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    UNIONES A TENSIN EN GUADUA CON MORTERO Y VARILLA.COMPORTAMIENTO DE UNIONES CON USO DE EXPANSIVO EN EL

    MORTERO.

    EDWIN HEL FLREZ FORERO

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL Y AGRCOLA

    UNIDAD ACADMICA DE ESTRUCTURAS

    BOGOT D.C.

    2003

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    UNIONES A TENSIN EN GUADUA CON MORTERO Y VARILLA.COMPORTAMIENTO DE UNIONES CON USO DE EXPANSIVO EN EL

    MORTERO

    EDWIN HEL FLREZ FORERO

    Trabajo de grado para optar el ttulo de

    INGENIERO CIVIL

    Directora

    CAORI PATRICIA TAKEUCHI TAN

    Ingeniera Civil

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

    FACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL Y AGRCOLA

    UNIDAD ACADMICA DE ESTRUCTURAS

    BOGOT D.C.

    2003

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    NOTA DE ACEPTACIN

    ING. CAORI PATRICIA TAKEUCHI TANDirectora del Proyecto de Grado

    ING. JOSE GABRIEL GMEZ CORTS

    Jurado

    ING. JOSE RICARDO MARTNEZ VARGASJurado

    Bogot D.C., 8 de Agosto de 2003

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    A Dios y a la vida, por poder estar haciendo lo que me gusta hacer.

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    Agradecimientos

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 9

    AGRADECIMIENTOS

    A mis padres y hermano por darme apoyo dentro de ese ncleo familiar, porque me han enseado los

    principios y me han dado la oportunidad de formarme intelectual y moralmente para poder, en este caso, estar

    presentando este proyecto. Tambin agradezco muy especialmente a mis tas y familiares que me han

    apoyado y me han colaborado para haber logrado la culminacin satisfactoria de este proyecto.

    A mis maestros que me colaboraron en este proyecto:

    A la ingeniera Caori Takeuchi, directora del proyecto quien me dio la idea y me gui durante el desarrollo de

    esta idea.

    Al ingeniero Gabriel Gmez, quien muy amablemente me colabor durante la parte del diseo de mezclas de

    mortero y quien me aport mucho y me apoy en gran parte de este proyecto.

    A las personas que me facilitaron los materiales:

    Al ingeniero Germn Hermida, quien me proporcion los aditivos que entran a jugar gran parte dentro del

    desarrollo del tema y quien en su debido momento me brind su ayuda y consejo profesional.

    Al ingeniero Camilo Ros, quien me colabor con algunos ensayos de cemento.

    Al ingeniero Hctor Romero, quien me suministr la ceniza volante y sus propiedades.

    A los laboratoristas:

    Jorge en la parte de cementos, con los diseos preliminares de las mezclas de mortero. Pastor Riao en laparte de agregados, ensayos de cubos y mezclas de relleno. Eduardo Gamboa en los ensayos mecnicos de

    todas las probetas.

    A mis compaeros y amigos:

    A Jorge Garzn, quien fue parte de este proyecto en su comienzo y me colabor en el corte de la guadua y el

    ensayo de las probetas.

    A Alejandro Romero, a quien no le import ensuciarse y trabajar fuertemente durante toda la parte de

    ensamblaje, relleno y ensayo de las probetas, con tal de ayudar a un amigo.

    A Andria Jaramillo, a quien conoc en este proyecto y pude comprobar la calidad humana de esta persona. Mecolabor en la parte de tiempos de fraguado.

    A otros amigos y compaeros que no puedo dejar de nombrar como Alejandro Durn y Jorge Martnez que

    tambin pusieron su grano de arena en este proyecto.

    A Yuly Pardo, mi novia. Le doy las gracias no solo por colaborarme en todas las etapas del proyecto

    madrugando y trabajando en una tesis que la hizo tambin suya, sino tambin por su gran apoyo moral que

    siempre me impulsaba a seguir trabajando.

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 11

    TABLA DE CONTENIDO

    1. JUSTI F ICACIN .....................................................................................................19

    2. OBJETI VO ................................................................................................................21

    2.1 Objetivo General.......................................................................................................21

    2.2 Objetivos Especficos.................................................................................................21

    3. LA GUADUA............................................................................................................. 22

    3.1 Generalidades...........................................................................................................22

    3.2 Morfologa................................................................................................................24

    3.3 Partes de la Guadua..................................................................................................26

    3.4 Corte .......................................................................................................................27

    3.5 Curado.....................................................................................................................28

    3.6 Tratamientos Qumicos..............................................................................................29

    4. ANTECEDENTES....................................................................................................30

    4.1 Propuesta de Jenny Garzn .......................................................................................33

    4.2 Propuesta de Csar Pea y Hugo Rodrguez ...............................................................36

    4.3 Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo ...............................................................374.4 Otros datos de inters...............................................................................................39

    5. UNIN PROPUESTA ..............................................................................................41

    5.1 Caractersticas de la unin.........................................................................................41

    5.2 Caractersticas de la mezcla de mortero .....................................................................42

    5.3 Problemas de la unin...............................................................................................43

    5.4 Metodologa de Ensamble..........................................................................................46

    6. MATERI AL ES UTI L I ZADOS .................................................................................50

    6.1 Guadua ....................................................................................................................50

    6.2 Cemento ..................................................................................................................53

    6.2.1. Definicin.........................................................................................................53

    6.2.2. Cementos Utilizados..........................................................................................53

    6.2.3. Propiedades fsicas de los cementos utilizados ....................................................54

    6.2.4. Resultados de ensayos de propiedades fsicas de los cementos ............................56

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero12

    6.3 Arena.......................................................................................................................56

    6.3.1. Propiedades fsicas de la arena ..........................................................................57

    6.3.2. Resultados de los ensayos de propiedades fsicas de la arena ..............................59

    6.4 Ceniza Volante..........................................................................................................60

    6.4.1. Definicin.........................................................................................................60

    6.4.2. Propiedades de la Ceniza Volante.......................................................................61

    6.5 Aditivos ....................................................................................................................62

    6.5.1. Generalidades...................................................................................................62

    6.5.2. Clasificacin......................................................................................................63

    6.5.3. Aditivo Expansor ...............................................................................................63

    6.5.4. Aditivo Superplastificante ..................................................................................65

    6.6 Varillas.....................................................................................................................66

    7. MEZCLAS DE M ORTERO......................................................................................69

    7.1 Generalidades...........................................................................................................69

    7.2 Propiedades especficas de la mezcla .........................................................................69

    7.3 Mtodo de diseo de mezclas de mortero...................................................................72

    7.3.1. Determinacin de la relacin A/C .......................................................................73

    7.3.2. Estimacin de la resistencia a 28 das.................................................................73

    7.3.3. Contenidos de los diferentes materiales .............................................................73

    7.3.4. Volmenes y Pesos de los materiales .................................................................76

    7.3.5. Correccin por humedad de la arena..................................................................76

    7.3.6. Ejemplo de diseo ............................................................................................77

    7.3.7. Procedimiento de mezclado ...............................................................................79

    7.4 Ceniza como reemplazo del cemento .........................................................................81

    7.5 Cronologa de los ensayos .........................................................................................83

    7.5.1. Primeros Resultados (mezclas 1A-02).................................................................84

    7.5.2. Segundos Resultados (mezclas 1A-03) ...............................................................84

    7.5.3. Terceros Resultados (mezclas SA-03).................................................................88

    8. METODOLOGA DE REL LENO Y ENSAYOS.....................................................90

    8.1 Mezcla y Relleno de Cautos .....................................................................................90

    8.1.1. Mtodos propuestos..........................................................................................91

    8.1.2. Metodologa de relleno......................................................................................92

    8.2 Ensayos de las uniones .............................................................................................94

    8.2.1. Mquinas de ensayos ........................................................................................95

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 13

    8.2.2. Descripcin del montaje de las probetas.............................................................97

    9. RESULTADOS.......................................................................................................... 98

    9.1 Mezclas de mortero...................................................................................................98

    9.1.1. Primeros Resultados (mezclas 1A-02).................................................................999.1.2. Segundos Resultados (mezclas 1A-03) .............................................................100

    9.1.3. Terceros Resultados (mezclas SA-03)...............................................................101

    9.2 Probetas.................................................................................................................103

    10. ANLISIS DE RESULTADOS.............................................................................. 109

    10.2 Mezclas de mortero.................................................................................................109

    10.3 Probetas.................................................................................................................118

    10.4 Anlisis de costos de las uniones a traccin estudiadas ............................................. 125

    11. CONCLUSIONES Y RECOM ENDACIONES......................................................129

    12. BI BL IOGRAFA .....................................................................................................132

    ANEXOS............................................................................................................................ 135

    ANEXO A: CARACTERSTICAS FSICAS DE LAS PROBETAS ....................................................136

    ANEXO B: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ....................................................................142

    ANEXO C: FICHA TCNICA DE LOS ADITIVOS ......................................................................151

    ANEXO D: DISEOS DE LAS MEZCLAS .................................................................................155ANEXO E: TIEMPOS DE FRAGUADO .....................................................................................167

    ANEXO F: RESULTADOS DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA .........................................................182

    ANEXO G: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LAS PROBETAS .............................................. 194

    ANEXO H: ANEXO FOTOGRFICO ........................................................................................ 205

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero14

    LISTA DE TABLAS

    Tabla 4.1. Resultados Pruebas de Carga. Tesis de Jenny Garzn............................................................................35

    Tabla 4.2. Resultados obtenidos por Csar Pea y Hugo Ramrez. .........................................................................36

    Tabla 4.3. Relacin costo / carga. Tesis de Clavijo y Trujillo...................................................................................39

    Tabla 5.1. Cantidad de probetas planeada...................................................................................................................42

    Tabla 6.1. Datos de humedad inicial para cada tipo de probeta segn su estado despus de secado...............52

    Tabla 6.2. Propiedades fsicas de los cementos utilizados. ........................................................................................56

    Tabla 6.3. Granulometra de la arena............................................................................................................................59

    Tabla 6.4. Peso especfico y absorcin de la arena.....................................................................................................60

    Tabla 6.5. Propiedades de la Ceniza Volante...............................................................................................................62

    Tabla 6.6. Clasificacin de Aditivos segn norma ASTM C-494. .............................................................................63

    Tabla 6.7. Propiedades fsicas del aditivo expansor...................................................................................................65

    Tabla 6.8. Caractersticas de las varillas......................................................................................................................68

    Tabla 7.1. Ejemplo 1. Volmenes unitarios de la mezcla...........................................................................................78

    Tabla 7.2. Ejemplo 1. Pesos requeridos para el volumen de mezcla........................................................................78

    Tabla 7.3. Ejemplo 2 de diseo de mezclas...................................................................................................................79

    Tabla 7.4. Clases de puzolanas segn ASTM C-618. ..................................................................................................82

    Tabla 7.5. Caractersticas de las mezclas hechas........................................................................................................83

    Tabla 9.1. Resultados de fluidez y expansin para mezclas 1A-02...........................................................................99

    Tabla 9.2. Resultados de resistencia para mezclas 1A-02..........................................................................................99

    Tabla 9.3. Resultados de fluidez y expansin para mezclas 1A-03.........................................................................100

    Tabla 9.4. Resultados de resistencia para mezclas 1A-03........................................................................................101

    Tabla 9.5. Resultados de fluidez y expansin para mezclas SA-03.........................................................................102

    Tabla 9.6. Resultados de resistencia para mezclas SA-03........................................................................................103

    Tabla 9.7. Resultados obtenidos para las probetas sin expansor. ..........................................................................106

    Tabla 9.8. Resultados o btenidos para las probetas con 1.5% de expansor...........................................................107

    Tabla 9.9. Resultados obtenidos para las probetas con 3.0% de expansor...........................................................108

    Tabla 10.1. Equivalencia de valores de fluidez..........................................................................................................109

    Tabla 10.2. Datos de las varillas utilizadas en los ensayos. ....................................................................................120Tabla 10.3. Estadsticas de los datos de los ensayos.................................................................................................125

    Tabla 10.4. Costo de los aditivos por Kilogramo.......................................................................................................126

    Tabla 10.5. Precios por unidad de medida de los materiales. .................................................................................126

    Tabla 10.6. Cantidad de materiales para la unin propuesta. ................................................................................126

    Tabla 10.7. Costo total de cada unin evaluada........................................................................................................127

    Tabla 10.8. Relacin costo/carga de las uniones evaluadas....................................................................................128

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 15

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 3.1. Yema y posterior crecimiento de la rama. 25

    Figura 3.2. Partes de la Guadua. 26

    Figura 4.1. Unin T.45. Tesis de Jenny Garzn. 34

    Figura 4.2. Conectores. Tesis de Csar Pea y Hugo Rodrguez. 36

    Figura 4.3. Unin tipo abrazadera. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo. 37

    Figura 4.4. Unin con mortero. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo. 38

    Figura 5.1. UninPropuesta. 41

    Figura 5.2. Nueracin de las probetas. 47

    Figura 7.1. Expansin esperada en los cubos de 5 cm de lado. 71

    Figura 8.1. Relleno por cabeza de presin. 91

    Figura 8.2. Inyector de mortero. 92

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero16

    LISTA DE GRFICOS

    Grfica 6.1. Humedades iniciales de todas las probetas analizadas........................................................................53Grfica 6.2. Curva granulomtrica de la arena...........................................................................................................59

    Grfica 6.3. Curva esfuerzo deformacin para la varilla de 5/8............................................................................67

    Grfica 6.4. Curva esfuerzo deformacin para la varilla de 3/4............................................................................67

    Grfica 7.1. Para hallar resistencia de diseo sabiendo el valor de A/C................................................................74

    Grfica 7.2. Para hallar contenido de cemento sabiendo la resistencia de diseo...............................................75

    Grfica 10.1. Variacin de la fluidez (mezclas 1A-02).............................................................................................110

    Grfica 10.2. Variacin de la fluidez (mezclas 1A-03).............................................................................................110

    Grfica 10.3. Variacin de la fluidez (mezclas SA-03).............................................................................................110

    Grfica 10.4. Variacin de la expansin (mezclas 1A-02).......................................................................................111Grfica 10.5. Variacin de la expansin (mezclas 1A-03).......................................................................................111

    Grfica 10.6. Variacin de la expansin (mezclas SA-03).......................................................................................111

    Grfica 10.7. Variacin de la resistencia (mezclas 1A-02)......................................................................................112

    Grfica 10.8. Variacin de la resistencia (mezclas 1A-03)......................................................................................112

    Grfica 10.9. Variacin de la resistencia (mezclas SA-03)......................................................................................112

    Grfica 10.10. Resistencia de diseo vs resistencia obtenida (mezclas 1A-02)...................................................113

    Grfica 10.11. Resistencia de diseo vs resistencia obtenida (mezclas 1A-03)...................................................113

    Grfica 10.12. Resistencia de diseo vs resistencia obtenida (mezclas SA-03)...................................................113

    Grfica 10.13. Resistencia vs porcentaje de Ceniza..................................................................................................114Grfica 10.14. Resistencia de morteros con diferentes porcentajes de ceniza vs edad de ensayo....................114

    Grfica 10.15. Resistencia vs edad de ensayo (mezclas SA-03 de prueba)...........................................................115

    Grfica 10.16. Resistencia vs edad de ensayo (mezclas SA-03 de relleno de cautos).......................................115

    Grfica 10.17. Esfuerzo de corte vs longitud del cauto (0% expansor)...............................................................121

    Grfica 10.18. Esfuerzo de corte vs longitud del cauto (1.5% expansor)...........................................................121

    Grfica 10.19. Esfuerzo de corte vs longitud del cauto (3.0% expansor)...........................................................121

    Grfica 10.20. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (0% expansor)...................................................................122

    Grfica 10.21. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (1.5% expansor)................................................................122

    Grfica 10.22. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (3.0% expansor)................................................................122Grfica 10.23. Esfuerzo de corte vs dimetros (0% expansor). ..............................................................................123

    Grfica 10.24. Esfuerzo de corte vs dimetros (1.5% expansor)............................................................................123

    Grfica 10.25. Esfuerzo de corte vs dimetros (3.0% expansor)............................................................................123

    Grfica 10.26. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (0% expansor)...............................................................124

    Grfica 10.27. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (1.5% expansor)...........................................................124

    Grfica 10.28. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (3.0% expansor)...........................................................124

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 17

    LISTA DE FOTOS

    Foto 3.1. Guadua Angustifolia. 22

    Foto 3.2 Bosque de Guadua. 23

    Foto 3.3 Artesanas. 24

    Foto 3.4 Rizoma Paquimorfo. 24

    Foto 3.5 Tallo o Culmo. 25

    Foto 3.6 Inflorescencia. 26

    Foto 3.7 Corte adecuado. 27

    Foto 4.1. La Guadua: Alternativa de Construccin. 31

    Foto 4.2 y 4.3. Catedral alterna de Nuestra Seora de la Pobreza en Pereira. 31

    Foto 4.4. Pabelln Zeri Expo Hannover 2000. 31

    Foto 4.5. Interior pabelln Zeri Expo Hannover 2000. 32

    Foto 4.6. Uniones usadas por Simn Vlez. 32

    Foto 5.1. Falla por agrietamiento. 44

    Foto 5.2. Falla tpica de Pull-out. 44

    Foto 5.3 y 5.4. Pared interna de la guadua. 46

    Foto 5.5. Acolilladora. 47

    Foto 5.6. Orif icios de para inyeccin del mortero. 48

    Foto 5.7. Orificios para incrustar varillas. 48

    Foto 5.8. Probetas antes de incrustar varillas. 49

    Foto 5.9. Probetas ensambladas listas para inyeccin de mortero. 49

    Fotos 6.1 a 6.5. Fisuras por secamiento de la guadua. 51

    Foto 6.6. Ceniza volante utilizada en los ensayos. 61

    Foto 6.7. Aditivo Expansor Intraplast Z. 64

    Foto 6.8. Aditivo Superplastificante Sikament NS. 65

    Foto 7.1. Mesa de Flujo. Determinacin de la fluidez. 70

    Foto 7.2 y 7.3. Moldes para fundir cubos. 71

    Foto 7.4. Mezcladora mecnica. 80

    Foto 7.5. Mezclado mecnico. 81

    Foto 7.6. Cubos luego de sacarlos del agua de curado. Evidencia de exudacin en los cubos. Sin ceniza. 84

    Foto 7.7. Evidencia de exudacin (2). Cubos con 10% de reemplazo de ceniza. 84

    Fotos 7.8 y 7.9. Presencia de exudacin y segregacin en las mezclas. 85

    Foto 7.10 y 7.11. Comparacin de mezcla con exudacin y sin exudacin. 86

    Foto 8.1. Mezcladora Mecnica. 90

    Foto 8.2 y 8.3. Inyector de Mortero. 92

    Foto 8.4 y 8.5. Cojn de acople entre embudo y pared de la guadua. 93

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    Contenido

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero18

    Foto 8.6. Cautos recin rellenados. 94

    Foto 8.7. Bases de madera para sostener la varilla. 94

    Foto 8.8 a 8.10. Fisuras presentadas luego de rellenar los cautos con el mortero. 95

    Foto 8.11. Mquina Hidrulica de compresin Servintegral. 96

    Foto 8.12. Soporte de cubos para a l correcta aplicacin de la carga. 96

    Foto 8.13. Mquina de Ensayos TINUS OLSEN. 97

    Foto 8.14. Mquina de ensayos AMSLER. 97

    Foto 8.15. Montaje de las probetas. 98

    Foto 9.1. Desprendimiento de la cara superior (lado izquierdo). 99

    Foto 9.2. Desprendimiento de las caras del cubo. 99

    Foto 9.3. Falla por corte a 45. 99

    Foto 9.4. Expansin en cubos con 3% de expansor. Mezcla SA-03-03. 103

    Foto 9.5. Abertura de las paredes de la guadua. 104

    Foto 9.5 a 9.8. Falla producida en las probetas por rompimiento de las paredes de la guadua y corte en el

    tabique. 105

    Foto 9.9 y 9.10. Forma que toma el bloque de mortero dentro del entrenudo. 106

    Foto 10.1. Desprendimiento de la cara superior en el momento de la carga. 119

    Foto 10.2. Adherencia morero -guauda debido a la expansin del mortero. 120

    Foto 10.3. Falta de adherencia del mortero debido a la retraccin. 120

    Foto 10.4. Textura en la mayora de las probetas. 120

    Foto 10.5. Textura debido al mal vibrado del mortero. 120

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    Justificacin

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 19

    1. JUSTIFICACIN

    La Guadua se ha constituido en una muy favorable alternativa como material de construccin

    dentro de nuestro pas, debido a sus diferentes bondades como son su costo, resistencia,

    funcionalidad y su belleza, sin mencionar su facilidad de obtencin debido a que es un recurso

    natural renovable por excelencia.

    Desde hace 3.000 aos en Japn y China, la guadua o bamb ha sido fuertemente relacionada con

    los principios del Feng-shui, aquellos que sugieren armona total en todas las cosas, un equilibrio de

    ambiente y el concierto entre el hombre y su medio.1

    Sin equivocaciones cumple las cualidades de la planta perfecta, tiene la resistencia de un atleta, la

    gracia de una bailarina, la belleza y hermosura de una mujer elegante y atractiva.2

    Existen hoy en da una gran cantidad de obras que utilizan este ecolgico material, por lo que es

    frecuente encontrar en Colombia estructuras tales como puentes, cerchas de cubierta, casas, que

    hacen cada vez ms comn su uso, llevndola no nicamente al concepto de vivienda para gente

    pobre, sino que se le da inclusive el calificativo de acero vegetal y se puede ver en obras de granatractivo como las que podemos ver actualmente en el Eje Cafetero.

    Uno de los pioneros es Oscar Hidalgo Lpez quien public diferentes libros y manuales con el fin de

    ampliar el conocimiento dentro del campo de la investigacin sobre sus propiedades y usos. Pero es

    ms adelante, con el arquitecto Simn Vlez, quien ha diseado y construido estructuras de gran

    tamao y es una de las personas ms reconocidas en este campo, que se ha logrado una

    proliferacin de las obras en Guadua impulsando a otros investigadores a estudiarla.

    Fue precisamente l, la persona quien propuso el uso de mortero inyectado dentro de los

    entrenudos de la Guadua, proporcionando as, uniones a traccin conectando mediante una varilla

    dos elementos diferentes.

    1 Colorado, Alexandra. Una Maravilla Natural de Grandes Bondades y Promisorio Futuro.2 Plata Velasco, Guillermo. Tecnologa Alternativa, Construcciones Sismo-Resistentes con Bamb y Guadua

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    Justificacin

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero20

    Dentro del uso de la Guadua, se han planteado diversas estructuras, las cuales no tienen un clculo

    estructural adecuado debido a la falta de estudio de sus propiedades mecnicas en cuanto a las

    uniones y en una forma general, en cuanto al comportamiento global de toda la estructura.

    La Universidad Nacional ha venido haciendo varios estudios con el fin de conocer de una mejor

    manera, el comportamiento de diferentes uniones de este elemento a diferentes solicitaciones de

    carga.

    Se ha visto que la unin de Simn Vlez, presenta poca adherencia entre el mortero de relleno y las

    paredes de la Guadua debido a la retraccin del mortero, luego, al aplicar la carga de tensin el

    bloque de mortero se apoya nicamente en el tabique, dependiendo de l la resistencia de la

    conexin.

    Si se logra mejorar la adherencia entre el mortero y la pared interna de la Guadua, es posible quela resistencia de la conexin mejore.

    Este es el motivo del presente trabajo, en el cual, se pretende estudiar el comportamiento de dicha

    conexin a tensin utilizando un aditivo expansor en el mortero.

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    Objetivo

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 21

    2. OBJETIVO

    2.1 Objetivo General

    Se espera conocer el comportamiento de uniones a tensin con mortero y varilla (o la tambin

    llamada unin Simn Vlez) usando morteros con y sin aditivo expansor, con el fin de ver si existe

    una mayor resistencia.

    2.2 Objetivos Especficos

    Observar el comportamiento de esta unin con el uso de porcentajes diferentes de aditivo

    expansor. El aditivo expansor a utilizar es Intraplast Z de la casa Sika Andina S.A.

    Determinar el comportamiento de la mezcla de mortero con el aditivo y hallar una mezcla ptima

    que cumpla las necesidades tanto de diseo como constructivas.

    Obtener propiedades fsicas de la Guadua, y comparar los valores de resistencia con dichos

    parmetros fsicos medidos.

    Comparar algunas de las uniones a tensin ya estudiadas dentro de la universidad con la unin

    diseada. Se evaluarn los costos y se dar una factibilidad, teniendo en cuenta adems, la

    resistencia obtenida.

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    La Guadua

    22 Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.

    3. LA GUADUA

    Es mucho lo que se ha escrito sobre la Guadua en diferentes tesis ya realizadas dentro de la

    universidad. En ellas se tratan temas como su morfologa, corte, curado y tratamientos qumicos

    para su preservacin.

    Con el fin de introducir al lector sobre estos aspectos generales, se har un breve marco terico

    que ample la informacin acerca de este material tan noble y tan abundante en nuestro pas y que

    merece nuestra atencin y cuidado.

    3.1 Generalidades

    La Guadua es una planta de tallo leoso perteneciente a la familia del bamb. Es una gramnea, un

    pasto gigante, grupo al cual pertenecen tambin la caa de azcar, el trigo, el

    arroz, el maz que son parte de nuestro vivir diario.

    Del bamb se conocen en el mundo alrededor de 1300 especies distribuidas

    por todos los continentes, excepto Europa; Asia 63%, Amrica 32% y un 5%

    restante distribuidas finalmente en frica y Oceana. En Amrica se conocenalrededor de 440 especies de las cuales 16 especies son del gnero Guadua.

    En Brasil se encuentra la ms grande extensin en toda Latinoamrica que

    alberga el mayor nmero de especies.

    El nombre cientfico de la Guadua es Bambusa Guadua H et B (Guadua

    angustifolia Kunth), de la tribu Bambuseae verae, subgnero Bambusa.

    Algunas variedades de sta son la Macana conocida tambin como guadua

    macho que es la ms utilizada en la construccin, tiene resistencia media, es una madera

    ordinaria y externamente tiene una apariencia de veteado acentuado y alto lustre; la variedad

    rayada tiene caractersticas similares a la anterior, con la diferencia que su tallo verde tiene rayas

    o estras verticales y amarillas; por ltimo, la variedad Cebolla o guadua hembra es la que

    posee menor dimetro de las tres y se usa principalmente para la elaboracin de esterilla y balsas

    de navegacin.

    Foto 3.1. Guadua

    Angustifolia

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 23

    La Guadua en estado natural, en Colombia, Ecuador y Venezuela e introducida con xito en algunos

    pases de Centroamrica, el Caribe y Asia, es el tercer bamb ms grande del mundo superado

    nicamente por dos especies asiticas. Alcanza los 30 metros de altura y los 22 centmetros de

    dimetro y en nuestro pas se han identificado dos variedades que tambin son nicas: la Guadua

    angustifolia bicolor y la Guadua angustifolia Nigra.

    La clasificacin taxonmica completa de la Guadua se puede ver a continuacin:

    Reino :VegetalDivisin : SpermatofitasSubdivisin :AngiospermasOrden : GlumifloralesClase : MonocotiledneasFamilia : PoaceaeSubfamillia : BambusoideaeSupertribu : Bambusodae

    Tribu : Bambuseae

    Subtribu : Guadinae Gnero : GuaduaEspecie :AngustifoliaKunth

    Variedad : BicolorForma : Castilla, Cebolla, Macana,

    Cotuda, RayadaNombre : GuaduaAngustifoliaKunthCientfico (BambusaGuaduaH et B)

    Generalmente se puede encontrar en la orilla de los ros, quebradas y valles interandinos, aunque

    tambin en otros diferentes hbitats. Es frecuente observarla en donde se formaron grandes

    sociedades naturales llamados rodales o Guaduales.

    El cultivo de la Guadua en Colombia se ha desarrollado

    desde hace ms de 15 aos y tiene uno de los paquetes

    tecnolgicos ms completos del sector forestal, a tal punto

    que este producto se ha exportado al Ecuador, Costa Rica,Brasil, Repblica Dominicana, Mxico y otros pases.

    Esta planta tiene gran importancia como recurso forestal pues

    es una especie de crecimiento muy rpido, alcanza 10

    centmetros por da y llega a su altura definitiva en 120 das.

    La madurez se da entre 4 a 5 aos, adems presenta una alta

    capacidad de regeneracin natural.

    Es el material natural renovable con ms rpido crecimiento sobre la tierra; ya que solo tarda tres

    aos en alcanzar las condiciones necesarias para su utilizacin en la construccin; mientras que el

    pino, especie forestal de ms rpido crecimiento, tarda 15 aos para ser utilizado.

    Foto 3.2. Bosque de Guadua

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.24

    La Guadua tiene una gran diversidad de usos: en la construccin,

    en la industria papelera y textil y en la industria artesanal,

    convirtindose as en una actividad generadora de empleo e

    ingreso para las comunidades rurales.

    En el pas se calcula que existen aproximadamente 30 mil

    hectreas sembradas de esta planta, principalmente en el Eje

    Cafetero.

    3.2 Morfologa

    La Guadua, como planta est dotada de su respectiva estructura y sistemas de ejes vegetativossegmentados y formados por nudos y entre nudos; contiene rizoma, tallo o culmo, ramas y hojas.

    El r izom a, como se le denomina a la raz del bamb, es el rgano que almacena el alimento y

    nutrientes para el desarrollo de la planta, pero no cumple esta nica funcin, ya que es el

    encargado de la reproduccin o propagacin de la planta. Adems, es la estructura de soporte de la

    planta. Se constituye por dos partes: el cuello, que carece de yemas; y del rizoma en si que es

    subterrneo y tiene races, yemas y brcteas.

    Existen tres tipos de rizomas en el bamb. El primero es denominado

    paquimorfo, que son rizomas cortos y gruesos, con races en su parte

    inferior y yemas laterales en forma de semiesfera que luego se

    desarrollan en nuevos rizomas y subsecuentemente en nuevos tallos.

    Este sistema de desarrollo es radial y cada rizoma puede producir

    anualmente hasta dos nuevos rizomas. A este grupo pertenece la

    Guadua. El segundo grupo es el leptoformo que tienen un rizoma en

    forma cilndrica. Las yemas de este rizoma pueden generar ya sea

    nuevos tallos o nuevos rizomas. El tercer y ltimo grupo es el anfipodalo intermedio, tiene rizomas que presentan una ramificacin combinada

    de los dos anteriores.

    Foto 3.3. Artesanas

    Foto 3.4. Rizoma Paquimorfo

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    La Guadua

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    El t a l l o o cu lm o, a diferencia de la madera, no posee cambium, que es la

    parte exterior del tallo. El culmo es hueco. Debido a esto, la Guadua no crece

    radialmente, haciendo que el dimetro con que nace, sea su dimetro

    definitivo. El culmo es el eje areo segmentado que emerge del rizoma y es

    la porcin ms til de un bamb. Est formado por el cuello, que es la parte

    ms resistente del culmo; y el entrenudo que es la porcin del culmo

    comprendida entre dos nudos.

    El crecimiento se realiza por alargamiento o elongacin de los entrenudos,

    comenzando por el inferior y luego, decreciendo su dimetro, termina en el

    superior donde finaliza este crecimiento, para luego dar paso al nacimiento

    de las ramas en las yemas de los nudos.

    Posee unas brcteas u hojas de forma triangular que lo recubren, las cuales

    se originan en cada uno de los nudos que se van formando.Se distinguen tambin dos grupos; los culmos ascendentes y trepadores y

    las especies de culmos erectos, al que pertenece la Guadua angustifolia.

    La yem ase ubica en el culmo por encima de la lnea nodal y en posicin dstica, es decir, con unas

    hojas miran a un lado y otras hacia otro lado, como ocurre en las espigas. Existe en la Guadua, una

    sola yema por nudo. Las ramas apicales del culmo tienen alto contenido de fibra las cuales se

    aprovechan en la fabricacin de papel.

    Las Ram asse originan en la lnea nodal, por encima de sta

    o sobre un promontorio. En el caso de la Guadua, las ramas

    basales se modifican y llegan a transformarse en espinas. Las

    ramas apicales del culmo tienen alto contenido de fibra las

    cuales se aprovechan en la fabricacin de papel.

    La ho ja cau l i na r es la que protege las yemas que dan

    origen a las ramas. Nacen en cada nudo y consta de dos

    partes: la vaina o parte basal y la lmina o parte distal, que en el caso de la Guadua es contnua.

    El fo l la j ees la estructura bsica en el proceso de fotosntesis, est constituido por vaina, lmina y

    pices.

    Foto 3.5. Tallo oculmo

    Figura 3.1. Yema y posterior

    crecimiento de la rama

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.26

    La in f lo rescenc ia, es la estructura sobre la cual se agrupan las flores;

    en la Guadua se denomina espiga con seudoespigas. La flor es muy

    diminuta y se asemeja a una orqudea, de color violceo o rosceo; se

    dice que su color depende de la calidad del suelo donde est plantada.

    Es una flor de vida muy corta, dura aproximadamente 48 horas y est

    ubicada en las partes terminales de las ramas superiores y en el primer

    tercio de la espiga. La floracin de la Guadua es gregaria es decir

    florecen todas las especies del planeta en una poca determinada

    cumpliendo su ciclo de vida, despus de lo cual mueren. Segn estudios

    apuntan a decir que su floracin se da aproximadamente cada 120 aos

    y en bamb ornamental cada 15 aos.

    3.3 Partes de la Guadua

    Segn el centro Nacional para el estudio del bamb, la Guadua se divide en seis partes las cuales

    se muestran a continuacin:

    Rizoma: comnmente conocido como el caimn. Es el tallo

    subterrneo que conforma el soporte de la planta.

    Cepa: Es la seccin basal del culmo con mayor dimetro, la

    distancia entre nudos es corta, lo que proporciona mayor

    resistencia. Longitud aproximada 3 metros.

    Basa: El dimetro es intermedio y la distancia entre nudos es

    mayor que el anterior. Es la parte con ms usos. Longitud

    aproximada 8 metros.

    Sobrebasa: Seccin de dimetro menor y distancia entre nudos

    mayor. Longitud aproximada 4 metros.

    Var i l ln: Seccin de menor dimetro. Longitud aproximada 3

    metros.

    Copa: Es la parte apical de la Guadua, con una longitud entre

    1.20 y 2.00 metros.

    Se presentan diferentes periodos de desarrollo de la Guadua,

    estos son:

    Reb ro te. Entre los 0 y 6 meses de edad. Se tienen ratas de crecimiento de 4 a 6 cm en 24 horas

    durante los primeros 30 das. En los primeros 30 das de su crecimiento, se puede usar como

    Figura 3.2. Partes de la Guadua

    Foto 3.6. Inflorescencia

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 27

    alimento humano y tambin se puede aprovechar este tiempo para formaletearla con el fin de

    inducirle formas distintas a su seccin con fines decorativos.

    Guadua Joven v i che . Entre los 6 meses y 3 aos de edad. Se inicia cuando las hojas

    caulinares de la parte apical del culmo comienzan a desprenderse, dando paso a las ramas

    primarias. Su uso se limita a la hechura de canastas, paneles tejidos y esterilla. Se reconoce puesto

    que posee un color verde intenso y lustroso, su superficie es limpia de musgo y nudos con bandas

    nodales de color blanquecino, donde adems se encuentran la yemas.

    Guadua m adur a sazonada . Entre los 3 y 6 aos de edad. La Guadua alcanza su mayor

    resistencia y dureza; este es punto ideal para su uso en la construccin, tambin se hacen baldosas

    laminadas y tablillas para entrepiso laminado. Se caracteriza por la desaparicin en el tallo del

    lustre en el entre nudo, color verde oscuro y la aparicin de manchas de hongos color gris claro,de forma redondeada a oblonga, con dimetros hasta de 3 cm sobre la superficie.

    Guadua sob rem adu ra . De los 6 aos en adelante, sta es una Guadua que no fue aprovechada

    en su momento, deja de ser productiva y tiende a rajarse muy fcilmente. Se reconoce porque

    pierde el color verde oscuro de la Guadua madura y en cambio toma un color naranja y no hay

    presencia de follaje lo cual indica fisiolgicamente que es inactiva.

    3.4 Corte

    Se recomienda cortar la Guadua en horas de la madrugada o

    maanas entre 4:00 a.m y 6:00 a.m. Esto se debe a que en estas

    horas es cuando los fluidos internos de la planta se encuentran en

    niveles mnimos o asentados en la parte baja o base de la planta, lo

    cual permitir que estos lquidos ricos en azucares disminuyan en

    alto grado la presencia de agentes patgenos que degradan la

    Guadua en corto tiempo. La edad ms adecuada para cortarla es

    entre 3 y 5 aos. Si es muy joven, la resistencia es menor.Para cortar la Guadua se utiliza un machete o sierra. El corte debe

    hacerse en lo posible a ras y por encima del primero y segundo

    nudo localizado sobre el nivel del suelo.Foto 3.7. Corte adecuado

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.28

    3.5 Curado

    La Guadua una vez cortada y en particular el tallo joven o menor de 3 aos, es atacado

    posteriormente por insectos xilfagos como el Dinoderus minutus, que atrado por el almidn que

    se deposita en su pared, construye largas galeras a lo largo de la misma dejndolo inservible.

    Para hacerlo ms duradero y menos propenso al ataque de insectos y hongo, la Guadua despus

    de cortada, debe someterse ya sea a un tratamiento de curado, que tiene como fin reducir o

    descomponer el contenido de almidn, o a un tratamiento con preservativos qumicos contra los

    insectos y hongos.

    El curado no es tan eficiente como el tratamiento con preservativos, pero debido a su bajo o ningn

    costo, es el ms utilizado en las zonas rurales. Existen varias formas de hacer el curado como son:

    en la mata, por inmersin en agua , al calor y al humo.

    Curado en la m ata . Despus de cortado el tallo, se deja con ramas y hojas recostado lo ms

    vertical posible, sobre otras Guaduas y aislado del suelo por medio de una piedra. En esta posicin

    se deja por un tiempo no menor de 4 semanas, despus de lo cual se cortan sus ramas y hojas y se

    deja secar dentro de un rea cubierta bien ventilada. Este mtodo ha sido hasta ahora el ms

    recomendable, pues los tallos no se manchan y conservan su color.

    Curado po r inm e r s in . Este mtodo consiste bsicamente en sumergir los tallos recin cortados

    en agua, ya sea en un tanque o en un ro y se dejan all por un periodo no superior a cuatro

    semanas, posteriormente se sacan y se dejan secar por algn tiempo. Este mtodo a pesar de ser

    muy utilizado es poco efectivo, adems los tallos se manchan y si permanecen mayor tiempo del

    requerido en el agua pierden resistencia y se vuelven quebradizos.

    Curado a l ca lo r . se realiza colocando horizontalmente los tallos de Guadua sobre brasas a una

    distancia apropiada para que las llamas no las quemen, girndolas constantemente. Este

    tratamiento se hace por lo general a campo abierto . Es un proceso efectivo, pero de muchocuidado con la distribucin del calor, ya que se pueden producir esfuerzos diferenciales del interior

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

    Curado a l hum o . El bamb se pone en hornos que, a travs de la incineracin de madera

    desechada, produce humo y al mismo tiempo un cido piroleoso que impregna las paredes del

    bamb que crea una barrera natural que no permite la penetracin de insectos y plagas.

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    La Guadua

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 29

    3.6 Tratamientos Qumicos

    Con el fin de lograr una mayor duracin, preservacin, la Guadua se trata con ciertos preservantes

    qumicos plaguicidas y funguicidas que segn su medio de disolucin se diferencian en dos grupos.

    Los preservantes oleosolubles como cerosota alquitranada, aceite de antraceno, aceite y vapor deagua, nafteno de cobre, entre otros; y los hidrosolubles, que son las sales disueltas en agua y entre

    sus ingredientes activos estn el cloruro de zinc, dicromato de sodio, cloruro de cobre, cido brico,

    brax, sulfato de amonio, floruro de sodio, entre otros.

    Para realizar la aplicacin de estos preservantes, existen diferentes mtodos como son el

    aprovechamiento de la transpiracin de las hojas, por inmersin, por el mtodo Boucherie simple o

    por el mtodo Boucherie modificado.

    Mto do d e t ran sp i rac in en las ho jas . Una vez hecho el corte, se coloca el tallo en posicin

    vertical, ya no sobre una piedra, sino sobre un recipiente que contenga un preservante. La

    transpiracin de las hojas har que el preservante sea absorbido hacia arriba.

    En el mto do p or i nm ersi nse colocan los palos cortados en una alberca que contenga el

    preservante que se vaya a usar durante 24 horas para que stos queden impregnados del mismo.

    Se coloca una piedra con el fin que queden bien sumergidos.

    Mt odo Bou cher ie (p or gr aved ad) . En este mtodo, la caa de Guadua se coloca verticalmente

    llenando su entrenudo superior con el preservante y, por accin de la gravedad, empuja la sabia

    ocupando su lugar. Tambin se puede aplicar conectando una manguera al extremo superior de la

    caa y por medio de un tanque de almacenamiento del preservativo, llevar el preservativo a lo

    largo de toda la Guadua.

    El mt odo Bouch er ie m odi f icad o (o por presin) utiliza el mismo principio del anterior,

    nicamente que ste, crea una presin mayor del preservante que la que da la gravedad, por

    medio de un compresor de aire.

    Otro mtodo que se puede utilizar es el de vaco presin, en donde la Guadua, despus de seca,

    se deposita en un autoclave donde se introducen sales a presiones de 783KPa a 1370KPa hasta que

    el material quede saturado. Luego se realiza un vaco para extraer el preservante de exceso y la

    Guadua queda inmunizada.

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    Antecedentes

    30 Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.

    4. ANTECEDENTES

    El conocimiento de la Guadua ha entrado en una nueva etapa, una etapa de nuevos estudios, de

    nuevas investigaciones y nuevas tcnicas. Hay mucho que agradecerle a este bello material que ha

    sido protagonista de el crecimiento econmico y social de nuestro pas. Es ahora el momento del

    reencuentro con una especie que levant nuestra historia y que ser nuestro pasaporte a un futuro

    de innegable reconocimiento mundial.

    Existen muchas construcciones con bamb en el mbito de la vivienda

    de bajo costo en Amrica, especialmente en Colombia, Per, Ecuador

    y Costa Rica; ste ltimo caso es interesante ya que en este pas no

    exista el material y slo a tres aos de haberlo sembrado se

    construyeron 2.000 viviendas.

    Muchos arquitectos como Fruto Vivas de Venezuela, Maosa de

    Filipinas y Vlez de Colombia, opinan que el bamb es el material de

    construccin del futuro, por su rpida regeneracin y sus grandes

    virtudes estructurales, caractersticas que han sido comprobadas ysiguen desarrollndose a nivel mundial.

    Con los avances de la ciencia y la necesidad de proteger nuestra

    biosfera, se debe pensar en materiales de construccin que contribuyan a disminuir el impacto

    ambiental que ocasiona el uso de otros materiales, adaptndolos a las necesidades y conocimientos

    de los habitantes de este siglo y orientados hacia el desarrollo tecnolgico sustentable.

    La Guadua es un recurso abundante frente a otros recursos explotados forestalmente en el pas.

    Son aproximadamente 51.000 hectreas de las cuales 46.000 son guaduales naturales y 5.000 son

    hectreas establecidas, aunque se estima que el nmero de stas debe incrementarse para que su

    cultivo ofrezca mejores resultados econmicos e industriales.

    Esta condicin tambin representa una enorme riqueza ambiental, ya que la guadua es un

    importante fijador de dixido de carbono (CO2), hasta el punto que su madera no libera a la

    Foto 4.1. La Guadua:Alternativa de Construccin

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 31

    atmsfera el gas retenido despus de ser transformada en elemento o ser usada en construccin,

    sino que ste queda fijo en las obras realizadas con ella.

    Los expertos mundiales dicen que la Guadua "revolucionar" la ingeniera, y en Colombia tendrn

    que levantarle esa mirada despectiva que la relega nicamente para levantar casas humildes. "Los

    pobres la usan porque es abundante y barata, pero apenas tienen plata, la cambian por casas de

    cemento, que son las que primero se caen cuando ocurre un terremoto", dice Simn Vlez, artfice

    de la utilizacin de la Guadua como material alternativo.

    El arquitecto colombiano Simn Vlez es una de las personas que construye con Guadua a nivel

    nacional e internacional y es reconocido por sus obras, que dentro de su haber existen ms de 100

    proyectos en bamb. Dentro de stos se puede nombrar la Catedral alterna de Nuestra Seora de

    la Pobreza, localizada en la ciudad de Pereira (Risaralda).

    Esta Catedral fue construida con el fin de remplazar la principal (mientras se reparaba) luego del

    sismo de Armenia ocurrido en 1999 en el eje cafetero. Se puede ver en las fotos 4.2 y 4.3 la belleza

    que se puede lograr al construir con esta planta.

    En la Exposicin de Hannover 2000 construy un

    pabelln en Guadua, cumpliendo con las ms estrictas

    normas de construccin del gobierno alemn. Este

    pabelln fue construido por mano de obra colombiana,

    para esto, viajaron a Alemania 40 obreros para

    comenzar su fabricacin. A estos obreros que

    participaron en la construccin le entregaron un

    diploma, autorizndolos a construir en Alemania con

    Bamb.

    Foto 4.4. Pabelln Zeri Expo-Hannover2000.

    Foto 4.2 y 4.3. Catedral alterna de Nuestra Seora de la Pobreza en Pereira.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.32

    Las uniones utilizadas por Simn Vlez en este pabelln, fueron evaluadas por los alemanes

    quienes consideraron que tanto las uniones como la guadua tienen un comportamiento estructural

    adecuado a los esfuerzos requeridos para una vivienda.

    Sobre estas uniones tambin anotan que los puntos

    nodales y las uniones de tallos de la guadua se realiza con

    las piezas de acero y la inyeccin de mortero en los

    cautos de la guadua las uniones se transmiten en primer

    lnea las fuerzas de la traccin.

    Se diferencia entre dos diferentes tipos de uniones:

    Tipo A Varillas roscadas embebidas en mortero

    Tipo B Planchas laterales de acero y pernos embebidos en mortero

    La estabilidad de las uniones se investig en Bogot / Colombia en

    la Universidad en el marco de una tesis. Sin embargo en ese trabajo

    no est mencionado el receptor del mortero y tampoco hay datos

    sobre el comportamiento de la deformacin de las uniones bajo

    cargas.

    Los ensayos que se realizaron en la entidad alemana para los

    ensayos de materiales de construccin demostraron que ambos

    tipos de uniones tienen el comportamiento casi dctil en la zona

    superior de las cargas.

    En la unin del tipo A (Varillas roscadas y 2 o 3 canutos rellenos de

    mortero) ni siquiera se not un deslizamiento inicial. La falla se mostr por una rajadura del tallo de la

    guadua en el punto de la salida de la varilla. Con una abrazadera adecuada puesta al final del tallo se

    aumenta la estabilidad. En promedio se alcanzaron valores de la estabilidad de traccin de 70 KN (7

    toneladas).

    La unin del Tipo B (planchas laterales de acero, perno y 2 o 3 cautos rellenos de mortero) mostr un

    deslizamiento inicial de aproximadamente 1,5 mm. Pero tambin result resistiendo en un promedio a

    140 KN (14 toneladas) La falla se manifestaba por el extremo ensanchamiento del agujero en la

    plancha de acero y por rajadura del tallo de la guadua.3

    3 LINDEMANN, Josef y STEFFENS Klaus. Bamb y EBF en la feria mundial EXPO 2000. Sociedad de IngenierosSpeich-Hinkes-Lindemann. Instituto para la esttica experimental IFES, Politcnico de Bremen.

    Foto 4.5. Interior pabelln

    Expo-Hannover 2000.

    Foto 4.6. Uniones usadas porSimn Vlez.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 33

    La unin tipo A es la de inters particular para llevar a cabo una comparacin de resultados. Dentro

    de estos resultados obtenidos por los alemanes se ve que se usaron rellenos de mortero en 2 y 3

    cautos, lo cual aumenta la resistencia de la unin. Esto supone que la varilla que llevaba la unin,

    atravesaba dos y tres nudos para poner a trabajar el nmero de nudos correspondientes segn el

    caso. Esta informacin obtenida por internet no es suficiente para llegar a comparar con los

    resultados que se obtengan en esta investigacin.

    Sin embargo, el promedio de valor de carga es bastante alto, si tenemos en cuenta los resultados

    obtenidos en la tesis de Jenny Garzn4, ya que en sta se hablan de promedios de casi la mitad con

    rellenos de dos entrenudos.

    Se habla en este prrafo tambin de estudios ya hechos en Colombia, ms especficamente en

    Bogot. Pues bien, sobre los resultados obtenidos precisamente aqu en la Universidad Nacional sebasarn los procedimientos y resultados obtenidos en esta tesis, dejando el artculo presentado

    anteriormente como de carcter informativo y como inquietud para posteriores investigaciones.

    Hoy en da es tan grande la cantidad de obras en Guadua realizadas en nuestro pas, que no

    bastara con dedicar unas pginas en este documento a hablar sobre su importancia, que es muy

    evidente, o sobre cada una de estas obras; hay que ir a conocerlas y, vindolas, darse cuenta que

    vale la pena hacer estudios para darle una utilizacin ms segura y ms eficiente.

    Siendo ms especfico y retomando el tema que en particular nos concierne, se tratar sobre las

    uniones a traccin ya estudiadas en la universidad5.

    4.1 Propuesta de Jenny Garzn

    Jenny Garzn trabaj en su investigacin uniones a traccin con entrenudos rellenos de mortero y

    varillas roscadas de de dimetro en sentido longitudinal y transversal a la direccin de

    aplicacin de la carga. En resumen, trabaj con 5 tipos de uniones, de las cuales la denominadaT.45 es de mayor inters para los objetivos planeados en esta tesis, aunque los dems datos

    pueden usarse como una comparacin.

    4 GARZN, Jenny. Optimizacin de Estructuras en Guadua. Bogot, 1996. Trabajo de Grado (Arquitecta). UniversidadNacional de Colombia. Facultad de Artes. Departamento de Construccin; p. 106.5 Lo que se ve es un simple resumen, y si el lector desea profundizar sobre cada una de ellas, se puede referir a la

    bibliografa.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.34

    La unin T.45 se fabric con una varilla roscada colocada

    longitudinalmente, que atraviesa dos tabiques. Adems la varilla

    lleva una tuerca para asegurar la adherencia entre el mortero y la

    varilla. Luego los dos entrenudos se rellenan de mortero y queda

    conformada as, la unin. La carga se aplica halando los extremos

    de cada probeta en cada caso para inducir la fuerza de tensin.

    Los resultados de todos los tipos de uniones se pueden observar

    en la tabla 4.1.

    De acuerdo con la descripcin del tipo de falla, en cuanto a lo

    que tiene que ver con la prueba T.45, Jenny seala que los cilindros de mortero desplazan los

    tabiques y adems se rajan longitudinalmente los entrenudos.

    Esta investigacin no se tienen en cuenta muchos parmetros fsicos de la guadua y la calidad del

    mortero, adems estadsticamente tampoco tiene mucha validez.

    Otra descripcin de las uniones hechas por Jenny Garzn se presenta a continuacin, y

    corresponden a las grficas presentadas en la tabla 4.1.

    El primer tipo de unin, la unin T.45, fall por el lado de la varilla pernada de en los 5

    ensayos.La unin PP.85 (sin mortero) fall por el lado, donde hay solo 2 pasadores en todos los casos. Los

    pasadores desgarraron la guadua, desplazndose hacia el extremo de aplicacin de la carga.

    La unin PP.80 siempre presenta la falla por el costado, donde hay 2 entrenudos rellenos de

    mortero haciendo que los pasadores rajen la guadua por la lnea donde se encuentran stos

    mismos y el hueco de inyeccin del mortero. En 3 de los ensayos, el mortero falla tambin, dando

    paso a los pasadores.

    La unin PP.95, fall por el lado donde la probeta no tena mortero. Los pasadores se corren 6 o 7

    centmetros desgarrando la guadua.

    Finalmente, la unin PP.90 fall por el costado donde solo hay tres entrenudos rellenos con

    mortero. Los pasadores se desplazan rajando la guadua. En 4 de los 6 ensayos el mortero fall

    dando paso a las varillas roscadas o pasadores.

    Los valores promedios de carga total y carga por cauto se presentan igualmente en la tabla 4.1.

    Figura 4.1. Unin T.45. Tesis deJenn Garzn.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 35

    Tabla 4.1. Resultados Pruebas de Carga. Tesis de Jenny Garzn.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.36

    4.2 Propuesta de Csar Pea y Hugo Rodrguez

    Luego, Csar Pea y Hugo Rodrguez 6 en su tesis, tomaron el concepto de conectores para sus

    uniones a traccin. Utilizaron una metodologa ms amplia y probaron diferentes materiales hasta

    llegar a su propuesta final.En un principio, ensayaron con lminas multiclavos, de las utilizadas para madera, y luego

    intentaron con lminas cold-rolled de forma

    rectangular; las segundas daban mejores resultados.

    Siempre se us un pasador: una varilla roscada de

    atravesada transversalmente; incluso se hicieron

    ensayos nicamente con este pasador.

    Finalmente, utilizaron lminas cold-rolled circulares

    adheridas a la pared de la Guadua con puntillas. Al

    clavar las puntillas, vieron que inducan fisuras que

    hacan llegar a la falla con carga menor, por lo que

    decidieron pretaladrar. As como probaron con puntillas

    clavadas y pretaladradas, tambin usaron diferente combinacin de nmero de puntillas. El pasador

    utilizado fue una varilla roscada de ; la platina, una lmina cold-rolled circular calibre 18 y las

    puntillas pretaladradas, de 1/8 de dimetro y 1 de longitud.

    La aplicacin de la carga se hace halando de los extremos del pasador en sentido axial para inducir

    la fuerza de tensin. El resultado obtenido se puede resumir en la tabla 2.

    Descripcin de la uninCarga mxima

    promedio (Kg)

    pasador 1815

    pasador + platina + 4 puntillas c/90 3770

    pasador + platina + 6 puntillas c/60 4080

    pasador + platina + 8 puntillas c/45 4748

    pasador + platina + 12 puntillas c/30 4188

    Tabla 4.2. Resultados obtenidos por Csar Pea y Hugo Ramrez.

    Como conclusin, se recomend la unin con 8 puntillas, pues mostraba el mejor comportamiento.

    6 PEA, Csar y RODRGUEZ, Hugo. Propuesta de Uniones Mecnicas para Estructuras de Guadua. Bogot, 1997.Trabajo de Grado (Arquitecto). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Artes. Departamento de Construccin;

    p.108.

    Figura 4.2. Conectores. Tesis de Csar

    Pea y Hugo Rodrguez.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 37

    Estas uniones, aunque no utilizan mortero, muestran otras alternativas ms econmicas y livianas

    para ser usadas en conexiones a traccin. Adems, no tienen que ver nada con el tabique.

    4.3 Propuesta de Sandra Clavijo y David TrujilloPor ltimo, en otras pruebas a traccin, Sandra Clavijo y David Trujillo7 trabajaron, ya de una forma

    ms sistemtica y completa, usando 2 tipos de uniones: una unin tipo abrazadera y una unin con

    mortero.

    La unin tipo abrazadera consiste en una

    lmina cold-rolled calibre 22 de 4 cm de ancho,

    abrazando la guadua dndole cinco vueltas

    alrededor de ella y con un pasador transversal

    (varilla roscada de 5/8 de dimetro) contornillos pretaladrados de de dimetro y 1

    de longitud de cabeza hexagonal. Para estos

    tornillos, hicieron cuatro orificios lmina-

    guadua y ocho orificios en solo la guadua (12 en total).

    Se hicieron tres pruebas preliminares para saber qu tipo de conector utilizar:

    Primero evaluaron el diferente comportamiento entre tarugos de cedro macho (10mm),

    puntillas (de 3.5mm de dimetro) y tornillos (de , 3/8 y de dimetro).

    Probaron luego, con diferentes distancias de ubicacin del conector desde el borde (7D, 10D y

    15D, entendiendo por D el dimetro del conector).

    Finalmente, evaluaron la influencia de la posicin del nudo en el momento de la carga.

    De las anteriores tres pruebas, se concluy que era mejor usar tornillos de debido a que los

    elementos de menor dimetro consiguen resistencias mayores con relacin al rea de contacto que

    los dimetros ms grandes; estos ltimos concentran mayores cargas, lo que somete el material a

    mayores esfuerzos cortantes.

    Tambin se dedujo que se deben usar distancias al borde mayores de 10D, preferiblemente, 15Dpara que la resistencia sea mayor.

    En cuanto a la colocacin respecto al nudo, es muy importante que los tornillos queden sobre o

    cerca de ste, o que por lo menos, exista un nudo entre el conector y el borde.

    7 CLAVIJO, Sandra y TRUJILLO, David. Evaluacin de Uniones a Traccin en Guadua. Bogot, 2000. Trabajo de Grado(Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniera. Departamento de Ingeniera Civil yAgrcola; p. 125.

    Figura 4.3. Unin tipo abrazadera. Propuesta de

    Sandra Clavijo y David Trujillo

    Lmina Cold-Rolledcalibre 22 (5 vueltas)

    Tornillos de 1" x 1/4"de cabeza hexagonal

    Direccinaplicacin

    delafuerza

    Pasador: Varillaroscada de 5/8"

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.38

    Otro resultado importante es que en muchos casos la falla se presenta en dos planos, posiblemente

    debida a que se concentra una carga en un punto, lo que induce a una falla por cortante. El

    esfuerzo cortante promedio es de estas probetas es de 4 2 . 4 1 Kg / cm 2.

    Otras pruebas adicionales hechas, fueron con la variacin de vueltas de la lmina coled-rolled:

    3 vueltas (espesor lmina 5 cm) y 12 tornillos (2 lmina - guadua y 10 solo en la guadua)

    6 vueltas (espesor lmina 5 cm) y 12 tornillos (4 lmina - guadua y 8 solo en la guadua)

    5 vueltas (espesor lmina 5 cm) y 12 tornillos (3 lmina guadua y 9 solo en la guadua)

    5 vueltas (espesor lmina 4 cm) y 12 tornillos (3 lmina guadua y 9 solo en la guadua)

    De las pruebas hechas escogieron la ms barata y que resistiera mejor la carga de tensin. sta fue

    la ltima con la variacin de 4 tornillos lmina guadua y 8 solo en la guadua.

    Esta unin dio un valor de carga final promedio de 9648Kg.

    Se puede ver que se experimentaron diferentes alternativas para llegar a la propuesta final.

    La segunda propuesta, la unin con mortero,

    consiste en la colocacin de varillas lisas de

    perpendicularmente a la direccin de las fibras

    de la guadua, un pasador de 5/8 que tambin

    atraviesa la guadua para lograr as, que se

    rasguen las paredes de la guadua. Luego, por

    un hueco de 1- de dimetro se inyect unmortero 1:3 apisonando con una varilla de . Las siguientes son las dosificaciones para 1 m3:

    Cemento 454 Kg

    Arena seca 1.09 m3

    Agua 252 L

    No se especifica el origen de la arena, marca del cemento y propiedades de cada uno. La

    resistencia a compresin de este mortero fue de 155Kg/cm2.

    De esta unin es importante destacar que el mortero no tiene ningn diseo en particular, y

    adems, el hueco de inyeccin del mortero es de 1- de dimetro. Se planear utilizar otro

    dimetro menor para esta investigacin.

    Esta unin dio como promedio de carga final 5971Kg.

    A cada unin propuesta se le hizo un anlisis de datos, aplicando una regresin lineal mltiple

    incluyendo diferentes variables. A continuacin se presentan los resultados.

    P = 1935.78 + 17.49*d 7.55*L +714.73*De 791.53*Di (un in con lm ina)

    P = 145.63 30.83*d + 3.86*L + 796.38*De 842.15*Di (un in con m o r t e r o )

    Figura 4.4. Unin con mortero. Propuesta de SandraClavi o David Tru illo

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 39

    Donde:

    P : Carga final de fallad : Distancia desde el borde de la probeta de la guadua al borde ms prximo de la lmina (cm)L : Longitud del entrenudo (cm)De : Dimetro externo (cm)Di : Dimetro interno (cm)

    Estas ecuaciones estn ya afectadas por un factor de seguridad de 3.0 considerado para maderas.

    Por ltimo se hizo una relacin costo/carga de las uniones propuestas por ellos dos, y las

    propuestas anteriormente por Jenny y Csar Pea y Hugo Rodrguez, hallando previamente el costo

    de cada unin. Estos resultados se pueden ver en la siguiente tabla:

    Tipo de Unin Concepto Valores8Carga 3600Costo 1059

    Varilla roscada de y mortero en elentrenudo

    (Unin de Jenny Garzn) ($ / Kg) 0.294Carga 4321Costo 1195

    Conectores de Lmina Negra calibre 18, 8puntillas de 1x1/8 y varilla roscada de (Unin de Csar Pea y Hugo Rodrguez) ($ / Kg) 0.277

    Carga 7121Costo 1459

    Mortero 1:3 en el entrenudo, varilla lisa de y varilla roscada de 5/8

    (Unin de Sandra Clavijo y David Trujillo) ($ / Kg) 0.205Carga 9084Costo 1188

    Lmina cold-rolled calibre 22, 12 tornillos de, varilla roscada de 5/8

    (Unin de Sandra Clavijo y David Trujillo) ($ / Kg) 0.131Tabla 4.3. Relacin costo / carga. Tesis de Clavijo y Trujillo.

    De los datos de esta tabla se espera tambin sacar algunas comparaciones con la unin que se va a

    proponer.

    4.4 Otros datos de inters

    Debido a que la unin a traccin con mortero y varilla axial se basa en la resistencia al corte que

    genera el tabique, se resumirn los resultados ya obtenidos de resistencia al corte en la pared de la

    guadua paralelo a la fibra, con el fin de comparar. Datos de esfuerzos de corte en el tabique no seencontraron.

    Luis Felipe Lpez y Mario Silva 9, hicieron ensayos con 30 probetas para determinar el esfuerzo de

    corte paralelo a la fibra, induciendo cuatro planos de corte, de acuerdo como se describe en las

    8 Los costos que aparecen en esta columna son los precios originales expuestos en esta tesis, es decir, del ao 2000.

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    Antecedentes

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.40

    normas del INBAR10 (The International Network on Bamboo and Rattan). Estas pruebas son de

    corte directo o simple, es decir, cuando el esfuerzo es generado por accin de fuerzas directas que

    tratan de cortar el material.

    La media de estos ensayos fue de 6.87MPa o 6 8 . 7 Kg / cm 2. El esfuerzo ltimo (correspondiente al

    lmite de exclusin del 5%) es de 4.31MPa o 4 3 . 1 Kg / cm 2.

    En el lmite de exclusin del 5%11 se espera que de toda la poblacin existente de dicha especie,

    solamente el 5% tenga una resistencia menor que este valor. Para este caso correspondi al valor

    ms bajo de todos los datos.

    Por otra parte, Edwin Prieto y Jorge Snchez 12 encontraron un valor de corte paralelo a la fibra de

    forma indirecta mediante ensayos a flexin. Esta falla se presenta en probetas de luces cortas

    sobre la lnea del eje neutro, donde los esfuerzos cortantes son mayores.

    El esfuerzo obtenido fue en promedio de 8 1 .7 5 K g / cm 2 y el esfuerzo ltimo (correspondiente allmite de exclusin del 5%), es de 4 7 .0 8 K g / cm 2.

    En este caso se ensayaron 25 probetas de 0.5 m de longitud. El esfuerzo correspondiente al lmite

    de exclusin del 5% fue tambin el menor.

    Nota:

    El Manual de Diseo para Maderas del Grupo Andino, define el esfuerzo resistente en condiciones

    ltimas como aquel correspondiente al lmite de exclusin del 5%, (es decir, se espera que de toda

    la poblacin existente de dicha especie solamente el 5% tenga una resistencia menor que estevalor). Aunque en algunos pases se toman lmites ms bajos, como el 2.5% y hasta el 1%, el 5%

    es el valor ms utilizado en pases con muchos aos de uso de madera como material de

    construccin y se ha considerado apropiado.

    9 LPEZ, Luis Felipe y SILVA, Mario F. Comportamiento sismorresistente de estructuras en bahareque. Manizales, 2000.Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia sede Manizales. Facultad de Ingeniera.10 INBAR.. Inbar Standard for Determination of Physical and Mechanical Properties of Bamboo. Enero, 199911 JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA. Manual de Diseo para Maderas del Grupo Andino. Lima, Per. 198412 PRIETO, Edwin y SNCHEZ, Jorge. Comportamiento de la Guadua Angustifolia Sometida a Flexin. Bogot, 2001.Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniera Civil y Agrcola.

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    Unin Propuesta

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 41

    5. UNIN PROPUESTA

    Teniendo en cuenta los objetivos y los resultados expuestos en las investigaciones anteriores, se

    pretende hacer una unin que muestre, en un principio, el comportamiento de la adherencia del

    mortero a las paredes de la guadua, esperando que al usar un aditivo expansor el comportamiento

    mejore.

    5.1 Caractersticas de la unin

    En el desarrollo de la idea, se tuvieron en cuenta diferentes aspectos en cuanto a su morfologa.

    La unin, pensada desde un principio, estaba constituida por un pedazo de guadua conformado pordos cautos y utilizaba dos varillas, una por cada extremo del pedazo de guadua, para poder halar

    o aplicarle la fuerza de traccin, como se puede ver en la parte superior izquierda de la figura 5.1.

    Luego se pens en ver como se comportaba la unin cuando hay una varilla embebida totalmente

    en mortero de dos elementos diferentes (parte central de la figura). Lo anterior con el fin de ver el

    comportamiento en el centro de la unin que se crea, es una unin ms real. Partiendo de lo

    dicho, para poder finalmente halar con una mquina en esta conexin, tendra que existir por lado

    y lado dos pedazos de varilla diferentes embebidas en mortero y en el centro una varilla dentro de

    dos entrenudos o cautos. De esta manera, se tendran 4 puntos diferentes de falla. La secuencia,segn como se pens, se puede observar en la figura 7, seguida por las flechas.

    La unin completa, tiene entonces, cuatro entrenudos o cautos rellenos de mortero, dos varillas

    independientes en los extremos y una en el centro abarcando dos entrenudos.

    Figura 5.1. Unin propuesta

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    Unin Propuesta

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.42

    Ahora, la varilla que se coloque tiene que ser corrugada para obtener una buena adherencia con el

    mortero. No se colocar tuerca, como en la unin propuesta por Jenny Garzn, ya que no se

    considera necesario pues la varilla corrugada dar la adherencia suficiente con el mortero de

    relleno. El dimetro de esta varilla ser el determinado por el diseo, de acuerdo a la carga

    esperada.

    La unin llevar dos elementos de guadua compuestos cada uno por dos entrenudos.

    A diferencia de la unin hecha por Jenny Garzn, la varilla insertada no traspasar ms de un

    tabique, es decir, la fuerza aplicada solo actuar en un tabique (de los cuatro que podran

    intervenir).

    Se escogern preferiblemente cepas, debido a que esta parte de la guadua es la parte ms

    resistente del culmo (aunque es probable que no afecte, debido a que la fuerza que genera la falla

    est ejercida nicamente sobre el tabique), sin embargo, se tendrn en cuenta las longitudes de los

    entrenudos de todas las probetas.

    Inicialmente, se fabricarn un cierto nmero de probetas con aditivo expansor en el mortero y otras

    sin este aditivo para poder comparar los resultados.

    Se pensaron dos alternativas a realizar dentro del nmero de probetas con expansor:

    Usar un porcentaje (en adicin del cemento) ptimo de aditivo expansor.

    Usar diferentes porcentajes de aditivo expansor.

    La escogencia depender de los resultados obtenidos de los ensayos preliminares para determinar

    la mezcla de mortero final.Haciendo un adelanto de ese captulo, se escogieron dos porcentajes de aditivo expansor, para

    conformar finalmente, el nmero total de probetas y su distribucin como se puede ver en la

    siguiente tabla:

    Can t i dad de Probe tas Po r cen ta j e de expanso r

    24 0%

    24 1.5%

    24 3.0%

    Tabla 5.1. Cantidad de probetas planeada.

    Con este nmero se espera tener una buena validez estadstica.

    5.2 Caractersticas de la mezcla de mortero

    En las mezclas de mortero usadas en las uniones ya estudiadas, no se hace referencia a la mezcla

    de mortero como tal. Al hablar de que se us mortero, se habla nicamente de una proporcin

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    Unin Propuesta

    Uniones a Tensin en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 43

    cemento:arena (proporciones en peso), sin hacer un diseo previo de las cantidades que

    intervienen teniendo en cuenta las caractersticas que se desean del mortero, ni mencionar la

    relacin A/C empleada.

    Adems no se habla de las propiedades de cada uno de los materiales; calidad y tipo de cemento o

    de la clase de arena (si es de pea o de ro).

    Tratando de mejorar este aspecto se estudiar el comportamiento del mortero, mirando ms a

    fondo las propiedades que se esperan (fluidez en estado fresco y expansin) y teniendo en cuenta

    desde un principio las propiedades fsicas de cada constituyente de la mezcla.

    Al usar aditivos en la mezcla, el comportamiento lgicamente cambia, de acuerdo con el tipo de

    aditivo. Esta es una razn adicional para investigar por aparte el diseo de la mezcla.

    Como se describe en los objetivos de este proyecto, se pretende usar aditivo expansor en la mezcla

    de mortero. Se usarn tres porcentajes de este aditivo expansor como se puede ver en la tabla 5.1(tres fundidas diferentes para cada relleno de cautos) con el fin de observar cmo influye este

    porcentaje en la resistencia de la unin.

    El manejo adecuado de este aditivo se lograr, basndose en la ficha tcnica del producto y en las

    mezclas de prueba que sean necesarias para ponerlo en el punto que se necesita. Se medirn los

    porcentajes de expansin para saber de una cierta forma cunto se expandir la mezcla dentro de

    la guadua.

    Esta mezcla se busca que sea tambin bastante fluida, con el fin de introducirla fcilmente dentro

    de la guadua. Para esto, se usar un aditivo superplastificante que cumplir con esta funcin yadems, al reducir la cantidad de agua, se puedan obtener valores de resistencias altas.

    A cada mezcla de prueba se medir entonces su fluidez, su resistencia y su expansin para llegar al

    final a una mezcla ideal para cada fundida.

    Todas las pruebas que se le aplicarn a estas mezclas de prueba, se harn con cubos de 5 cm de

    arista y adicionalmente, para cada fundida se medir la resistencia a compresin tambin con los

    mismos tipos de cubos de 5cm.

    Para ampliar mejor esta informacin, ms adelante se le dedicar un captulo al estudio de estas

    mezclas.

    5.3 Problemas de la unin

    La unin se plane con el fin de que falle la guadua por la fuerza de traccin. Por esta razn no se

    puede dar la falla por otro elemento o por otra causa. Para esto se tomaron las medidas

    pertinentes para que no fallara por falta de adherencia entre la varilla y el mortero o por traccin

    de la misma varilla.

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    Prob lem a con la va r i l l a

    En la investigacin hecha por Jenny Garzn, la unin con mortero dio un valor de carga cerca de

    3000 Kg. Si se espera que con expansivo la carga sea mayor, la carga mxima de falla se podra

    estimar en 4000 Kg o a lo sumo, de 6000 Kg (considerando un factor de seguridad).

    Para esta carga, y tomando una varilla con esfuerzo de fluencia de 60000 psi (4200 Kg/cm2) el

    dimetro de la varilla, considerando el rea de acero necesaria, sera:

    22

    cm43.1cmKg4200

    Kg6000A ==

    El dimetro de la varilla que cumple esta rea es la N 5.

    Adhe renc ia en t r e m or t e r o y va r i l l a

    Teniendo en cuenta ahora el factor de la adherencia, se tom como referencia la tesis hecha porLina Snchez y Naliett Santamara13, quienes hacen ensayos de adherencia entre el concreto y el

    acero con varillas de y 7/8 de dimetro, donde hablan de dos fallas tpicas. La primera, es una

    falla de pull-out, en donde la varilla sale del concreto sin afectar su forma y la segunda, es una falla

    por agrietamiento, donde la varilla raja el concreto para darse paso como se ve en las fotos 5.1 y

    5.2.

    La falla por agrietamiento se debe a la ausencia de confinamiento sobre las varillas, y de acuerdo

    con los estudios hechos, cuando el recubrimiento de concreto es aproximadamente menor a tres

    veces el dimetro de la varilla.

    13 SNCHEZ, Lina Mara y SANTAMARA, Naliett Karina. Efecto del Estado Superficial de la Armadura en laAdherencia Concreto Acero. Bogot, 2001. Trabajo de Grado Meritorio (Ingeniero Civil). Universidad Nacional deColombia. Facultad de Ingeniera. Departamento de Ingeniera Civil y Agrcola.

    Fotos 5.1 y 5.2. Falla por agrietamiento del concreto (izquierda) y falla por extraccin de varilla, Pull-out (derecha).

    Fotos tomadas con autorizacin de Lina Snchez y Naliett Santamara

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    En el primer captulo de la tesis citada se hace una descripcin muy detallada de cmo ocurre la

    falla por agrietamiento por si el lector desea profundizar sobre esto.

    Ahora, es probable que la carga de falla del tabique de la guadua no sea suficiente para llegar a la

    falla por adherencia. Adems, a causa de la diferencia de dimensiones de la guadua, el espesor del

    recubrimiento sera muy variable. Por estas causas se decidi hacer un anlisis por el lado de los

    esfuerzos.

    De los esfuerzos de falla obtenidos por Snchez y Santamara segn los datos de las grficas

    esfuerzo de adherencia vs desplazamiento (anexo G de la tesis en mencin), se puede ver que el

    esfuerzo menor obtenido para varillas de es de 41.76 Kg/cm2 y para las varillas de 7/8 de

    35.09 Kg/cm2.

    El rea de adherencia en las probetas de guadua est dada por la longitud del entrenudo o cauto

    (incrustando la varilla en toda la longitud) y el dimetro de la varilla. Si se toma una longitud de

    cauto promedio de 30 cm y el dimetro de la varilla N 5 (1.59 cm), esta rea sera:

    A = * d * L = 3.14 * 1.59cm * 30cm = 149.78cm2

    Si tomamos el menor esfuerzo, la mnima fuerza necesaria para que falle por adherencia sera:

    F = P * A = 35.09Kg/cm2 * 149.78cm2 = 5255.78Kg

    Teniendo en cuenta que el esfuerzo anotado en la ecuacin anterior es el menor esfuerzo

    encontrado, con una probabilidad muy baja con respecto a toda la poblacin, y la carga de 6000 Kg

    tiene un factor de resistencia generoso, se puede decir que no se tendrn problemas por

    adherencia.

    Resis t enc ia de l m o r t e r o

    Otro factor muy importante tiene que ver con la resistencia del mortero dentro de la