración los cambios volumétricos (especialmente en el sentido transversal) durante el fraguado, provocando fisuras en los elementos de concreto y reduciendo tal vez la adherencia. Se sugiere para las varas de refuerzo, una inmersión en agua más prolongada, de 1 a 2 días completos antes del colado, para evitar su expansión durante el fraguado. La utilización de cemento de rápida resistencia, también podría contrarrestar un poco este efecto.

5.- El tamaño máximo del agregado a usarse en el concreto, se considera que no deberá ser mayor de 10 mm ó 3/8", por lo denso que se vuelve el armado en los elementos.

6.- En cuanto al segundo problema que se tenia como antecedente: El de la adherencia, la creación de piezas integrantes de fijación resultó ser una buena solución para disminuir el deslizamiento entre carrizo y concreto; principalmente al inicio de la aplicación de carga, al restringir el movimiento como se manifestó en las pruebas de adherencia, y más que nada, para reducir las grandes deflexiones que se tendrían en elementos reforzados pero sin este tipo de piezas.

7.- Una característica importante que se observó en las vigas probadas, al demolerlas parcialmente para descubrir el refuerzo, fue que en ningún caso se registró la fractura del refuerzo longitudinal en los lechos bajos, provocada por la tensión ejercida en el elemento, sino que las fallas o pérdidas de resistencia fueron ocasionadas por la falta de adherencia, al desprenderse en algún momento las piezas integrantes de fijación en dirección de los extremos, por las fuerzas cortantes generadas por el empuje del concreto atrapado en ellas. Por consiguiente, una buena medida correctiva sería el aumentar la longitud de estas piezas, para incrementar su resistencia al cortante directo y así lograr también una mayor participación del refuerzo longitudinal, a-provechándose al máximo posible su resistencia a la tensión.

8. - La inclusión de varas inclinadas en los extremos del armado de carrizo para resistir las fuerzas en tensión diagonal, parecen ser mejor opción que los estribos dentro del refuerzo en las vigas, por su buen desempeño y sobre todo por su fácil integración al conjunto, a diferencia de los últimos que pueden resultar imprácticos por lo laborioso de su fabricación.

118

9.- Debido al relativamente bajo módulo deelasticidad en tensión del carrizo, las grietas y deflexiones que se presenta­ron en los elementos sujetos a flexión, son considerablemente mayores a las que se está acostumbrado con el refuerzo de acero. Sin embargo, con el refuerzo de carrizo sí se logra aumentar la máxima resistencia que tienen elementos de concreto idénticos pero sin refuerzo, aparte de transformar su falla frágil en una muy dúctil con una gran absorción de energía.

10.- Se tuvo también una ligera comprobación de que con porcentajes de refuerzo más elevados al 4% aproximada­mente, la máxima resistencia no se incrementa en la misma proporción, reforzandose la teoría de que alrededor de este nivel de refuerzo es el óptimo.

Finalmente, se puede resumir que a pesar de k> limitado del presente estadio, pero teniendo como base los buenos resultados obtenidos, si existe la posibilidad de que el carrizo pueda llegar a utilizarse satisfactoriamente como refuerzo en elementos de concreto, convirtiéndose así en una opción más dentro de la construcción. Por lo tanto, se considera conveniente el continuar con las investigaciones de este material para mejorar su desempeño en los puntos críticos, para que llegado el momento, se puedan establecer normas de diseño para su aplicación en viviendas, con un grado de seguridad aceptable.

Concierne de que definitivamente falta un largo trecho por recorrer para alcanzar este último objetivo, se recomienda el estudio en ulteriores investigaciones sobre los siguientes puntos:

*.- Métodos y substancias que actúen como repelentes, para evitar la absorción excesiva de agua.

*.- Tratamientos de preservación contra insectos, putrefacción y fuego.

*.- La repercusión que pueda tener en la vida útil de las varas, la reacción química del cemento en el carrizo.

*.- Comportamiento del traslape de varas, en el refuerzo de piezas de concreto de mayor longitud.

*.- Sistemas de unión y fijación entre diversos elementes estructurales reforzados con carrizo.

BIBLIOGRAFÍA

- ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS. Vols. 01.04, 04.01

04.02, 04.09

- NORMAS OFICIALES MEXICANAS. Dirección General de Normas. SECOFL

- ENSAYE E INSPECCIÓN DE LOS MATERIALES EN INGENIERÍA. Davis - Troxell - Wiskocü. CECSA.

- TECNOLOGÍA DEL CONCRETO. A.M. Neville. Tomos: 1,2 y 3. 1MCYG

- AGREGADOS PARA CONCRETO. Bryant Mather. IMCYC

- ASPECTOS FUNDAMENTALES DEL CONCRETO REFORZADO. González Robles. Limusa.

- RESISTENCIA DE MATERIALES. Singer - Pytel. Haría.

- MANUAL DEL ARQUITECTO DESCALZO. Johan Van Lengen. Concepto.

- FDSLDIANA BOTANY. Richard W.Pohl Field Museum of Natural History.

- LAS GRAMÍNEAS DE MEXICO. COTECOCA. SARH.

- MANNUAL OF THE CLASSES OF THE UNITED STATES. A.S. Hitchcock. VoLl.

- FLORA NOVO-GALICIANA. Rogers Me Vaugh. VoL 14.

B I B L I O T E C A «wtftuto Tecnoló?ico d« la Construcción

120

- UTILIZACIÓN DEL BAMBÚ Y DE LA CAÑA EN LA CONSTRUCCIÓN. Deparlamento de Asuntos Económicos y Sociales. ONU.

- BAMBOO AS A SUBSTITUTE FOR STEEL REINFORCEMENT IN STRUCTURAL CONCRETE. Mahmoud Afy Reda Youssef. Parts: I, IL New Horizons in Construction Materials.

- THE EFFECT OF THE CUTTING ROTATION OF BAMBOO ON ITS MECHANICAL PROPERTIES. Sbuen-Cnao Wu. New Horizons in Construction Materials.

- STUDY OF SULPHUR-SAND TREATED BAMBOO POLE. H.Y. Fang - H.C Menta. - J.D. Jolty. New Horizons in Construction Materials.

- STRUCTURAL USES OF BAMBOO. K.R.Dayte. New Horizons in Construction Materials.

- CONCRETO REFORZADO CON BAMBÚ. Helmut G. Geymeyer - Frank B. Cox. ACI Journal.

- BAMBOO-REINFORCED CONCRETE. T.G. Kowalski Indian Concrete Journal.

- IMPROVING THE PERFORMANCE OF LOW COST BAMBOO HOUSES. G.C Mathur. National Buildings Organization, New Delhi, India.

- APPLICATION OF BAMBOO AS A LOW-COST ENERGY MATERIAL IN CIVIL ENGINEERING. Khosrow Ghavami. Third CIB Rilem Simposium, Material for Low Income Housing.

- THE BEHAVIOUR OF BAMBOO-REINFORCED CONCRETE COLUMNS SUBJECTED TO ECCENTRIC LOADS. D J. Cook - R.P. Pama - R.V. Singh. Magazine of Concrete Research.

- USOS RURALES DEL SUELO-CEMENTO REFORZADO CON BAMBÚ. Nainan P. Kurian - A.K. Abdul Kalam. Indian Concrete Journal.