guadua laboratorio

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PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO PARA LA DETERMIN ACIÓN DE LAS PROPIEDADESFÍSICO MECÁNICAS DE LA GUADUA

BRIGI TTE MATILDE CASTRILLÓN VALDÉS

DIEGO MAURICIO M ALAVER ZAPATA

UNIVERSI DAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENI ERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍ A CIVIL Y AGRÍCOLAUNIDAD DE ESTRUCTURAS

BOGOTÁ D.C2004



PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO PARA LA DETERMIN ACIÓN DE LAS PROPIEDADESFÍSICO MECÁNICAS DE LA GUADUA

BRIGI TTE MATILDE CASTRILLÓN VALDÉS

DIEGO MAURICIO M ALAVER ZAPATA

TESIS DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENI ERO CIVIL

DirectorCAORI PATRICIA TAKEUCHI TAN

Ingeniera Civil

UNIVERSI DAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENI ERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍ A CIVIL Y AGRÍCOLAUNIDAD DE ESTRUCTURAS

BOGOTÁ D.C2004



NOTA DE ACEPTACIÓN

________________________________

___________________________

_____________________________ ING. CAORI P . TAKEUCHIDirectora del Proyecto de Grado

_____________________________ ING . GABR IEL GÓMEZ CORTÉSJurado

____________________________________ING. RICARDO MARTÍNEZ VARGAS Jurado

BOGOTÁ D.C., 1 DE JULIO DE 2004



Solo pregunto lo mismo que preguntaban enel colegio cuando se era niño:,

¿para que vivimos?,

para sobrevivir no quisiera responder,

para vivir tal vez sería la respuesta,

vivir para solucionar problemas,

vivir para no temer equivocarse y volver a empezar,

vivir para entender la lógica de la naturaleza,

si es que existe,

pero sobretodo para luchar por nuestros sueños e

ideales aunque sean inalcanzables

(que contradicción lo de inalcanzable).

La reflexión anterior

no sólo se realizó para engordar más esta tesis,

sino para resaltar

que algunos corremos de un lado para otro

con un afán desesperado,

con una preocupación en el estómago

o con un problema inventado,

(y uno que otro cuento)...

pero vuelvo a preguntar

¿para que vivimos?

Recomendación:

Definir el sabor de un helado de chocolate…



A Dios, la belleza pura que se puede descubrir.

A mis queridos padres, M iguel y M yriam,

por guiar mis pasos en la lluvia.

A mis hermanos, por ser quienes son

A mi cheli, D iego Julián,

el ser al lado de mi ser

Brigitte

A mi madre Flor y

A mi hermana Y enny

D iego



AGRADECIMIENTOS

A nuestras familias, por creer en nosotros y apoyarnos durante el desarrollo de la investigación, el

curso de nuestra carrera y toda nuestra existencia.

A Caori Takeuchi Tan, Ingeniera Civil, directora del proyecto de grado y profesora de la facultad de

Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, por su confianza al vincularnos al

proyecto, por sus gratificantes orientaciones y enseñanzas durante el desarrollo del mismo y a lolargo de nuestra formación.

Al programa Apoyo a Semilleros de Investigación de la facultad de Ingeniería de la Universidad

Nacional de Colombia Sede Bogotá, por su apoyo para la realización del proyecto.

A Guillermo Torres y Pastor Riaño, laboratoristas del Instituto de Ensayos e Investigaciones I.E.I.

de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, por su colaboración y experiencia.

A todo el personal administrativo de dirección de carrera y de la facultad de Ingeniería de la

Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá.



TABLA DE CONTENIDO

1 JUSTI FI CACI ÓN .........................................................................................................13

2 OBJETIVOS ................................................................................................................15 2.1 OBJETIVOS GENERALES ..............................................................................................................15 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................15

3 GUADUA COLOMBI ANA ............................................................................................. 16 3.1 POTENCIAL DE DESARROLLO ..................................................................................................... 16

3.2 VENTAJAS DEL TRÓPICO ..............................................................................................................16

4 MAR CO TEÓRI CO .......................................................................................................1 7 4.1 CLASIFICACIÓN TAXONÓMI CA ..................................................................................................17 4.2 MORFOLOGÍA GENERAL DE LA GUADUA ................................................................................18 4.2.1 R IZOMA ............................................................................................................................................. 19 4.2.2 T ALLO O CULMO ................................................................................................................................ 19 4.3 INFLORESCENCIA...........................................................................................................................21 4.4 FASES DE DESARROLLO DE LA GUADUA .................................................................................21 4.5 PARTES DE UNA GUADUA Y SU UTILIZACIÓN.......................................................................23 4.6 CORTE.................................................................................................................................................24 4.7 CURADO Y SECADO ........................................................................................................................24

4.8 TRATAMI ENTOS QUÍM ICOS (PRESERVACIÓN DE LA GUADUA) ....................................26

5 ANTECEDENTES .........................................................................................................28 5.1 NORMATIVIDA D EXISTENTE EN COLOMBI A ......................................................................... 28 5.2 PASADO Y PRESENTE DE LA GUADUA EN COLOMBIA ........................................................29 5.3 CENTROS DE INVESTIGACIÓN ................................................................................................... 31

6 METODOLOGÍA ..........................................................................................................32

7 JUSTIFI CACI ÓN DE LOS PROCEDI MI ENTOS DE EN SAYOS .......................................33 7.1 DETERMIN ACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ............................................................. 33 7.2 RESISTENCIA A LA COMPR ESIÓN PARALELA A LA FIBRA ...............................................34 7.3 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA ......................................................36 7.4 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDI CULAR A LA FIBRA ........................................37 7.5 RESISTENCIA AL CORTE PARALELO A LA FIBR A .................................................................38 7.6 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN ....................................................................................................... 38

8 DESCRIPCIÓN FOTOGR ÁFICA ...................................................................................40 8.1 EQUIPOS ...........................................................................................................................................40 8.2 MONTAJES DE ENSAYOS ...............................................................................................................42



8.2.1 MONTAJE DE ENSAYO PARA FLEXIÓN...............................................................................................42 8.2.2 MONTAJE DE ENSAYO PARA COMPRESIÓN P ARALELA A LA FIBRA ................................................44 8.2.3 MONTAJE DE ENSAYO PARA CORTE P ARALELO A LA FIBRA. ..........................................................45 8.2.4 MONTAJE DE ENSAYO PARA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA. .........................................46 8.2.5 MONTAJE DE ENSAYO PARA TRACCIÓN P ARALELA A LA FIBRA. ....................................................47 8.3 FALLAS ................................................................................................................................................ 48

9 PR OTOCOLOS DE ENSAYOS .......................................................................................52

9.1 DETERMIN ACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN PROBETAS DE GUADUA .......................52

9.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA DE CILINDROS DE GUADUA .......54

9.3 RESI STENCI A A LA TRACCI ÓN PARALELA A LA FIBRA DE GUADUA .........................................63

9.4 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LA FIB RA DE CILINDROS DE GUADUA ....67

9.5 RESISTENCIA AL CORTE PARALELO A LA FI BRA DE CIL IND ROS DE GUADUA .........................73

9.6 ESFUERZO MÁXIM O A FLEX IÓN DE GUADUA............................................................................80

10 CON CLUSIONES Y RECOM ENDACIONES ...................................................................8 7 11 BI BL IOGRA FÍA ..........................................................................................................93



LISTA DE FIGURAS

Figura No. 1. Rizoma 16

Figura No. 2. Tipos de nudos, yemas y ramificaciones 18

Figura No. 3. Curado en la mata 22

Figura No. 4. Curado por inmersión en el agua 22

Figura No. 5. Método de transpiración de las hojas 23

Figura No. 6. Anillos. Dispositivos ensayo compresión paralela a la fibra 51

Figura No. 7. Collarines tipo I 55

Figura No. 8. Vista 3D. Col lar ín tipo I 55

Figura No. 9. Collarines tipo II 56

Figura No. 10. Vista 3D. Col lar ines tipo II 56

Figura No. 11. Dispositivos de ensayos para tensión perpendicular a la fibra 63

Figura No. 12. Vista 3D. Dispositivo de ensayo Tensión perpendicular a la fibra. 64

Figura No. 13. Resistencia a la tracción perpendicular a la fibra. 65

Figura No. 14. Dispositivos de ensayos para corte paralelo a la fibra 71Figura No. 15. Vista 3D. Dispositivo de ensayo 72

Figura No. 16. Dispositivo de apoyo y de carga para flexión. 76

Figura No. 17. Vista 3D. Dispositivo de apoyo y de carga. 77

Figura No. 18. Modelos de los ensayos a flexión 79

Figura No. 19. Diagrama de factor α vs. Deformación 80



LISTA DE FOTOS

Foto No. 1. Guadua angustofolia 17

Foto No. 2. Guadual 18

Foto No. 3. Culmo de una guadua angustofolia kunth 19

Foto No. 4. Inflorescencia en guadua angustofolia 21

Foto No. 5. Rebrote 22

Foto No. 6. Guadua joven “viche” 22

Foto No. 7. Guadua madura “hecha” 22Foto No. 8. Guadua seca 22

Foto No. 9. Buen corte de la guadua 24

Foto No. 10. Corte en pocillo 24

Foto No. 11. Método de inmersión 26

Foto No. 12. Método de Boucherie modificado 27

Foto No. 13. Máquina SERVINTEGRAL Ltda 40

Foto No. 14. Máquina AMSLER tipo hidráulica 40

Foto No. 15. Deformímetro de vástago 41

Foto No. 16. Extensómetro 41

Foto No. 17. Balanza mecánica 41

Foto No. 18. Horno 41

Foto No. 19. Mordazas planas 41

Foto No. 20. Mordazas planas 41

Foto No. 21. Montaje de rieles 42

Foto No. 22. Rieles de carga y de soporte 42

Foto No. 23. Apoyos 43

Foto No. 24. Dispositivos de carga 43Foto No. 25. Amarre 43

Foto No. 26. Montajes de dispositivos de ensayos 44

Foto No. 27.Montajes de dispositivos de ensayos 44

Foto No. 28. Parte inferior del dispositivo para Corte paralelo a la fibra 45

Foto No. 29. Parte superior del dispositivo para Corte paralelo a la fibra 45



Foto No. 30. Montaje de los dispositivos en máquina 45Foto No. 31. Montaje del ensayo a Tracción perpendicular a la fibra 46

Foto No. 32. Vista lateral del montaje 46

Foto No. 33. Montaje del ensayo a Tracción paralela a la fibra 47

Foto No. 34. Extensómetro 47

Foto No. 35. Láminas de guadua de 50 cm de longitud 47

Foto No. 36. Ensayo a flexión. Falla por corte 48



Foto No. 39. Ensayo a corte paralelo a la fibra. Tipo de falla por Corte 49

Foto No. 40. Ensayo a tracción paralela a la fibra. 50

Foto No. 41. Falla por tracción paralela a la fibra 50

Foto No. 42. Falla por tracción perpendicular a la fibra 51

Foto No. 43. Las probetas ensayadas a tracción perpendicular a la fibra... 51



LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE LA GUADUA

DESDE EL AÑO 1971 HASTA EL 2004.

ANEXO 2. FORMATOS PARA ENSAYOS

ANEXO 3. RESULTADOS DE ENSAYOS

ANEXO 4. PLANOS DE DISPOSITIVOS DE ENSAYOS

ANEXO 5. CATÁLOGOS DE DISPOSITIVOS DE ENSAYOS



1 JUSTIFICACIÓN

Debido al auge de la construcción con guadua en Colombia es necesario desarrollar una norma que

recomiende procedimientos de diseño, valores de resistencias (últimas o admisibles), módulos de

elasticidad, tipos de uniones y otros temas encaminados a desarrollar estructuras

sismorresistentes, funcionales y estéticas.

Lo anterior se hace obvio al observar construcciones en guadua en la zona cafetera debido a que

un buen porcentaje de las estructuras se caracterizan por tener las siguientes patologías:

1. Las construcciones no han sido desarrolladas con lógica estructural, observándose por lo

tanto un exagerado número de elementos y un sobrediseño por falta de conocimiento en

las propiedades físico mecánicas de la guadua.

2. No se tiene en cuenta la protección por diseño, permitiendo que el material sufra los

embates del ambiente (sol, lluvia, cambios de temperatura) disminuyendo por esta razón

su resistencia física.

3. No se ha tenido en cuenta los procesos constructivos (transporte, colocación, ensamble),de los elementos estructurales que puedan inducir cargas no previstas en el diseño

4. Se ha tratado de realizar uniones de la misma forma que la madera, induciendo

debilitamiento en el material

5. No se identifica el tipo de sistema estructural que se quiere desarrollar (Pórtico, muros de

carga, etc)

6. No se han tenido en cuento efectos torsionales en las construcciones (centro de masas no

coinciden con centro de rigidez)

7. Se quiere realizar todo en este material (saturación), olvidando la existencia de otros

materiales de construcción que puedan ser más eficaces en ciertos casos.

8. Las perforaciones hechas en la guadua para realizar uniones o para el proceso de

inmunización no tratan de evitar ser colocadas en una misma fila.

9. No se rigidizan adecuadamente las estructuras.



Además de lo anterior, el interés por desarrollar una normatividad de ensayos se expresa en

diferentes publicaciones desde hace 30 años, textualmente se cita a uno de los primeros

investigadores sobre el tema de la guadua colombiana Oscar Hidalgo donde hace constar en su

obra Bambú:

Sería el ideal tratar de establecer una serie de normas técnicas, basados en estudios experimentales que se realizaran sobre cada una de las diferentes especies de mayor uso en la construcción que permita al igual que la madera su aplicación técnica, particularmente como elemento estructural.

Diferentes investigaciones hechas en Colombia han querido aportar respecto al conocimiento de las

propiedades físico mecánicas de la guadua, pero debido a la falta de un documento guía para

reproducir ensayos, han tratado de seguir procedimientos de la ASTM, ICONTEC y COPANT para

maderas (VER ANEXO A), lo cual a sido difícil de reproducir por las diferencias anatómicas queexisten entre la madera y la guadua. Todas estas investigaciones han publicado sus resultados

sobre esfuerzos últimos a compresión, tensión y flexión, pero debido a que cada una de ellas ha

desarrollado los ensayos de forma distinta, no pueden ser comparados ni analizados

estadísticamente para definir unos esfuerzos de trabajo para el diseño de estructuras.

Además, investigaciones desarrolladas en países tropicales como Costa Rica, Salvador, Brasil,

Ecuador, Malasia, Indonesia, India y países como Japón y China han sufrido el mismo fenómeno

que el colombiano y en algunas publicaciones1 se asegura que las investigaciones realizadas solo

tienen alcance local, pues las características físicas y mecánicas dependen de las condicionesmedioambientales in situ, no contando con los mismos genotipos y fenotipos en cada una de estas

regiones y aun mas; ni siquiera en nuestro territorio colombiano se puede considerar la guadua

como un material homogéneo en cada uno de sus departamentos y en cada uno de sus guaduales,

ya que la guadua no es ni física ni geométricamente homogénea, cambiando en todas las

direcciones, tanto longitudinal como transversalmente.

1 Comportamiento de guadua angustifolia solicitada a momento flector PRIETO y SÁNCHEZ.

Estudio de elementos solicitados a compresión armados con dos o más guaduas URIBE, y DURAN



2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVOS GENERALES

!" Contribuir a la normalización de ensayos de guadua, desarrollando PROCEDIMIENTOS DE

ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE LA

GUADUA.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

!" Recomendar procedimientos para la elaboración de ensayos a compresión, tracción, flexión,

y corte paralelo a la fibra de guadua, los cuales no existen para el medio colombiano.

!" Hacer difusión de estos procedimientos de ensayo por medio de unos catálogos, para que

sean comparados con otros procedimientos realizados en el país, y así lograr en un futuro

la normalización de ensayos. Ver catálogo en Anexos.

!" Desarrollar protocolos de ensayo para guadua, para aplicarlos en el laboratorio del instituto

de ensayos e investigaciones (IEI), permitiendo que la Universidad Nacional sea reconocida

en este tipo de ensayos.

!" Desarrollar dispositivos para el montaje de ensayos de flexión, compresión paralela a la

fibra, corte paralelo a la fibra, tracción perpendicular y paralela a la fibra y una descripción

sobre su utilización.



3 GUADUA COLOMBIANA

3.1 POTENCIAL DE DESARROLLO

Colombia ha generado planes para su desarrollo que no se contextualizan con su entorno.

Guaduales que crecen a lo largo de los ríos son vistos como simple maleza, es tiempo de que se

observen las ventajas de vivir en el trópico y que la guadua tenga el mismo significado que en el

oriente asiático, símbolo de prosperidad. Este proyecto busca demostrar que Colombia posee unariqueza natural que ha sido despreciada, LA GUADUA, la cual revolucionara la ingeniería, logrando

un impacto benéfico para la población menos favorecida, por ser un material económicamente

sostenible e indudablemente sismorresistente.

3.2 VENTAJAS DEL TRÓPICO

La zona cafetera caracterizada por sus suelos fértiles, su temperatura entre 20 +/- 5 oC, su régimen

de lluvias y sus montañas bañadas por ríos y quebradas la hace una región fructífera, con un

ambiente ideal para la silvicultura.

En Colombia no solo en la región cafetera y Cundinamarca se encuentra guadua (Genero:

Angustifolia, Amplexifolia, Superba y Weberbaveris), también se encuentran guaduales en el Valle

del Cauca, en los Santanderes, en los llanos Orientales, en el Amazonas y cualquier otra región con

características climáticas y edáficas que permitan su crecimiento; por lo tanto Colombia puede ser

considerado como un productor innato de guadua de buena calidad.



4 MAR CO TEÓRICO

La guadua es una gramínea nativa, de amplia distribución en América,

donde ha cumplido un importante papel ambiental, sociocultural y

económico. En Colombia se le encuentra ampliamente dispersa,

conformando rodales (guaduales) casi puros que cumplen indiscutible

efecto protector sobre el suelo, las aguas y las rondas de los ríos,

contribuyendo a su recuperación y conservación.

La guadua pertenece a la familia de las gramíneas, subfamilia

Bambusoideas, supertribu Bambusodae. Se han clasificado más de 40

géneros con cerca de 450 especies. En Colombia se destaca por su

abundancia el genero “guadua” y la especie “angustifolia”.

Botánicamente el bambú está clasificado como Bambusodae, una tribu de la extensa familia de las

Gramíneas, de la cual también hacen parte plantas como el maíz, la cebada y el trigo.

4.1 CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA

“Los primeros especímenes de guadua se recolectaron en 1.783, por el español Don José Celestino

Mutis (1.732-1.808) durante la Real Expedición Botánica, y en 1.806, fueron estudiados por el

taxónomo y naturalista francés Aimë Bonpland (1.773-1.858) y el naturalista y explorador alemán

Alejandro Von Humboldt (1.788-1.859). Posteriormente, en 1.822, su compañero de clasificaciones

botánicas, y el también alemán Karl Sigismund (1.788-1.850), conocido como Kunth, quien después

de adquirir experiencia en la taxonomía de la familia de las gramíneas, decidió que los bambúes de

América debían ser agrupados como un género diferente y no dentro del genero Bambusa, ya que

la distribución es distinta al igual que la conformación de la palea, que es una estructura floral

Foto No. 1. Guadua Angustifolia



(guadua con quillas aladas, bambusa no). Fue Kunth, quien clasificó la colección de plantas

americanas reunidas por Humbolth y Bonpland y publicó en Paris la sinopsis entre 1.822y 1.825” 2

“La especie guadua pertenece a las angiospermas o plantas con flores, consideradas bastantes

complejas a pesar de ser muy familiares; pertenece a una de las familias más antiguas e

importantes del reino vegetal “Las gramíneas” abundante en especie; se encuentra en todas las

latitudes y se considera familia cosmopolita, posee unos 500 géneros y 8.000 especies” 3

En Colombia existen cuatro especies del Género guadua:

• Angustifolia: Que se encuentra distribuida en gran parte de la región central Andina.

• Amplexifolia: que se localiza en los llanos orientales, parte norte de la Orinoquía y la costa

Atlántica.

• Superba y weberbaueri: Ubicadas en la Amazonía y corredor chocoano del Pacífico.

Una variedad, llamada guadua angustifolia variedad bicolor; presenta cinco formas o biotipos

denominados vulgarmente: cebolla, macana, rayada negra, cotuda y castilla.

El género guadua se considera el bambú más grande en cuanto a longitud y diámetro se refiere y

económicamente el más interesante de América Latina, donde se

encuentra ocupando áreas aledañas a ríos y quebradas y en los valles

entre montañas formando las asociaciones llamadas Guaduales”

4

.

Según el investigador McClure, entre los bambúes nativos del

hemisferio occidental, la Guadua angustifolia, es la más sobresaliente

en altura, propiedades mecánicas (resistencia y trabajabilidad),

durabilidad de sus tallos e importancia que sus tallos han dado a la

economía local de los lugares en donde se desarrolla.

4.2 MORFOLOGÍA GENERAL DE LA GUADUA

La estructura de la Guadua está basada en un sistema de ejes

2GIRALDO, H. Edgar Y SABOGAL, O. Aureliano. Una alternativa sostenible: La Guadua. Corporación Autónoma Regional del QuindíoC.R.Q., 1999, p. 31.3 Ibíd.4GIRALDO, H. Edgar Y SABOGAL, O. Aureliano. Una alternativa sostenible: La Guadua. Corporación Autónoma Regional del QuindíoC.R.Q., 1999, p. 31.

Foto No. 2. Guadual



vegetativos segmentados, los cuales forman alternamente nudos y entrenudos, que varían en su

morfología dependiendo del lugar de la planta al cual correspondan, es decir el rizoma, el tallo o las

ramas. En cuanto a lo que corresponde al tallo y su estructura también varía dependiendo de la

especie, variedad y/o biotipo a la cual pertenezca, así mismo como en alturas, diámetros, y forma

de los nudos facilitándose así su clasificación.

4.2.1 Rizoma

Como en todas las plantas, el rizoma tiene una función muy importante, no sólo como órgano

almacenador de los nutrientes y el alimento necesario para el desarrollo del resto de la planta, sino

como elemento básico que permite la propagación de la guadua la cual se efectúa asexualmente

por ramificación de los rizomas. El rizoma es la estructura soporte de la planta. Consta de dos

partes: el cuello del rizoma, que carece de yemas; y del rizoma en sí, que es subterráneo y tieneraíces, yemas y brácteas.

Normalmente los rizomas alcanzan profundidades de anclaje

entre 1 y 3 metros.

Una de las ventajas que presenta el bambú, debido al tipo de

rizoma que posee el cual es fuerte y abundante, es que forma

un sistema que se entreteje en el suelo, ayudando de esta formaa la conservación del suelo, principalmente en las rondas de los

ríos. Asimismo, evita la erosión que se produce por fuertes vientos, escorrentía o

desmoronamientos del terreno contribuyendo así a la estabilización de laderas.

4.2.2 Tallo o Culmo

El culmo es el eje aéreo segmentado que emerge del rizoma y es la

porción más útil del bambú. Los tallos de bambú se caracterizan por

tener forma cilíndrica y entrenudos huecos, separados

transversalmente por tabiques o nudos que le proporcionan mayor

rigidez, flexibilidad y resistencia.

El tallo de la guadúa es un sistema modular el cual consta de nudos

y entrenudos dispuestos axialmente.

Figura No. 1. Rizoma

Foto No. 3. Culmo de una guadua

angustifolia Kunth



El diámetro y el espesor de la pared del culmo disminuyen con la altura, caso contrario, la

densidad y la longitud entre nudos aumenta con ésta. Su forma es cilíndrica y esbelta y puede

alcanzar alturas promedio de 18 - 20 metros.

El tallo se origina en el ápice del rizoma y el proceso de desarrollo del tallo se da a partir de que

brota del suelo lo cual es la salida del rebrote ó cogollo. Lleva intrínseco la cantidad de nudos que

va a poseer y con el máximo diámetro que tendrá de por vida. El crecimiento se realiza por el

alargamiento o elongación de los entrenudos comenzando por el inferior y terminando por el

último superior con el cual termina el crecimiento del tallo. Posteriormente crecen las ramas de las

yemas en los nudos y sus hojas. Al alcanzar su desarrollo se inicia un proceso de sazonamiento ó

maduración, donde llega a su mejor grado de aprovechamiento, esto ocurre entre los 3 y 6 años.

Debido a su tejido delicado, el tallo está protegido con brácteas u hojas de forma triangular que lorecubren, las cuales se originan en cada uno de los nudos que se van formando. El crecimiento del

entrenudo se sabe cuando termina porque la bráctea o cubierta que protege al tallo se desprende

ligeramente del nudo inmediatamente inferior.

4.2.2.1 Yema

En el culmo, se ubica por encima de la línea nodal y en posición dística 5. Rompe su inactividad

cuando el culmo completa el crecimiento apical. En el caso de la guadua hay una sola yema pornudo.

4.2.2.2 Ramas

Se originan en la línea nodal, por encima de esta o sobre un promontorio. En el caso de la guadua

las ramas basales se modifican y llegan a transformarse en espinas. Las ramas apicales del culmo

tienen alto contenido de fibra y pueden aprovecharse en la fabricación del papel.

5 Se aplica a las hojas, flores y espigas dispuestas de modo que unas miran aun lado y otras al lado opuesto



Figura No. 2. Tipos de nudos, Yemas y ramificaciones: a) Yema solitaria cubierta en la base por un anillo; b) Yemas múltiples en el nudo; c) Rama solitaria en el nudo característico de Guadua; d) y e)Ramas espinosas características de Guadua Angustifolia

4.2.2.3 Hoja Caulinar

Es la que nace en cada nudo del culmo y tiene como función proteger la yema que da origen a lasramas y al follaje. Consta de dos partes: la vaina o parte basal y la lámina o parte distal, en el caso

de la guadua es continua.

4.2.2.4 Follaje

Es la estructura básica en el proceso de fotosíntesis, está constituido por vaina, lámina y ápices.

4.3 INFLORESCENCIA

La inflorescencia en los bambúes, tiene como unidad básica estructural

la espiguilla. La guadua tiene inflorescencia indeterminada que se

prolonga indefinidamente mediante producción progresiva de ramas.

Además tiene floración esporádica que es cuando todos los miembros

de una generación determinada, con un origen común, entran

gradualmente a la etapa reproductiva en diferentes tiempos o intervalos

regulares. Luego de esto, la planta se amarilla ligeramente pero emite

nuevos brotes; la planta no muere.

4.4 FASES DE DESARR OLLO DE LA GUADUA

La Guadua tiene fases de desarrollo básicas las cuales son:

Foto No 4. Inflorescencia en

Guadua Angustifolia.



Foto No. 5. Rebrote

Foto No. 6. Guadua joven

“viche”

Rebrote: Entre los 0 – 6 meses de edad. Se considera como el primer

individuo de la fase de desarrollo. Durante los primeros 30 días el

crecimiento alcanza ratas de 4 – 6 cm en 24 horas, y el 60 % de éste se

realiza en horas nocturnas, condición que obedece a la presencia de

auxinas. Después de 90 cm el renuevo se estabiliza en un promedio de 9

– 11 cm de crecimiento en 24 horas; se encuentra revestido

completamente de hojas caulinares que varían según el sitio y las

condiciones climáticas donde se desarrolla el renuevo. En los primeros

30 días de su crecimiento, se puede usar como alimento humano y

también se puede aprovechar este tiempo para formaletearla con el fin

de inducirle formas distintas a su sección con fines decorativos.

Guadua Joven ó viche: Entre los 6 meses – 3 años de edad. Esta fasese inicia cuando las hojas caulinares de la parte apical del culmo

comienzan a desprenderse dando paso a las ramas primarias y

consecutivamente a las secundarias. Se usa en esta edad, debido a la

poca dureza que posee por carecer de lignificación completa; se limita a

la hechura de canastas, paneles, tejidos y esterilla. Se reconoce puesto

que posee un color verde intenso y lustroso, su superficie es limpia de

musgo y nudos con bandas nodales de color blanquecino donde además

se encuentran las yemas.

Guadua madura ó sazonada: Entre los 3 y 6 años de edad. En esta

fase la Guadua alcanza su mayor resistencia y dureza. Este es el punto

ideal para su uso en la construcción. También se hacen baldosas

laminadas y tablillas para entrepiso laminado. Se caracteriza por la

desaparición en el tallo del lustre en el entre nudo, color verde oscuro y

la aparición de manchas de hongos color gris claro, de forma redondeada a oblonga, con

diámetros hasta de 3 cm sobre la superficie.

Negrilla: De los 6 años en adelante. Esta es una guadua que no fue

aprovechada en su momento, deja de ser productiva y tiende a rajarse

muy fácilmente, no resiste ni siquiera los clavos, ni golpes muy fuertes con

el martillo. Se reconoce porque pierde el color verde oscuro de la guadua

Foto No. 7. Guadua madura “

Foto No.8. Guadua seca



madura y en cambio toma un color naranja y no hay presencia de follaje lo cual indica

fisiológicamente que es inactiva.

4.5 PARTES DE UNA GUADUA Y SU UTILIZACIÓN

De acuerdo con el Centro Nacional para el estudio del Bambú - Guadua, la guadua se divide en

seis partes a lo largo de su sección longitudinal (Tabla No. 1, Figura No. 4), donde cada una

presenta un uso particular:

Tabla No. 1.

Descripción y utilización de la guadua.

PARTE DESCRIPCIÓN UTILIZACIÓN

RIZOMA

Es un tallo modificado, subterráneo, que conforma

el soporte de la planta. Se pueden encontrar hasta2.0 metros de profundidad.

En decoración y juegos infantiles.

CEPA

Es la sección basal del culmo con mayor diámetro.

La distancia de sus entrenudos es corta lo cual le

proporciona una mayor resistencia. Su longitud es

de 3.0 metros aproximadamente.

Se utiliza para columnas en construcción, cercos y

entibados; para estabilidad de taludes tiene gran

uso, dada su sección. En cuanto al comportamiento

frente a esfuerzos de flexión, esta parte de la

guadua se comporta muy bien, gracias a la corta

distancia entre nudos.

BASA

Parte de la guadua que posee mayores usos,

debido a que su diámetro es intermedio y la

distancia entre nudos es mayor que en la cepa; es

la parte del culmo de la guadua que más se utiliza.

Tiene una longitud aproximada de 8.0 metros

Si el tallo es de buen diámetro se utilizan también

para columnas. De esta sección se elabora la

esterilla, la cual tiene múltiples usos en

construcción de casetones, paredes, postes y para

formaletear. Es el tramo más comercial de la

Guadua.

SOBREBASA

El diámetro es menor y la distancia entre nudos es

un poco mayor comparada con la basa. Es un

tramo de guadua con buen comercio, debido a que

su diámetro permite buenos usos. La longitud es de

aproximadamente 4.0 metros.

Utilizada como elemento de soporte en estructuras

de concreto de edificios en construcción (puntal).

También se emplea como viguetas para formaletear

vaciados de losas, vigas y columnas.

VARILLÓN

Sección de menor diámetro. Su longitud es

aproximadamente 3.0 metros

Generalmente se utiliza en la construcción como

apuntalamientos y como soporte (correa) para

disponer tejas de barro o paja.

COPA

Es la parte apical de la guadua, con una longitud

entre 1.20 a 2.0 metros.

Se pica en el suelo del guadual como aporte de

materia orgánica.



4.6 CORTE

Para llevar a cabo el corte en un guadual, es indispensable tener pleno y certero conocimiento de la

edad del mismo ya que, de acuerdo con la edad de la guadua, sus características y propiedades

tanto físicas como mecánicas cambian, incidiendo en forma decisiva y evidente en la resistencia y

utilización que se pueda realizar de la misma.

La edad adecuada para efectuar el corte, con objetivos de una futura utilización para la

construcción, se encuentra entre los 3 y 5 años. “Un tallo de edad entre los 3 y 5 años se reconoce

porque tiene ausencia de hoja caulinar, hay presencia de follaje y sobre el tallo hay presencia de

manchas de algas en buena cantidad” 6

El corte en el tallo de la guadua debe realizarse después del primer canuto (tabique) completoque sale de tierra, aproximadamente a una altura entre 15 y 30 centímetros sobre el nivel del

suelo, con la precaución de que quede sobre un nudo (donde termina el nudo), con el objetivo de

evitar que el agua se empoce, lo cual generaría posteriormente que comience a pudrirse el tallo,

afectando consecuentemente al rizoma. El corte debe procurar hacerse lo más limpio posible para

lo cual se usa machete o una sierra.

4.7 CURADO Y SECADO

6 MARTÍNEZ CÁCERES, Dixon Emmanuel. Puentes en do mayor ( Tesis de grado). En: Congreso Mundial de Bambú / Guadua. (1° :1992: Pereira). Memorias I Congreso Mundial de Bambú / Guadua. Pereira; 1992; p.173.

Foto No. 10. Corte en pocillo Foto No 9. Buen corte de la guadua



Con el fin de que los tallos de la guadua sean más duraderos y menos propensos al ataque de los

insectos y hongos, el bambú después de cortado, debe someterse a un tratamiento de curado,

que tiene como fin reducir o descomponer el contenido de almidón y humedad de los tallos o a un

tratamiento con preservativos químicos contra los insectos y hongos.

Se puede llevar a cabo mediante la aplicación de varios métodos:

• Curado en el Guadual o en la Mata: Es el procedimiento más utilizado y

recomendado por su bajo o ningún costo ya que es un proceso natural y

no mancha los tallos. Este método consiste en cortar el tallo (se deja con

ramas y hojas) e inmediatamente dejarlo apoyado a otros bambúes vivos

lo más vertical posible, y sobre una piedra, plástico o sobre la punta de

otro rizoma que lo separe del suelo, para evitar que absorba la humedaddel suelo y para que las hojas sigan transpirando, haciendo que el secado

sea gradual y de adentro hacia fuera. En esta posición el tallo cortado se

deja por un tiempo no menor de 4 semanas, luego se cortan sus ramas y

hojas y se deja secar dentro de un área cubierta bien ventilada. Este método ha sido hasta

ahora el mas recomendable, pues los tallos no se manchan, conservan su color, no se rajan y

no son atacados por insectos y hongos.

• Curado por inmersión en agua: Este método consistebásicamente en sumergir los tallos recién cortados en

agua por un periodo no superior a cuatro semanas.

Posteriormente se sacan y se dejan secar por algún

tiempo. Este método a pesar de ser muy utilizado es

poco efectivo, los tallos se manchan y si permanecen

mayor tiempo del requerido en el agua pierden

resistencia y se vuelven quebradizos.

• Curado con calor: Se realiza colocando horizontalmente

los tallos de guadua sobre brasas a una distancia apropiada para que las llamas no las

quemen, girándolas constantemente. Es un proceso efectivo, pero de mucho cuidado con la

distribución del calor, ya que se pueden producir esfuerzos diferenciales del interior al

exterior lo cual causa agrietamientos y fisuras en el tallo además, se puede quemar.

Figura No. 3. Curado en la mata

Figura No. 4. Curado por inmersión

en el agua



• Curado con humo: El método consiste en ahumar los tallos de guadua con la ayuda de una

hoguera hasta que queden cubiertas exteriormente de hollín, con el objetivo de que

alcancen una humedad del 10%.

4.8 TRATAMIENTOS QUÍMI COS (PRESERVACIÓN DE LA GUADUA)

El problema más grande que presentan las estructuras que tienen guadua es el de la preservación,

pues son muy susceptibles al ataque de insectos, la humedad y el sol. Para estos problemas hay

varios tipos de solución dependiendo de la utilización de la guadua o los agentes a los que se va a

ver expuesta.

Para preservar la guadua del ataque de insectos y hongos se trata con productos químicosinsecticidas y funguicidas. De acuerdo al medio de disolución de los preservantes se identifican dos

grupos diferentes: los Oleosolubles como creosota alquitranada, aceite de antraceno, soluciones

de cerosota, etc, y los Hidrosolubles que son sales disueltas en agua y entre sus ingredientes

activos están el cloruro de zinc, el dicromato de sodio, el bórax, el ácido bórico entre otros.

Para realizar la inmunización existen diferentes métodos como son el aprovechamiento de la

transpiración de las hojas, por inmersión, por el método Boucherie simple o por el método

Boucherie modificado.

• Método de la transpiración de las hojas: Una vez que se realiza el

corte, aprovechando el método del curado en la mata, se coloca el

tallo en posición vertical y se cambia la piedra por un recipiente

que contenga un preservativo (5% de DDT y talco), en el cual se

deja sumergido un extremo del tallo, dicho preservativo es

absorbido hacia arriba por la transpiración de las hojas; se

mantiene durante el tiempo de curado.

• Por inmersión: Como su nombre lo indica, se sumergen los tallos

cortados por un tiempo mayor a 12 horas, en un tanque con una

solución que contenga los productos químicos preservativos a ser

utilizados en el tratamiento. Para que la guadua quede totalmente

Figura No. 5. Método detranspiración de las hojas

Foto No 11. Método de

inmersión



cubierta con el preservativo, se colocan piedras grandes en los extremos para que

permanezca sumergida.

• Método Boucherie simple (por gravedad): Consiste en llenar el entrenudo superior con

preservante, dejando el tallo en posición vertical hasta que el químico baje a lo largo de las

paredes, ya que por acción de la gravedad empuja y desplaza la sabia ocupando su lugar.

También uno de los extremos puede conectarse a un tubo de caucho que conduce el

preservativo de un tanque ubicado a una altura mayor, hacia el tallo de la guadua. Es un

método que puede demorarse varios días de acuerdo con las dimensiones del tallo, por lo

cual es poco usado a escala comercial.

• Método Boucherie modificado (por presión): Es similar al método simple, se diferenciaporque el tanque trabaja a presión. Este método es mucho más rápido (se requieren pocas

horas para culminar el proceso) y efectivo, pues hay una

mayor penetración y absorción del preservativo; además se

pueden tratar varias guaduas al tiempo.

• El uso de preservativos y productos químicos aplicados en

forma externa sobre la superficie de la guadua con brocha, no

es muy recomendable, debido a que no existe una adecuadapenetración hacia el interior del tallo, además se puede lavar

fácilmente con la lluvia si queda la guadua expuesta a la

intemperie.

Foto No. 12. Método de Boucherie

modificado.



5 ANTECEDENTES

5.1 NORMATIVIDAD EXISTENTE EN COLOMBI A

El 80% de la población colombiana vive en zonas consideradas de riesgo sísmico alto e intermedio.

Históricamente conocemos de terremotos que han devastado ciudades enteras, generando grandes

pérdidas humanas y materiales; por ejemplo el sismo ocurrido en el departamento del Cauca el 31

de marzo de 1983 puso de manifiesto graves defectos estructurales en las construcciones

nacionales; a partir de este hecho se generaron corporaciones para la reconstrucción y se promovió

la expedición de normas sobre construcciones antisísmicas, por lo cual dio como resultado la ley

1400 de 1984 (CÓDIGO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES); fruto de 10

años de labores de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica.

Es importante señalar que la norma se enfocó en las construcciones consideradas edificaciones

nuevas, es decir, en edificaciones compuestas por concreto, acero y ladrillo y no en materiales

tradicionales como lo eran la madera, el bahareque y guadua.

A comienzos de la década de 1990 y con la participación de asociaciones gremiales y profesionales

de la construcción se logró la actualización de las normas de diseño y construcción sismorresistente

dando como resultado la Norma Sismorresistente de 1998 (NSR-98 Ley 400 /97 Decreto 33 / 98 Y

Decreto 34 /99), ampliándose las normas desde el título G hasta el K, donde fue incluido el tema

de las maderas, este último tema, basado en el MANUAL DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO

ANDINO de la junta del acuerdo de Cartagena.

De acuerdo con lo anterior, desde hace apenas 20 años, Colombia cuenta con una normatividad

para la construcción sismorresistente, pero no hay que olvidar que al comienzo, las normas

sismorresistentes del país fueron traducciones de normas norteamericanas como es el caso del

código del AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI 318-77) traducido por el INSTITUTO

COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO (ICPC) y del código de la AMERICAN INSTITUTE



OF STEEL CONSTRUCCION (AISC) traducido por la ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE FABRICANTES

DE ESTRUCTURAS METÁLICAS (FEDESTRUCTURAS).

Las normas de la AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM) que describen los

procedimientos de ensayos para materiales de construcción también fueron traducidos y

adaptados, formando parte de las normas ICONTEC en la actualidad.

A pesar de la existencia de los códigos nombrados, la naturaleza nos obliga a investigar más,

realizando entonces correcciones, modificaciones y ampliaciones de la normatividad existente para

tener como fin la protección de la vida humana.

Una enseñanza que nos dejó la naturaleza fue el terremoto ocurrido en el eje cafetero el 25 de

enero de 1999, donde las construcciones realizadas en bahareque encementado de madera y

guadua, y las construcciones en guadua soportaron la onda de energía sísmica con un buendesempeño. Después de este acontecimiento se intensificaron las investigaciones sobre guadua en

todo el país, cautivando a la comunidad científica alemana, italiana y holandesa.

Un caso importante fue el diseño y construcción de 80 viviendas de la urbanización Nueva ciudad

Milagro de Armenia en el año 2001, con base en la investigación: Sistema Normalizado en Guadua

y Madera 7 (Premio corona Colombia 1986; Premio Iberoamericano del Instituto Eduardo Torroja,

España 1990 y 1992; Mención de honor en la VI Bienal de Arquitectura en Quito 1991).

Posteriormente en el año 2001 la investigación titulada: Comportamiento de elementos y

ensambles construidos con bahareque de madera y guadua 8 sirvió como base para la redacción del

MANUAL DE CONSTRUCCION SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS EN BAHAREQUE ENCEMENTADO

(AIS), el cual fue incluido en el capitulo E7 de la NSR-98 (decreto 52 de 2002). El manual se

presentó en Ravello (Italia) y fue recibido con mucho interés por considerarlo una evolución,

técnicamente rigurosa, de una cultura sísmica local.

5.2 PASADO Y PR ESENTE DE LA GUADUA EN COLOMBIA

En la actualidad se cuenta con un considerable numero de publicaciones desde el año 1966,

investigaciones que abarcan diferentes campos, como por ejemplo el área de la arquitectura, la

ingeniería agrícola y la ingeniería civil, pero lamentablemente no ha existido un ambiente de

7 Arquitectos Jaime Mogollón y Gustavo Díaz8 Mogollón; Prieto; Fabián Fecha: Mayo 2001



interdisciplinariedad e interrelación de los diversos grupos de investigación interesados en el tema

de la guadua.

Ya en la práctica se pueden encontrar diversas construcciones en Colombia pero antes de

describirlas se debe citar al arquitecto Simón Vélez quien ha desarrollado las construcciones más

imponentes en este material y quien impulsó su uso a nivel internacional con la construcción del

pabellón de guadua en Expo-Hannover 2000 en Alemania (un decágono de 2000 m2 en dos pisos,

40 m de diámetro y aleros en voladizos de 7.5 m).

Expresando lo siguiente9 “ Al no existir Ingeniería del bambú en ninguna parte del mundo hubo que

invertir cerca de 200.000 dólares en tres estudios en Alemania. El primero con el profesor Klauss

Steffens, Director del Instituto de Estática experimental de la Universidad de Bremen. El segundo

estudio con la Universidad de Stuttgart dirigido por el profesor Simón Aicher del Otto Graiff Institut

y al mismo tiempo el ingeniero Joseph Lindeman de Hannover, especialista en cálculo de

estructuras de madera.

Este es el momento en que los alemanes no salen del asombro porque la guadua superó sin

problema todos los estándares exigidos por sus autoridades de construcción que son los más

estrictos y exigentes del mundo, la paradoja es que mientras en Alemania ya es oficialmente

permitido construir estructuras en guadua en Colombia no reglamentado su uso.”

En la actualidad podría decirse que la construcción con guadua está de moda en Colombia, pues se

pueden encontrar variedad de construcciones, por ejemplo se puede encontrar en la Universidad La

gran Colombia en Armenia su Facultad de Arquitectura, construida casi en su totalidad en guadua,

se puede encontrar el puente peatonal de la Universidad Tecnológica de Pereira UTP, se puede

observar en Bogotá (Cundinamarca) el puente peatonal de mayor luz hecho en este material y se

cuenta también con el nuevo edificio de la Corporación Autónoma Regional de Risaralda CARDER

entre otras urbanizaciones, Kioscos, Coliseos y puentes en los departamentos de Quindío, Caldas,

Risaralda y Cundinamarca.

9 Tomado de Optimización de estructuras en guadua, Jenny Garzón



5.3 CENTROS DE INVESTIGACIÓN

En la actualidad existen centros nacionales e internacionales de importancia que trabajan sobre el

tema bambú-guadua.En Colombia existen las siguientes entidades ínter-administrativas que manejan el tema:

!" Ministerio del medio ambiente

!" Corporación autónoma regional de Caldas (CORPOCALDAS)

!" Corporación autónoma regional del Quindío (CRQ),

!" Corporación autónoma regional de Risaralda (CARDER),

!" Corporación autónoma regional del Tolima (CORTOLIMA)

!" Corporación autónoma regional del Valle del Cauca (CVC)

!" Corporaciones autónomas regionales de la frontera nororiental (CORPONOR)

Las cuales han realizado acercamientos para unificar criterios técnicos para el manejo silvicultural

de la guadua publicando así, la NORMA UNIFICADA EN GUADUA (Manejo, Aprovechamiento y

establecimiento de Guadua) 2002; además la Corporación Autónoma Regional del Quindío (CRQ),

cuenta con el centro nacional para el estudio del bambú-Guadua.

En Colombia las siguientes Universidades y organizaciones han investigado sobre el tema:

!" Universidad Nacional de Colombia

!" Universidad Industrial de Santander UIS

!" Pontificia Universidad Javeriana

!" Universidad Distrital Francisco José de caldas!" Universidad del Quindío

!" Universidad de los Andes

!" Centro de investigaciones del bambú CIBAM

!" FOREC (Fondo para la reconstrucción de la zona cafetera)

!" AIS (Asociación de ingeniería sísmica)

!" SENA

!" Comité colombiano para la normalización del bambú-guadua CCNG

!" Sociedad Colombiana del Bambú

Internacionalmente se cuenta con la Cooperación Alemana para el desarrollo (Deutch Gesellschaft

fur Technische Zusammenarbeit, GTZ), la cual colaboró para la reconstrucción del eje cafetero

después del terremoto de 1999. También existe la Red Internacional del Bambú (The international

network on bamboo and rattan, INBAR), entidad que publicó las normas INBAR. STANDAR FOR

DETERMINATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF BAMBOO las cuales fueron

analizadas en detalle para el desarrollo de este proyecto.



6 METODOLOGÍA

Al ocuparse del estudio de la guadua como material para construcción, es importante ocuparse del

estudio de los comportamientos físicos y mecánicos de la guadua.

!" Revisión Bibliográfica

!" Visita a universidades en Bogota para la recolección de información de diferentes ensayos

realizados en cada una y resultados obtenidos.

Visita a otras ciudades del país, para recolectar información sobre investigaciones y ensayos

realizados

!" Procedimientos de ensayo

- Ensayos de probetas de elementos individuales a compresión paralela a la fibra.

- Ensayos de probetas de elementos individuales a flexión.

- Ensayos de probetas a corte paralelo a la fibra

- Ensayos de probetas a tensión paralela a la fibra

- Ensayos de probetas a tensión perpendicular a la fibra- Contenido de Humedad

- Modulo de elasticidad

!" Montaje de ensayos (modo de aplicación de la carga, velocidad de aplicación de la carga,

adecuación de los ensayos al material a utilizar)

!" Ensayos

!" Elaboración del documento (protocolo de ensayos).



7 JUSTIFICACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS

7.1 DETERMIN ACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

La humedad se ha entendido como la relación entre la masa de agua y la masa de sólidos

presentes en un material. El contenido de humedad es una propiedad física muy importante porque

las propiedades mecánicas de la guadua dependen de esta propiedad.

Para el caso de materiales orgánicos la anterior afirmación no es necesariamente cierta, debido a

que el agua puede estar en diferentes condiciones, (agua constitutiva, capilar y libre).

Las Normas INBAR (Documento publicado internacionalmente por la red internacional del bambú y

el ratan) recomiendan una temperatura para secado de 103oC +/- 2oC y un periodo de tiempo

mayor de 24 horas con intervalos subsecuentes mayores de 2 horas hasta obtener una diferencia

de pesos entre intervalos menores de 0.01 gramos, hecho difícil de lograr sin que exista la

posibilidad de quema del material. En el protocolo desarrollado en este proyecto se fijó una

temperatura de 100 oC y un periodo de 24 horas sin intervalos subsecuentes para asegurar la no-

incineración de las muestras.

De acuerdo a la experiencia es necesario desarrollar un proceso de secado que permita mantener

un peso constante en las probetas. Se recomienda realizar investigaciones constituidas en

someter las probetas a diferentes temperaturas y diferentes periodos de tiempo para establecer

una metodología de ensayo mejorada.

Se observa que las normas INBAR para la realización del ensayo de contenido de humedad no

aclaran respecto a la humedad relativa (media) del ambiente en el cual se deben preservar y

ensayar los especímenes; en este sentido los protocolos de ensayo propuestos en esta

investigación aclaran que los elementos deben mantenerse en lugares libres de humedad y

protegidos de luz solar directa.



La humedad relativa (media) y la temperatura del ambiente no es una constante ni universal ni

local, que esta en función de la presión atmosférica, el brillo solar, la evaporación y otras variable

climáticas que influyen en los resultados de humedad haciendo necesario crear ambientes

controlados para estandarizar este ensayo, hecho que se recomienda investigar mas a fondo.

7.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA

Como se puede observar en el anexo 1 (Revisión bibliográfica sobre propiedades físico mecánicas

de la guadua desde el año 1971 hasta el 2004, Descripción) diferentes investigaciones han

solicitado a compresión probetas cilíndricas de altura igual a:

!" 2 veces el diámetro

!"

10 veces el espesor!" igual al diámetro

!" 10 -15 cm.

e incluso se han solicitado a compresión láminas sencillas de guadua. Cada una de estas

investigaciones han seguido diferentes metodologías (ver anexo A). Por ejemplo, los ensayos

realizados con probetas de altura igual a 10 veces el espesor se sustentaron en el informe 147

(Strenght test on Bamboo, 1956, India) del FOREST RESEARCH INSTITUTE el cual afirmaba lo

siguiente “La longitud de las probetas sometidas a compresión paralela a la fibra no debe ser mayor

de 10 veces el espesor, de lo contrario podrá producirse pandeo”. Lo curioso de esta afirmación es

que en el informe no se sustenta en resultados.

Sin embargo puede ser cierta la afirmación del INSTITUTO FORESTAL DE INVESTIGACIÓN DE LA

INDIA para otros géneros y subtribus de la subfamilia BAMBUSOIDEAE diferentes a la guadua

angustifolia Kunth.

En la investigación Estudio de elementos solicitados a compresión armados con dos o más guaduas

de Uribe Y Duran se ensayaron columnas individuales de guadua de diferentes longitudes ypresentaron sus resultados en la grafica: esfuerzo de compresión contra relación de esbeltez (RDE),

de donde se analiza que para una relación de esbeltez kl/r menor de 20 el tipo de falla será como

columna corta, claro está, que para definir este límite se requiere de un número mayor de ensayos

para afirmarlo con mayor seguridad, debido a la dispersión de los datos presentados.



Para el desarrollo de este proyecto se ensayaron probetas cilíndricas de altura igual a una y dos

veces el diámetro promedio exterior (con y sin nudo en la mitad), las cuales fallaron en su totalidad

por aplastamiento (columna corta) sin presentarse astillamiento en los extremos de los cilindros u

otro tipo de falla.

También, se ha tratado de calcular el modulo de elasticidad a compresión paralela a la fibra de la

guadua utilizando deformímetros mecánicos (no se han utilizado deformímetros eléctricos debido a

su costo). Para tal fin, se ha calculado la deformación del material igual al acortamiento de la luz

entre platos de la maquina. Estos procedimientos no han tenido en cuenta el efecto de

confinamiento que generan los platos de carga, por lo cual no muestran el verdadero

comportamiento del material. Para evitar las anteriores complicaciones se recomienda utilizar

anillos de soporte para el deformímetro mecánico, apoyándose en la probeta evitando medir la

deformación cerca a los bordes.

En caso de utilizar los anillos de soporte para el deformímetro (collarines) se recomienda utilizar

cilindros con altura aproximadamente igual a dos veces su diámetro exterior, por comodidad de

manejo.

En el proceso de corte de los cilindros existe la probabilidad de generar:

!"

Grietas en los extremos de la probeta!" Caras no paralelas

!" Caras no planas

En dado caso se recomienda eliminar la muestra para el ensayo por posibilitar la falla a compresión

o inducir otro tipo de falla distinta a la de compresión paralela a la fibra.

En cuanto a la existencia de nudos en la probeta de acuerdo a la bibliografía y a lo experimentado

en este proyecto no se observa una marcada diferencia en la resistencia última a compresión de

probetas con o sin nudo.

Finalmente y de acuerdo a lo expuesto anteriormente se determinó que la probeta para el ensayo

de compresión debe tener una altura igual a dos veces el diámetro externo, con y sin nudo en la

mitad.



7.3 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA

La guadua es conocida actualmente como el ¨ acero vegetal ¨ debido a su alto desempeño a la

tracción paralela a la fibra.

Las probetas utilizadas para la determinación de la resistencia a la tracción han tratado de imitar las

pruebas realizadas en la madera (Ver: ANEXO A. Revisión bibliográfica sobre propiedades físico

mecánicas de la guadua desde el año 1971 hasta el 2004). Láminas de guadua simulando la forma

de corbatín que recomienda las normas COPANT han sido las probetas mas utilizadas. Pero la

forma de corbatín se rompe en el ensanchamiento por cortante paralelo a la fibra10. Por tal razón se

decide fabricar láminas de guadua de un ancho constante (cercano a 2.2 cm.).

Se debe comentar que en los experimentos iniciales realizados en este proyecto se presentódeslizamiento, haciéndose necesario el cambio de mordazas de la maquina (mordazas con canal

para varillas de acero, por mordazas planas) para evitar este efecto.

El efecto de deslizamiento esta constituido por la fricción entre las superficies de las mordazas con

las probetas y la fuerza normal que aplican las mordazas a los extremos de la lámina. Algunas

máquinas ofrecen la fuerza de agarre de las probetas en función de la carga aplicada, hecho que

involucra la posibilidad de deslizamiento a cargas bajas. Se recomienda utilizar en lo posible

máquinas con líneas de aceite que ofrezcan una presión inicial a las cuñas de soporte de lasmordazas para garantizar una fuerza normal inicial que prevenga el deslizamiento causado por la

tracción pero previniendo de una posible falla por compresión perpendicular a la fibra.

Para garantizar la falla por tracción se recomienda que la probeta posea nudo en el centro. La

probeta se debe ensayar por lo menos con un nudo debido a que la resistencia es menor. Las

fibras no tienen continuidad en estos puntos y algunas fibras continúan longitudinalmente a lo

largo del culmo mientras que otras pasan a constituir parte de los nudos (canutos).

Se recomienda que las probetas sean limpiadas de líquenes y cualquier otro material que puedan

contribuir a un posible deslizamiento.

10 Según información del proyecto Guadua curvada como elemento estructural de Patricia Gutiérrez y Raúl Forero, Universidad Nacional,2003



Para calcular el módulo de elasticidad a tracción de la guadua se puede utilizar un extensómetro (el

mismo que se utiliza para pruebas en varillas de acero) encontrando muy buenos resultados

(Verse: ANEXO 3 Resultados de ensayos realizados).

La longitud de la probeta se tomó igual a 50 cm., para ser montada en la máquina con comodidad

y colocar el extensómetro (en la parte media), alejado de los extremos.

7.4 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA

De la resistencia a la tracción perpendicular a la fibra no se ha encontrado información escrita

acerca de los ensayos realizados elaborados para encontrar esta propiedad hasta el desarrollo de

esta investigación.

Es importante recordar que las estructuras en guadua fallan muchas veces por este fenómeno, por

lo que se intentó montar un ensayo que estuviera en capacidad de generar este tipo de falla.

La guadua se caracteriza por su forma circular, que en un alto porcentaje de su sección se

aproxima a una circunferencia. Gracias a ello, se fabricaron semicilindros en madera de diferentes

radios que lograran transmitir la carga aproximadamente en toda la superficie interna de una

probeta circular.Los resultados encontrados fueron buenos, el material se fracturó en 2 partes iguales por el efecto

deseado. (Ver Anexo 11.3. Descripción fotográfica de montaje de ensayos y fallas).

Es importante contar que el dispositivo inicialmente diseñado se calculó para una carga de 250 Kg

(tensión perpendicular a la fibra) y una longitud de probeta de 15 cm, encontrando que el material

resistía mas que dicho valor, (carga máxima encontrada: 440 Kg). Por lo cual se debió corregir el

dispositivo y reducir la longitud de la probeta (sin nudo) a 10 centímetros.

Además con una longitud del cilindro (sin nudo) de 10 centímetros se garantiza que el diámetro de

la probeta sea aproximadamente constante permitiendo un mayor contacto entre los semicilindros

macizos y las paredes interiores de la guadua.



7.5 RESISTENCIA AL CORTE PARALELO A LA FIBRA

Para el desarrollo de este ensayo simplemente se reprodujo el ensayo diseñado por la norma

INBAR Determination of physical and mechanical properties of bamboo. Salvo que en este proyecto

se especifica con claridad las dimensiones del dispositivo de ensayo y su montaje.

Es importante tener en cuenta que el material, a pesar que pudo fallar por corte paralelo a la fibra,

podría estar sometido al mismo tiempo a compresión, dando como resultado un valor erróneo de

resistencia al corte debido a que no siempre se garantiza la verticalidad de la fibra. Por lo cual se

debe prever que los dispositivos de carga estén correctamente colocados y con las dimensiones

especificadas según lo propuesto en este proyecto. (Ver Capítulo 9. Protocolos de ensayos).

Es de gran importancia la tolerancia entre las platinas en los puntos de posible traslapo, se debe

garantizar la tolerancia mínima de 3 mm que recomienda las normas INBAR en su capitulo 7.1,

figura 4.1.

Además de lo anterior se considera finalmente que el método de ensayo será más eficiente si se

asegura únicamente un plano de falla.

7.6 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

Se recomienda hacer ensayos para guadua con luces cortas (<1.50m), intermedias (1.50m-2.00m)

y largas (>2.00m). Esto debido a que la guadua solicitada a flexión presenta tres tipos de fallas:

Falla por corte, cuando la luz de la guadua es menor de 1.50m; falla por flexión en luces

intermedias y falla por deflexión en luces largas. En nuestro proyecto se presentó el primer tipo de

falla, debido a que los dispositivos de apoyo, en este caso un riel en perfil I de 2.5m, fue

insuficiente.

En proyectos de grados anteriores, en la realización de ensayos a flexión para guaduas cortas, se

presentó aplastamiento en los apoyos. Por lo tanto, en este proyecto se decidió amarrar con

cuerdas de polipropileno los extremos del elemento para poder ver la verdadera falla de las

guaduas cortas; encontrando que fue una buena solución.



Debido a la concentración de esfuerzos se presentó también aplastamiento donde se encontraban

los dispositivos de carga, por este motivo se optó por cargar en los tabiques y no como se hizo al

inicio de los ensayos que era a L/3.

La norma INBAR recomienda para el ensayo a flexión un método de carga concerniente en dividir la

fuerza que genera la máquina en dos partes por medio de una viga rígida, que a su vez transmite

a cuatro caballetes ubicados sobre los nudos cercanos a los tercios de la luz. Estos dispositivos de

carga (caballetes) al igual que los apoyos permiten el giro de las probetas.

Los apoyos son similares a los dispositivos de carga permitiendo un desplazamiento horizontal para

lograr el contacto con el culmo únicamente en los nudos.

En este proyecto se consideró que el método de la INBAR era valido sólo para culmos que fallaran

por deflexión debido a que no se puede asegurar en el montaje un mismo numero de puntos de

apoyo y puntos de carga tal como al inicio del ensayo debido a la curvatura generada en la

probeta.

Por este hecho, en este proyecto, se desarrollaron dispositivos que garantizaran el mismo número

de apoyos y de dispositivos de carga desde el inicio de la prueba hasta su falla (ver descripción

fotográfica 8.2).

Los dispositivos propuestos también tienen la posibilidad de un desplazamiento horizontal para

lograr el contacto con los culmos en la zona de nudos; además, los dispositivos de carga tienen la

posibilidad de transmitir la carga con un porcentaje de área de contacto mayor gracias a un sistema

de tornillo que permite acomodarse al diámetro del material ensayado.



8 DESCRIPCIÓN FOTOGRÁFICA

8.1 EQUIPOS

FOTO N° 13. Máquina utilizada para realizar los ensayosde compresión paralela a la fibra y corte paralelo a la fibra.

Es un equipo de marca SERVINTEGRAL Ltda. Concapacidad máxima de carga de 200 toneladas. Seencuentra ubicada en el laboratorio de Ensayos del IEI

FOTO N° 14 . Máquina utilizada para realizar losensayos de flexión, tracción paralela a la fibra ytracción perpendicular a la fibra. Es un Equipo dePrueba Universal N° 4-0102-KD3, marca AMSLER,tipo hidráulica. Tiene una capacidad máxima decarga de 30 toneladas. Velocidad de deformaciónvariable a tracción y compresión. Se encuentraubicada en el laboratorio de ensayos mecánicos delIEI.



FOTO N° 15. Deformímetro de vástago con recorrido de30 milímetros y división de escala de 10-2 milímetros.Utilizado para realizar las mediciones de deflexiones para

el ensayo de flexión.

FOTO N° 16. Extensómetro con capacidad demedir deformaciones con una aproximación de0.01 mm. Aparato utilizado en el ensayo de

tracción paralela a la fibra.

FOTO N° 17. Balanza mecánica. Utilizada para pesar lasmuestras a las cuales se les saca el contenido dehumedad.

FOTO N° 18. Horno. Utilizado para secado de laguadua a una temperatura aproximada de 110 °C.

FOTO N° 19 y N° 20. Mordazas planas. Se utilizaron en el ensayo de tracción paralela a la fibra, no permitían eldeslizamiento de las láminas de guadua.



8.2 MONTAJES DE ENSAYOS

8.2.1 Montaje de ensayo para Flexión

12

3

FOTO N° 21 y 22. Montaje de rieles (soporte y carga) y de probeta.1. Máquina. Ver descripción en la foto N° 16.2. Riel de soporte. Perfil en I de acero. Este se apoya sobre la base de la máquina. Sobre este riel van

colocados los apoyos de las probetas. Los apoyos se pueden trasladar longitudinalmente sobre elriel.

3. Riel de carga. Perfil en I de acero. Sobre este riel van colocados los dispositivos de carga. Losdispositivos se pueden trasladar longitudinalmente sobre el riel.



FOTO N° 23. Apoyo. Son dos platinas con un alma en madera.

Tienen forma circular en la parte superior para aumentar lasuperficie de contacto entre la probeta y el apoyo y reducir deesta manera el esfuerzo en el punto de apoyo. Se coloca unalámina de neopreno para que el elemento quede mejoracomodado en la superficie del apoyo.

FOTO N° 24. Dispositivo de carga. Losdispositivos de aplicación de carga estánfabricados en madera zapán y se pueden ajustaral diámetro de cada probeta.

FOTO N° 25. Amarre. Para ensayar loselementos cortos de guadua sin que estos fallaran

por aplastamiento se amarraron los extremos concuerdas de polipropileno y así ver la verdaderafalla de elementos cortos.



8.2.2 Montaj e de ensayo para Compresión Paralela a la Fibra

FOTO N° 26 y 27. Montaje de dispositivosde ensayos. Los anillos metálicos y eldeformímetro mecánico se colocan antes dellevar la probeta a la máquinaSERVINTEGRAL, apretando muy bien lostornillos. Se disponen dos láminas deneopreno en los extremos del elemento. Seensayaron probetas con longitudes iguales auna vez el diámetro y dos veces el diámetro.Se recomienda longitudes de dos veces eldiámetro para evitar que en algún momentola máquina llegue a tocar tanto los anilloscomo el deformímetro en la aplicación de lascargas. Se tomaron dos lecturas, una con elcelda de carga de Weathstone (en la parteizquierda de la foto de abajo) y con lamáquina Servintegral para su calibración.



8.2.3 Montaj e de ensayo para Corte Paralelo a la Fibra.

FOTO N° 28. Parte inferior del dispositivo deensayo para Corte paralelo a la fibra. Elementoelaborado en una lámina de acero de 1.5 cm deespesor. Las varillas que sobresalen se colocaronpara mantener las dos láminas colineales.

FOTO N° 29. Parte superior del dispositivo deensayo para Corte paralelo a la fibra. Elementoelaborado en una lámina de acero de 1.5 cm deespesor.

FOTO N° 30. Montaje de los dispositivos en la máquina SERVINTEGRAL. En este ensayo solo semide carga última y las características geométricas de la probeta. Se sabe que el elemento fallacuando la máquina deja de leer cargas.



8.2.4 Montaj e de ensayo para Tracción Perpendicular a la Fibra.

FOTO N° 31. Montaje del ensayo a Tracciónperpendicular a la fibra. La máquina utilizada esla AMSLER de la cual se puede ver ladescripción en páginas anteriores. En esteensayo se miden cargas últimas. Se ensayaronprobetas de 15cm de longitud.

FOTO N° 32. Vista lateral del montaje. Se puedeobservar tanto el mecanismo como los elementos

de madera. Estos elementos son semicilindros dediferentes diámetros que permiten la buenadistribución de la carga a aplicar.



8.2.5 Montaj e de ensayo para Tracción Paralela a la Fibra.

FOTO N° 33. Montaje del ensayo a Tracciónparalela a la fibra. La máquina utilizada es la

AMSLER. Se ensayaron láminas rectangulares de50cm de longitud. Las mordazas usadas en esteensayo hicieron que la probeta no se deslizara.

FOTO N° 34. Extensómetro. Aparato utilizadopara medir deformaciones y con las cargasobtener gráficos de esfuerzo-deformación

FOTO N° 35. Láminas de guadua de 50 cm delongitud. Dimensiones variables. Se tomó estalongitud porque se permitía mayor agarre de lasmordazas.



8.3 FALLAS

FOTO N° 36. Ensayo a flexión. Falla por corte. Este tipo de falla fue lamás representativa en nuestros ensayos. La falla se presentó en elcentroide y con dirección del centro del elemento hacia fuera.

FOTO N° 37. Ensayo a flexión. Falla por corte.



FOTO N° 38. Ensayo a flexión. Falla por corte.

FOTO N° 39. Ensayo a corteparalelo a la fibra. Tipo de falla porcorte.



FOTO N° 40. Ensayo a tracción paralela a la fibra. La falla siempre se presentóen los nudos. Tipo de falla por tracción.

FOTO N° 41. Falla por tracción paralela a la fibra. Concentración de esfuerzos en losnudos



FOTO N° 42. Falla por tracción perpendicular a la fibra.

FOTO N° 43. Las probetas ensayadas a tracciónperpendicular a la fibra siempre se dividían por elcentro como se puede observar en la foto.



9 PROTOCOLOS DE ENSAYOS

9.1 DETERMIN ACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN PROBETAS DE GUADUA

1. OBJETO1 .1 Este método cubre la determinación en el laboratorio del contenido de humedad

en probetas de guadua.

1 .2 El contenido de humedad del material se define como la relación, expresada enporcentaje, entre la masa de agua libre y la masa de las partículas sólidas dematerial.

2 . RESUMEN DEL MÉTODO

2 .1 Conocer el peso del material cuando está húmedo (espécimen de prueba) y elpeso de la muestra seca al horno durante 24 horas a 110°C aproximadamente. Elcontenido de humedad corresponde a un porcentaje del peso seco al horno.

3 . USO Y SIGNIF ICADO

3 .1 El contenido de humedad es una de las propiedades índices más significativas, quese emplea para establecer una correlación entre el comportamiento de la guadua ysus propiedades mecánicas.

4 . EQUIPO

4 .1 Horno, controlado termostáticamente, preferiblemente del tipo de corriente deaire y que mantenga una temperatura uniforme en toda la cámara de secado.

4 .2 Balanzas, con una división de escala de ± 0.1 g para muestras que tengan unpeso de 500 g o menos.

5 MUESTRAS

5 .1 Mantener las muestras en un lugar resguardado de la luz solar y del agua.



5 .2 La determinación del contenido de humedad, deberá hacerse, tan pronto comosea posible, después de hacerse los ensayos, si es el caso.

6 . ESPÉCIMEN DE ENSAYO

6 .1 Se tomarán las probetas ensayadas (cuando su longitud sea menor de 0.3 m) ó unsegmento del culmo (cuando sea posible se cortarán cilindros de longitud igual a 7cm.) que contenga parte del nudo y parte de las paredes del material.

7 . PROCEDIMIENTO

7 .1 Después que el material se haya secado a peso constante (24 horas a 110 oC),retirar la probeta del horno, permitir que el material disipe la energía calóricahasta que pueda ser manipulada sin riesgo, evitando que absorba humedad del

ambiente y pésese el material.

7 .2 Determínese el peso de la muestra seca al horno, usando la misma balanza queusó para determinar el peso húmedo.

8 . CÁLCULOS

8 .1 Calcúlese el contenido de agua de la muestra así:CH = ((P1-P2)/(P2)) x 100

Donde:

CH = Contenido de agua %P1= Peso del espécimen húmedo, g.P2= Peso del espécimen seco, g.

9 . INFORME

El informe debe incluir lo siguiente:- Identificación de la muestra- El contenido de humedad del espécimen, aproximado al 0.1% ó 1%- Indicación del método de secado si es diferente al de 24 horas en el horno a

110oC.

10 . CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS

Determination of physical and mechanical properties of bamboo INBAR.

Propuesta ISO/DIS 22156, ISO/TC165N314



9.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PAR ALELA A LA FIBRA DE CILINDROS DEGUADUA

1 . OBJETO

1 .1 Este ensayo determina la resistencia a la compresión de especímenes de guadua y

su modulo de elasticidad.

1 .2 El ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a los especímenes a

una velocidad de carga prescrita, hasta que se presente la falla. La resistencia a la

compresión del espécimen se determina dividiendo la carga aplicada durante el

ensayo por la sección transversal del especimen. El modulo de elasticidad se halla

determinando la pendiente de la curva esfuerzo-deformación unitaria del material.


2 .1 Los resultados de este ensayo pueden usarse como dato de resistencia ultima a lacompresión de la guadua para el diseño de estructuras.

3 . APARATOS

3 .1 Un calibrador con capacidad de medir las dimensiones físicas de la probeta con

aproximación de 0.1 mm.

3 .2 Deformímetro mecánico de carátula, con división de escala de 0.01mm/división.

3.3 Anillos de soporte del deformímetro. Ver detalle Plano 1. Anexo 4.



Anillo Inferior Anillo Superior

FIGURA N° 6 . Anillos utilizados como dispositivo de ensayo para guadua

solicitada a compresión paralela a la fibra

3 .4 Máquina de Ensayo. La máquina de ensayo deberá tener una capacidad de

aplicación de carga de 30 toneladas y debe reunir las condiciones de velocidad

requeridas que están expuestas en los siguientes numerales.

3.4.1 Velocidad de Carga. Aplíquese la carga continuamente sin golpes bruscos. Para

Las máquinas de ensayo del tipo tornillo, la cabeza móvil debe avanzar a una

velocidad de 1.3 mm/min (0.05 pulg/min) cuando la máquina está operando sin

transmitir carga. Para las máquinas hidráulicamente operadas la carga debe

aplicarse a una velocidad correspondiente a una tasa de aplicación de carga

comprendida en el rango de 0.14 a 0.34 MPa/s (20 a 50 Psi/s). La velocidadescogida se debe mantener al menos durante la segunda mitad del ciclo de

ensayo, para la fase de carga prevista.

Durante la aplicación de la primera mitad de la fase de carga prevista, se permite

una velocidad de carga mayor.

3.4.2 Aplíquese la carga hasta que la muestra falle y regístrese la carga máxima

soportada por el espécimen durante el ensayo. Anótense el valor de la carga de

falla, el tipo de falla y la apariencia de la probeta.

La máquina debe operar mecánicamente y aplicar la carga de una manera

continua y no en forma intermitente, y sin choques.



Se hará una verificación de la calibración de la máquina de ensayo de acuerdo con

la Norma ASTM E-4-83a. "Ensayo normalizado para la verificación de la carga de

las máquinas de Ensayo".

División de escala.- La división de escala de la máquina de ensayo, determinada

con un elemento de calibración elástico, debe cumplir con los siguientes

requisitos:

a) El porcentaje de error de las cargas dentro del rango propuesto para la

máquina, no excederá del ± 1.0% de la carga indicada.

3.4.3 La máquina de ensayo debe estar equipada con dos bloques de carga, de acero

con caras endurecidas, uno de los cuales es un bloque con rótula el cual descansasobre la superficie superior de la muestra para obtener una distribución uniforme

de carga, y el otro un bloque sólido sobre el cual se colocará el espécimen.

Las superficies de los bloques que están en contacto con el espécimen deben

tener una dimensión al menos 3% mayor que el diámetro del espécimen

ensayado. El bloque inferior de carga debe cumplir los siguientes requisitos:

Las superficies superiores e inferiores deben ser paralelas una a la otra. El bloquedebe poder asegurarse a la platina de la máquina de ensayo.

El bloque de carga inferior debe tener al menos 25 mm (1") de espesor cuando

sea nuevo.

Nota2 : Si la máquina de ensayo está diseñada de tal forma que la misma

plataforma pueda mantenerse con su superficie en las condiciones especificadas,

no se requerirá un bloque inferior.

3.4.4 El bloque de carga con rótula debe cumplir los siguientes requisitos:

• El centro de la rótula debe coincidir con el de la superficie de la cara de carga

dentro de una tolerancia de ± 5% del radio de la rótula.



• La rótula debe ser diseñada de tal forma que el acero en el área de contacto

no sufra deformaciones permanentes debido al uso.

• Las superficies de la rótula deben mantenerse limpias y lubricadas con aceite

mineral, convencional. Después de entrar en contacto con el espécimen y de

aplicar una pequeña carga inicial, debe evitarse cualquier movimiento adicional

del bloque con rótula.

• La porción móvil del bloque de carga debe sostenerse lo más segura que sea

posible, pero el diseño debe ser tal que la cara de carga pueda girar

libremente e inclinarse al menos 4° en cualquier dirección.

3 .5 Indicador de Carga. La escala graduada del dial debe ser tal, que permita leer conuna división de escala del 1% de la carga total de la escala. La escala debe tener

una línea y un número que indique el cero (0). El puntero debe tener una longitud

tal, que alcance las marcas indicadoras. El espesor del extremo del puntero no

debe exceder la distancia libre entre las graduaciones más pequeñas. Cada dial

debe estar equipado con un dispositivo de ajuste al cero, accesible desde afuera,

y con un indicador apropiado para que en todo momento y hasta cuando sea

reiniciado, indique con una exactitud del 1%, la carga máxima aplicada al

espécimen.

Si la máquina de ensayos indica la carga en forma digital, el número debe ser

suficientemente grande para que sea legible, con un incremento numérico igual o

menor al 0.05% de la carga total de la escala y dentro del 1.0% de la carga

indicada en cualquier nivel dentro del rango de valores de carga dados.

4. MUESTRAS

4.1 Preparación de especímenes de la prueba. Se tomarán los especímenes de la parte inferior,

parte media y parte superior de cada culmo.

Estos especímenes se marcarán con las letras C, B y S respectivamente, las probetas se

deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sin disminuir la capa



exterior de la guadua y no deberán tener defectos como grietas por secado, perforaciones

por ataque biológico, hongos, etc.

La prueba de compresión paralela al eje se hará con probetas cilíndricas sin y con nudo en

su altura media y se tomará la longitud de los especímenes igual a 2 veces el diámetro

exterior promedio, sin embargo si ésta longitud sobrepasa el espacio disponible de la

maquina, la altura deberá ser una vez el diámetro exterior.

Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos. No diferir los planos horizontales

en más de 3°. Ver Norma 55 para cilindros de concreto, para geometría.

Se deben descartar las probetas que desarrollen grietas en el proceso de cortado de la

guadua.

Las probetas deben mantener su humedad constante por lo cual el ensayo debe realzarse

el mismo día de corte.

El diámetro usado para calcular el área de la sección transversal de la muestra

debe determinarse con una división de escala de 0.1 mm promediando tres

diámetros medidos en ángulo de 120o.

5 . PROCEDIMIENTO

5 .1 Colocación de anillos de apoyo para el deformímetro mecánico. Antes de colocar la

muestra en la maquina de compresión se debe seleccionar el anillo de apoyo para

el deformímetro, el cual debe ser el más apropiado para cada especimen; una vez

seleccionado el juego de anillos se procede a colocar la probeta en una superficie

plana y nivelada.

El anillo inferior se deberá dejar fijo al espécimen con ayuda de los 3 tornillos de

sujeción a una altura de la probeta respecto a la base de (h-x)/2 cm.

NOTA 3 : El objetivo es colocar lo más simétricamente posible el juego de anillos

respecto a la probeta.

Donde:



h: Altura de la probeta

x: Distancia desde el centro del tornillo del deformímetro de unión del

deformímetro con el anillo superior y el punto de apoyo en la platina

del anillo inferior.

FIGURA N° 7 . Collarines tipo I FIGURA N° 8 . Vista 3D. Collarín tipo I

Posteriormente se coloca el deformímetro en el anillo superior que basculará, por

medio del tornillo del deformímetro y se coloca el anillo superior en la muestra

hasta lograr que el deformímetro quede en contacto con la platina del anillo

inferior girando entonces el tornillo de 1 cm de diámetro hasta lograr que los dos

anillos queden paralelos y a nivel. Finalmente se coloca el resorte entre los dos

anillos para asegurar que no se muevan respecto al punto con deformación cero.

Una vez realizado lo anterior se coloca la probeta en la máquina.

NOTA 4 : En caso de no usar el anterior tipo de anillos (collarines tipo I) se

pueden usar los siguientes (Ver FIGURA 3) y su montaje será el mismo que para

el caso anterior pero sin tener en cuenta el tornillo de 1 cm de diámetro (debido a

que para este caso el anillo superior no bascula). y adicionando un deformímetro

mecánico más.

FIGURA N° 9 . Collarines tipo II FIGURA N° 10 . Vista 3D. Collarines tipo II



5 .2 Colocación de la Muestra. Si la maquina lo requiere, colóquese el bloque de carga

inferior sobre la plataforma de la máquina de ensayo directamente debajo del

bloque superior. Límpiese con un paño las superficies de los bloques superiores e

inferiores. Entre ambas platinas de acero de la máquina y ambos extremos del espécimen

se deberá colocar una lámina de neopreno duro de espesor 1/16¨ para garantizar una

distribución de carga uniforme.

Ninguna de las muestras ensayadas a compresión debe separarse de la

perpendicularidad del eje en más de 0.5° (equivalentes a 3 mm en 300 mm

aproximadamente).

Cuídese que el eje del espécimen quede alineado con el centro del bloque

superior. El bloque con rótula debe rotarse inmediatamente antes de proceder alensayo, para asegurar la libertad de movimiento requerida.

La carga se aplicará continuamente durante la prueba para encausar la cabeza movible de

la máquina, para viajar a una velocidad constante de 0.01 mm por segundo.

5.3 Lecturas de deformación. Las lecturas del deformímetro se leerán para incrementos de

carga constantes de 500 Kg. (cuando sea posible, en su defecto se debe indicar el proceso

de toma de datos), para trazar con suficiente exactitud el diagrama esfuerzo-deformación.

La lectura final de la carga máxima, en la cual el espécimen falla, se anotará.

5.4 Tomar los especímenes para determinación de contenido de humedad.

6 . CÁLCULOS Y RESULTADOS

El esfuerzo máximo de compresión se determinará siguiendo la fórmula:

( )22)2(

4

e D D

F

ee

ult ult

−−=π

σ , MPa

En el cual

ult σ = Esfuerzo de compresión ultimo, con una aproximación de 0.5 MPa

ultF = Carga máxima a la que el espécimen falla

e D = Diámetro exterior promedio (teniendo en cuenta ambos extremos de la probeta)

e = Espesor promedio.



Para collarines tipo I: La deformación media del material se determina por medio de

relación de triángulos.

B

A Lecturamedia

*=δ

Para collarines tipo II: La deformación media del material se determina como el promedio

de las lecturas.

2

2.1. Lectura Lecturamedia

+=δ

Nota: La deformación unitaria se determina mediante la siguiente forma

o

media

L

δ ε =

donde

Lo: Distancia vertical entre el eje del tormillo de sujeción del deformímetro y el

extremo del espigo de este, medido una vez realizado el montaje antes del

proceso de carga.

Para la determinación del modulo de Elasticidad, se define sobre la curva Esfuerzo vs.

Deformación unitaria, aquellos puntos que reflejan proporcionalidad y sobre los cuales se

ajusta por regresión lineal una recta; posteriormente se calcula la pendiente que será igual



al módulo de elasticidad en cada probeta. El esfuerzo máximo para determinar el límite de

proporcionalidad debe tomarse igual al 55% del esfuerzo último.

7 El informe de los resultados debe incluir:

Número de identificación.

Diámetro y longitud (mm o pulgada).

Contenido de humedad.

Densidad.

Módulo de elasticidad

Área de la sección transversal (cm² o pulgada²).

Carga máxima (KN).

Esfuerzo máximo a la compresión (MPa).

Defectos en el especimen.Descripción del tipo de falla.

8 CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS

Determination of physical and mechanical properties of bamboo INBAR Propuesta

ISO/DIS 22156, ISO/TC165N314.

Laboratory Manual on Testing Methods for Determination of physical andmechanical properties of bamboo INBAR Propuesta, ISO/TC 165 N315 INDIAN IS

6874; ISO 3787



9.3 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PAR ALELA A LA FIBRA DE GUADUA

1 . OBJETO

1 .1 Este ensayo permite determinar la resistencia a la tracción paralela a la fibra de

láminas de guadua.

1 .2 El ensayo consiste en aplicar unas cargas axiales a tracción a una velocidad de

carga prescrita hasta que se presente la falla. La resistencia a tracción del

espécimen se determina al dividir la carga máxima aplicada entre el área del

elemento y, con las cargas últimas los esfuerzos últimos a tracción. El módulo de

elasticidad se obtiene a partir de la pendiente de las gráficas de esfuerzo-

deformación (Entre un 20%-80% de la carga).


2 .1 Los resultados de este ensayo pueden ser usados como dato de esfuerzo máximo

a tracción paralela a la fibra de la guadua para el diseño de estructuras.

3 . APARATOS


aproximación de 0.1 mm

3 .2 Extensómetro, capaz de medir desplazamientos con una aproximación de 0.01 mm

3 .3 Manómetro indicador de carga de la máquina.

3 .4 Mordazas que no permitan el deslizamiento de la lámina de guadua.



3 .5 Máquina de Ensayo: La máquina de ensayo deberá tener una capacidad de carga

de 20 toneladas o más y debe reunir las condiciones de velocidad expuesta en el

siguiente numeral.

3.5.1 Aplíquese la carga cada 100 kg para obtener una cantidad suficiente de datos de

desplazamientos para graficar.


soportada por el espécimen durante el ensayo. Anótense el tipo de falla y la

apariencia de la probeta.






4. MUESTRAS

4.1 Preparación de especímenes de la prueba. Se tomarán láminas de una longitud igual a 50

cm. Las láminas deben tener sección constate, rectangular. Estos especímenes se marcarán

con las letras C, B y S respectivamente si cepa, basa o sobrebasa y no deberán tener

defectos como grietas por secado, perforaciones por ataque biológico, hongos. Las

probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sin disminuir

la capa exterior de la guadua.

Se deben eliminar las probetas que desarrollen grietas en el proceso de corte.

Debe prevenirse la pérdida de humedad antes de realizar el ensayo.

Las dimensiones empleadas para calcular el área de la sección transversal de la

muestra debe determinarse con una división de escala de 0.1 mm, promediando

tres espesores y anchos medidos en diferentes secciones de la probeta.



La longitud debe medirse con una aproximación de 0.1 mm

5. PROCEDIMIENTO

5 .1 Colocación de mordazas. Debe ser una mordaza plana con textura y nivel de

rugosidad específicas para que no se presente deslizamientos de las probetas.

5 .2 Lecturas de alargamiento: Las lecturas del extensómetro se leerán para incrementos de

carga constantes de 100 kg para trazar con suficiente exactitud diagramas esfuerzo-

deformación.

5.3 La lectura de la carga máxima, para la cual el espécimen falla, se anotará.

5 .2 El extensómetro se puede retirar cuando se hayan tenido los datos suficientes

para poder trabajar.

5 .4 Toma de muestras para determinación de contenido de humedad.

6. CÁLCULOS Y RESULTADOS

La resistencia última a tracción se determinará siguiendo la fórmula:

A

F ult

ult =σ en MPa

donde:

σult = Esfuerzo último a la tracción paralela a la fibra, con aproximación de 0.1 MPa

Fult = Carga máxima que resiste ates de fallar, en kN.

A = Área de la sección (mm2)

El Módulo de Elasticidad, se calcula como la pendiente de la curva esfuerzo vs. deformación

unitaria determinada entre los valores de carga 0.2 Fult y 0.8 Fult



7. El informe de los resultados debe incluir:

Contenido de humedad

Densidad


Dimensiones de la sección transversal (mm).

Modulo de elasticidad


Carga máxima (KN).

Resistencia a la tracción (MPa).

Edad del espécimen.

Defectos en el espécimen.

Descripción del tipo de falla.

8. CORRESPONDENCI A CON OTRAS NORMA S



Laboratory Manual on Testing Methods for Determination of physical and

mechanical properties of bamboo INBAR Propuesta, ISO/TC 165 N315 INDIAN IS

6874; ISO 3787



9.4 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LA FIBR A DE CILINDROS DEGUADUA

1 . OBJETO

1 .1 Este ensayo determina la resistencia a la tracción perpendicular a la fibra de

especímenes de guadua.

1 .2 El ensayo consiste en aplicar una carga de tensión perpendicular al eje de los

cilindros, a una velocidad de carga prescrita(Ir a 5.3), hasta que se presente la

falla. La resistencia a la tracción del espécimen se determina dividiendo la carga

aplicada durante el ensayo por la sección transversal de falla.

2 . USO Y S IGNIFICADO

2.1 Los resultados de este ensayo pueden usarse como dato de resistencia ultima a la

tracción perpendicular a la fibra de la guadua para el diseño de estructuras

3. APARATOS



3 .2 Dispositivo de carga diseñado para lograr el efecto deseado

NOTA 1 : Ver mas detalle en Anexo 4. PLANO 2 y esquema 1.



FIGURA N° 11 . Dispositivos de ensayos para tensión perpendicular a la fibra

3 .3 Semicilindros en madera para transmisión de carga. Ver figura 11.

3 .3 Máquina de Ensayo

La máquina de ensayo deberá tener una capacidad de aplicación de carga de por

lo menos una tonelada (10 kN) y debe reunir las condiciones de velocidad (Ver

5.3)








requisitos:

a) El porcentaje de error de las cargas dentro del rango propuesto para la

máquina, no excederá del ± 1.0% de la carga indicada.

3 .5 Dispositivos de sujeción: La máquina de ensayo debe estar equipada con

dispositivos que permitan sujetar un tornillo de 6.35mm (¼’’) evitando el

deslizamiento debido a las cargas de tensión.



FIGURA No 12 . Vista 3D. Dispositivo de ensayo

Tensión perpendicular a la fibra.

FIGURA 13 . Resistencia a la tracción perpendicular a la fibra.

3 .6 Indicador de Carga. La escala graduada del dial debe ser tal, que permita leer con

una división de escala del 1% de la carga total de la escala. La escala debe tener

una línea y un número que indique el cero (0). El puntero debe tener una longitud






espécimen.







4. MUESTRAS



Estos especímenes se marcarán con las letras C, B y S respectivamente y no deberán tener

grietas por secado, perforaciones por ataque biológico y hongos.

La prueba de tensión perpendicular al eje se hará con cilindros sin nudo, y se tomará la

longitud de los especímenes será aproximadamente 10 cm.

Las probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sin

afectar la capa exterior de la guadua.

Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos.



4 .2 El espesor usado para calcular el área de la sección transversal de la muestra

debe determinarse con una división de escala de 0.1 mm, promediando por lo

menos 4 medidas.

4 .3 La longitud debe medirse con una aproximación de 0.1 mm



5. PROCEDIMIENTO

5.1 Colocación del dispositivo de carga Antes de colocar la muestra en el dispositivo

de carga se debe sujetar el dispositivo a la maquina. Para tal fin cada dispositivo

cuenta con 1 tornillo de 6.35mm (¼’’).

NOTA 2: Ver FIGURA 12

5.2 Colocación de la Muestra. Para colocar el cilindro de guadua entre los dispositivos

de carga se procede a quitar las platinas horizontales desatornillando los puntos

de unión, posteriormente se introduce la probeta y se escoge el juego de

semicilindros de madera mas apropiado para transmitir la carga de la platina

horizontal a las paredes del cilindro, hecho esto se vuelven a colocar las platinas

horizontales y luego de acomodar el sistema se puede iniciar la aplicación decarga.

Cuídese que el eje del espécimen quede alineado con el centro de la platina de

carga y el semicilindro de madera.

5 .3 Velocidad de Carga. Aplíquese la carga continuamente sin golpes bruscos. Para las

máquinas de ensayo del tipo tornillo, la cabeza móvil debe avanzar a una


transmitir carga. Para las máquinas hidráulicamente operadas la carga debeaplicarse a una velocidad correspondiente a una tasa de aplicación de carga

comprendida en el rango de 0.14 a 0.34 MPa/s (20 a 50 Psi/s). La velocidad

escogida se debe mantener al menos durante la segunda mitad del ciclo de




5 .5 Aplíquese la carga hasta que la muestra falle y regístrese la carga máxima

soportada por el espécimen durante el ensayo. Anótense el tipo de falla.

5 .6 Toma de muestras para determinación de contenido de humedad.




El esfuerzo máximo de tracción se determinará siguiendo la fórmula:

LeF ult

ult **2=σ N/mm2

En donde:

ult σ = Esfuerzo de tracción ultimo, con una aproximación de 0.5 Mpa

ultF =Carga máxima a que el espécimen falla [N]

e =Espesor promedio [cm]

L = Longitud promedio del elemento

6 .1 El informe de los resultados debe incluir:


Densidad


Diámetro y longitud (mm).

Área de la sección de falla (cm²).

Carga máxima (kN).

Resistencia a la tracción (KPa).


Defectos en el especimen.

7. CORRESPONDENCI A CON OTRAS NORM AS

Determination of physical and mechanical properties of bamboo. Laboratory

Manual on Testing Methods for Determination of physical and mechanical

properties of bamboo

INBAR Propuesta ISO/DIS 22156, ISO/TC165N314, ISO/TC 165 N315

INDIAN IS 6874; ISO 3787



9.5 RESISTENCIA AL CORTE PARALELO A LA FIBRA DE CILINDROS DE GUADUA

1. OBJETIVO

1 .1 Este ensayo permite determinar la resistencia al corte de especímenes de guadua.

1 .2 El ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a los cilindros a una

velocidad de carga prescrita hasta que se presente la falla. La resistencia al corte

del espécimen se determina dividiendo la carga aplicada durante el ensayo entre

el área de la sección longitudinal del material.

2 . USO Y S IGNIFICADO

2.1 Los resultados de este ensayo pueden usarse como dato de resistencia ultima al

corte de guadua para el diseño de estructuras.

3. APARATOS

3 .1 Un calibrador con nonio capaz de medir las dimensiones físicas de la probeta con


3 .2 Máquina de Ensayo. La máquina de ensayo deberá tener una capacidad de carga

de 20 toneladas y debe reunir las condiciones de velocidad

3.2.1 Velocidad de Carga. Aplíquese la carga continuamente sin golpes bruscos. Para

las máquinas de ensayo del tipo tornillo, la cabeza móvil debe avanzar a una


transmitir carga. Para las máquinas hidráulicamente operadas la carga debe

aplicarse a una velocidad correspondiente a una tasa de aplicación de carga

comprendida en el rango de 0.14 a 0.34 MPa/s (20 a 50 Psi/s). La velocidad



escogida se debe mantener al menos durante la segunda mitad del ciclo de






apariencia de la misma.








requisitos:

a) El porcentaje de error de las cargas dentro del rango propuesto para

la máquina, no excederá del ± 1.0% de la carga indicada.

b) Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos. No deben diferir

los planos horizontales en más de 3°.

3.2.3 La máquina de ensayo debe estar equipada con dos bloques de carga, de acero

con caras endurecidas, uno de los cuales es un bloque con rótula el cual descansa

sobre la superficie superior del dispositivo de ensayo para obtener una

distribución de carga, y el otro un bloque sólido sobre el cual se colocará la otra

parte del dispositivo de ensayo.

El bloque inferior de carga debe cumplir los siguientes requisitos:



Las superficies superiores e inferiores deben ser paralelas( tolerancia de 3°) una a

la otra. El bloque debe poder asegurarse a la platina de la máquina de ensayo.

El bloque de carga inferior debe tener al menos 25 mm (1") de espesor cuando

sea nuevo.

3.2.4 El dispositivo de ensayo debe cumplir los siguientes requisitos:

El centro del dispositivo debe coincidir con el de la superficie de la cara de carga

dentro de una tolerancia de ± 5% del radio de la rótula.

El dispositivo de ensayo debe ser diseñado de tal forma que el acero en el área de

contacto no sufra deformaciones permanentes debido al uso

Las superficies de la rótula deben mantenerse limpias y lubricadas con aceite de

mineral, convencional. Después de entrar en contacto con el dispositivo y de

aplicar una pequeña carga inicial, debe evitarse cualquier movimiento adicional

del bloque con rótula.

3 .3 Indicador de Carga. La escala graduada del dial debe ser tal, que permita leer con

una división de escala del 1% de la carga total de la escala. La escala debe teneruna línea y un número que indique el cero (0). El puntero debe tener una longitud






espécimen.







3 .4 Dispositivos de ensayos para corte. Para más detalle ver Plano No 3 (Anexo 4).

Platina e= 1/4¨

Platina e= 2 cm

Varilla lisa φ1/4¨ Varilla lisa φ1/4¨

Hueco φ= 1/4¨

FIGURA No 14 . Dispositivos de ensayos para corte paralelo a la fibra

FIGURA No 15 . vista 3D. Dispositivo de ensayo



4. MUESTRAS




defectos, como grietas por secado, perforaciones por ataque biológico, hongos.

La prueba de corte paralelo a la fibra se hará con cilindros sin y con nudo en su altura

media, y se tomará especímenes de longitud igual a 2 veces el diámetro exterior promedio.

Las probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sin

disminuir la capa exterior de la guadua.

Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos




debe determinarse con una división de escala de 0.1 mm promediando tresdiámetros medidos en ángulo de 120o.


5. PROCEDIMIENTO

5.1 Colocación de dispositivos de ensayo. Antes de colocar la muestra en la máquina

se debe colocar la parte inferior en la rótula de la máquina, teniendo en cuenta

que debe quedar centrada. Se procede a colocar la probeta y encima de esta la

parte faltante del dispositivo. (Ver figura No 14)

Se medirán cargas últimas para cada una de las probetas a ensayar.



5 .2 Colocación de la Muestra. Cuidar que el eje del espécimen quede alineado con el

centro del dispositivo de ensayo. El bloque con rótula debe rotarse

inmediatamente antes de proceder al ensayo, para asegurar la libertad de

movimiento requerida.

La carga se aplicará continuamente durante la prueba para encausar la cabeza movible de

la máquina, para viajar a una velocidad contaste de 0.01 mm por segundo

5 .3 Lecturas de carga. Sólo se leerán y anotarán cargas últimas y la forma en que falla.

5.4 Toma de muestras para determinación de contenido de humedad.


El esfuerzo máximo a corte paralelo a la fibra se determinará:

∑=

)(txL

F ult

últ τ MPa

Donde

τúlt = Esfuerzo a corte, con una aproximación de 0.1 MPa

ultF =Carga máxima a la cual el espécimen falla, en N.

Σ(txL) = Es la suma de los cuatro productos de t y L.

t = Espesor promedio de la probeta (cm)

L = Longitud de la probeta (cm)

6.1 El informe de los resultados debe incluir:

Contenido de humedadDensidad




Carga máxima (KN).





Descripción del tipo de falla

7. CORRESPONDENCI A CON OTRAS NORM AS




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9.6 ESFUERZO MÁXI MO A FLEXIÓN DE GUADUA

1 . OBJETO

1 .1 Este ensayo permite determinar la resistencia a la flexión de especímenes deguadua y su módulo de elasticidad.

1 .2 El ensayo consiste en aplicar unas cargas puntuales a una distancia aproximada a

los L/3 (donde se encuentre un nudo), a una velocidad de carga prescrita hasta

que se presente la falla. La resistencia a flexión del espécimen se determina al

encontrar el momento máximo generado para cada aplicación de carga y, con las

cargas últimas los esfuerzos últimos a flexión. El módulo de elasticidad se obtiene

de forma indirecta a partir de los ensayos de flexión elástica.


2 .1 Los resultados de este ensayo pueden ser usados dependiendo el tipo de falla. Si

la falla es debida al corte, entonces se pueden usar los datos de esfuerzo máximo

a cortante. Si la falla es debida a la flexión los datos a utilizar son los de esfuerzo

máximo a flexión. Si se presenta la falla por flexión entonces estos datos no

pueden ser usados para el diseño de estructuras.

3 . APARATOS





3.2 Deformímetro de vástago con un recorrido de 30 milímetros y división de escala

de 10-2 milímetros.

3 .3 Manómetro Indicador de carga de la máquina.

3 .4 Dispositivos de apoyo y carga como el mostrado en la figura 1 y 2.

3 .5 Máquina de Ensayo: La máquina de ensayo deberá tener una capacidad de carga

de 20 toneladas o más y debe reunir las condiciones de velocidad expuesta en el

siguiente numeral.

3.5.1 Aplíquese la carga cada 50 Kg para obtener una cantidad suficiente de datos de

deflexiones para graficar.



apariencia de la probeta.

La deflexión se mide en el centro de la luz. El deformímetro se coloca sobre su

soporte apoyado en el cabezal inferior de la máquina y garantizando que el

vástago del deformímetro quede en contacto con la parte inferior de la probeta,de tal forma que mida únicamente deflexiones verticales.








Figura N o 1. Dispositivos de carga pa ra en sayos de guadua a flexión. Dimensiones en cm.

Varilla roscada φ3/8"

Platina e= 6mm

Madera

Madera

Figura N o 2. Dispositivos de apo yo par a ensayos de guadua a flexión. Dimensiones en cm.

Tornillo de 5/16"

Platina e= 5mm

Madera Guadua

Figura No 16. Dispositivo de apoyo y de carga para flexión.

Figura No 17 . Vista 3D. Dispositivo de apoyo y de carga.



4 . MUESTRAS

4.1 Preparación de especímenes de la prueba. Se tomarán especímenes de diferentes

longitudes, de la cepa, basa y sobrebasa, respectivamente.


defectos, como grietas por secado, perforaciones por ataque biológico, hongos.

La prueba de flexión se hará en vigas de diferentes luces. Hay que tener en cuenta que

esta longitud no sobrepase el espacio disponible de la maquina.

Las probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sindisminuir la capa exterior de la guadua.


Las probetas deben mantener su humedad constante por lo cual el ensayo debe realzarse

el mismo día de corte.


debe determinarse con una división de escala de 0.1 mm promediando tresdiámetros medidos en ángulo de 120o.


5 . PROCEDIMIENTO

5 .1 Colocación de dispositivos de carga y de apoyo. Antes de colocar la muestra en la

maquina se debe asegura el dispositivo de carga a la parte superior de la

máquina.

En la parte inferior de la máquina se colocan el riel de apoyo y dispositivos de

apoyo mostrados anteriormente. Se coloca la probeta de guadua y luego el

deformímetro en el centro de la luz en contacto con la parte inferior de la guadua.



5 .2 Lecturas de deformación: Las lecturas del deformímetro se leerán para incrementos de

carga constantes de 50 Kg para trazar con suficiente exactitud diagrama esfuerzo-

deformación.

5 .3 La lectura de la carga máxima, en la cual el espécimen falla, se anotara.

5.4 El deformímetro se puede retirar cuando se hayan tenido los datos suficientes para poder

trabajar.

5.5 Toma de muestras para determinación de contenido de humedad.

6 . CÁLCULOS Y RESULTADOS

El esfuerzo de flexión y de corte para la carga última se determinará siguiendo la fórmula:

Figura No 18. Modelos de los ensayos a flexión

( )41

41

1

)2(

32

t D D

MD

−−=π

σ A

V

Ib

VQ

3

4==τ

donde:

σ = Esfuerzo a flexión último, con una aproximación de 0.5 MPa

τ = Esfuerzo a corte último, con una aproximación de 0.5 MPa

M = Momento máximo para cada aplicación de carga. Determinado por medio de un

análisis elástico de una viga estáticamente determinada.

D1 = Diámetro exterior promedio (teniendo en cuenta ambos extremos de la probeta)

t = Espesor promedio (mm)



V = Fuerza cortante máxima

A = Área de la sección transversal (cm2)

El módulo de Elasticidad (aparente), se calcula con la carga reducida al 60% ya que es este

valor el más adecuado para estar dentro del rango de deformaciones elásticas, es decir, por

debajo del límite de proporcionalidad. El módulo de elasticidad aparente se calcula como la

pendiente de la curva factor α-deflexión.

Figura No 19. Diagrama de factor α Vs Deformación

7 . El informe de los resultados debe incluir:


Masa por volumen



Esfuerzo Modulo de elasticidad Área de la sección transversal (cm² o pulgada²).

Carga máxima (KN).

Esfuerzo máximo a la flexión o al corte (MPa).





8 . CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS




mechanical properties of bamboo INBAR Propuesta, ISO/TC 165 N315

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10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En Colombia existe en la actualidad las normas sismorresistentes NSR 98 que controlan los

parámetros de diseño, métodos de análisis, métodos de construcción y otros temas encaminados a

garantizar la calidad en las estructuras construidas con materiales que tiene en cuenta la norma

dentro de los cuales no se ha incluido alguno materiales tradicionales como lo es la guadua

La velocidad de aplicación de la carga es un factor determinante en la obtención de datos precisosde resistencia máxima. En los protocolos de ensayos se tienen en cuenta las velocidades de

aplicación de la carga.

• HUMEDAD

La temperatura del horno para encontrar el contenido de humedad es de aproximadamente 110 oCen un periodo de 24 horas.

El contenido de humedad es un parámetro físico que debe determinarse para establecer una

correlación entre el comportamiento de la guadua y sus propiedades mecánicas

Cada vez que se realice un ensayo para determinar las propiedades mecánicas de la guadua se

recomienda determinar el contenido de humedad del material.

Las probetas para determinar el contenido de humedad deben estar constituidas por un porcentaje

de pared del culmo y un porcentaje del nudo para determinar una humedad promedio debido a que

la planta acumula una proporción de líquidos en la zona de los nudos.

Para determinar el contenido de humedad deben limpiarse las probetas de hongos, líquenes y

sólidos que pueden estar adheridos a las paredes de la guadua, debido a que se pueden quemar

modificando de esta forma los pesos reales de agua y sólidos.



La temperatura en el horno para secado debe mantenerse aproximadamente a 100°C durante 24

horas, si se sobrepasa este limite de tiempo la muestra se puede quemar.

• TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA

Se tomarán laminas de longitud igual a 50 cm para ser montada e la máquina con comodidad y

colocar el extensómetro en la parte media alejado de los extremos.

Laminas de guadua simulando la forma de corbatín que recomiendan las normas COPANT han sido

las probetas mas utilizadas pero la probeta se rompe en el ensanchamiento por cortante paralelo a

la fibra. Se decide fabricar laminas de guadua de un ancho constante cercano a 2.2 centímetros.

Para garantizar la falla por tracción se recomienda que la probeta posea nudo en el centro. La

probeta se debe ensayar por lo menos con un nudo debido a que la resistencia es menor en esta

zona.

En los experimentos iniciales realizados en este proyecto se presentó deslizamiento, haciéndose

necesario el cambio de mordazas de la maquina (mordazas con canal para varillas de acero, por

mordazas planas) para evitar este efecto.

TRACCIÓN PERPENDI CULAR A LA FIBRA.

Las probetas para este ensayo son probetas cilíndricas sin nudo con altura igual a 10 centímetros,

esta corta longitud asegura que el diámetro del cilindro sea aproximadamente constante

permitiendo que los semicilindros macizos estén en contacto permanente con las paredes internas

del material trasmitiendo así las cargas de una manera óptima.

El dispositivo inicialmente recomendado para el desarrollo del ensayo debido ser modificado debido

a que las platinas que soportaban el tormillo sometido a tracción estaban trabajando en dirección

del eje débil por lo cual se rigidizó la platina superior para evitar la flexión este punto.

Para trasmitir una carga uniforme en las paredes interiores de los cilindros de guadua se fabricaron

semicilindros macizos, el material escogido para esto fue madera por su economía en la



elaboración y además, en el momento de su caída cuado se presenta la falla de la probeta no

implica un riesgo contra la integridad de los laboratoristas.

• FLEXIÓN.

Se realizaron ensayos para guadua con luces cortas (<1.50m), intermedias (1.50m-2.00m) y largas

(>2.00m). Esto debido a que la guadua solicitada a flexión presenta tres tipos de fallas: Falla por

corte, cuando la luz de la guadua es menor de 1.50m; falla por flexión en luces intermedias y falla

por deflexión en luces largas. En nuestro proyecto se presentó el primer tipo de falla, debido a que

los dispositivos de apoyo, en este caso un riel en perfil I de 2.5m, fue insuficiente.

En proyectos de grados anteriores, en la realización de ensayos a flexión para guaduas cortas, se

presentó aplastamiento en los apoyos. Por lo tanto, en este proyecto se decidió amarrar con

cuerdas de polipropileno los extremos del elemento para poder ver la verdadera falla de las

guaduas cortas; encontrándolo como una buena solución.

Se concluye gracias a la experiencia obtenida que debe evitarse el efecto de carga puntual

localizada.

Debido a la concentración de esfuerzos se presentó también aplastamiento donde se encontraban

los dispositivos de carga, por este motivo se optó por cargar en los tabiques y no como se hizo al

inicio de los ensayos que era a L/3.

La aplicación de carga de forma adecuada y en los puntos necesarios no induce a fallas locales en

las probetas.

Las fallas en elementos cortos de guadua, en los ensayos de flexión, dependieron en gran parte a

la existencia o no del amarre en los extremos. En las probetas que no se utilizó el amarre se

presentó el tipo de falla por Aplastamiento. Con la utilización de la cuerda de polipropileno

amarrando los extremos de las probetas cortas (<1.50m) llevaron a las probetas a fallar en mayor

porcentaje por corte paralelo y por flexión.



• CORTE PARALELO A LA FIBR A.

Para el desarrollo de este ensayo simplemente se reprodujo el ensayo diseñado por la norma

INBAR Determination of physical and mechanical properties of bamboo. Salvo que en este proyecto

se especifica con claridad las dimensiones del dispositivo de ensayo y su montaje

Para los ensayos de corte paralelo a la fibra se recomienda utilizar probetas de guadua con una

longitud de dos veces el diámetro exterior (2D) por facilidad de manejo.

Las guías del dispositivo que tienen la función de asegurar la verticalidad y no traslapo de los platos

de corte se cambiaron de ¼ de pulgada a 3/8 de pulgada debido a la falta de rigidez que ofrecían.

Se debe seguir estudiando este y todos los dispositivos aquí consignados.

• COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA

El protocolo de ensayo recomendado asegura:

!" La falla de las probetas por aplastamiento.

!" Falla frágil caracterizada por un sonido agudo que puede ser emitido.

!"

El uso de deformímetros mecánicos sin que corran el riesgo de ser dañados.Gráficas de esfuerzo contra deformación unitaria caracterizadas por una zona inicial de

acomodamiento (considerables deformaciones respecto a cargas bajas), una segunda zona elástica

y una ultima zona plástica hasta llegar a la falla.

Para los ensayos de compresión paralela a la fibra se recomienda utilizar probetas de guadua con

una longitud de dos veces el diámetro exterior (2D) por facilidad de manejo.

Se ha tratado de calcular el modulo de elasticidad a compresión paralela a la fibra de la guadua

utilizando deformímetros mecánicos (no se han utilizado deformímetros eléctricos debido a su

costo). Para tal fin, se ha calculado la deformación del material igual al acortamiento de la luz entre

platos de la maquina. Estos procedimientos no han tenido en cuenta el efecto de confinamiento

que generan los platos de carga, por lo cual no muestran el verdadero comportamiento del

material. Para evitar las anteriores complicaciones se recomienda utilizar anillos de soporte para el

deformímetro mecánico, apoyándose en la probeta evitando medir la deformación cerca a los

bordes.



RECOMENDACIONES

Basados en los resultados de las investigaciones de la Universidad Nacional y otros centros de

investigación se pueden hacer recomendaciones de gran importancia a organismos oficiales

(ICONTEC, AIS, SENA, IDU) que de alguna forma están relacionadas con la planeación y/o

evaluación de estructuras para vivienda y puentes construidos en guadua.

Para futuras investigaciones se recomienda tomar una cantidad mayor de muestras de cada

longitud y de cada corte en particular, que permita realizar un análisis estadístico completo.

Se aconseja realizar ensayos con temperaturas, mayores y menores a 100C y durante tiempos

diferentes para garantizar que la muestra mantenga peso constante y que no se incinere.

La humedad relativa (media) y la temperatura del ambiente no es una constante ni universal ni

local, que está en función de la presión atmosférica, el brillo solar, la evaporación y otras variable

climáticas que influyen en los resultados de humedad haciendo necesario crear ambientes

controlados para estandarizar este ensayo, hecho que se recomienda investigar mas a fondo.

De acuerdo a la experiencia es necesario desarrollar un proceso de secado que permita mantenerun peso constante en las probetas. Se recomienda realizar investigaciones constituidas en someter

las probetas a diferentes temperaturas y diferentes periodos de tiempo para establecer una

metodología de ensayo mejorada.

En el proceso de corte de los cilindros existe la probabilidad de generar:

!" Grietas en los extremos de la probeta

!"

Caras no paralelas!" Caras no planas

En dado caso se recomienda eliminar la muestra para el ensayo por posibilitar la falla a compresión

o inducir otro tipo de falla distinta a la de compresión paralela a la fibra.



Se recomienda utilizar para los ensayos de guadua a Tracción paralela a la fibra, en lo posible,

máquinas con líneas de aceite que ofrezcan una presión inicial a las cuñas de soporte de las

mordazas, para garantizar una fuerza normal inicial que prevenga el deslizamiento causado por la

tracción pero previniendo de una posible falla por compresión perpendicular a la fibra.

Se recomienda establecer un laboratorio de guaduas y maderas en el cual se puedan hacer todas

las investigaciones posibles a las propiedades físico mecánicas de la guadua. Este laboratorio debe

estar constituido con todas las herramientas necesarios desde equipos para corte de guadua como

de dispositivos de ensayos como los aquí postulados.

Los dispositivos aquí descritos no son los definitivos. Se deben seguir haciendo ensayos con los

dispositivos para así mejorarlos.



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Sociedad Colombiana del bambú. [email protected]

guadua laboratorio

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