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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y
MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE A PARTIR DE PANELES
PREFABRICADOS DE CAÑA GUADUA Y POLIURETANO”
TRABAJO DE GRADUACIÓN, PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
AUTORES: ERREYES PADILLA ALFREDO ROLANDO
GÓMEZ GÓMEZ TATIANA CAROLINA
TUTOR: ING. LUISA PAULINA VIERA ARROBA MSc
QUITO - ECUADOR
2015
ii
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios y a la Virgencita del Quinche por darme toda la fuerza
para seguir adelante en los momentos de debilidad en mi carrera estudiantil.
A mis amados padres Juan Gómez y Rosa Gómez por siempre darme su apoyo y
confianza incondicional para poder llegar a culminar mi carrera.
A mi esposo Paúl Flores y mi hija Paula Flores por darme su amor, por todos los
sacrificios que hicieron por mi durante el estudio de mi carrera para poder llegar
a ser este sueño realidad.
A mis suegros Miguel Flores y María Gómez por todas sus palabras de aliento y
apoyo para poder llegar a la meta.
A mi compañero Alfredo Erreyes por su dedicación, apoyo y colaboración en el
desarrollo de Trabajo de graduación para poder finalizar la meta propuesta.
TATIANA
iii
DEDICATORIA
Primeramente dedico este trabajo a Dios, quien me ha dado la salud, las fuerzas y
la sabiduría para poder culminar esta etapa de mi vida.
A mis amados padres Fanny Padilla y Rolando Erreyes, quienes me han dado su
apoyo, su confianza para poder alcanzar esta meta.
A mi querida hermana Nikely Erreyes por su apoyo incondicional.
A mi esposa Cristina Andrago y a mi hija Emilia Erreyes, por siempre estar a mi
lado apoyándome y brindándome el cariño y fuerzas para seguir adelante.
A mis amigos y familiares quienes con sus consejos y motivaciones ayudaron a
culminar este objetivo.
A mi compañera Tatiana Gómez por su dedicación, apoyo y colaboración para
poder finalizar la meta propuesta.
ALFREDO
iv
AGRADECIMIENTO
Queremos agradecer a la Universidad Central del Ecuador por darnos la
oportunidad de educarnos en tan prestigiosa institución, a nuestros profesores por
sus conocimientos brindados para poder llegar a ser unos profesionales.
En especial queremos agradecer a la Ing. Paulina Viera, Ing. Luis Morales e Ing.
Luis Maya por todo su apoyo para la realización de Trabajo de Graduación.
Al Laboratorio de Ensayo de Materiales e Ing. Paola Villalba por su colaboración
en la elaboración del presente trabajo.
A todos nuestros amigos que con sus palabras de aliento nos apoyaron para poder
culminar este trabajo.
Alfredo y Tatiana
v
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, ERREYES PADILLA ALFREDO ROLANDO; GÓMEZ GÓMEZ TATIANA
CAROLINA, en calidad de autor de la tesis realizada sobre: “CONSTRUCCIÓN
SOSTENIBLE A PARTIR DE PANELES PREFABRICADOS DE CAÑA
GUADUA Y POLIURETANO”, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD
CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen
de los que contienen esta obra, con fines estrictamente académico o de
investigación.
Los derechos que como autor me corresponde, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en
los artículos 5, 6, 8, 19 y los demás pertinentes de la ley de Propiedad Intelectual y
su reglamento.
Quito, 24 de noviembre de 2015
Atentamente,
ERREYES PADILLA ALFREDO ROLANDO GÓMEZ GÓMEZ TATIANA CAROLINA
FIRMA FIRMA
C.I. 2100376827 C.I. 172107931-5
vi
Luisa Paulina Viera Arroba, Profesor de la Facultad de Ingeniería, Ciencias
Físicas y Matemática de la Universidad central del Ecuador, Tutora del
trabajo de graduación
CERTIFICA
En mi calidad de Tutora del proyecto de investigación: “CONSTRUCCIÓN
SOSTENIBLE A PARTIR DE PANELES PREFABRICADOS DE CAÑA
GUADUA Y POLIURETANO”, presentado y desarrollado por los señores:
ERREYES PADILLA ALFREDO ROLANDO; GÓMEZ GÓMEZ TATIANA
CAROLINA, previo a la obtención del título de INGENIERO CIVIL, considero
que el proyecto reúne los requisitos necesarios para presentarse a la prueba del
examen oral.
El documento elaborado superó el control antiplagio Urkund.
Quito, 24 de noviembre de 2015
Ing. Luisa Paulina Viera Arroba MSc
Profesor - Tutor
vii
viii
ix
x
xi
xii
xiii
CONTENIDO
DEDICATORIA………………………………………………………………….ii
AGRADECIMIENTO………………………………………………..…………iv
AUTORIZACION DE LA INTELECTUAL………………………..………….v
CERTIFICACION DE LA CULMINACION DEL TRABAJO DE
GRADUACIÓN………………………………………………………………….vi
RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN………………….…….xi
CONTENIDO…………………………………………………………….…….xiii
LISTA DE FIGURAS……………………………………………………….....xix
LISTA DE TABLAS……………………………….…………………………..xxi
LISTA DE GRÁFICOS……………………………………………………….xxii
LISTA DE ANEXOS………………………………………………...………..xxii
RESUMEN…………………………………………………………..………..xxiii
ABSTRACT…………………...………………………………………………xxiv
INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1
ANTECEDENTES GENERALES ...................................................................... 1
JUSTIFICACIÓN: ................................................................................................ 2
OBJETIVOS .......................................................................................................... 2
OBJETIVO GENERAL: .................................................................................. 2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ......................................................................... 2
1. CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO ............................................................ 4
1.1. LA CAÑA GUADUA EN EL ECUADOR ........................................... 4
1.2. CARACTERÍSTICAS DE LA CAÑA GUADUA .............................. 5
1.3. PRINCIPALES AMENAZAS A LA CAÑA GUADUA ..................... 7
xiv
1.3.1. PLAGAS ........................................................................................... 7
1.3.2. INSECTO: DINODERMUS MINUTUS. ......................................... 8
1.3.3. INSECTO: PODISCHNUS AGENOR. ............................................ 8
1.3.4. INSECTO: ESTIGMINA CHINENSIS. ........................................... 9
1.3.5. INSECTO: PARISOSCHOENUS SP. .............................................. 9
1.3.6. INSECTO: KALOTERMIS BREVIS. ............................................ 10
1.3.7. INSECTO: ATTA SP. ..................................................................... 10
1.3.8. ENFERMEDADES. ........................................................................ 11
1.4. OBTENCIÓN DE LA CAÑA GUADUA APTA PARA LA
CONSTRUCCIÓN .......................................................................................... 12
1.4.1. SELECCIÓN ................................................................................... 12
1.4.2. CORTE ............................................................................................ 13
1.4.3. VINAGRADO O CURADO EN LA MATA ................................. 14
1.4.4. PERFORACIÓN ............................................................................. 15
1.4.5. LIMPIEZA ...................................................................................... 15
1.4.6. PRESERVACIÓN. ......................................................................... 16
1.4.7. SECADO ......................................................................................... 16
1.4.8. ALMACENAMIENTO .................................................................. 17
1.5. PROPIEDADES FÍSICAS - MECÁNICAS DE LA CAÑA
GUADUA ......................................................................................................... 18
1.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA CAÑA GUADUA EN LA
CONSTRUCCIÓN .......................................................................................... 22
1.7. PROBLEMAS DE ADHERENCIA EN LA CAÑA .......................... 24
1.8. AISLANTES TÉRMICOS Y ACÚSTICOS .......................................... 25
1.8.1. AISLANTE TÉRMICO ....................................................................... 25
xv
1.8.2. AISLAMIENTO ACÚSTICO ............................................................. 25
1.8.3. TIPOS DE AISLANTES TÉRMICOS Y ACÚSTICOS ..................... 26
1.8. MORTEROS MÁS UTILIZADOS PARA RECUBRIMIENTOS .. 28
1.8.1 DEFINICIÓN .......................................................................................... 28
1.8.2. TIPOS Y USOS DE LOS MORTEROS ............................................. 28
1.8.3. USOS DEL MORTERO ...................................................................... 33
2. CAPITULO II: PREDIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DE LOS
COMPONENTES DEL PANEL ........................................................................ 34
2.1. CORTE Y CURADO DE LA CAÑA GUADUA. .................................. 34
2.1.1. CORTE ................................................................................................ 34
2.1.2. PAUTAS GENERALES DE SELECCIÓN DE BAMBÚES A
CORTAR ....................................................................................................... 34
2.1.3. TRATAMIENTO DE LA CAÑA........................................................ 35
2.1.4. MÉTODOS DE CURADO .................................................................. 36
2.1.5. GENERALIDADES SOBRE LA PRESERVACIÓN ......................... 44
2.1.6. AGENTES QUÍMICOS UTILIZADOS PARA EL TRATAMIENTO
DE LA CAÑA GUADUA ............................................................................. 46
2.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA CAÑA DE GUADUA PARA LA
FABRICACIÓN DEL PANEL. ...................................................................... 54
2.3. SELECCIÓN DE POLIURETANO COMO AISLANTE TÉRMICO Y
ACÚSTICO. ..................................................................................................... 55
2.3.1. VENTAJAS DEL USO DEL POLIURETANO. ................................. 55
2.3.2. DISPONIBILIDAD Y COSTO DEL POLIURETANO EN EL
MERCADO ECUATORIANO...................................................................... 57
2.4. ADHERENCIA ENTRE LA CAÑA GUADUA Y EL HORMIGÓN. 57
xvi
2.5. DISEÑO DEL MORTERO PARA EL REVESTIMIENTO DEL
PANEL CON UN F´C = 210 KG/CM². .......................................................... 57
2.6. PROCEDIMIENTO PARA EL ARMADO Y REVESTIMIENTO DEL
PANEL. ............................................................................................................ 59
3. CAPITULO III: ENSAYOS DE LABORATORIO. ................................ 65
3.1. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A TRACCIÓN DE LA CAÑA
GUADUA. ........................................................................................................ 65
3.1.1. ALCANCE: ......................................................................................... 65
3.1.2. OBJETIVO ...................................................................................... 65
3.1.3. MATERIALES: .............................................................................. 65
3.1.4. EQUIPO: ......................................................................................... 65
3.1.5. PROCEDIMIENTO: ....................................................................... 65
3.1.6. CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS: ........................ 70
3.2. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A FLEXIÓN ESTÁTICA
DE LA CAÑA GUADUA. ............................................................................... 79
3.2.1. ALCANCE: ......................................................................................... 79
3.2.2. OBJETIVO: .................................................................................... 79
3.2.3. EQUIPO: ......................................................................................... 79
3.2.4. MATERIAL: ................................................................................... 79
3.2.5. PROCEDIMIENTO: ....................................................................... 79
3.3. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A COMPRESIÓN DEL
PANEL PREFABRICADO DE CAÑA GUADUA + POLIURETANO +
MORTERO ...................................................................................................... 84
3.3.1. ALCANCE: ......................................................................................... 84
3.3.2. OBJETIVO: .................................................................................... 84
3.3.3. EQUIPO: ......................................................................................... 84
xvii
3.3.4. MATERIAL: ................................................................................... 84
3.3.5. PROCEDIMIENTO ........................................................................ 84
3.4. Determinación del esfuerzo a flexión del panel prefabricado de caña
guadua + poliuretano + mortero. ................................................................... 91
3.4.1. ALCANCE: ......................................................................................... 91
3.4.2. OBJETIVO: ......................................................................................... 91
3.4.3. EQUIPO: .............................................................................................. 91
3.4.4. MATERIAL: ........................................................................................ 91
3.4.5.-PROCEDIMIENTO: ........................................................................... 91
4. CAPITULO IV: ANÁLISIS ECONÓMICO COMPARATIVO ENTRE
EL MÉTODO TRADICIONAL (MAMPOSTERÍA DE BLOQUE), Y EL
MÉTODO PROPUESTO EN EL SIGUIENTE PROYECTO
INVESTIGATIVO. ............................................................................................. 98
4.1. INTRODUCCIÓN: .................................................................................. 98
4.2. CRITERIOS Y GENERALIDADES: ................................................ 98
4.3.1. PRESUPUESTO DE MAMPOSTERÍA TRADICIONAL A BASE DE
BLOQUES: .................................................................................................... 99
4.3.1. PRESUPUESTO DEL MÉTODO PROPUESTO A BASE DE CAÑA
GUADUA: ................................................................................................... 100
4.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PROPUESTA DE DISEÑO: ....... 101
5. CAPITULO V: DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA DE
INTERÉS SOCIAL DE UN NIVEL, A BASE DE PAREDES PORTANTES
DE CAÑA GUADUA Y POLIURETANO CON REVESTIMIENTO DE
MORTERO. ....................................................................................................... 102
5.1. INTRODUCCIÓN .............................................................................. 102
5.2. MODULO DE ELASTICIDAD DE LA CAÑA GUADUA ............ 102
5.3. MODULO DE ELASTICIDAD DEL LAUREL. ............................ 102
xviii
5.4. DEFINICIÓN DE LA CARGA MUERTA. ..................................... 102
5.4.1. PANELES DE CUBIERTA: ......................................................... 103
5.4.2. VIGAS Y VIGUETAS DE LAUREL. ......................................... 104
5.4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE LAS SECCIONES DE LA
VIGAS. 104
5.5. DETERMINACIÓN DE CARGA VIVA. ........................................ 106
5.6. PARÁMETROS DE DISEÑO SISMO RESISTENTE SEGÚN LA
NORMA NEC-14 ........................................................................................... 107
5.7. CARGA AXIAL RESISTENTE: ...................................................... 113
5.8. MOMENTO RESISTENTE: ............................................................. 114
5.9. MODELACIÓN MATEMÁTICA MEDIANTE EL SOFTWARE
SAP 2000 ........................................................................................................ 114
6. CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........... 124
6.1. CONCLUSIONES .............................................................................. 124
6.2. RECOMENDACIONES .................................................................... 125
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 126
xix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Partes principales de la caña guadua ....................................................... 6
Figura 2. Selección de la caña guadua .................................................................. 12
Figura 3. Corte ...................................................................................................... 13
Figura 4. Vinagrado de la caña guadua ................................................................. 14
Figura 5. Perforación de la caña guadua ............................................................... 15
Figura 6. Limpieza de la caña guadua ................................................................... 15
Figura 7. Preservación de la caña guadua ............................................................. 16
Figura 8. Secado de la caña guadua ...................................................................... 17
Figura 9. Almacenamiento de la caña guadua ...................................................... 17
Figura 10. Curado de la caña guadua en la mata. .................................................. 38
Figura 11. Curada de la caña guadua por inmersión. ............................................ 39
Figura 12. Curado de la caña guadua por calor o calentamiento .......................... 40
Figura 13. Curado de la caña guadua por ahumado. ............................................. 42
Figura 14. Curado de la caña guadua por el método de boucherie ....................... 49
Figura 15. Curado de la caña guadua por el método de boucherie modificado. ... 50
Figura 16. Solución de ácido bórico + bórax + agua. ........................................... 53
Figura 17. Inmersión de la caña guadua en la solución. ....................................... 54
Figura 18. Corte de la caña guadua ....................................................................... 59
Figura 19. Solución de acido bórico-bórax-agua .................................................. 59
Figura 20. Marco de madera (20x70) cm .............................................................. 60
Figura 21. Corte e igualado de la caña guadua ..................................................... 60
Figura 22. Clavado de la caña guadua al marco de madera .................................. 61
Figura 23. Colocación de la espuma de poliuretano ............................................. 61
Figura 24. Colocación de la caña guadua en la otra cara del marco de madera. ... 62
Figura 25. Colocación de la malla......................................................................... 62
Figura 26. Colocación de agua en la mezcla ......................................................... 63
Figura 27. Colocación del mortero de recubrimiento en el panel ......................... 63
Figura 28. Curado de los paneles de caña guadua ................................................ 64
Figura 29. Probetas de caña guadua, según norma astm – 143 ............................. 66
xx
Figura 30. Probetas de caña guadua, según norma astm – 143 ............................. 66
Figura 31. Colocación de mordazas y deformímetro ............................................ 67
Figura 32. Encendido de la máquina ..................................................................... 68
Figura 33. Ruptura de la probeta a carga máxima. ............................................... 69
Figura 34. Corte de la muestra de caña guadua para flexión ................................ 80
Figura 35. Colocación de la muestra en los apoyos. ............................................. 80
Figura 36. Colocación del cabezal de carga al centro de la luz ............................ 81
Figura 37. Registro de la carga máxima de rotura. ............................................... 81
Figura 38. Diagrama ensayo a la flexión .............................................................. 83
Figura 39. Colocación de la muestra en la balanza ............................................... 85
Figura 40. Colocación de la muestra en la maquina universal .............................. 85
Figura 41. Registro de la carga máxima de rotura. ............................................... 86
Figura 42. Diagrama ensayo a la compresión ....................................................... 88
Figura 43. Colocación de la muestra en la balanza ............................................... 92
Figura 44. Colocación del panel en la maquina universal .................................... 92
Figura 45. Registro de la carga máxima de rotura. ............................................... 93
Figura 46. Registro de la carga máxima de rotura. ............................................... 93
Figura 47. Diagrama ensayo a la flexión .............................................................. 95
Figura 48. Prototipo de cubierta .......................................................................... 103
Figura 49. Disposición de vigas y viguetas ......................................................... 104
Figura 50. Resultado de F11, en dirección horizontal con el peso propio de la
estructura. ..................................................................................................... 114
Figura 51. Resultado de F22, en dirección vertical con el peso propio de la
estructura. ..................................................................................................... 116
Figura 52. Resultado de F11, en dirección horizontal con carga muerta. ........... 117
Figura 53. Resultado de F22, en dirección vertical con carga muerta. ............... 118
Figura 54. Resultado de F22, en dirección vertical con carga viva. ................... 119
Figura 55. Resultado de F11, en dirección horizontal con la envolvente máxima.
..................................................................................................................... 120
Figura 56. Resultado de F22, en dirección vertical con la envolvente máxima. . 121
xxi
Figura 57. Resultado de M11, en dirección horizontal con la envolvente máxima.
..................................................................................................................... 122
Figura 58. Resultado de M22, en dirección vertical con la envolvente máxima. 123
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Resistencia de la caña guadua ................................................................. 19
Tabla 2. Propiedades físico - mecánico de la caña guadua ................................... 19
Tabla 3. Usos de los morteros de cemento ............................................................ 31
Tabla 4. Especificación por dosificación, requisito .............................................. 32
Tabla 5. Diseño del mortero de recubrimiento...................................................... 58
Tabla 6. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizados sobre
madera tipo caña guadua astm d-143 (probeta 1) .......................................... 71
Tabla 7. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizada sobre
madera tipo caña guadua astm d-143 (probeta 2) .......................................... 73
Tabla 8. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizados sobre
madera tipo caña guadua astm d-143 (probeta 3) .......................................... 75
Tabla 9. Resultados de los ensayos de realizados sobre barras de acero método
astm a 370 ...................................................................................................... 77
Tabla 10. Resultado de los ensayos de flexión estática realizados sobre madera
astm d143 ....................................................................................................... 82
Tabla 11. Resultados de los ensayos de compresión realizados sobre paneles de
caña guadua.................................................................................................... 87
Tabla 12. Resultados ensayo de flexión realizados sobre paneles de caña guadua
con revestimiento de mortero (2:1) simplemente apoyada con carga aplicada
al centro de la luz ........................................................................................... 94
Tabla 13. Características técnicas de cubierta ..................................................... 103
Tabla 14. Tensiones para madera admisibles en kg/cm2 .................................... 104
xxii
Tabla 15. Cargas vivas mínimas para cubiertas en kg/ m2 ................................. 106
Tabla 16. Clasificación de los perfiles de suelos. ............................................... 107
Tabla 17. Tipo de suelo y factores de sitio fa ..................................................... 108
Tabla 18. Tipo de suelo y factores de sitio fd ..................................................... 109
Tabla 19. Tipo de suelo y factores de comportamiento inelástico del subsuelo fs
..................................................................................................................... 109
Tabla 20.categoría de edificios y coeficiente de importancia I ........................... 110
Tabla 21. Coeficiente R para sistemas estructurales de ductilidad limitada ....... 111
Tabla 22. Coeficiente de balasto. ........................................................................ 112
Tabla 23. Valores del coeficiente de reducción de resistencia ɸ ........................ 113
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfica 1. Esfuerzo vs deformación específica .................................................... 72
Gráfica 2. Esfuerzo vs deformación específica .................................................... 74
Gráfica 3. Esfuerzo vs deformación específica .................................................... 76
Gráfica 4. Esfuerzo vs. Deformación especifica .................................................... 78
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1. Manual de construcción para casa de un nivel de caña guadua y
poliuretano ................................................................................................... 128
Anexo 2. Resultados de los ensayos realizados en el laboratorio de ensayos de
materiales de la universidad central del ecuador ......................................... 138
Anexo 3. Diseño arquitectónico de la vivienda de un nivel ................................ 148
xxiii
RESUMEN
“CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE A PARTIR DE PANELES
PREFABRICADOS DE CAÑA GUADUA Y POLIURETANO”
En este presente trabajo se determinó las características de la caña Guadua
Angustifolia, la obtención de la caña guadua apta para la construcción a través de
ensayos de tracción y flexión.
Se construcción paneles prefabricados de caña guadua y poliuretano como un nuevo
elemento estructural para la construcción en el país, realizando ensayos a
compresión y flexión que avalen el trabajo, se realizó un análisis comparativo
económico de la propuesta de construcción, para de esta manera poder comparar
con los métodos tradicionales y así ver cuán factible es la propuesta desde el punto
de vista económico.
Para poder dar un soporte ingenieril a la propuesta de construcción se realizó la
modelación de una vivienda de un nivel con el software SAP 2000 14.
Se elaboró un manual para la construcción de una vivienda de un nivel de tipo social
para las zonas tropicales y sub tropicales del Ecuador.
DESCRIPTORES:
ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS DE CAÑA GUADUA / ENSAYOS
COMPRESIÓN / ENSAYOS TRACCIÓN / ENSAYOS FLEXIÓN / ANÁLISIS
ECONÓMICO / ELABORACIÓN MANUAL DE CONSTRUCCIÓN / SOFTWARE
SAP 2000 14
xxiv
ABSTRACT
“SUSTAINABLE CONSTRUCTION BASED ON PREFABRICATED
PANELS FROM CANE GUADUA AND POLYURETHANE”
In the present work, it was studied the properties and the physical and mechanical
characteristics from the Angusfilofia Guadua cane through tensile and bending
studies, at the same time it was also studied the preparation of the Guadua Cane for
building purposes.
Prefabricated panels made of Guadua Cane and polyurethane were constructed as a
new option for construction in our country performing compression and bending
tests that support the work, at the same time a comparative economic analysis was
done to measure the traditional methods and this way to be able to see how effective
and feasible the proposal construction was from the economic point of view.
To support the engineering aspect, the construction proposal was done through a
software SAP 200014 model living place.
A handout for a living area according to social aspects related to tropical and
subtropical areas in Ecuador was done.
KEY WORDS:
STUDY RELATED TO THE MAI CHARACTERISTICS OF GUADUA CANE/ TESTS
/COMPRESSION / TRACTION TESTS / BENDING TEST / ECONOMIC ANALYSIS /
HANDOUT RELATED TO CONSTRUCTIONS / SOFTWARE SAP 2000 14
1
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo investigativo se enfoca principalmente en la implementación de
un método constructivo que involucre paneles prefabricados de caña guadua y
poliuretano además expresar la necesidad de crear vivienda a partir del objetivo tres
del plan nacional del buen vivir, las caña se produce es las zona tropicales y
subtropicales del Ecuador por lo tanto se recomienda la implementación de este
método en estas zonas.
El proyecto se basa principalmente en tres factores en el de seguridad, económico
y en el ecológico, debido a que la caña es un recurso renovable a corto tiempo y el
costo de producción es accesible para la clase media a baja de las zonas donde existe
la producción de la caña guadua.
ANTECEDENTES GENERALES
Una solución ante el problema latente de falta de vivienda y de la tala de bosques
primarios es la optimización de los recursos existentes y alternativas a los modelos
tradicionales que empleen innovaciones que permitan volver a tener el equilibrio
entre las acciones del hombre y de la naturaleza.
La Caña Guadua, es una planta de características envidiables, es liviana por lo que
la estructura no tiene tanto peso, fuertes, flexible lo que aporta en disminución de
secciones, resiste grandes esfuerzos físico-mecánicos, absorbe sonidos, olores, altas
temperaturas y tiene estupendas cualidades estéticas es conocida como el acero
vegetal, que permiten incorporarse fácilmente al área de la construcción como una
alternativa a los materiales y sistemas constructivos tradicionales.
El uso de la caña guadua se remonta desde la antigüedad en las zonas tropicales del
Ecuador, manteniéndose hasta ahora como un producto versátil, utilizando nuevas
técnicas y la tecnología se puede obtener un mejor provecho de caña guadua.
2
Perú, Colombia y Brasil, a nivel Sudamérica, han investigado profundamente su
uso. Colombia, ha realizado estudios sobre las propiedades de la caña guadua que
crece en su región y en base a estos, han creado una Norma para regularizar tanto
la producción como su uso en la construcción.
El Ecuador ha realizado estudios sobre la caña guadua creando la norma INEN 42
(1976) que es una guía de práctica que da a conocer las propiedades físicas,
mecánicas y sus diferentes usos que se da en la construcción.
JUSTIFICACIÓN:
El presente proyecto se justifica por la necesidad de implementar métodos constructivos
ecológicamente amigables, estructuralmente seguros y que además nos permitan reducir
el tiempo y costo de construcción, ya que se pretende reemplazar al acero comercial que
se importa en el país por un acero vegetal como lo es la caña guadua que se encuentra en
nuestro medio.
La técnica propuesta se basa principalmente en el uso de la caña de guadua ya que por
sus propiedades físicas-mecánicas combinadas con el mortero ha tenido excelente
resultados en la construcción según estudios anteriores.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Obtener las características físicas y mecánicas de paneles prefabricados de Caña Guadua
y poliuretano con revestimiento de mortero como alternativa para una construcción
sustentable.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Elaborar ensayos de resistencia a la compresión, tracción y flexión de los
paneles en estudio que tiene la siguiente combinación: (Caña Guadua +
espuma de poliuretano + mortero.)
3
Realizar un análisis de económico de la construcción de los paneles y
compararlos con otros métodos tradicionales.
Realizar una modelación con el software SAP 2000 para garantizar la
seguridad de la vivienda.
4
1. CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO
1.1. LA CAÑA GUADUA EN EL ECUADOR
A partir de la época precolombina la caña guadua de América ha estado enlazado
con la cultura de los pueblos de las zonas tropicales y subtropicales, ya que
mediante su uso se ha logrado la expansión de la población debido a que construían
viviendas de forma artesanal. Por los diferentes usos que se le da a la caña se ha
ampliado su utilización hasta nuestros días.
La caña Guadua es originaria de América latina, donde existen veinte seis clases de
caña pero solo en Ecuador, Colombia y Venezuela hay la especie conocida por los
científicos como “ Guadua Angustifolia” los científicos de otros países han
catalogado a la Caña Guadua de Ecuador como una de las mejores del mundo por
sus características físicas, mecánicas y botánicas además por su menor ciclo de
cosecha, facilidad para su transportación, baja inversión en periodo de cultivo en
cada hectárea de terreno y mayor densidad de cultivo.
La guadua se desarrolla a una altitud del nivel del mar hasta los 1100 m.s.n.m. y la
mayor producción está en zonas con precipitaciones entre 1800 y 2200 mm de
lluvia. En el Ecuador, la producción de la guadua se encuentra en toda la región
costera. La población con mayor densidad de guadua es la de Los Ríos ya que
corresponde el 8% del total con relación a las zonas de producción en el país. La
guadua crece por pequeñas áreas denominadas manchas. Los rangos del tamaño de
las manchas van desde 100 metros hasta 10 hectáreas. Mientras menos es el tamaño
de la mancha mayor será el número de guaduas.
Al aprovechar este recurso se está generando fuentes económicas a los pueblos del
Ecuador dedicados al cultivo de la caña ya que hoy día se está exportando la caña
hacia los países vecinos con la finalidad de utilizarlas en trabajos de arquitectura,
tumbados y otras obras de infraestructura de viviendas, la caña guadua están entre
las plantas de mayor y más versátil utilización en el mundo, incluyendo la
construcción.
5
1.2. CARACTERÍSTICAS DE LA CAÑA GUADUA
Su altura depende de la especie, de las condiciones climáticas y del suelo,
algunas especies pueden llegar a tener entre 25 a 35 m de altura o más, con
diámetros de 5 a 15 cm. La relación aproximada entre el diámetro exterior
y el espesor de la pared de la caña es de 1/10. (Miurragui Zambrano, A.,
2011)
Tiene su crecimiento ideal en zonas tropicales y subtropicales entre las
latitudes 46 Norte y 47 Sur, y en las altitudes que llegan hasta 4.000
metros, como el Himalaya o Los Andes. Existen aproximadamente 90
géneros y cerca de 1.200 especies de bambú en todo el mundo. (Mc.Clure
1996), con variedad de 42 géneros y 547 especies que se desarrollan en
América, representando el 50% de la variedad mundial. (Miurragui
Zambrano, A., 2011)
La Bambusa guadua (Guadua angustifolia): o simplemente “Guadua”. Se
encuentra en Colombia, Ecuador y Perú. La altura promedio de su tallo es
de 28 metros por 15 cm de diámetro, con internudos relativamente cortos
y 2 cm. se espesor. Esta maravillosa gramínea protege los suelos. Al ser la
especie vegetal de más rápido crecimiento y por consiguiente un efectivo
cobertor de suelos, produce una capa absorbente del agua que favorece su
filtración hacia las cuencas hidrográficas, aumentando el nivel de líquido
y a su vez previniendo la erosión del cauce. (Miurragui Zambrano, A.,
2011)
6
La caña guadua tiene algunas propiedades físicas y ecológicas por las que
se debe considerarla una seria opción forestal para el país. Es liviana,
fuerte, flexible, resiste grandes esfuerzos físico-mecánicos, por lo que sus
módulos de compresión, tracción y flexión superan a los del acero en
algunas aplicaciones. Absorbe sonidos, olores, altas temperaturas y tiene
estupendas cualidades estéticas. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
“Las partes principales de la Caña Guadua son: raíces, tallo o culmo, hojas
caulinares, hojas de follaje, flores, semillas.” (Miurragui Zambrano, A., 2011)
Figura 1. Partes principales de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
7
1.3.PRINCIPALES AMENAZAS A LA CAÑA GUADUA
1.3.1. PLAGAS
En condiciones normales, los guadales son sistemas ecológicos naturales,
donde los disturbios fitosanitarios son mínimos o no alcanzan a detectarse,
debido a la elevada capacidad de auto equilibrio que posee el sistema. No
obstante, la variada composición físico-química y las condiciones
ambientales donde se desarrollan, los hacen vulnerables al ataque de
plagas como los insectos, especialmente cuando su hábitat y condición
ambiental sufre disturbios. (SAENZ, A..A., 2001, pág. 58)
La guadua, al igual que las demás especies maderables son atacadas por
plagas. Cuando un insecto que se hospeda o convive con ella causa
invasión, ocasionada por el incremento de su población. Por ello, los
insectos se consideran plaga cuando su presencia por abundancia se hace
nociva, generando daños endémicos, epidémicos o cuando su densidad de
población sobrepasa el nivel de daño económico. (SAENZ, A..A., 2001,
pág. 58)
“En la actualidad se maneja el término “Umbral de acción o económico” que es el
nivel de población del insecto, al cual el costo marginal de control es igual al
beneficio marginal de control.” (SAENZ, A..A., 2001, pág. 58)
El ataque de insectos a la Guadua mayormente sucede cuando está
trabajando en construcción o antes de ser empleada. En la Guadua
Angustifolia, la primera plaga fue reportada en 1917, del orden Orthóptera,
familia Tettigoniidae, especie Melanoplus. Sp. (langosta) cuyo daño fue
la defoliación y partición de tallos debido al peso de los insectos. (SAENZ,
A..A., 2001, pág. 58)
8
Cuando un insecto ataca la caña, se debe a que encuentra en ella
condiciones necesarias para desarrollarse, como son alimento (azúcar y
almidón) y espacio o resguardo. Los insectos perforadores de la guadua
ocupan el segundo lugar en importancia en lo que respecta al deterioro
biológico de la guadua después de los hongos. (SAENZ, A..A., 2001, pág.
58)
1.3.2. INSECTO: DINODERMUS MINUTUS.
Familia Bostrichidae, orden coleóptera; son insectos de tamaño pequeño a
mediano, de color gris, café o negro, la cabeza generalmente está
escondida debajo del amplio protoráx y las partes bucales son
generalmente bien desarrolladas para masticar; su nombre común es
Broma y se considera como de las peores plagas que afecta la guadua,
causa daños en las partes más blandas del tallo, especialmente cuando
están presentes altos contenidos altos contenidos de humedad y azúcares;
actúa sobre guadua en pie, apeada y transformada en esterilla y culmos
secos o enfermizos. Para su control se recomienda el empleo de
insecticidas de amplio espectro y a base de piretros. También se
recomienda recolectar y quemar los tallos afectados. (Sandhu, G.S., 1975,
págs. 152-155)
1.3.3. INSECTO: PODISCHNUS AGENOR.
Familia Scarabaeidae, orden coleóptera; son de cuerpo pesado, forma oval
o elongada de antenas lameladas y de 8 a 10 segmentos, con tibias frontales
más o menos dilatadas con el borde externo dentado o afilados; al igual
que el Dinodermus, posee aparato bucal especial para masticar, pero se
distingue de el por sus alas anteriores que son fuertemente cutinizadas.
Comúnmente se les denomina escarabajos, cucarrones de invierno,
rinocerontes o mayates de mayo. (Sandhu, G.S., 1975, págs. 152-155)
9
El daño es ocasionado por el insecto adulto que ataca preferentemente las
partes más tiernas de los tallos en formación; perfora las paredes externas
y se introduce en los entrenudos, ovopositando en los nudos; el daño es
ocasionado por las larvas que tienen forma de media luna, las que
consumen los nudos interfiriendo el crecimiento del tallo y disminuyendo
su altura final. (Sandhu, G.S., 1975, págs. 152-155)
1.3.4. INSECTO: ESTIGMINA CHINENSIS.
“Familia Chrysomelidae, orden coleóptera; de tamaño pequeño, contorno oval. La
superficie de los élitros usualmente lisa, punteada y a veces la esconde en las patas
relativamente cortas. Aparato bucal característico de los coleópteros.” (Sandhu,
G.S., 1975, págs. 152-155)
Ataca los rebrotes o tallos juveniles, el daño inicial lo ocasionan los
adultos, pero son sus larvas las que consumen los tejidos tiernos,
ocasionando acortamiento y torceduras del tallo cuando el ataque es
severo. El control generalmente es dirigido al estado adulto. (Sandhu,
G.S., 1975, págs. 152-155)
1.3.5. INSECTO: PARISOSCHOENUS SP.
Familia Curculinoidae, orden coleóptero; son de cabeza prolongada con su
pico en forma de trompa de elefante, posee un juego de partes bucales
masticadoras. El pico capacita a los adultos para alimentarse debajo de la
epidermis; las larvas no tienen patas, son típicamente jorobadas, blancas y
de cuerpo suave, el daño lo ocasionan tanto la larva como el adulto, que
infestan sitios de cortes mal hechos y guaduas en proceso de degradación.
(Sandhu, G.S., 1975, págs. 152-155)
10
1.3.6. INSECTO: KALOTERMIS BREVIS.
Familia Kalotermitidae, orden isóptera; tienen alas más grandes que el
cuerpo blanquecino y delicado, con partes bucales masticadoras. Son
llamados erróneamente hormigas blancas y se encuentran distribuidas en
todo el mundo a excepción de la zona ártica y la antártica. Son conocidos
como termites o comejenes. Tienen excelente organización
distinguiéndose: las obreras, que se encargan de hacer túneles y canales,
son ciegas, sin alas y estériles; los soldados, dedicados a trabajos
especializados y a la defensa de la colmena, tienen cabeza y mandíbula
esclerotizadas y las reproductoras encargadas de establecer nuevas
familias en otros sitios. Atacan a la guadua en uso, construyendo galerías
y destruyéndola internamente hasta consumir todas sus fibras, ocasionando
daños mecánicos irreparables. Estos insectos que se alimentan
generalmente de madera, asimilan la celulosa y otros carbohidratos gracias
a la presencia de un protozoo en su intestino que le permite desdoblar estos
compuestos. (Sandhu, G.S., 1975, págs. 152-155)
1.3.7. INSECTO: ATTA SP.
Familia Formicidae, orden Hymenóptera; son insectos de las zonas
tropicales, de características morfológicas típicas, donde sobresale su
cuerpo segmentado con patas de movimientos rápidos, alas bien
desarrolladas, reducidas o ausentes y aparato bucal trozador. Causan daño
destruyendo tejidos blandos de la guadua y vivero, trozando las hojas que
transporta a su madriguera, donde las utiliza para cultivar el hongo del
genero Rhozytes del cual se alimenta. (Sandhu, G.S., 1975, págs. 152-
155)
11
Otros insectos como los pasadores o perforadores, que atacan guaduas
enfermas, abandonadas, con grietas o almacenadas con alta humedad,
producen galerías donde depositan sus huevos; se destacan los gorgojos
del orden coleóptera, la familias colitidae con géneros como Xyleborus sp
y la familia Platypodiate con el género Platypus sp. (Sandhu, G.S., 1975,
págs. 152-155)
1.3.8. ENFERMEDADES.
Las enfermedades en la guadua son ocasionadas por hongos o bacterias
que acaban con ella y le hacen perder su utilidad; estos seres vivos
aparecen en cualquier lugar, ya sea el guadual plantado, natural o cualquier
sitio donde se deposite la caña, es decir, su ataque es limitado. Pueden
distinguirse tres grupos de hongos según la naturaleza de su desarrollo
sobre la madera y el tipo de deterioro que ocasionan, hongos xilófagos,
cromógenos y mohos. (Admim, 2012)
Los primeros son los más importantes, por ser capaces de desintegrar las
paredes de las células y por lo tanto de cambiar las características físicas y
químicas, dando origen a la pudrición. Los hongos cromógenos y los
mohos se alimentan de compuestos orgánicos, almacenados en la caña y
fáciles de digerir; ejercen escasa o ninguna influencia sobre las
propiedades de esta. Los cromógenos causan coloraciones que se
consideran como defectos, mientras que los mohos pocas veces colorean
la caña. (Admim, 2012)
12
1.4. OBTENCIÓN DE LA CAÑA GUADUA APTA PARA LA
CONSTRUCCIÓN
1.4.1. SELECCIÓN
“Para la selección de la caña guadua en las fincas o plantaciones se debe escoger
las que estén maduras o hechas, se las deben marcar las que estén listas para el
proceso de corte.” (Invar, Bambú, 2012)
“Se debe proteger los plantones, para permitir un proceso de explotación que
permita la sostenibilidad de la finca o plantación de la caña.” (Invar, Bambú, 2012)
Figura 2. Selección de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
13
1.4.2. CORTE
Alcanzada la edad de sazonamiento óptimo que se da entre los tres y cinco
años, las guaduas están listas para su uso en la construcción. Una vez
determinados los tallos maduros, se procede a cortarlos entresacados, a una
altura aproximada de 15 cm a 30 cm del suelo, por la parte inmediatamente
superior del nudo, de forma que el agua no forme depósito y evitar que el
rizoma se pudra. El corte debe ser lo más limpio posible, para lo cual deben
utilizarse machetes. (Invar, Bambú, 2012)
Figura 3. Corte
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
14
1.4.3. VINAGRADO O CURADO EN LA MATA
Los tallos cortados se dejan recostados verticalmente contra el guadual,
aislándolos del suelo por un lapso de cuatro a ocho semanas. Después de
cortado el tallo, se deja con ramas y hojas recostado lo más vertical posible,
sobre otros bambúes y aislado del suelo por medio de piedras. En esta
posición se deja por un tiempo no menor de 4 semanas, después de lo cual
se cortan sus ramas y hojas y se deja secar dentro de un área cubierta bien
ventilada. Este método ha sido hasta ahora el más recomendable, pues los
tallos no se manchan y conservan su calor. (Invar, Bambú, 2012)
Las ramas y hojas, luego de la cosecha, permanecen en el tallo para que
absorban el agua libre de los capilares (el agua fija está en las células);
desgraciadamente se lo olvida por razones económicas. Si la cosecha
ocurre antes de la salida del sol, el almidón todavía se encuentra en las
raíces. (Invar, Bambú, 2012)
Figura 4. Vinagrado de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
15
1.4.4. PERFORACIÓN
“Se debe perforar en el interior de la caña guadua en todo su largo con una varilla
mayor de 0.5 pulgadas atravesando todos los nudos y pueda penetrar en toda su
longitud.” (Invar, Bambú, 2012)
Figura 5. Perforación de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
1.4.5. LIMPIEZA
Para empezar el proceso de inmunización es conveniente limpiar con
cepillo y lavar con agua las cañas para retirar el polvo, el lodo y la suciedad
en general, para evitar la contaminación del líquido a inmunizar y además
para que la superficie este uniforme. (Invar, Bambú, 2012)
Figura 6. Limpieza de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
16
1.4.6. PRESERVACIÓN.
“Para preservar la caña guadua de manera económica y practica es necesario
sumergir las cañas cortadas en tanque de inmunización (piscinas con una solución
de preservantes químicos generalmente Ácido Bórico y Bórax) y dejarlos secar al
aire.” (Invar, Bambú, 2012)
La mezcla para la preservación más utilizada es la que combina 1 Kg, de
Bórax y otro Ácido Bórico por cada 50 litros de agua. En esta aleación es
introducida en las cañas, las mismas que han sido previamente perforadas
en su tabique para que se introduzca la mezcla. (Invar, Bambú, 2012)
Figura 7. Preservación de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
1.4.7. SECADO
“Cuando se retiran las cañas de la solución inmunizante deben permanecer
verticalmente para que escurran bien. Se dejan secar al sol hasta que se pongan de
color amarillento.” (Invar, Bambú, 2012)
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Figura 8. Secado de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
1.4.8. ALMACENAMIENTO
Una vez secas las cañas se deben almacenar, bien organizadas, en un sitio seco y
cubierto para protegerlas de la intemperie.
Figura 9. Almacenamiento de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
18
1.5. PROPIEDADES FÍSICAS - MECÁNICAS DE LA CAÑA GUADUA
Son varios los factores que pueden influir en las propiedades físicas y
mecánicas que tenga una caña de guadua, los mismos que pueden ser
intrínsecos de la especie como por ejemplo edad de maduración de la caña
y otros factores externos que tiene ver con las condiciones ambientales del
lugar de la plantación del guadual (aspectos climáticos y características del
tipo de suelo). (Miurragui Zambrano, A., 2011)
Varios estudios han sido realizados para determinar las propiedades de la
caña guadua, pero lamentablemente como los estudios sobre esta especie
son relativamente recientes, no existen aún estándares establecidos sobre
las pruebas que se realizan y las características que deben cumplir los tipos
de muestras para dichos ensayos. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
Una característica de todo producto de la naturaleza es su variabilidad; la
guadua como tal es buen ejemplo de ello. No existen dos pedazos de
guadua iguales, aun siendo parte del mismo tallo o caña. Se presentan
condiciones del ambiente como son el suelo y el clima que afectan la tasa
de crecimiento, así como la estructura, la forma y las propiedades de
resistencia. Se pueden mencionar otros ejemplos que son fuentes de
variación en las propiedades de la guadua como la presencia o ausencia de
luz y las labores silviculturales en el guadual como la poda de ramas.
(Miurragui Zambrano, A., 2011)
La guadua es considerada como un material liviano, de fácil y económico
desarrollo en muchas regiones de la geografía ecuatoriana, por lo cual debe
ser utilizada adecuadamente a partir de parámetros de diseño apoyados en
sus particulares propiedades físicas y mecánicas, de procesos de
preservación si fuese necesario. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
19
Las propiedades físico-mecánicas de la guadua son la expresión de su
comportamiento bajo la acción de fuerzas externas; este comportamiento
depende de la clase de fuerza aplicada y de la estructura de la misma. En
general, estas propiedades son las que determinan la aptitud de la madera
para propósitos de construcción. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
“A continuación se presenta algunos valores de resistencia para la caña Guadua,
que nos permitirán conocer su comportamiento a los diferentes esfuerzos”.
(Miurragui Zambrano, A., 2011)
Tabla 1. Resistencia de la caña Guadua
Nombre
Botánico
%
humedad
secada al
aire
Peso
Kg/dm3
Límite de
tensión
elástico
Kg/cm2
Tensión
para la
rotura
Kg/cm2
Modulo
Elasticidad
Kg/cm2
Bambusa
tuldoides
11.1 0.83 844 1547 162000
Guadua
angustifolia
10.3 0.82 843 1448 176000
Fuente: Norma INEN Ecuatoriana 42 (1976) Bambú caña guadua
Tabla 2. Propiedades Físico - Mecánico de la Caña Guadua
Propiedades Físico - Mecánico de la Caña Guadua
Propiedades Sección Valores
Máximo Mínimo Promedio
Densidad Seca***
(g/cm3)
Entre
nudo
0.86 0.75 0.83
En el
nudo
0.81 0.7 0.77
Contracción Volumétrica***
(%)
Entre
nudo
37 26 31
20
En el
nudo
30 25 28
Resistencia a la Tención*
(Kg/cm2)
Entre
nudo
3515.50 1828.00 2636.62
En el
nudo
3480.34 1265.58 2285.00
Módulo de Elasticidad a la Tención*
(Kg/cm2)
- 316395.00 140620.00 228507.50
Resistencia a la Flexión**(Kg/cm2) - 2760.00 763.00 1761.50
Módulo de Elasticidad a la Flexión***
(Kg/cm2)
- 277689.00 239743.00 258716.00
Resistencia a la Compresión**
(Kg/cm2)
- 863.00 562.48 712.74
Módulo de Elasticidad de la
Compresión** (Kg/cm2)
- 199000.00 151869.60 175434.80
Módulo de Rotura*** (Kg/cm2) - 1113.00 757.00 935.00
Cizallamiento**** (Kg/cm2) - - - 43.85
Esfuerzo Cortante*** (Kg/cm2) - 75.00 63.00 69.00
Fuentes:
*“Diseño y construcción de Estructuras de Madera”, Julio León Rodríguez, 1986.
Tesis Ing. Civil U. S. G.
**”Bambú, su cultivo y Aplicaciones”, Arq. Oscar Hidalgo López, 1974. Estudios
Colombianos.
***”Memorias del Seminario Internacional Bamboo 2001”, Guayaquil, Ecuador.
****”Estudio de Construcción de Viviendas Económicas con Bambú-Concreto”,
Arq. David Guzmán, 2001.
21
Contenido de humedad
La humedad propiedad física indispensable en el comportamiento
mecánico de la caña guadua, la humedad del tallo de la guadua disminuye
con la altura y la edad. Cambia con la época del año si hay lluvia mayor
humedad y menor durante las sequias. La contracción del tallo en su
longitud es insignificante pero la contracción del diámetro puede ser del
5% hasta el 15% esta contracción es importante considerando el uso en
hormigón armado. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
“Para la utilización de la caña en hormigón armado se recomiendo humedecer la
caña para que el momento en que exista la perdida de líquido su contracción sea la
menos posible”. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
Masa por Volumen
“Esta es la densidad a la cual se encuentra el material de acuerdo a su peso propio.
La determinación de la densidad es de aproximadamente 700 Kg/m3.” (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
Esbeltez
Durante su crecimiento es sometido a fuertes cargas de viento. Los
tabiques de entrenudo producen rigidez y elasticidad, evitan su ruptura al
curvarse (característica apropiada para construcciones sismo resistentes).
Es un material económico muy resistente a los esfuerzos de compresión,
tracción y flexión. (Banda, Mabely & Salas, Eduardo, 2001, pág. 29)
22
Resistencia a Compresión: Se presenta cuando la fuerza actúa acortando
una dimensión o reduciendo el Volumen del cuerpo en cuestión; se define
como la fuerza total de compresión dividida por el área de la sección
transversal de la pieza sometida al esfuerzo. La compresión paralela a la
fibra o al grano, está implicada en muchos usos de la guadua, en columnas,
postes, puntales para minas y todos aquellos casos donde la madera está
sometida a cargas. (Banda, Mabely & Salas, Eduardo, 2001, pág. 29)
Resistencia a Flexión y Tracción: En el uso de la guadua para la
construcción, la resistencia de la flexión es la propiedad más importante.
Entre la compresión paralela, la tracción paralela y la flexión existen las
siguientes relaciones: la resistencia a la flexión es alrededor del 75%
mayor que la resistencia a la compresión. La flexión se presenta en partes
estructurales denominadas vigas, las cuales pueden ser simples,
empotradas y viga continua. (Banda, Mabely & Salas, Eduardo, 2001, pág.
29)
1.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA CAÑA GUADUA EN LA
CONSTRUCCIÓN
VENTAJAS:
Es un material liviano, resistente y muy fácil de manejar; si se emplea
correctamente puede llegar a durar más que la madera.
Tiene un precio económico y de fácil acceso a cualquier tipo de estrato
social de la población.
Al emplear la guadua se logran altos impactos benéficos, ecológicos, y
ambientales, se disminuye la deforestación de los bosques nativos.
Puede ser cortado transversal o longitudinalmente con herramientas
manuales.
Se emplea en combinación con todo tipo de materiales de construcción.
23
DESVENTAJAS:
Por ser un material orgánico, tiene un tiempo de vida útil. Si bien es cierto
existen métodos de conservación que ayudan a alargar la vida de la caña
guadua mas no pueden detener el proceso degenerativo por el paso del
tiempo.
Es altamente combustible cuando está seco. Debe recubrirse con sustancia a
prueba de fuego.
24
1.7. PROBLEMAS DE ADHERENCIA EN LA CAÑA
Una de las principales aplicaciones de la caña guadua en combinación con
otros materiales de construcción la constituye su empleo como refuerzo
del hormigón. Los primeros experimentos en este campo fueron realizados
en 1914 por H. Chou en Massachussets Intitute of Technology, (USA), y
posteriormente aplicados en China (1918), entre otros propósitos en la
cimentación de puentes de ferrocarril. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
Se han realizado investigaciones en países tales como China, India, Japón,
Filipinas, México, Guatemala, EE.UU y Colombia y aún en países sin
mucha cultura y conocimiento respecto a la familia de los bambús como
Alemania, Holanda, Italia y Egipto. Las investigaciones y trabajos
experimentales ponen de manifiesto que el refuerzo de la caña de guadua
en el hormigón incrementa la carga límite de rotura del elemento de forma
considerable, en comparación con lo previsible a ese mismo elemento sin
reforzar. No obstante, existen varias limitaciones prácticas en el empleo de
la caña como refuerzo del hormigón. La más importante es la dificultad de
adherencia producida por las variaciones en los contenidos de humedad de
cada material por tanto, gran parte de las investigaciones han sido
enfocadas en esa dirección. Los datos experimentales y comentarios se
basan en el trabajo que durante el anterior siglo han desarrollado
investigadores tales como H. Glenn (1944), Pamaet al (1976), e Hidalgo
(1980). Los elementos de hormigón que trabajan a flexión, al estar
armados con caña guadua muestran resquebrajamientos que exceden
considerablemente los previstos con un elemento no reforzado de las
mismas dimensiones. El refuerzo con caña guadua aumenta la capacidad
de carga en 4 ó 5 veces, con un porcentaje óptimo de refuerzo del 3% al
4% de la sección transversal. Por encima de este valor óptimo de refuerzo
no hay aumento en la capacidad de carga. (Miurragui Zambrano, A., 2011)
25
Se debe tener mucho cuidado en los porcentajes de humedad ya que si se
logra impermeabilizar totalmente pueden quedar residuos de agua lo que
llevaría a la pudrición y descomposición de la caña guadua en especial en
cañas verdes por su alto contenido de humedad. (Miurragui Zambrano,
A., 2011)
En la utilización de cables de caña guadua se logra compensar la falta de
adherencia, que su forma helicoidal proporciona una beneficiosa
adherencia química y mecánica que ayudan al trabajo uniforme de
hormigón con la caña guadua. En el caso de formar paquetes con latillas
de caña guadua, no trabajan de forma igual a la de los cables, razón por la
cual su adherencia debe ser trabajada de forma diferente en la cual se
recomienda realizar métodos en los que no existan epóxidos ni ningún tipo
de material que logre la impermeabilización de la guadua. (Miurragui
Zambrano, A., 2011)
1.8. AISLANTES TÉRMICOS Y ACÚSTICOS
1.8.1. AISLANTE TÉRMICO
“Es el material que se usa en la construcción debido a que tiene elevada resistencia
térmica, constituyendo una barrera al paso del calor entre dos medios que
naturalmente se tendera a igualase en la temperatura.” (Flores, A., 2011)
“Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos
como las lanas minerales (lana de roca o de vidrio), poliestireno expandido,
poliestireno extruido, espuma de poliuretano, corcho, etc.” (Flores, A., 2011)
1.8.2. AISLAMIENTO ACÚSTICO
“Se emplea materiales y elementos constructivos que permiten reducir la
transmisión de sonido entre dos áreas interiores, o entre el interior y el exterior.”
(Costa, E., 2014)
26
“El aislamiento acústico es la propiedad de una solución constructiva que expresa
el grado de reducción del sonido entre dos espacios separados por un elemento de
cerramiento.” (Costa, E., 2014)
Tipos de Aislante térmico y acústico.
1.8.3. TIPOS DE AISLANTES TÉRMICOS Y ACÚSTICOS
Reflectante: Es un material muy ligero, de espesor mínimo, compuesto por
acolchado y varias capas de reflectante. Es uno de los aislantes que mejor
se comporta frente al frío y es antióxido, antialérgico e insensible al agua
y a la humedad. (Costa, E., 2014)
“Es de fácil instalación, ya que se adhiere a la superficie con grapas. Permite ahorrar
espacio. Se usa en bajo techos, buhardillas y paredes, principalmente.” (Costa, E.,
2014)
Poliestileno expandido: Es un material aislante de color blanco, de
diferentes densidades y grosores (desde 3 cm hasta 12). Se instala con
adhesivos o entre los ladrillos de un muro. A la vez que aísla, sirve de
soporte al posterior enfoscado (capa de mortero empleada para revestir una
pared) y pintado. (Costa, E., 2014)
Poliestileno extruido: “A diferencia del poliestireno expandido, el extruido tiene
mayor densidad y, por tanto, mayor poder aislante. Es impermeable al agua,
reciclable y ofrece una alta resistencia a la compresión, a las altas temperaturas y a
la deformación”. (Costa, E., 2014)
Espumas elastoméricas domésticas o poliuretano: “El poliuretano expandido, o
espuma de poliuretano es un nuevo material que nace de la fusión de dos químicos:
uno derivado del petróleo (isocianato) y otro del azúcar (poliol).” (Costa, E., 2014)
27
Aunque las presentaciones del poliestireno y el poliuretano son casi
similares, la diferencia entre los dos materiales es grande. El poliestireno
expandido es un material plástico espumado, derivado del poliestireno y
usado en los envases y la construcción y tiene poca resistencia. El
poliuretano expandido es mejor para impermeabilizaciones y aislamientos
térmicos y acústicos y tiene alta resistencia. (Poliuretano, un óptimo
aislante, 2012)
La espuma de poliuretano proyectado es una manera económica y versátil
de aislar todo tipo de espacios, incluyendo los más complicados y de difícil
acceso. El campo de aplicaciones cubre prácticamente todas las áreas:
fachadas por el interior y exterior, cubiertas planas e inclinadas, techos,
paredes, suelos y aislamiento industrial. (Costa, E., 2014)
La espuma de poliuretano se produce directamente sobre la superficie a
aislar mediante un proceso de proyección. El material forma una capa
consistente y continua, sin juntas ni huecos, eliminando cualquier puente
térmico. Su versatilidad le permite dar solución a las necesidades de
aislamiento térmico y/o acústico. (Poliuretano, un óptimo aislante, 2012)
Lanas minerales: “Principalmente hechas de roca o de fibra de video. Grosor y
densidad marcan su tipología. Aquellas más densas son utilizadas como aislante
térmico en zonas que necesitan mayor resistencia a la compresión.” (Costa, E.,
2014)
Lámina de caucho: “Es ideal para ruido de impacto en suelos y la reverberación
en paredes. Su grosor es mínimo y su instalación es también muy sencilla. Sobre
todo bajo suelos de parquet y tarima flotante.” (Costa, E., 2014)
28
1.8. MORTEROS MÁS UTILIZADOS PARA RECUBRIMIENTOS
1.8.1 DEFINICIÓN
“El mortero es una mezcla homogénea de un material cementante (cemento), un
material de relleno (agregado fino o arena), agua y en algunas ocasiones aditivos,
prácticamente es hormigón sin el agregado grueso.” (Gutiérrez de López, L., 2003)
1.8.2. TIPOS Y USOS DE LOS MORTEROS
Atendiendo a su endurecimiento se pueden distinguir dos tipos de
morteros: Los aéreos que son aquellos que endurecen al aire al perder agua
por secado y fraguan lentamente por un proceso de carbonatación, y los
hidráulicos o acuáticos que endurecen bajo el agua, debido a que su
composición les permite desarrollar resistencias iniciales relativamente
altas. Teniendo en cuenta los materiales que los constituyen, pueden ser:
(Gutiérrez de López, L., 2003)
Morteros calcáreos: “los que interviene la cal como aglomerante, se distinguen,
según el origen de ésta en aéreos e hidráulicos.” (Gutiérrez de López, L., 2003)
“Las cuales éreas más conocidas son la cal blanca y la cal gris (dolomítica); en los
morteros aéreos la arena tiene como objetivo principal evitar el agrietamiento por
las contracciones del mortero al ir perdiendo el agua de amasado.” (Gutiérrez de
López, L., 2003)
Se recomienda que la arena sea de partículas angulares y que esté libre de
materia orgánica. La proporción de cal-arena más usada para revoque es
de 1:2 y para mampostería simple de 1:3 o de 1:4. Si la proporción aumenta
el mortero pierde ductilidad y trabajabilidad. (Gutiérrez de López, L.,
2003)
29
Morteros de yeso: Se preparan con yeso hidratado con agua. El contenido
de agua es variable según el grado de cocción, calidad y finura de molido
del yeso. En obras corrientes se agrega el 50%, para estucos el 60% y para
moldes el 70%. El mortero se prepara a medida que se necesita, pues
comienza a fraguar a los cinco minutos y termina más o menos en un cuarto
de hora. (Gutiérrez de López, L., 2003)
Morteros de cal y cemento: Son aconsejables cuando se busca gran
trabajabilidad, buena retención de agua y alta resistencia (superior a la de
los morteros de cal); en estos morteros se sustituye parte del cemento por
cal, razón por la cual se les conoce también como Morteros de Cemento
Rebajado. (Gutiérrez de López, L., 2003)
Las relaciones de mezcla más usadas varían entre 1:2:6 y1:2:10 de
cemento, cal y arena y el agua necesaria varía de acuerdo a la composición
del mortero y a la consistencia deseada. Si el contenido de cemento es alto,
el mortero será de alta resistencia y de poco tiempo entre amasado y
colocación, será más o menos trabajable y tiene una contracción del 3% si
el mortero es seco; en cambio si el contenido de cal es alto tendrá menor
resistencia, será mayor el tiempo entre amasado y colocación, será más
plástico y permeable, pero tendrá mayor retracción. Si el contenido de
arena es alto, la resistencia disminuirá y será poco trabajable, pero tendrá
poca retracción. Por lo anterior debe buscarse una combinación adecuada
a las condiciones de obra. (Gutiérrez de López, L., 2003)
30
Morteros de cemento: Se componen de arena y cemento Portland. Este
mortero tiene altas resistencias y sus condiciones de trabajabilidad son
variables de acuerdo a la proporción de cemento y arena usados. Es
hidráulico y debe prepararse teniendo en cuenta que haya el menor tiempo
posible entre el amasado y la colocación; se acostumbra mezclarlo en obra,
revolviendo primero el cemento y la arena y después adicionando el agua.
(Gutiérrez de López, L., 2003)
En el mortero de cemento al igual que en el hormigón, las características
de la arena, tales como la granulometría, módulo de finura, forma y textura
de las partículas, así como el contenido de materia orgánica, juegan un
papel decisivo en su calidad. (Gutiérrez de López, L., 2003)
En algunos casos se emplean arenas con ligeros contenidos de limo o
arcilla, para darle mayor trabajabilidad al mortero, sin embargo, los
morteros fabricados con este tipo de arena no son muy resistentes. Si el
mortero tiene muy poco cemento la mezcla se hace áspera y poco
trabajable ya que las partículas de arena se rozan entre sí, pues no existe
suficiente pasta de cemento que actúe como lubricante. Por otro lado si el
mortero es muy rico, es decir, con alto contenido de cemento, es muy
resistente pero con alta retracción en el secado, o sea muy susceptible de
agrietarse; estos morteros muy ricos sólo se usan en obras de ingeniería
que exijan altas resistencias, tales como muros de contención o cimientos.
(Gutiérrez de López, L., 2003)
31
Tabla 3. Usos de los morteros de cemento
Mortero Usos
1:1 Mortero muy rico para impermeabilizaciones. Rellenos
1:2 Para impermeabilizaciones y revestimientos de tanques
subterráneos
1:3 Impermeabilizaciones menores. Pisos
1:4 Pega para ladrillos en muros y baldosas. Revestimientos finos
1:5 Revestimientos de exteriores. Pega para ladrillo y baldosas,
revestimientos y mampostería en general. Revestimientos no muy
finos
1:6 y 1:7 Revestimientos de interiores. Pega para ladrillo y baldosas,
revestimientos y mampostería en general. Revestimientos no muy
finos
1:8 y 1:9 Pegas para construcciones que se van a demoler pronto.
Estabilización de taludes en cimentaciones
Nota. Fuente: Gutiérrez de López, L. (2003). El concreto y otros materiales para la
construcción
Según la Norma ASTM C270, Especificaciones para Morteros de Mampostería,
clasifica a éstos en cuatro tipos: M, S, N Y O. Estos tipos de morteros pueden ser
especificados por proporción o por propiedades, pero no por ambos.
32
Tabla 4. Especificación por dosificación, requisito
Mortero Tipo Dosificación por volumen (materiales ceméntales) Relación
de áridos
(medidos
en
condició
n
húmeda,
suelta)
Cemento
Portland
o
cemento
compues
to
Cemento para
mortero
Cemento para
mampostería
Cal
hidrata
da
o
masilla
de cal
M S N M S N No
menos
que 2 ¼
y no más
que 3
veces la
suma de
los
volúmen
es
separado
s de
materiale
s
cementa
ntes
Cemento y
cal
M 1 -- -- -- -- -- -- ¼
S 1 -- -- -- -- -- -- Sobre
¼ a ½
N 1 -- -- -- -- -- -- Sobre
½ a 1 ¼
O 1 -- -- -- -- -- -- Sobre
1¼ a 2
½
Cemento
para
morteros
M 1 -- -- 1 -- -- -- --
M 1 -- -- -- -- -- --
S ½ -- -- 1 -- -- -- --
S -- 1 -- -- -- -- --
N -- -- 1 -- -- -- --
O -- -- 1 -- -- -- --
Cemento
para
mamposte
ría
M 1 -- -- -- -- -- 1 --
M ½ -- -- -- 1 -- -- --
S -- -- -- -- -- 1 --
S -- -- -- -- 1 -- --
N -- -- -- -- -- 1 --
O -- -- -- -- -- 1 --
Fuente: Norma INEN Ecuatoriana 2518 (2010) Morteros para unidades de
mampostería. Requisitos
33
1.8.3. USOS DEL MORTERO
Los morteros pueden tener una función estructural, y pueden usarse entonces en la
construcción de elementos estructurales, o en la mampostería estructural en donde
puede ser de pega o de relleno en las celdas de los muros. Existen otros morteros
que no tienen función estructural y se destinan a recubrimiento como revestimiento,
repellos o revoques.
• Mortero de pega: debe tener cualidades especiales, diferentes a los
morteros usados para otros fines porque está sometido a las condiciones
especiales del sistema constructivo, y una resistencia adecuada ya que debe
absorber esfuerzos de tensión y compresión.
• Morteros de relleno: Se utilizan para llenar las celdas de los elementos en
la mampostería estructural, y al igual que el mortero de pega debe tener una
adecuada resistencia.
• Morteros de recubrimiento: Ya que su función no es estructural sino de
embellecimiento, o la de proporcionar una superficie uniforme para aplicar
la pintura, no requieren una resistencia determinada; la plasticidad juega en
ellos un papel muy importante.
34
2. CAPITULO II: PREDIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DE
LOS COMPONENTES DEL PANEL
2.1. CORTE Y CURADO DE LA CAÑA GUADUA.
2.1.1. CORTE
El corte debe hacerse en menguante lunar preferiblemente en las tres
noches de mayor oscuridad y entre la media noche a 4:30 am. Realizarlo
en época seca y/o fría es más favorable. No utilizar la caña seca del
plantón, utilice la caña madura. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“El corte deberá hacerse entre el primero y segundo nudo sin dejar vaso para que
no se acumule la lluvia y se pudra el rizoma, además para facilitar el nacimiento de
las nuevas cañas.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
2.1.2. PAUTAS GENERALES DE SELECCIÓN DE BAMBÚES A CORTAR
Brillo. En el caso de Bambusa vulgaris es importante para reconocer su maduración
o edad, el brillo lustroso de las cañas.
Color. Preferir las de color más apagado, y en general, las que tienen brillo ceroso
(similar a que se le hubiese aplicado una mano de cera), son cañas de más edad y
de mejor densidad de fibra. Descartar las cañas que exhibe un color brillante e
intenso y que al secar son más blanquecinas y opacas.
Rectitud. Seleccionar las cañas más rectas. Para tener una dimensión de la rectitud,
se coloca la caña vertical, con una plomada igual a su longitud en la punta. La
distancia lateral de esta plomada a la base marcará que tan ́ fuera de plomo´ es dicha
caña. Conviene expresarlo en un porcentaje sobre el largo total. Por ejemplo, si en
4 metros la plomada está a 40 cm del eje, tiene una desviación del 10%.
35
Diámetro y regularidad (conicidad). El diámetro conviene medirlo,
contando desde la base, a la altura de la vista. La conicidad es la diferencia
entre el diámetro mayor y el menor medido en el mismo sitio. Las cañas
nunca son perfectamente cilíndricas, pero a veces son muy aproximadas a
esa forma. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Distancia de nudos (entrenudo). Los bambúes tienen menos distancia entre nudos
en su base que en las puntas.
Espesor de pared. Todos los bambúes tienen más pared cerca de la base que en la
punta. Hay cañas que tienen pared irregular, esto es que la pared no tiene un espesor
constante en su circunferencia. Es medido en milímetros
2.1.3. TRATAMIENTO DE LA CAÑA
El tratamiento de la caña guadua, tiene por objeto darle a la misma y a los
productos de ella, determinadas propiedades físicas, además de protegerla
contra los insectos y hongos, lo que permite utilizarla en la fabricación de
diversos materiales de construcción, artículos artesanales, etc.
Existen diversos tratamientos para inmunizar a la caña, teniendo en cuenta
los métodos de curado, los tratamientos químicos, e inclusive los métodos no
tradicionales.
En el presente capítulo se detallaran diferentes técnicas, dándole al lector
distintas opciones a seguir, tomando en cuenta los procedimientos
industrializados y los artesanales.
36
2.1.4. MÉTODOS DE CURADO
Para evitar el ataque de insectos xilófagos a la caña guadua, esta se
la debe someter a un tratamiento de curado, inmediatamente después de
haber sido cortada de la mata, ya que se la debe inmunizar para hacerla
menos propensa al ataque de dichos insectos, entre ellos el escarabajo
del bambú (Dinoderus minutus), que es atraído por la sabia de la caña. El
curado entonces consiste en la expulsión de la sabia de la caña para
disminuir el ataque de insectos. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Entre los métodos más utilizados están los siguientes:
Curado en la mata.
Curado por inmersión.
Curado por calentamiento.
Curado de la mata de caña guadua.
37
CURADO EN LA MATA
Los tallos cortados se dejan recostados verticalmente contra el
guadual, aislándolos del suelo por un lapso de cuatro a ocho semanas.
Después de cortado el tallo, se deja con ramas y hojas recostado lo más
vertical posible, sobre otros bambúes y aislado del suelo por medio de
piedras. En esta posición se deja por un tiempo no menor de 4 semanas,
después de lo cual se cortan sus ramas y hojas y se deja secar dentro de un
área cubierta bien ventilada. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Este método ha sido hasta ahora el más recomendable, pues los tallos no
se manchan y conservan su calor. Las ramas y hojas, luego de la cosecha,
permanecen en el tallo para que absorban el agua libre de los capilares
(el agua fija está en las células); desgraciadamente se lo olvida por
razones económicas. Si la cosecha ocurre antes de la salida del sol,
el almidón todavía se encuentra en las raíces. Los Indígenas de
Colombia, cosechan después del mediodía, puesto que el almidón se
encuentra en las hojas y hay menos agua en el tallo. Por la mañana,
debido a la fotosíntesis, se encuentra más agua en el tallo. Si el tallo
se fue cosechado por la mañana, después de poco tiempo, éste
presentara el ataque de los insectos. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
38
Figura 10. Curado de la Caña Guadua en la mata.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
CURADO POR INMERSIÓN
“Se sumergen los tallos en agua, una vez cortados por un tiempo no mayor a cuatro
semanas. Aun cuando se reduce considerablemente el ataque de insectos, el
tallo se torna más liviano y quebradizo.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Los tallos recién cortados se sumergen en agua, ya sea en un estanque o en un
río, por un tiempo no mayor de 4 semanas. Posteriormente se dejan por algún
tiempo. Este método ha sido hasta ahora el más utilizado.” (Cobos, Jorge & León,
Xavier, 2007)
39
Figura 11. Curada de la Caña Guadua por Inmersión.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
CURADO POR CALOR O CALENTAMIENTO
“Los tallos recién cortados se rotan sin quemarlos sobre fuego, a cielo
abierto.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“El curado al calor se hace colocando horizontalmente las cañas de bambú
sobre brasas a una distancia apropiada para que las llamas no las
quemen, girándolas constantemente.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Este tratamiento se hace por lo general a campo abierto. Las brasas se colocan
en el fondo de una excavación de 30 a 40 centímetros de profundidad.”
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
40
“Este método también se emplea para enderezar cañas torcidas.” (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
“Este tratamiento es considerado muy efectivo; sin embargo, se corre el
peligro de que el calor produzca contracciones y estas a su vez agrietamientos y
fisuras en la caña.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Figura 12. Curado de la Caña Guadua por Calor o Calentamiento
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
CURADO POR HUMO (AHUMADO).
“Este método consiste en ahumar las cañas previamente colocadas
horizontalmente en el interior de la casa sobre un fogón u hoguera, hasta
que queden cubiertas exteriormente de hollín.” (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
41
Proceso por el cual se expone al calor generado por el fuego las cañas
impregnándose agentes tóxicos que dan un grado de protección, además el
calor puede destruir o reducir el contenido de almidón de las células de
parénquima por pirolisis. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Ahumar. Si se ahúma la caña guadua sobre un fuego, puede llegar
a ser incomestible; para ello se utilizan sus propias ramas y hojas.
Con 50 a 60 grados de temperatura ambiental y humedad variable, se
ahúman los vástagos. Se intercambia entre un fuego lento y solo el
calor, para la filtración del alquitrán en la madera de manera gaseosa.
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“En Japón se tiene experiencia en cómo manejar este tratamiento. Hay que perforar”
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Los vástagos, sin dejar los huecos alineados para evitar rasgaduras. La desventaja
de ese” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Tratamiento es, que los tallos huelen a humo. La caña guadua es muy
interesante del punto de vista del mantenimiento, porque una guadua
(bambú) de 9 metros está lista para ser cortada y usada 5 a 7 años
después de haber sido plantada. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
42
La debilidad de la caña es que este material es fácilmente atacado por
insectos y plagas. El sistema tradicional para conservar el bambú
consiste en inmunización a través del uso de fuertes y tóxicos químicos
que son muy eficaces para este proceso, pero ellos también son muy
dañinos para la naturaleza, ambiente y personas que viven en las
casas y aquellos que trabajan con ellos. (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
El proyecto de bambú ahumado usa una tecnología muy antigua, la caña
se pone en hornos que, a través de la incineración de madera
desechada, produce humo y al mismo tiempo un ácido piroleñoso que
impregna las paredes de la caña que crea una barrera natural que no
permite la penetración de insectos y plagas. Por consiguiente, la
importancia de este proyecto es que aplicando la antigua tecnología,
un inmunizante químico y tóxico es sustituido por uno natural. (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
Figura 13. Curado de la Caña Guadua por ahumado.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
43
CURADO POR AGUARDIENTE
“El curado por aguardiente se hace colocando horizontalmente las cañas de bambú
en una solución alcohólica, girándolas constantemente y dejándolas sumergidas
por varios días.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Este tratamiento se hace por lo general a campo abierto. Las cañas se colocan
en el fondo de una recipiente de 20 a 30 centímetros de profundidad.”
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Este método también se emplea para enderezar cañas torcidas, como también para
evitar que los insectos, hongos y demás microorganismos penetren en el torso
de la caña y la corroan.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Debido al alto costo de la materia prima que es el alcohol etílico, este método se
lo ha desechado en algunos lugares y así tomando otras alternativas más baratas.”
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
CURADO CON SALMUERA
El curado con salmuera ya era utilizado en los tiempos de la colonia
por motivo de causarle a la caña una pequeña elasticidad y como
también saturarla de minerales como el sodio, además de
proporcionarle una resistencia, que hacía que el cloro desprendido
bajaba el pH de la caña y así haciéndola difícil de penetrar por los insectos
xilófagos, los cuales morían a alta acidez. (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
“Siendo este método, uno de los más utilizados por el bajo costo que este
representa.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
44
2.1.5. GENERALIDADES SOBRE LA PRESERVACIÓN
La preservación de la caña comienza desde el momento mismo en que se
corta de manera entresacada, seleccionado las guaduas en estado de
desarrollo “maduro”. A una altura aproximada de 15 cm a 30 cm del suelo,
por la parte inmediatamente superior del nudo, de forma que el agua no
forme depósito y evitar que el rizoma se pudra existen varios métodos
de preservación, en los cuales se utilizan agentes químicos que
favorecen a la conservación de la caña. (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
Una alternativa de inmunización no tóxica es el ahumado. Consiste en
poner la guadua dentro de una cámara por la cual circula humo
obtenido por combustión incompleta de materia orgánica. Además de
inmunizar, este sistema también seca la guadua, y mejora sus propiedades
ante la pudrición. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“En condiciones naturales la caña guadua es vulnerable al fuego, se deteriora y se
quema. Para reducir este riesgo, se propone utilizar soluciones de productos
químicos que retardan la acción del calor.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
45
La caña es introducida en soluciones de sustancias que reducen
su combustibilidad, tales como el bórax, que no tienen efectos
secundarios en la salud humana y se consiguen fácilmente en el mercado.
Luego de sacar la caña ya tratada con el agente ignifugo fue bañada con
un combustible y se la procedió a quemar, además de la caña que estaba
sin tratamiento, para comparar tres parámetros: la pérdida de peso, pues
entre menos peso perdido la caña dura más, por ejemplo en un caso de
incendio; la velocidad de carbonización, que permite establecer qué tan
rápido se quema la caña y el tiempo de extinción de la llama para
comprobar que la caña tratada se apaga con más rapidez. (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
En resumen se trataba de que la caña tratada “no perdiera peso, no
se quemara rápido y se apagara en el menor tiempo posible”, se comprobó
que ciertas cañas tratadas con sustancias ignifugas se apagan en un
minuto, mientras que éstas mismas cañas al natural, sin químicos, lo
hacen en 20 minutos. “Este hecho nos alienta a fomentar la cultura del
ignífugo para que la gente lo utilice como medida preventiva”. Un
tratamiento preventivo que está siendo examinado es el uso de sulfato
de cobre, el cual está siendo usado en huertos orgánicos para curar
frutas y semillas de muchas otras enfermedades de árboles. (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
“Se espera que el sulfato de cobre aplicado a los troncos de robles vivos de la costa
proteja a los árboles saludables de las infecciones.” (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
“Luego del tratamiento químico, se procede al secado, ya que para evitar el ataque
de hongos y de insectos xilófagos, la caña debe de tener entre un 10% a
15% de humedad.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
46
“El paso final de la preservación es, que una vez ya formada la pieza de
parquet, es recomendable que esta sea bañada por un agente químico, que
además de darnos un buen acabado, inmunice la pieza contra cualquier elemento
externo.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Entre los riesgos del tratamiento químico, podemos decir que hasta el más
benigno de los pesticidas presentan un conflicto en el medio ambiente, siendo
los agricultores quienes trabajan de cerca, los que podrían presentar contagio
químico.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Existen guías para la aplicación segura de compuestos que han sido desarrollados
y que están siendo implementados mientras continúa el tratamiento de los
árboles.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Además se deben tomar las precauciones necesarias en el manejo de reactivos.
2.1.6. AGENTES QUÍMICOS UTILIZADOS PARA EL TRATAMIENTO
DE LA CAÑA GUADUA
Existen dos tipos de preservantes dependiendo del medio de disolución en el
tratamiento de la caña guadua:
Los preservantes óleo solubles, que son soluciones de creosota y petróleo
como por ejemplo la creosota alquitranada, que es un aceite de color
oscuro, altamente toxico para los insectos y microorganismos
destructores de la caña, siendo de fácil aplicación pero con la
desventaja que por su color no se puede pintar la caña, tiene olor
desagradable y es inflamable. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
47
Los preservantes hidrosolubles, que son sales disueltas en agua teniendo
como ingredientes activos el cloruro de Sodio, ácido bórico, sulfato
de cobre, dicromato de potasio. Presentando como modelo el Cromato
de cobre ácido, que es una mezcla en cantidades iguales de sulfato
de cobre y bicromato de potasio, dando una buena protección contra
los hongos e insectos, pudiendo la caña tratada con esta solución
usarse en contacto con el suelo y el agua. (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
Aplicación de Preservantes.
“Para la aplicación de los preservantes es necesario que la caña guadua hay
sido sometida a la operación de secado, teniendo una humedad entre 10% a 15%,
siendo la manera más idónea para suministrar los preservantes.” (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
“Existen varias formas de aplicación entre las más usadas podríamos
mencionar el Aprovechamiento de la transpiración de las hojas, Método
Boucherie, Método Boucherie modificado, además de otros métodos no
tradicionales” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Aprovechando la Transpiración de las hojas.
Siendo similar al curado en la mata, pero con la diferencia de que
una vez escurrida la savia por el extremo inferior se procede a colocar el
tallo en un receptáculo que contiene la solución, la misma que es absorbida
hacia arriba por la transpiración de las hojas. (Cobos, Jorge & León,
Xavier, 2007)
Método por Boucherie.
“El método de Boucherie (tapar el orificio), se requieren de cañas en
condición verde.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
48
“Método que demanda de una instalación de canalización de agua, donde el
preservativo es alimentado por la gravitación, y la fuente está ubicada en una parte
más alta (a manera de tanque elevado).” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“La duración y el éxito del proceso del tratamiento dependen del tipo
de preservativo, de su adherencia y precipitación, y de las influencias de la
hinchazón en la pared de la caña.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Los preservativos con la alta adherencia pueden fluir a través de la caña en
un periodo de tiempo relativamente corto.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“El secado de la caña se debe hacer de forma lenta, asegurando así la penetración
de la solución en el tejido fino.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Los mejores resultados por lo tanto se obtienen durante o poco después de la
estación de lluvias, usando cañas más jóvenes con un contenido de humedad más
alto.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Después del proceso de tratamiento, la solución preservativa puede ser filtrada y
reutilizada. Según Arq. Oscar Hidalgo.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
49
Figura 14. Curado de la Caña Guadua por el Método de Boucherie
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Método modificado de Boucherie.
“Método mejorado a través de una presión neumática (bomba de aire o
bomba eléctrica), esto acorta el tiempo del tratamiento a unos pocos minutos
asegurando una mayor penetración del preservativo, y evitando la posición vertical
de las cañas.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
50
Figura 15. Curado de la Caña Guadua por el Método de Boucherie
Modificado.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Tratamiento por inmersión en secciones longitudinales.
Para tratar la caña por inmersión, los tallos se colocan
horizontalmente o verticalmente dentro de un tanque con preservativos
por un tiempo sea este entre 48 a 120 horas. Si en lugar de tallos
se tratan tableros de esterilla, estos deben permanecer horizontalmente
en el preservativo por lo menos 24 horas, Si no se dispone de
tanques, en su lugar puede hacerse una excavación y recubrirse con un
plástico grueso. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
51
Al igual que la madera, algunas especies de bambú son más propensas que
otras al ataque de los insectos y hongos y por lo tanto deben tratarse
con productos químicos insecticidas (contra insectos) y fungicidas
(contra hongos) que por lo general son mezclados previamente y se
emplean para tratar maderas, algunos de los cuales son más efectivos
dependiendo de su composición química. Debido a la impermeabilidad
de la parte externa de la caña guadua, los insectos penetran por la parte
extrema de la misma y en otros casos por los nudos. (Cobos, Jorge &
León, Xavier, 2007)
Método con lavado en blanco.
Método por el cual se da un baño a las cañas con cal dormida, además de
ser por cuestión estética, también previene la humedad de las cañas.
También las esteras de caña son cubiertas de alquitrán y una capa de
arena, y luego se le aplican hasta cuatro capas de lechada de cal.
(Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Método del tanque abierto en frío.
Método simple y económico con buena y eficaz protección. Se sumergen
en la solución del preservativo soluble en agua por un periodo de
varios días, la solución entra a la caña a través de los extremos y
por las lisuras y cicatrices. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Es más fácil de trabajar con cañas secadas recientemente que las verdes,
porque las verdes tienen un contenido de humedad superior al 100 %, no
dejando espacio para que penetre la solución.” (Cobos, Jorge & León, Xavier,
2007)
52
La concentración preservativa debe por lo tanto ser más alta cuando
se trata con cañas verdes. Al ser más impermeable la parte exterior de la
caña, es mucho más fácil tratar con cañas partidas que las redondas, o
en su defecto perforar el diafragma, las fisuras en las cañas ayudan a
la penetración. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
Método con baño frío y caliente.
Se sumerge la caña en un tanque con preservativo, se calienta, en fuego
directo o por medio de las bobinas de acero en el tanque. La temperatura
del baño se eleva alrededor a 90ºC manteniendo cerca de 30 minutos
luego se refresca. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Es mejor precalentar la caña en líquido como agua para luego transferirlo en
un tanque con el preservativo en frío.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Para tener un tratamiento eficaz, se debe perforar el diafragma proporcionando el
acceso interrumpido a través de la caña. Luego un secado lento permite terminar el
proceso permitiendo la difusión adicional del preservativo.” (Cobos, Jorge & León,
Xavier, 2007)
Preservantes utilizados de acuerdo a la aplicación de la caña
Los preservantes que se utilizan para el tratamiento de la caña guadua
varía de acuerdo a los usos que a esta se le van a dar, es decir los
tratamientos difieren dependiendo el propósito que a la caña se le va
a dar. A continuación se menciona varios preservantes y sus respectivos
usos. (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
“Para usos a la intemperie y en contacto con el suelo, es decir en cercas,
astas, andamios, etc. Se utiliza como preservantes soluciones de Sulfato de Cobre,
Dicromato de Potasio.” (Cobos, Jorge & León, Xavier, 2007)
53
En construcciones de viviendas donde se utiliza caña en Perchas,
correas, columnas, soportes para plantas, estas serán sometidas a
soluciones de cloruro de Sodio, y dicromato de potasio. En el
tratamiento para persianas, tumbados, paneles para puertas y en pisos,
se utilizaran: soluciones de Ácido bórico, bórax y dicromato de
potasio, también de ácido bórico y bórax en relación 1:1.
En el caso de artículos artesanales, las soluciones más idóneas son de ácido
bórico, bórax y dicromato de potasio, y en el caso de que se requiera
inmunizar la caña para la protección del fuego, la solución más óptima
es de ácido bórico, sulfato de cobre cristalizado, cloruro de sodio y
dicromato de potasio en relación de 3:1:5:6. (Cobos, Jorge & León,
Xavier, 2007)
“En el presente trabajo de investigación se escogió el curado por inmersión en
Bórax y Ácido Bórico, por su facilidad y accesibilidad en costos.” (Cobos, Jorge &
León, Xavier, 2007)
“La relación que se tomó para hacer la solución del Bórax y el Ácido Bórico es
1:1:5, es decir un kg de Ácido Bórico+ 1 kg de Bórax, por cada 50 litros.” (Cobos,
Jorge & León, Xavier, 2007)
Figura 16. Solución de Ácido Bórico + Bórax + Agua.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
54
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
2.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA CAÑA DE GUADUA PARA LA
FABRICACIÓN DEL PANEL.
Las dimensiones de los paneles en el uso práctico se puede hacer de diferentes
medidas entre las más comunes están de 60cm x 1.20cm, 1.20cm x 2.40; también
se puede armar los paneles en el sitio siendo esta la manera más eficiente ya que se
puede aprovechar de una mejor manera los recursos.
En el proyecto se consideró las siguientes medidas para los paneles: 20cm x 70cm,
estas dimensiones han sido escogidas teniendo en cuenta el equipo existente en el
laboratorio de Ensayo de Materiales de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y
Matemática de la Universidad Central del Ecuador con el fin de poder ensayar los
paneles.
Por lo tanto la caña guadua fue cortada de 20cm para ser armado en el respectivo
marco de madera que tiene las medidas antes mencionadas: 20cm x 70cm.
Figura 17. Inmersión de la Caña Guadua en la Solución.
55
2.3. SELECCIÓN DE POLIURETANO COMO AISLANTE TÉRMICO Y
ACÚSTICO.
2.3.1. VENTAJAS DEL USO DEL POLIURETANO.
Facilita entornos confortables para vivir y trabajar.
Poner cantidades óptimas de aislamiento en nuestras cubiertas,
fachadas y suelos hace más fácil mantener nuestros edificios a una
temperatura confortable durante todo el año. Lo hace formando una
barrera que detiene el flujo de calor a través de la envolvente del
edificio, dándonos un mejor control de la temperatura interior, sea
cual sea la temperatura en el exterior. (PU Europe, 2010)
Reducir el consumo de energía y sus costes
El aislamiento es una de las maneras más baratas y fáciles de mejorar
la eficiencia energética de los edificios, ya sean viejos o nuevos. Una
mayor eficiencia energética significa que se necesita menos energía
para calentar o enfriar los edificios. A su vez eso conlleva un menor
consumo de combustible, facturas de energía más reducidas para el
usuario y menos emisiones de dióxido de carbono perjudiciales para
el medioambiente. (PU Europe, 2010)
“Lo mejor de todo es que, siempre que se utilice el aislamiento
adecuado y se instale correctamente, seguirá siendo energéticamente
eficiente durante la vida del edificio sin necesitar ningún
mantenimiento.” (PU Europe, 2010)
“El coste de instalación del aislamiento se amortizará en unos pocos
años gracias al ahorro en las facturas de energía.” (PU Europe, 2010)
56
Lucha contra el cambio climático
En Europa, alrededor del 40 % - 50 % de toda la energía utilizada se
emplea en edificios y hasta el 60 % de ella se usa para calentarlos.
La combustión de combustibles fósiles para crear energía forma
dióxido de carbono — un ‘gas con efecto invernadero’ que aumenta
el calentamiento global y causa el cambio climático. (PU Europe,
2010)
Así que la energía utilizada en los edificios, especialmente para
calefacción, crea grandes cantidades de dióxido de carbono;
Actualmente se reconoce ampliamente que el calentamiento global
es una de las mayores amenazas para nuestro modo de vida, incluso
para nuestra existencia, que jamás hayamos tenido y que se necesitan
acciones firmes para detener su aceleración y combatir sus efectos.
(PU Europe, 2010)
“Eso se puede hacer de varias maneras. Mucha gente cree que la
inversión en energía nuclear o renovable es la res-puesta, pero esas
tecnologías son caras y cada una tiene sus propias limitaciones y
problemas potenciales.” (PU Europe, 2010)
Un enfoque mucho más responsable es reducir primero la demanda
de energía y recursos, haciendo más fácil poder satisfacer esa
demanda a través de otras fuentes más respetuosas con el medio
ambiente. La manera más sencilla y rentable de reducir la demanda
es mejorar la eficiencia energética de nuestros edificios: dicho de
otro modo, aislarlos. (PU Europe, 2010)
Ayudar a asegurar el suministro energético
Guerra, política, incluso desastres naturales, todo ello es una
amenaza para las reservas de combustibles fósiles, lo cual es causa
de preocupación para muchos países que quieren asegurarse que sus
57
fuentes de energía están Garantizadas. El incremento de la demanda
no puede ser satisfecho por fuentes alternativas, como la energía
eólica o solar, pero si podemos primero reducir la demanda, es
posible satisfacer una mayor parte de ella de esa manera,
aumentando así los niveles de seguridad de la energía local y
nacional. (PU Europe, 2010)
2.3.2. DISPONIBILIDAD Y COSTO DEL POLIURETANO EN EL
MERCADO ECUATORIANO.
La disponibilidad de la espuma de poliuretano en el mercado ecuatoriano es buena,
y los precios son relativos todo depende de la marca comercial, variando desde 10
dólares hasta 35 dólares un envase de 600ml, que para nuestro caso nos rinde para
unos 3 paneles de 20cm x 70xm.
2.4. ADHERENCIA ENTRE LA CAÑA GUADUA Y EL HORMIGÓN.
Una de las desventajas de la caña guadua es la adherencia con los demás materiales
en nuestro caso con el mortero de recubrimiento de los paneles.
Para mitigar esta falencia de la caña guadua hemos decidido antes de aplicar el
mortero de recubrimiento de los paneles, colocar una malla fina cubriendo todo el
panel de caña guadua; de esta manera generamos una mejor adherencia entre el
mortero y la caña guadua.
2.5. DISEÑO DEL MORTERO PARA EL REVESTIMIENTO DEL PANEL
CON UN F´C = 210 KG/CM².
Para la dosificación del mortero de recubrimiento se ha escogido la tabla
propuesta en el código ecuatoriano de la construcción NEC-11.
58
Tabla 5. Diseño del mortero de Recubrimiento
Mortero Tipo Resistencia
promedio a
la
compresión
a 28 días
min, (Mpa)
Retención
de agua,
% min
Contenido
de aire, %
máxima
Relación
de áridos
(medidos
en
condición
húmeda,
suelta)
Cemento y
cal
M 17.2 75 12 No menos
que 2 ¼ y
no más que
3 ½ veces
los
volúmenes
separados
de
materiales
cementantes
S 12.4 75 12
N 5.2 75 14 C
O 2.4 75 14 C
Cemento
para
Mortero
M 17.2 75 12
S 12.4 75 12
N 5.2 75 14 C
O 2.4 75 14 C
Cemento
para
mampostería
M 17.2 75 18
S 12.4 75 18
N 5.2 75 20 D
O 2.4 75 20 D
C cuando el refuerzo estructural esta embebido en un mortero de cemento cal,
el contenido máximo de aire debe ser 12%
D cuando el refuerzo estructural esta embebido en un mortero de cemento con
mampostería, el contenido máximo de aire debe ser 18%
Fuente: Norma INEN Ecuatoriana 2518 (2010) Morteros para unidades de
mampostería. Requisitos
Debido a que el mortero solo juega un papel de recubrimiento (estético), se
decidido tomar el mortero para mampostería tipo O de 2.4 MPa a los 28 días de
curado. Donde su relación es 1:2.5, por un volumen de cemento se agregara 2.5
volúmenes de arena.
59
2.6. PROCEDIMIENTO PARA EL ARMADO Y REVESTIMIENTO DEL
PANEL.
Corte de la caña bajos los parámetros antes mencionados y teniendo en
cuenta el menguante lunar.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Curado de la caña mediante al inmersión de la caña en una solución de ácido
Bórico y Bórax.
Figura 18. Corte de la Caña Guadua
Figura 19. Solución de ACIDO BÓRICO-BÓRAX-AGUA
60
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Realización del marco portante de madera de sección 3cm x 3cm, y de 20cm
x 70cm, cabe recalcar que esta medida del panel se debe por motivos de poder
ensayar en el laboratorio.
Figura 20. Marco de madera (20x70) cm
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Cortar la caña guadua previamente curada de tal manera que se pueda armar
en el marco portante de madera de 20cm x 70cm.
Figura 21. Corte e igualado de la Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
61
Colocación la caña guadua al marco de madera con clavos de media
pulgada, este procedimiento se lo hace primeramente en una cara del panel.
Figura 22. Clavado de la Caña Guadua al marco de madera
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Colocación de la espuma de poliuretano en medio del panel.
Figura 23. Colocación de la espuma de poliuretano
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
62
Colocación la caña de guadua en la otra cara del panel con el mismo
procedimiento anterior, quedando serado completamente el panel.
Figura 24. Colocación de la Caña Guadua en la otra cara del
marco de madera.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
Colocación una malla fina recubriendo todo el panel con el fin de ganar
adherencia entre el panel y el mortero que colocaremos más adelante.
Figura 25. Colocación de la malla
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
63
Realización del mortero para recubriendo con relación 1:2.5
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, septiembre 2015.
Recubrimiento del panel con una capa de mortero con el fin de darle una
mejor apariencia estética y una protección adicional al panel ante los agentes
externos como agua, hongos, plagas, etc.
Figura 27. Colocación del mortero de recubrimiento en el panel
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, septiembre 2015
Figura 26. Colocación de agua en la mezcla
64
Curado de los paneles de Caña Guadua
Figura 28. Curado de los paneles de Caña Guadua
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, septiembre 2015
65
3. CAPITULO III: ENSAYOS DE LABORATORIO.
3.1. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A TRACCIÓN DE LA CAÑA
GUADUA.
3.1.1. ALCANCE:
Se especifica un método para realizar las pruebas de tracción paralela a las fibras
en las probetas de caña guadua
3.1.2. OBJETIVO:
Determinación del esfuerzo último de tracción paralelo a las fibras aplicando un
aumento gradual de carga a la caña guadua.
3.1.3. MATERIALES:
Probeta de caña guadua para ensayos paralelo a las fibras según norma ASTM -
143.
3.1.4. EQUIPO:
Máquina Universal de 30 toneladas, escala A = +/- 5 Kg.
Calibrador o Vernier, A = +/- 2 x 10-2 mm
Deformímetro, A = +/- 25 x 10-4 mm
Mordazas para la Tracción, (carga de ruptura = 363.64 kp. )
3.1.5. PROCEDIMIENTO:
1. Preparar un pequeño pedazo de caña guadua de dimensiones
considerables anteriormente indicadas según la norma ASTM – 143.
66
Figura 29. Probetas de Caña Guadua, según norma ASTM – 143
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
2. Mida las dimensiones de cada lado y registre los valores observados.
Segú las norma del ASTM - 143. Para investigaciones en madera.
Figura 30. Probetas de Caña Guadua, según norma ASTM – 143
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
3. Colocación de la madera en las mordazas y el deformímetro para leer
las deformaciones que se presenten mientras se vaya aplicando la
carga de tracción.
67
Figura 31. Colocación de mordazas y deformímetro
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
4. Encendido de la maquina universal de 30 Toneladas y colocación de
la probeta en la sección de carga, cuidadosamente de tal manera que
las secciones transversales estén en contacto con el área de carga.
68
Figura 32. Encendido de la máquina
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
69
5. Colocación de las mordazas a la madera y ubicación en forma
vertical y al mismo tiempo se coloca el deformímetro tendrá una
apreciación de 25*10-4 de milímetro. Aquí se irán aplicarán cargas
secuenciales de 20 kp para los cuales se leerá la deformación que
presente por cada intervalo de 20 kp de carga aplicada. Leeremos la
carga de falla cuando la madera ya esté rota y la registraremos.
Figura 33. Ruptura de la probeta a carga máxima.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015.
70
3.1.6. CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
El esfuerzo a tracción se calcula con la siguiente fórmula:
𝜎 =𝐹
𝐴
Dónde:
- 𝜎 = Esfuerzo ultimo de tracción en MPa.
- F = Carga máxima en KN
- A = Promedio del área transversal medida en mm2
71
Tabla 6. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizados
sobre madera tipo caña guadua ASTM d-143 (Probeta 1)
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS PROBETA N°1
MATERIAL: Caña Guadua
ANCHO mm: 7.10
ESPESOR mm: 2.80
LONGITUD
MEDIDA mm:
50.40
ÁREA mm2: 19.80
ESPECIFICACIÓ
N:
TERMINAL DE REGULACIÓN
MARCA: NINGUNA
CARGA
P (KN)
DEFORMACIÓN
mm.
1X10 -2
ESFUERZ
O
Mpa
DEFORMACIÓ
N
ESPECIFICA
mm/mmx10-4
0.00 0.00 0.00 0.00
0.30 1.00 15.09 1.98
0.60 1.50 30.18 2.98
0.80 2.00 40.24 3.97
1.00 7.00 50.30 13.89
1.20 12.0 60.36 23.81
1.40 22.0 70.42 43.65
1.60 31.0 80.48 61.51
1.80 40.0 90.54 79.37
2.00 50.0 100.60 99.21
2.20 60.0 110.66 119.05
2.40 70.0 120.72 138.89
2.60 80.0 130.78 158.73
2.80 90.0 140.85 178.57
3.00 97.0 150.91 192.46
3.20 110.0 160.97 218.25
3.40 122.0 171.03 242.06
3.60 168.0 181.09 333.33
3.80 188.0 191.15 373.02
72
TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
σ(M
Pa)
εmm/mm*10-4
ESFUERZO - DEF. ESPECÍFICA
Gráfica 1. Esfuerzo vs Deformación específica
73
Tabla 7. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizada
sobre madera tipo caña guadua ASTM d-143 (Probeta 2)
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS PROBETA N°2
MATERIAL: Caña Guadua
ANCHO mm: 7.00
ESPESOR mm: 2.80
LONGITUD
MEDIDA mm:
50.40
ÁREA mm2: 19.60
ESPECIFICACIÓN
:
TERMINAL DE REGULACIÓN
MARCA: NINGUNA
CARGA
P (KN)
DEFORMACIÓ
N
mm.
1X10 -2
ESFUERZ
O
Mpa
DEFORMACIÓ
N
ESPECIFICA
mm/mmx10-4
0.00 0.00 0.00 0.00
0.20 1.00 9.52 1.98
0.40 1.00 19.05 1.98
0.60 1.00 28.57 1.98
0.80 2.00 38.10 3.97
1.00 6.00 47.62 11.90
1.20 9.00 57.14 17.86
1.40 27.0 66.67 53.57
1.60 40.0 76.19 79.37
1.80 59.0 85.71 117.06
2.00 77.0 95.24 152.78
2.20 96.0 104.76 190.48
2.40 120.0 114.29 238.10
2.60 145.0 123.81 287.70
2.80 165.0 133.33 327.38
3.00 200.0 142.86 396.83
74
TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-50 0 50 100 150 200 250
σ(M
Pa)
εmm/mm*10-4
ESFUERZO - DEF. ESPECÍFICA
Gráfica 2. Esfuerzo vs Deformación específica
75
Tabla 8. Resultados de los ensayos de tracción paralela a la fibra realizados
sobre madera tipo caña guadua ASTM d-143 (Probeta 3)
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS PROBETA N°3
MATERIAL: Caña Guadua
ANCHO mm: 7.00
ESPESOR mm: 3.00
LONGITUD
MEDIDA mm:
50.40
ÁREA mm2: 21.00
ESPECIFICACIÓN
:
TERMINAL DE REGULACIÓN
MARCA: NINGUNA
CARGA
P (KN)
DEFORMACIÓ
N
mm.
1X10 -2
ESFUERZ
O
Mpa
DEFORMACIÓ
N
ESPECIFICA
mm/mmx10-4
0.00 0.00 0.00 0.00
0.20 1.00 10.20 0.00
0.40 1.00 20.41 1.98
0.60 1.0 30.61 23.81
0.80 28.0 40.82 55.56
1.00 48.0 51.02 95.24
1.20 71.0 61.22 104.87
1.40 84.0 71.43 166.67
1.60 103.0 81.63 204.37
1.80 110.0 91.84 218.25
2.00 132.0 102.04 261.90
2.20 159.0 112.24 315.48
2.40 217.0 122.45 430.56
2.60 245.0 132.65 486.11
2.80 282.0 142.86 559.52
3.00 330.0 153.06 654.76
76
Gráfica 3. Esfuerzo vs Deformación específica
TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
σ(M
Pa)
εmm/mm*10-4
ESFUERZO - DEF. ESPECÍFICA
77
Tabla 9. Resultados de los ensayos de realizados sobre barras de acero
método ASTM a 370
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS
MATERIAL: ACERO
DIAM. NOM.
mm:
12
DIÁMETRO
mm:
11.80
MUESTRA No. ADELCA
ÁREA NOM.
mm2:
113.10
LONG.
MEDIDA-mm
200.00
ÁREA mm2: 109.36
CARG
A
(KN)
DEFORM
.
25mm.
1X10 -4
ESFUERZ
O
Mpa
DEFORM.
ESPECIFIC
A
mm/mmx10-4
CARG
A
(KN)
DEFORM
.
25mm.
1X10 -4
ESFUERZ
O
Mpa
DEFORM.
ESPECIFIC
A
mm/mmx10-4
0.00 0.0 0.00 0.00 52.00 178.0 475.50 22.25
2.00 2.0 18.29 0.25 54.00 189.0 493.79 23.63
4.00 9.0 36.58 1.13 55.10 250.0 503.85 31.25
6.00 12.0 54.87 1.50 55.10 300.0 503.85 37.50
8.00 19.0 73.15 2.38 55.10 400.0 503.85 50.00
10.00 26.0 91.44 3.25 55.10 500.0 503.85 62.50
12.00 34.0 109.73 4.25 55.10 600.0 503.85 75.00
14.00 39.0 128.02 4.88 55.10 700.0 503.85 87.50
16.00 45.0 146.31 5.63 55.10 800.0 503.85 100.00
18.00 50.0 164.60 6.25 55.10 900.0 503.85 112.50
20.00 59.0 182.88 7.38 55.10 1000.0 503.85 125.00
22.00 64.0 201.17 8.00 55.20 1200.0 504.76 150.00
24.00 73.0 219.46 9.13 55.60 1400.0 508.42 175.00
26.00 80.0 237.75 10.00 56.40 1600.0 515.73 200.00
28.00 90.0 256.04 11.25 57.80 1800.0 528.54 225.00
30.00 100.0 274.33 12.50 59.20 2000.0 541.34 250.00
32.00 105.0 292.61 13.13 61.30 2200.0 560.54 275.00
34.00 111.0 310.90 13.88 62.40 2400.0 570.60 300.00
36.00 120.0 329.19 15.00 67.20 5.0% 614.49 500.00
38.00 127.0 347.48 15.88 73.30 7.5% 670.27 750.00
40.00 135.0 365.77 16.88 74.80 10.0% 683.99 1000.00
42.00 140.0 384.06 17.50 75.90 12.5% 694.05 1250.00
44.00 146.0 402.35 18.25 32.50 18.0% 297.19 1800.00
46.00 154.0 420.63 19.25
48.00 161.0 438.92 20.13
50.00 169.0 457.21 21.13
78
MUESTRA ADELCA DIÁMETRO NOMINAL: 12mm
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
σ(M
Pa)
εmm/mm*10-4
Gráfica 4. Esfuerzo vs. Deformación especifica
79
3.2. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A FLEXIÓN ESTÁTICA DE
LA CAÑA GUADUA.
3.2.1. ALCANCE:
Se especifica un método para realizar pruebas a flexión en caña guadua.
3.2.2. OBJETIVO:
Calcular el esfuerzo a flexión de la caña guadua con un punto de carga
Determinación de la carga máxima a la rotura de la caña guadua.
3.2.3. EQUIPO:
Una máquina para el ensayo de flexión capaz de medir carga lo más cercano al 1%
y la deflexión lo más cercano a milímetros. Un mecanismo capaz de asegurar la
flexión de un tronco de caña guadua aplicando una carga media entre los centros de
soporte de la carga. La prueba debe ser una prueba de flexión de 3 puntos, uno de
aplicación de la carga al centro de la luz y dos de los apoyos.
3.2.4. MATERIAL:
Los troncos deben estar sin ningún defecto visible, con el propósito de obtener la
deflexión real, además deberá poseer una distancia libre entre apoyos de 30*D
donde D es el diámetro externo de la guadua para alcanzar la flexión pura.
En este caso las dimensiones entre apoyos es de 70cm por cuestiones de facilidad
de la maquina con cual vamos a realizar el ensayo.
3.2.5. PROCEDIMIENTO:
En el ensayo de flexión se registró la carga máxima de la caña guadua ya que la
resistencia de la misma supera la capacidad de la máquina.
Esto indica las excelentes características de la caña guadua.
Para esto se realizó los siguientes pasos:
1. Se corta la muestra de caña guadua de un metro de largo.
80
Figura 34. Corte de la muestra de caña guadua para flexión
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
2. Se coloca la muestra en la máquina de ensayo, dejando una
distancia libre entre apoyos de 70cm.
Figura 35. Colocación de la muestra en los apoyos.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
3. Colocación del cabezal de carga en centro de la luz.
81
Figura 36. Colocación del cabezal de carga al centro de la luz
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
4. Carga progresivamente hasta registrar la carga máxima de
rotura.
Figura 37. Registro de la carga máxima de rotura.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
82
Tabla 10. Resultado de los ensayos de flexión estática realizados sobre
madera ASTM d143
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS
MATERIAL: MADERA
MUESTRA No: 1
ESPECIE: CAÑA GUADUA
DIMENSIONES
DIÁMETRO
INTERNO (mm):
85.00 ÁREA
INTERNO(mm2):
5674.50
DIÁMETRO
EXTERNO (mm):
105.00 ÁREA EXTERNO
(mm2):
8659.01
L (mm): 700
CARGA DEFORMACIÓ
N
ESFUERZ
O
MÁXIMO
MOMENTO DEFLEXIÓ
N
mm X σ máx. FLECTOR (FLECHA)
P(KN) 10-2 MPa N-mm mm
10.90 0.0 2428.7 1907500.00 0.00
83
MUESTRA 1
CALCULO DE ESFUERZO MÁXIMO Y MOMENTO FLECTOR
Figura 38. Diagrama ensayo a la flexión
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, agosto 2015
DATOS:
P = 10.90 KN = 1111.473 Kg
L = 700 mm
D interno = 85 mm
D externo = 105.00 mm
CALCULO DE ESFUERZO MÁXIMO
𝜎𝑚𝑎𝑥 = 8 ∗ 𝑃 ∗ 𝐿
𝜋 ∗ 𝑑3
𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝟐𝟒𝟐𝟖. 𝟕𝟎 𝑴𝑷𝒂
84
CALCULO DE MOMENTO FLECTOR
𝑀 = 𝑃 ∗ 𝐿
4
𝑀 = 10.90 ∗ 70
4= 𝟏𝟗𝟎𝟕. 𝟓 𝑲𝒈 ∗ 𝒄𝒎
𝑴 = 𝟏𝟗𝟎𝟕𝟓𝟎𝟎 𝑵 − 𝒎𝒎
3.3. DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO A COMPRESIÓN DEL
PANEL PREFABRICADO DE CAÑA GUADUA + POLIURETANO +
MORTERO
3.3.1. ALCANCE:
Se especifica un método para realizar pruebas a compresión del panel prefabricado
de Caña Guadua.
3.3.2. OBJETIVO:
Calcular el esfuerzo a compresión del panel de caña guadua con un
punto de carga
Determinación de la carga máxima a la rotura del panel de caña
guadua
3.3.3. EQUIPO:
Maquina Universal de 60 Toneladas
3.3.4. MATERIAL:
Panel prefabricado de Caña Guadua relleno con poliuretano y revestimiento de
mortero
3.3.5. PROCEDIMIENTO:
En el ensayo de compresión se registra la carga máxima del panel de caña guadua
hasta la rotura
85
Para esto se realizó los siguientes pasos:
1. Registró los pesos de cada panel en la balanza cuya apreciación
es ± 1 onza.
Figura 39. Colocación de la muestra en la balanza
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
2. Colocación del panel en la Maquina Universal.
Figura 40. Colocación de la muestra en la Maquina Universal
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
86
3. Carga progresivamente hasta registrar la carga máxima de
rotura
.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
Figura 41. Registro de la carga máxima de rotura.
87
Tabla 11. Resultados de los ensayos de compresión realizados sobre paneles de caña guadua
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS
No. IDENTIFICACIÓN
DE LA MUESTRA
FECHA DE
ENSAYO
LONGITUD
TOTAL
(mm)
ALTO
(mm)
ESPESOR
(mm)
SECCIÓN
(mm)
CARGA
MÁXIMA
(KN)
RESISTENCIA
A
COMPRESIÓN
(MPa)
1 2 15/10/2015 750 200 83 16600 355.3 21.40
2 1 750 200 82 16400 479.0 29.21
3 4 750 200 82 16400 374.5 22.84
88
MUESTRA 2
CALCULO DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P = 355.3 KN = 36229.941 Kg
ALTO = 200 mm = 20 cm
ESPESOR = 83 mm = 8.3 cm
ÁREA = 16600 mm2 = 166 cm2
1 Mpa= 10.197 Kg/cm2
𝛔 =𝑷
𝑨𝒓𝒆𝒂
𝛔 =𝟑𝟔𝟐𝟐𝟗. 𝟗𝟒𝟏 𝑲𝒈
𝟏𝟔𝟔 𝒄𝒎𝟐
Figura 42. Diagrama ensayo a la compresión
89
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟏𝟖. 𝟐𝟓 𝑲𝒈
𝒄𝒎𝟐
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟏. 𝟒𝟎 𝐌𝐩𝐚
MUESTRA 1
CALCULO DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P = 479 KN = 48843.63 Kg
ALTO = 200 mm = 20 cm
ESPESOR = 82 mm = 8.2 cm
ÁREA = 16400 mm2 = 164 cm2
1 Mpa= 10.197 Kg/cm2
𝛔 =𝑷
𝑨𝒓𝒆𝒂
𝛔 =𝟒𝟖𝟖𝟒𝟑. 𝟔𝟑 𝑲𝒈
𝟏𝟔𝟒 𝒄𝒎𝟐
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟗𝟕. 𝟖𝟑 𝑲𝒈
𝒄𝒎𝟐
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟗. 𝟐𝟏 𝐌𝐩𝐚
90
MUESTRA 4
CALCULO DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P = 374.5 KN = 381.87 Kg
ALTO = 200 mm = 20 cm
ESPESOR = 82 mm = 8.2 cm
ÁREA = 16400 mm2 = 164 cm2
1 Mpa= 10.197 Kg/cm2
𝛔 =𝑷
𝑨𝒓𝒆𝒂
𝛔 =𝟑𝟖𝟏𝟖𝟕. 𝟕𝟔𝟓 𝑲𝒈
𝟏𝟔𝟒 𝒄𝒎𝟐
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟑𝟐. 𝟖𝟓 𝑲𝒈
𝒄𝒎𝟐
𝛔𝒎𝒂𝒙 = 𝟐𝟐. 𝟖𝟒 𝐌𝐩𝐚
91
3.4. Determinación del esfuerzo a flexión del panel prefabricado de caña
guadua + poliuretano + mortero.
3.4.1. ALCANCE:
Se especifica un método para realizar pruebas a flexión en los paneles prefabricados
de caña guadua
3.4.2. OBJETIVO:
Calcular el esfuerzo a flexión de los paneles de caña guadua con un
punto de carga
Determinación de la carga máxima a la rotura del panel de caña
guadua
3.4.3. EQUIPO:
Maquina Universal de 60 Toneladas
3.4.4. MATERIAL:
Panel prefabricado de Caña Guadua relleno con poliuretano y revestimiento de
mortero
3.4.5.-PROCEDIMIENTO:
En el ensayo de flexión se registra la carga máxima del panel de caña guadua hasta
la rotura
Para esto se realizó los siguientes pasos:
1. Registró los pesos de cada panel en la balanza cuya apreciación
es ± 1 onza.
92
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
2. Colocación del panel en la Maquina Universal.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
Figura 43. Colocación de la muestra en la balanza
Figura 44. Colocación del panel en la Maquina Universal
93
3. Carga progresivamente hasta registrar la carga máxima de
rotura
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
Figura 45. Registro de la carga máxima de rotura.
Figura 46. Registro de la carga máxima de rotura.
94
Tabla 12. Resultados ensayo de flexión realizados sobre paneles de caña guadua con revestimiento de mortero (2:1)
simplemente apoyada con carga aplicada al centro de la luz
DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS
No. IDENTIFICACIÓN
DE LA MUESTRA
FECHA DE
ENSAYO
ANCHO
(mm)
ESPESOR
(mm)
LONGITUD
TOTAL
(mm)
SECCIÓN
(mm)
APOYOS
L
(mm)
CARGA DE
ROTURA P
(KN)
1 6 15/10/2015 200 82 750 16400 700 8.50
2 5 200 82 750 16400 700 7.00
3 3 200 82 750 16400 700 7.90
95
MUESTRA 6:
CALCULO DE MOMENTOS
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre 2015
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P= 8.50 KN = 866.745 Kg
L= 700 mm = 70 cm
𝑀 = 𝑃 ∗ 𝐿
4
𝑀 = 866.745 ∗ 700
4= 𝟏𝟓𝟏𝟔𝟖. 𝟎𝟒 𝑲𝒈 ∗ 𝒄𝒎
CALCULO DE CORTANTES
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 𝑃
2
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 866.745
2= 𝟒𝟑𝟑. 𝟑𝟕 𝑲𝒈
Figura 47. Diagrama ensayo a la flexión
96
MUESTRA 5:
CALCULO DE MOMENTOS
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P= 7.00 KN = 713.79 Kg
L= 700 mm = 70 cm
𝑀 = 𝑃 ∗ 𝐿
4
𝑀 = 713.79 ∗ 700
4= 𝟏𝟐𝟒𝟗𝟏. 𝟑𝟐 𝑲𝒈 ∗ 𝒄𝒎
CALCULO DE CORTANTES
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 𝑃
2
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 713.79
2= 𝟑𝟓𝟔. 𝟖𝟗𝟓 𝑲𝒈
MUESTRA 3:
CALCULO DE MOMENTOS
DATOS:
1KN=101.97 Kgf
P= 7.9 KN = 805.563 Kg
L= 700 mm = 70 cm
97
𝑀 = 𝑃 ∗ 𝐿
4
𝑀 = 805.563 ∗ 700
4= 𝟏𝟒𝟎𝟗𝟕. 𝟑𝟓 𝑲𝒈 ∗ 𝒄𝒎
CALCULO DE CORTANTES
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 𝑃
2
𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 805.563
2= 𝟒𝟎𝟐. 𝟕𝟖 𝑲𝒈
98
4. CAPITULO IV: ANÁLISIS ECONÓMICO COMPARATIVO ENTRE
EL MÉTODO TRADICIONAL (MAMPOSTERÍA DE BLOQUE), Y EL
MÉTODO PROPUESTO EN EL SIGUIENTE PROYECTO
INVESTIGATIVO.
4.1. INTRODUCCIÓN:
En el presente capítulo se realizara el análisis económico de la propuesta de
construcción, para de esta manera poder comparar con los métodos tradicionales y así
ver cuán factible es la propuesta desde el punto de vista económico.
4.2. CRITERIOS Y GENERALIDADES:
Para el análisis económico hay que tomar en cuenta todos los aspectos para de esta
manera tener una información real y actualizada.
Se debe tomar en cuenta la disponibilidad del material y en la propuesta la
disponibilidad de la materia prima como lo es la caña guadua.
En el presente análisis se consideró los precios como si fuera en la ciudad de Quito, ya
que existe una gran diferencia con los precios de donde se cultiva la caña guadua.
Otro aspecto muy importante a tomar en cuenta es la seguridad, ya que se podría tener
la casa más económica pero si no es segura de nada nos serviría ya que la integridad
física de las personas es lo primordial.
Otro punto importante que se destaca en la propuesta es el ecológico, ya que la caña
guadua es un recurso ecológicamente sostenible ya que sus ciclos de producción son
cortos.
99
4.3. PRESUPUESTO:
4.3.1. PRESUPUESTO DE MAMPOSTERÍA TRADICIONAL A BASE
DE BLOQUES:
PRESUPUESTO DE MAMPOSTERÍA TRADICIONAL A BASE DE
BLOQUES HUECOS
PROYECTO: Construcción sostenible a base de caña guadua y poliuretano con
revestimiento de mortero
PROPIETARIO: U.C.E
PROPONENTE: Alfredo Erreyes, Tatiana Gómez
FECHA: 27 de octubre del 2015
ÁREA DE APLICACIÓN 1 m2
COD. CONCEPTO UNID. CANTI. Unitario Total
1 Bloque liviano de 15x20x40 m2 13 0.32 4.16
2 Arena lavada de rio para
pegado
m3 0.013 19 0.247
3 Arena lavado de rio para
revestimiento
m3 0.048 19 0.912
4 Cemento para pegado Kg 6 0.1526 0.92
5 Cemento para revestimiento Kg 14 0.1526 2.13
TOTAL 8.37
100
4.3.1. PRESUPUESTO DEL MÉTODO PROPUESTO A BASE DE CAÑA
GUADUA:
PRESUPUESTO DE MAMPOSTERÍA A BASE DE CAÑA GUADUA Y
MORTERO
PROYECTO: Construcción sostenible a base de caña guadua y poliuretano con
revestimiento de mortero
PROPIETARIO: U.C.E
PROPONENTE: Alfredo Erreyes, Tatiana Gómez
FECHA: 27 de octubre del 2015
ÁREA DE APLICACIÓN 1 m2
COD. CONCEPTO UNID. CANTI. Unitario Total
1 Caña guadua longitud 6 metros m2 1 1.80 1.80
2 Poliuretano ó espuma flex m3 1 1.25 1.25
3 Arena lavado de rio para
revestimiento
m3 0.048 19 0.912
4 Cemento para revestimiento Kg 12 0.1526 1.831
5 Clavos Kg 0.5 1 0.50
TOTAL 6.30
101
4.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PROPUESTA DE DISEÑO:
Del presupuesto obtenido en los cuadros anteriores se puede observar que el modelo
propuesto a base de caña de guadua tiene un costo alrededor de un 25% menos que el
método tradicional con bloques huecos.
Hay que tomar en cuenta que los valores de la caña guadua son referenciados a la
ciudad de Quito, esto quiere decir que para las poblaciones donde existe la materia
prima cercana el costo de la misma es menor lo cual proporcionaría un ahorro
substancial adicional.
Otro punto a tomar en cuenta es la facilidad de construcción y por ende el ahorro de
tiempo que el método propuesto a base de caña guadua nos brinda.
Estos permite recomendar que la construcción de estas paredes se pueda realizar
directamente por las personas beneficiarias sin la necesidad de la contratación de mano
calificada, para esto se ha elaborado de un manual práctico que servirá de guía en la
construcción de una vivienda de interés social y ecológicamente sostenible.
102
5. CAPITULO V: DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA DE
INTERÉS SOCIAL DE UN NIVEL, A BASE DE PAREDES PORTANTES DE
CAÑA GUADUA Y POLIURETANO CON REVESTIMIENTO DE
MORTERO.
5.1. INTRODUCCIÓN
Para el diseño de las paredes portantes propuestas es complejo calcular con precisión
el módulo de elasticidad debido a que no es un material homogéneo, la pared se
encuentra formada por una estructura de madera (Laurel), con dos capas de caña
guadua una interior y exterior respectivamente, en la mitad de estas dos capas se
encuentra el poliuretano o a su vez la espuma Flex, que cumplirá la función de aislante
acústico y térmico. Por lo tanto para el diseño se adoptara el módulo de elasticidad de
la caña guadua debido a que es el material predominante en las paredes.
5.2. MODULO DE ELASTICIDAD DE LA CAÑA GUADUA
De los ensayos realizados en el presente trabajo de gradación se determinó que el
módulo de elasticidad de la caña guadua varía desde 129000 kg/cm2 hasta 185000
kg/cm2, para la modelación de la estructura se adoptó el Modulo de Elasticidad de
185000 kg/cm2, bajo el criterio que se tiene el aporte de otros materiales como es la
Madera y el Mortero.
5.3. MODULO DE ELASTICIDAD DEL LAUREL.
Según estudios realizados por el Ing. Agr. Félix Martinuzzi, en su Libro Fichas
Técnicas De Maderas, el Módulo de Elasticidad a compresión del Laurel está en el
orden de 97000 Kg/cm2, y su Densidad varia de 0.5 T/m3 hasta 0.78 t/m3, esto depende
de la clase del laurel y de la región de donde se encuentre la misma.
5.4. DEFINICIÓN DE LA CARGA MUERTA.
Para definir la carga muerta se tiene dos componentes importantes que actúan en las
paredes, el peso propio de los paneles de cubierta y las vigas y viguetas de madera.
103
5.4.1. PANELES DE CUBIERTA:
Para los paneles de cubierta nos guiamos de la marca comercial ROOFTEC, quienes
en su manual de presentación al cliente proporcionan las características técnicas de la
cubierta y sus diferentes presentaciones. Para la vivienda se escogió los paneles de
duratecho de 4.80 metro por un metro de ancho útil.
Tabla 13. Características técnicas de cubierta
Elaborado por: Manual de presentación del cliente de ROOFTEC
Utilizaremos 18 paneles de duratecho, con un peso de 13.79 kg cada uno.
PESO TOTAL DE LA CUBIERTA = 18*13.79 Kg = 248.22Kg
Elaborado por: Manual de presentación del cliente de ROOFTEC
Longitud Peso (0.30 mm) Peso (0.25 mm) Área
1.80 m
2.40 m
3.00 m
3.60 m
4.20 m
4.80 m
5.00 m
5.40 m
6.00 m
7.00 m
5.17 kg.
6.90 kg.
8.62 kg.
10.34 kg.
12.07 kg.
13.79 kg.
14.37 kg.
15.51 kg.
17.24 kg.
20.11 kg.
3.53 kg.
4.71 kg.
5.89 kg.
7.07 kg.
8.24 kg.
9.42 kg.
9.81 kg.
10.60 kg.
11.78 kg.
13.74 kg.
1.53 m2
2.05 m2
2.56 m2
3.07 m2
3.59 m2
4.10 m2
4.27 m2
4.61 m2
5.13 m2
5.98 m2
Figura 48. Prototipo de Cubierta
104
5.4.2. VIGAS Y VIGUETAS DE LAUREL.
Para la cubierta utilizaremos un total de 18 vigas y 9 viguetas, de 12cm x 6cm y 10cm
x 5cm de sección respectivamente estas medidas son las comerciales en el mercado y
las que más se ajustan para propósitos de maniobrabilidad.
PESO VIGAS=18*(0.78 T/m3*0.12*0.06*9)=0.909 T
PESO VIGUETAS = 9*(0.78 T/m3*0.10*0.05*9)=0.316 T
PESO TOTAL = 1.22 toneladas. = CARGA MUERTA.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, octubre2015
5.4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE LAS SECCIONES DE LA VIGAS.
Tabla 14. Tensiones para madera admisibles en kg/cm2
Tipo de
esfuerzo
Coníferas europeas Madera laminada
de coníferas
europeas
Haya y
roble
Calidad Calidad Calidad
regular III II I II I
Flexión 70 100 130 110 140 110
Tracción 0 85 105 85 105 100
Compresión
II
60 85 110 85 110 100
Figura 49. Disposición de Vigas y Viguetas
105
Compresión
II
20
25 (1)
20
25(1)
20
25 (1)
20
25 (1)
20
25 (1)
30
40 (1)
Corte II 9 9 9 9 9 10
Corte
debido a
esfuerzo
cortante II
9 9 9 12 12 10
Elaborado por: Carlos Baso López, Dr. Ingeniero del monte (LAS TENSIONES
ADMISIBLES DE LA MADERA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN
ALEMANIA)
CARGA TOTAL = CM+CV= 6080 kg/cm2 (Del cálculo obtenido para el diseño de la
estructura)
ESFUERZO ADMISIBLE= P/A
Donde:
P = Carga
A = Área
A=P / ESFUERZO ADMISIBLE
A= 6080 kg/ 130 kg/cm2
A= 2.68 cm2
A= L * L
L= 1.34 cm
Área usada > Área mínima
72cm2 > 2.68cm2 OK
106
5.5. DETERMINACIÓN DE CARGA VIVA.
Según la norma CPE INEN 5, la carga viva para cubiertas por servicio es de 60 kg/m2.
CARGA VIVA POR SERVICIO = 9m*9m*60 kg/m2= 4860 kg = 4.86 t
Tabla 15. Cargas vivas mínimas para cubiertas en kg/ m2
Elaborado por: CÓDIGO DE PRÁCTICA ECUATORIANO CPE INEN 5
Inclinación de la
cubierta
Área tributaria de carga en metros cuadrados para
cualquier elemento estructural
0 a 20 21 a 60 Sobre 60
Plana o con
pendiente menor que
1 : 3
Arco con bóveda
con flecha menos a
1/8 de luz
100 80 60
Pendiente de 1 : 3 a
menos de 1 : 1
Arco con bóveda
con flecha de 1/8 a
menos 3/8 de luz
80 70 60
Pendiente de 1: 1 y
mayor
Arco o bóveda con
flecha de 3/8 de luz
o mayor
60 60 60
Marquesinas,
excepto cubiertas
con tela
25 25 25
Invernaderos y
edificios agrícolas
50 50 50
107
5.6. PARÁMETROS DE DISEÑO SISMO RESISTENTE SEGÚN LA
NORMA NEC-14
Para el espectro de diseño se consideró un suelo tipo C correspondiente a suelos
intermedios, y escogimos al Cantón Gonzalo Pizarro en la Provincia de Sucumbíos,
que se encuentra en la zona 3, con un factor Z=0.3.
El tipo de suelo escogido es referencial, dependiendo del sitio del proyecto se tendrá
que verificar dicho valor.
TIPO DE PERFIL DE SUELOS PARA EL DISEÑO SÍSMICO
Tabla 16. Clasificación de los perfiles de suelos.
Tipo de
perfil de
suelo
Descripción Definición
A Perfil de roca competente Vs ≥ 1500 m/s
B Perfil de roca de rigidez media 1500 m/s > Vs ≥ 760 m/s
C Perfil de suelo muy denso a roca blanda
que cumpla con el criterio de velocidad de
onda de cortante, o
760 m/s > Vs ≥ 360 m/s
Perfil de suelo muy denso o roca blanda,
que cumpla con cualquiera de los dos
criterios
N ≥ 50.0
Su ≥ 100 KPa
D Perfil de suelos rígidos que cumplan con el
criterio de velocidad de onda de cortante, o
360 m/s > Vs ≥ 180 m/s
Perfil de suelos rígidos que cumplan
cualquiera de las dos condiciones.
50 > N ≥ 15.0
100 KPa > Su ≥ 50 KPa
E Perfil que cumpla el criterio de velocidad
de onda de corte, o
Vs < 180 m/s
Perfil que contiene un espesor total H
mayor de m de arcillas blandas
IP > 20
W ≥ 40%
108
Su < 50 KPa
F Los perfiles de suelo tipo F requieren una
evaluación realizada explícitamente en el
sitio por un ingeniero geotecnia.
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN DE SUELO EN ZONAS DE PERIODO
CORTO
Fa = Coeficiente de amplificación de suelo en zonas de periodo corto
Fa = 1.25
Tabla 17. Tipo de suelo y Factores de sitio Fa
Tipo de
perfil de
suelo
Zona sísmica y factor Z
I II III IV V VI
0.15 0.25 0.30 0.35 0.40 ≥0.5
A 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
B 1 1 1 1 1 1
C 1.4 1.3 1.25 1.23 1.2 1.18
D 1.6 1.4 1.3 1.25 1.2 1.12
E 1.8 1.4 1.25 1.1 1.0 0.85
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
109
AMPLIFICACIÓN DE LAS ORDENADAS DEL ESPECTRO ELÁSTICO DE
RESPUESTA DE DESPLAZAMIENTO PARA DISEÑO EN ROCA.
Fd = Amplificación de las ordenadas del espectro elástico de respuesta de
desplazamiento para diseño en roca.
Fd =1.19
Tabla 18. Tipo de suelo y Factores de sitio Fd
Tipo de
perfil de
suelo
Zona sísmica y factor Z
I II III IV V VI
0.15 0.25 0.30 0.35 0.40 ≥0.5
A 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
B 1 1 1 1 1 1
C 1.36 1.28 1.19 1.15 1.11 1.06
D 1.62 1.45 1.36 1.28 1.19 1.11
E 2.1 175 1.7 1.65 1.6 1.5
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE LOS SUELOS
FS = Comportamiento no lineal de los suelos
FS = 1.02
Tabla 19. Tipo de suelo y Factores de comportamiento inelástico del subsuelo FS
Tipo de
perfil de
suelo
Zona sísmica y factor Z
I II III IV V VI
0.15 0.25 0.30 0.35 0.40 ≥0.5
A 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
B 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
C 0.85 0.94 1.02 1.06 1.11 1.23
110
D 1.02 1.06 1.11 1.19 1.28 1.40
E 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
CATEGORÍA DE EDIFICIOS Y COEFICIENTE DE IMPORTANCIA I
I= 1
Tabla 20.Categoría de edificios y coeficiente de importancia I
Categoría Tipo de uso, destino e importancia Coeficiente I
Edificaciones
esenciales
Hospitales, clínicas, Centros de salud o de
emergencia sanitaria. Instalaciones militares, de
policía, bomberos, defensa civil. Garajes o
estacionamientos para vehículos y aviones que
atienden emergencias. Torres de control aéreo.
Estructuras de centros de telecomunicaciones u
otros centros de atención de emergencias.
Estructuras que albergan equipos de generación
y distribución eléctrica. Tanques u otras
estructuras utilizadas para depósito de agua u
otras substancias anti-incendio. Estructuras que
albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos
u otras substancias peligrosas.
1.5
Estructuras de
Ocupación
especial
Museos, iglesias, escuelas y centros de educación
o deportivos que albergan más de trescientas
personas. Todas las estructuras que albergan más
de cinco mil personas. Edificios públicos que
requieren operar continuamente
1.3
111
Otras
estructuras
Todas las estructuras de edificación y otras que
no clasifican dentro de las categorías anteriores
1
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
GRUPOS ESTRUCTURALES DE ACUERDO AL VALOR DE R
R = 1
Tabla 21. Coeficiente R para sistemas estructurales de ductilidad limitada
Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada R
Pórticos resistentes a momento
Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada
en la NEC-SE-HM, limitados a viviendas de hasta 2 pisos con luces de
hasta 5metros.
3
Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada
en la NEC-SE-HM con armadura electro soldada de alta resistencia
2.5
Estructuras de acero conformado en frío, aluminio, madera, limitados a 2
pisos.
2.5
Muros estructurales portantes
Mampostería no reforzada, limitada a un piso 1
Mampostería reforzada, limitada a 2 pisos 3
Mampostería confinada, limitada a 2 pisos 3
Muros de hormigón armado, limitada a 4 pisos 3
Elaborado por: NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (NEC-
2014, CAPITULO II)
COEFICIENTE SÍSMICO ESTÁTICO.
112
Del análisis sísmico según la NEC-14, Capitulo II se obtuvieron los siguientes valores:
I= 1
Sa= 0.975
R= 1
Coeficiente de riguridad en planta: ǾP=1
Coeficiente de riguridad en elevación: ǾE=1
𝐶. 𝑆. 𝐸 =𝐼 ∗ 𝑆𝑎
𝑅 ∗ ∅𝑃 ∗ ∅𝐸
𝐶. 𝑆. 𝐸 =1 ∗ 0.975
1 ∗ 1 ∗ 1
𝐶. 𝑆. 𝐸 = 0.975
Tabla 22. Coeficiente de balasto.
Tipo de suelo Módulo de deformación
Eo (kg/ cm2)
Coeficiente de balasto
Placa de 1 pie2
Ks (kg/cm3)
Suelo fangoso 11.00 a 33.00 0.50 a 1.50
Arena seca o húmeda,
suelta (NSPT 3 a 9)
0.16 H a 0.48 H
1.20 a 3.60
Arena seca o húmeda,
media (NSPT 9 a 30)
0.48 H a 1.60 H 3.60 a 12.00
Arena seca o húmeda,
densa (NSPT 30 a 50)
1.60 H a 3.20 H 12.00 a 24.00
Grava fina con arena fina 1.07 H a 1.33 H 8.00 a 10.00
Grava media con arena
fina
1.33 H a 1.60 H 10.00 a 12.00
Grava media con arena
gruesa
1.60 H a 2.00 H 12.00 a 15.00
Grava gruesa con arena
gruesa
2.00 H a 1.60 H 15.00 a 20.00
Grava gruesa firmemente
estratificada
2.66 H a 5.32 H 20.00 a 40.00
Arcilla blanda qu 0.25 a
0.50 Kg/cm2)
15 a 30 0.65 a 1.30
113
Arcilla media qu 0.50 a
2.00 Kg/cm2)
30 a 90 1.30 a 4.00
Arcilla compacta qu 2.00
a 4.00 Kg/cm2)
90 a 180 4.00 a 8.00
Arcilla margosa dura qu
4.00 a 10.00 Kg/cm2)
180 a 480 8.00 a 21.00
Marga arenosa rígida 480 a 1000 21.00 a 44.00
Arena de miga y tosco 500 a 2500 22 a 110
Marga 500 a 50000 22 a 2200
Caliza margosa alterada 3500 a 5000 150 a 220
Caliza sana 20000 a 800000 885 a 36000
Granito meteorizado 700 a 200000 30 a 9000
Granito Sano 40000 a 800000 1700 a 3600
Elaborado Por: Juan José Rosas Alaguero (GEOTECNIA APLICADA Y
CIMENTACIONES)
El valor del Balasto es referencial y deberá ser comprobado dependiendo del sitio del
proyecto, en el diseño se tomara un valor de Balasto considerando el peor de los casos
que es para un suelo fangoso Coef. De Balasto = 0.5 kg/cm2.
5.7. CARGA AXIAL RESISTENTE:
De los ensayos realizados en el Laboratorio se pudo determinar la Carga axial máxima
promedio, a la cual se multiplico por un coeficiente de reducción para obtener la carga
axial resistente.
Tabla 23. Valores del Coeficiente de reducción de resistencia ɸ
FUERZAS COEFICIENTE DE REDUCCIÓN
DE RESISTENCIA
Fuerzas horizontales perpendiculares al plano del muro
Flexión y flexo-compresión 0.80
Cortante 0.60
Fuerzas horizontales paralelas al plano del muro
Flexión 0.85
Compresión y Flexo - Compresión 0.60
114
Elaborado por: CÓDIGO DE PRACTICA ECUATORIANO CPE INEN – NEC
– SE – MP 26-6
F axial max = 41.08 ton.
F axial resit. = F axial max*Ǿ red.
F axial resit. = 41.08ton*0.6
F axial resit.= 24.65 ton.
5.8. MOMENTO RESISTENTE:
El momento resistente promedio se pudo determinar mediante ensayos a flexión de los
paneles en el laboratorio, obteniendo los siguientes resultados.
M resit .=13.92 ton-m
5.9. MODELACIÓN MATEMÁTICA MEDIANTE EL SOFTWARE SAP
2000
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Figura 50. Resultado de F11, en dirección horizontal con el peso propio de la
estructura.
115
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
2.66 ton. < 24.65 ton. OK
116
Figura 51. Resultado de F22, en dirección vertical con el peso propio de la
estructura.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
1.64 ton. < 24.65 ton. OK
117
Figura 52. Resultado de F11, en dirección horizontal con carga muerta.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
1.08 ton. < 24.65 ton. OK
118
Figura 53. Resultado de F22, en dirección vertical con carga muerta.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
1.08 ton. < 24.65 ton. OK
119
Figura 54. Resultado de F22, en dirección vertical con carga viva.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
3.50 ton. < 24.65 ton. OK
120
Figura 55. Resultado de F11, en dirección horizontal con la envolvente máxima.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
23.87 ton. < 24.65 ton. OK
121
Figura 56. Resultado de F22, en dirección vertical con la envolvente máxima.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado más crítico de la modelación, con el del ensayo realizado en
los paneles a compresión se tiene los siguientes resultados.
F (ultimo) < F (resistente).
16.94 ton. < 24.65 ton. OK
122
Figura 57. Resultado de M11, en dirección horizontal con la envolvente máxima.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado del momento más crítico de la modelación, con el del
momento que se obtuvo en el ensayo a Flexión realizado en los paneles se tiene los
siguientes resultados.
M (ultimo) < M (resistente).
0.805 ton-m. < 13.92 ton-m. OK
123
Figura 58. Resultado de M22, en dirección vertical con la envolvente máxima.
Elaborado por: ERREYES, A; GÓMEZ, T, noviembre 2015
Comparando el resultado del momento más crítico de la modelación, con el del
momento que se obtuvo en el ensayo a Flexión realizado en los paneles se tiene los
siguientes resultados.
M (ultimo) < M (resistente).
0.48 ton-m. < 13.92 ton-m. OK
124
6. CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. CONCLUSIONES
De los ensayos del laboratorio se pudo comprobar las bondades de la caña
guadua en cuanto a su resistencia a la tracción, obteniendo un esfuerzo a la
tracción promedio de 162 Mpa.
Mediante una comparación con el ensayo a tracción de una varilla comercial de
acero de 12 mm, se puede determinar que el esfuerzo a tracción de la caña esta
alrededor de un 70% del esfuerzo a la tracción de varilla de acero de 12 mm de
diámetro.
Se determinó el módulo de elasticidad de la caña guadua cuyos valores varía
desde 129000 kg/cm2 hasta 185000 kg/cm2.
Se determinó el esfuerzo máximo a flexión que es igual a 2428.7 Mpa, cabe
mencionar. que el dial de la maquina utilizada para el ensayo seguía registrando
valores, pero se tuvo que parar debido a que se estaba acercando a la máxima
lectura de la máquina de ensayo.
De los ensayos a compresión de los paneles se pudo registrar una carga máxima
promedio de 402.93 Kn.
De los ensayos a Flexión de los paneles se obtuvo un momento flector máximo
promedio de 13918 kg-cm.
Se realizó un análisis económico comparativo con un método tradicional como
son la mampostería de Bloque Hueco, siendo las paredes propuestas un 25%
más económico que el método tradicional.
Mediante la utilización de software SAP-2000 se pudo analizar una vivienda de
interés social empleando el método constructivo propuesto, donde se pudo
comprobar que la vivienda responde favorablemente ante las diferentes
solicitaciones de Peso Propio, Carga Muerta, Carga Viva y Sismo.
125
De esta manera se puede concluir que la vivienda construida con estas paredes
a base de caña guadua con poliuretano y revestimiento de mortero es económica
con relación a métodos tradicionales y además es segura.
6.2. RECOMENDACIONES
Se deberá realizar el curado previo de la caña guadua para evitar que sea
afectada por hongos e insectos.
Un factor muy importante a tomar en cuenta es el ménguate lunar, ya que en
luna tierna los vasos capilares de la caña guadua se encuentran llenos de agua,
lo que le hace propensa a deteriorarse por la pudrición.
Se recomienda la construcción de estas viviendas en las zonas tropicales y sub
tropicales ya que existe la materia prima como es la Caña Guadua, de esta
manera se abarataría los costos.
Se debería implementar en el laboratorio de ensayos de materiales equipos que
permitan realizar los ensayos con mayor precisión con estos tipos de materiales
no convencionales.
Dependiendo del lugar donde se vaya a realizar el proyecto se debe hacer un
estudio del tipo de suelo y sus características ya que las empleadas en este
presente trabajo son referenciales y puede variar dependiendo del lugar.
La capa de recubrimiento de mortero podría ser opcional, ya que su función
como su nombre lo indica es de recubrimiento mas no estructural.
126
BIBLIOGRAFÍA
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Económicas con Bambú-Concreto”.
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constructivo del Pabellón Zeri” asignatura reflexión, critica y
propuestas sobre las técnicas constructivas, universidad
politécnica de Cataluña UPC.
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Mecánicas de la Guadua Angustifolia Kunth y Aplicación al
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parquets/2014/07/30/tipos-de-aislantes-termicos-y-acusticos
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recomendaciones (actualizado). Obtenido de Recuperado de
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elaboración de tablas para encofrado. (Tesis de Grado,
E.S.P.O.L.). Obtenido de
http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/14692
127
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mediante Acuerdo Ministerial Nro. 0047 del 15 de diciembre de
2014), Capitulo II PELIGRO SÍSMICO DISEÑO SISMO
RESISTENTE.
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de mampostería. Requisitos.
15. Poliuretano, un óptimo aislante. (26 de octubre de 2012). Obtenido
de “Poliuretano, un óptimo aislante” (2012, 26 octubre). Extra
http://www.imptek.com/index.php/noticias-eventos/356-
poliuretano-un-optimo-aislante
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solución de hoy para las necesidades de mañana. Obtenido de
http://www.excellence-in-
insulation.eu/site/fileadmin/user_upload/PDF/library/facts/The_be
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de Madera. (Tesis Ing. Civil U. S. G.).
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19. SANDHU, G.S. ( 1975). Studies on insects infesting wood and
bamboo household articles and their control. J. Res. Punjab Agric.
Univ. 12(2): .
128
ANEXO 1. MANUAL DE
CONSTRUCCIÓN PARA CASA
DE UN NIVEL DE CAÑA
GUADUA Y POLIURETANO
129
Nivelación y limpieza de terrenos
Terreno nivelado de 10 x10 metros
Construcción del piso de cimentación o base de la estructura preferiblemente de un
hormigón con f´c =210 Kg/cm2, previamente armar el encofrado para la base.
130
Antes de fundir la base dejar las instalaciones sanitarias de la cocina y del baño con
tubería de p.v.c. de 2”, 3” y 4” para que el desfogue de las aguas negras se realizará en
una fosa séptica o conexión domiciliaria de alcantarillado más cercana.
La base tiene las siguientes dimensiones 8 x 8 x 0.15 metros
131
Dosificación del hormigón
Cada porción tiene 19 litros ó 19 kg.
Por lo tanto cada saco de cemento de 50kg, entraran:
6 porciones de arena (114 kg)
4 porciones de ripio (76 kg)
1½ de agua (28,5 Litros)
En el piso de la vivienda entraran 70 sacos de cemento
Armado de los marcos de las paredes con pilares y vigas de madera de 10 x 10 de
sección.
132
Unimos todo con clavos de 5 pulgadas
Tener en cuenta donde se va dejar las ventanas y puertas para prever el armado del
marco.
Fijación de los marcos a la base de la vivienda con taco Fisher.
133
Continuamos armando todos los marcos en la base de la estructura
Realizar las instalaciones eléctricas y sanitarias de la vivienda en los marcos de madera
Obtener la caña guadua que esté lista para la construcción. Véase capítulo I del Marco
Teórico
Colocación de la caña guadua que esté lista para la construcción partiendo por el
exterior de los marcos de madera.
134
Colocación del poliuretano y la capa interior de la caña guadua.
Colocación de la malla en las paredes de caña guadua en el interior y exterior de la
vivienda.
135
Realizar el revestimiento con mortero con una relación 2:1 (2 volúmenes de arena y
uno de cemento y agua suficiente para formar la masa)
Una vez revestido toda la vivienda proceder a colocar el techo.
136
Colocar una malla mosquitera en la parte superior de las paredes y el techo para ayudar
en la ventilación e ingreso de insectos
Colocación de las vigas y viguetas para proceder a colocar el techo de zinc.
137
Las vigas tendrán una sección de 12cm x 6 cm y se colocaran cada 50 cm.
Las viguetas tendrán una sección de 10cm x 5 cm y se colocara cada 100 cm se
colocaran cada metro.
En esta vivienda entraran 18 vigas y 9 viguetas en total.
Vivienda terminada en su totalidad.
Nota: Todos los gráficos fueron elaborados por los autores.
138
ANEXO 2. RESULTADOS DE LOS
ENSAYOS REALIZADOS EN EL
LABORATORIO DE ENSAYOS DE
MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD
CENTRAL DEL ECUADOR
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
ANEXO 3. DISEÑO
ARQUITECTÓNICO DE LA
VIVIENDA DE UN NIVEL
149
150
PVC - D 110mm 2%
PVC - D 50mm 2%
PVC - D 50mm 2%
PVC - D 50mm 2%
N+0.00
PVC - D 110mm 2%
SALIDA A ALCANTARILLADO PVC - D 110mm 2%
SANITARIO
ESCALA_ _ _1:50
151
L=8.60m
N+0.00
PVC-UR
ᶲ3/4”
SISTEMA HIDRAULICO TUBERIA DE AGUA POTABLE PVC TEE
VALVULA DE COMPUERTA NOTA: FALTA COLOCAR MEDIDORES AGUA POTABLE
ESCALA_ _ _1:50
Desde medidor
152
INSTALACIONES ELECTRICAS LUMINARIAS
ESCALA_ _ _1:50
N+0.00
INSTALACIONES ELECTRICAS TOMACORRIENTES
ESCALA_ _ _1:50
153
N+0.00
INSTALACIONES ELECTRICAS TOMACORRIENTES
ESCALA_ _ _1:50