CARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE … · 2017-06-20 · VIII Resumen En la...

CARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE

LA GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNTH DEL MUNICIPIO DE OIBA, SANTANDER

Sebastián Narváez Estefan

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Artes, Maestría en Construcción

Bogotá, Colombia

2016

Caracterización de las propiedades físico-mecánicas de la Guadua

angustifolia Kunth del municipio de Oiba, Santander.

Sebastián Narváez Estefan

Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Construcción

Director (a):

Arq. M.Sc Jorge Enrique Lozano P.

Línea de Investigación:

Madera y Guadua

Grupo de Investigación:

Madera y Guadua

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Artes, Maestría en Construcción

Bogotá, Colombia

2016

V

A mis padres y hermanos, son el pilar

fundamental de mi trayectoria profesional.

A Alfredo Estefan, ejemplo de vida.

"La construcción es la lengua materna del

arquitecto. Un arquitecto es un poeta que

piensa y habla en el idioma de la

construcción".

Auguste Perret

VII

Agradecimientos

Agradezco enormemente al Ser superior que nunca me abandona y me conduce por el

camino correcto.

A mis padres, Nydia Estefan J. y Luis Enrique Narvaez M. que me brindaron todo su apoyo,

tiempo y paciencia durante el desarrollo de la tesis. Sin ellos, no solo no hubiera sido posible

culminar le ejecución de este trabajo sino, también, facilitaron las circunstancias para

lograr un mejor desempeño a pesar de las dificultades del presente.

A mis hermanos Santiago y Nicolas les agradezco siempre el mantenerme motivado y

ayudarme a levantar por cada piedrita o roca que se atravesara por el camino.

A la Universidad Nacional de Colombia le agradezco el espacio que me brindó para mi

desarrollo profesional. A los directivos y profesores que me acompañaron en el proceso. Al

profesor y arquitecto Jorge Lozano quien creyó en mis capacidades y me invitó a participar

en el grupo de investigación. A la decana, profesora y arquitecta Martha Luz Salcedo quien

tal vez desconoce el cambio que produjo toda su motivación. Al arquitecto Andres Faid

Garzón, quien me acompañó durante el proceso y con paciencia esclareció el procedimiento

de esta investigación. A mis compañeros que necesité en momentos específicos y siempre

tendieron su mano.

Finalmente, le agradezco a Manuela Galvis, quien fue testigo desde el inicio del desarrollo

de este trabajo. En esta tesis, se encuentra gran parte de ella quien persistió en mi

compromiso profesional y en seguir adelante, motivándome sin asedio, con el arduo pero

enriquecedor proceso del perfeccionamiento de esta investigación.

VIII

Resumen

En la investigación se logra caracterizar las propiedades físicas y mecánicas de la

Guadua de angustifolia kunth proveniente del municipio de Oiba, Santander en

Colombia. El proceso de la caracterización se determina con 14 culmos de guadua

seleccionada para los ensayos de compresión perpendicular a la fibra, compresión

paralela a la fibra, corte con nudo y si nudo, tensión y flexión. El proceso de

investigación se realizó bajo los lineamientos de los textos y normas NTC 5525

“Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la guadua

angustifolia kunth” (ICONTEC, 2007), “Validación de la guadua angustifolia material

estructural para diseño, por el método de esfuerzos admisibles.” (Ministerio de

agricultura y desarrollo rural, 2010) y la Normas Sismo-Resistente 2010(Ministerio

de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010). Los resultados a los ensayos

se analizan para determinar los esfuerzos admisibles y módulos de elasticidad

necesarios para el diseño estructural con la guadua.

Palabras clave: guadua, angustifolia kunth, contenido de humedad, densidad

básica, esfuerzos admisibles, módulo de elasticidad.

IX

Abstract

In this research, it is possible to characterize the physical and mechanical

properties of the Guadua de angustifolia kunth coming from the city of Oiba,

Santander in Colombia. The characterization process is determined with 14 culms

of guadua selected for the tests of perpendicular compression to the fiber,

compression parallel to the fiber, cut with knot and without it, tension and flexion.

The research process was carried out under the guidelines of the texts and

standards NTC 5525 "Testing methods to determine the physical and mechanical

properties of guadua angustifolia kunth" (ICONTEC, 2007), "Validation of guadua

angustifolia structural material for design, through the method of admissible

efforts."(Ministry of Agriculture and Rural Development, 2010) and 2010 Seismic-

Resistant Standards (Ministry of Environment, Housing and Territorial

Development, 2010). The test’s results are analyzed to determine the permissible

stresses and modulus of elasticity required for the structural design with the

guadua.

Key words: guadua, angustifolia kunth, moisture content, basic density,

admissible stresses, modulus of elasticity.

X

Contenido

Pág.

Agradecimientos ....................................................................................................... VII

Resumen .................................................................................................................. VIII

Abstract ...................................................................................................................... IX

Lista de figuras .......................................................................................................... XII

Lista de tablas ......................................................................................................... XIV

Introducción ............................................................................................................. 19

1. Marco Teórico .................................................................................................... 22

2. Preliminares ...................................................................................................... 27 2.1 Lugar de Suministro .................................................................................. 27 2.2 Selección del Material ................................................................................ 28

3. Caracterización Física y preparación de probetas. .................................. 32 3.1 Caracterización Física ................................................................................ 32 3.2 Preparación de probetas ............................................................................ 35

4. Introducción a los ensayos y valores de análisis ............................................... 38 4.1 Valor Característico y esfuerzo admisible ................................................... 39 4.2 Criterio de Chauvenet ................................................................................ 42

5. Ensayo de contenido de humedad y densidad básica. ....................................... 44 5.1 Contenido de humedad .............................................................................. 44 5.2 Densidad básica......................................................................................... 49

6. Ensayo de compresión paralela a las fibras ....................................................... 54 6.1 Metodología y preparación de las probetas. ................................................ 54 6.2 Esfuerzo último a compresión paralela a las fibras ...................................... 57 6.3 Esfuerzo Admisible a compresión paralela a las fibras ................................. 62 6.4 Módulo de elasticidad a compresión a paralela a las fibras .......................... 65

7. Ensayo de compresión perpendicular a las fibras ............................................. 68 7.1 Metodología y preparación de las fibras...................................................... 68 7.2 Esfuerzo último a compresión perpendicular a las fibras ............................. 70 7.3 Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras.. 74

8. Ensayo de corte paralelo a las fibras ................................................................. 79 8.1 Metodología y preparación de las probetas. ................................................ 79 8.2 Esfuerzo último a corte paralelo a las fibras ................................................ 80 8.3 Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras ........................................... 85

9. Ensayo de tensión paralela a las fibras .............................................................. 88 9.1 Metodología y preparación de las probetas ................................................. 88

XI

9.2 Esfuerzo último a tensión paralela a las fibras ............................................. 90 9.3 Esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras ........................................ 94 9.4 Módulo de elasticidad a tensión a paralela a las fibras ................................. 97

10. Ensayo de flexión.............................................................................................. 100 10.1 Metodología y preparación de culmos ....................................................... 100 10.2 Esfuerzo último a flexión .......................................................................... 102 10.3 Esfuerzo admisible a flexión ..................................................................... 106 10.4 Módulo de elasticidad a flexión ................................................................. 109

11. Conclusiones .................................................................................................... 112

12. Recomendaciones ............................................................................................ 116

A. Anexo A: Datos obtenidos durante el ensayo a compresión paralela a las fibras 118

B. Anexo B. Datos obtenidos durante el ensayo de compresión perpendicular a las fibras ....................................................................................................................... 120

C. Anexo C. Datos obtenidos durante el ensayo de corte paralelo a las fibras. .... 122

D. Datos obtenidos durante el ensayo de tensión paralela a las fibras ................ 124

E. Datos obtenidos durante el ensayo de flexión ................................................. 126

Bibliografía .............................................................................................................. 127

XII

Lista de figuras Pág.

Ilustración 2-1: Lote guadual ubicado en Oiba, Santander. Fuente Autor ...................... 28

Ilustración 2-2: Dentro del guadual durante el proceso de limpieza. Fuente: Autor ....... 30

Ilustración 2-3: Guadua marcada con protectores plásticos Fuente: Autor ................... 30

Ilustración 3-1: Formato de Caracterización Culmo 4 - Parte Superior Fuente: Autor .... 33

Ilustración 3-2: Nomenclatura de Probetas Fuente: Autor ........................................... 34

Ilustración 3-3: Guadua marcada previa al corte de probetas ...................................... 34

Ilustración 3-4: Acolilladora para el corte de probetas. Fuente: Autor .......................... 35

Ilustración 3-5: a) Figura geométrica probeta tensión b) Sierra sin fin Fuente: Autor ... 36

Ilustración 3-6: Fase donde se pulen las probetas. Fuente: Autor ................................. 37

Ilustración 3-7: Probetas sumergidas para garantizar CH saturado. Fuente: Autor ........ 37

Ilustración 5-1: Equipos usados. Fuente: Autor .......................................................... 45

Ilustración 5-2: Comparativo gráfico de valores promedio de contenido de humedad.

Fuente: Autor .............................................................................................................. 48

Ilustración 5-3: Distribución de vasos vasculares. Fuente: (Osorio Saraz, Espinoza

Bedoya, & García Galeano, 2008) ................................................................................. 49

Ilustración 5-4: Relación densidad básica entre las partes del culmo. Fuente: Autor ..... 53

Ilustración 6-1: Placas intermedias en acero. Fuente: Autor ......................................... 55

Ilustración 6-2: Probetas para ensayo a compresión paralela. Fuente: Autor ............... 55

Ilustración 6-3: Fallas típicas en las probetas de esta investigación. Fuente: Autor ....... 56

Ilustración 6-4: Gráficas de las fallas típicas de la guadua angustifolia kunth sometidas a

compresión paralela a la fibra a b) c) Fuente: Autor ...................................................... 57

Ilustración 6-5: Gráfico esfuerzo vs. deformación longitudinal para ensayo de

compresión paralela. Fuente: Autor ............................................................................. 58

Ilustración 6-6: Gráfico comparativo del valor característico a compresión paralela a las

fibras por zona. Fuente: Autor. ..................................................................................... 60

Ilustración 6-7: Gráfico comparativo de esfuerzo último promedio a compresión

paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor. ................................................................ 62

Ilustración 6-8: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a compresión paralela a la

fibra por zona. Fuente: Autor. ...................................................................................... 65

Ilustración 6-9: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad longitudinal promedio

para compresión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor ....................................... 66

Ilustración 7-1: Probetas para ensayo a compresión perpendicular. Fuente: Autor ...... 69

Ilustración 7-2: Diagrama y fallas típicas a compresión perpendicular. (Flechas rojas

esfuerzo a tracción, flechas azules esfuerzo a compresión). Fuente: Autor ..................... 69

Ilustración 7-3: Gráfica de fallas típicas a compresión perpendicular a las fibras.

Fuente: Autor .............................................................................................................. 70

Ilustración 7-4: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a compresión

perpendicular a las fibras. Fuente: Autor ...................................................................... 73

XIII

Ilustración 7-5: Gráfica comparativa de esfuerzo último para ensayo a compresión

perpendicular a las fibras por zona. Fuente: Autor ........................................................74

Ilustración 7-6: Gráfica comparativa de esfuerzo admisible a compresión perpendicular a

las fibras por zona. Fuente: Autor .................................................................................78

Ilustración 8-1: a) b). Fuente: Autor ............................................................................80

Ilustración 8-2: Fallas a la probeta en el ensayo a corte paralelo a las fibras. Fuente:

Autor ..........................................................................................................................80

Ilustración 8-3: Grafica comparativa de resultados de esfuerzo última para ensayos a

corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor .......................................................................84

Ilustración 8-4: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a corte paralelo por zona.

Fuente: Autor ..............................................................................................................87

Ilustración 9-1: a) Diagrama de la preparación de la probeta a tensión paralela a las

fibras. b) Montaje en la maquina universal de ensayos. Fuente: Autor ............................89

Ilustración 9-2: Ubicación de deformímetro eléctrico y extensómetro. Fuente: Autor ....89

Ilustración 9-3: a) Falla típica en los ensayos a tensión paralela a la fibra, b) gráfica

tipificando la falla. .......................................................................................................90

Ilustración 9-4: Gráfico esfuerzo vs. deformación longitudinal ensayo a tensión paralela a

las fibras con extensómetro y deformímetro. Fuente: Autor ...........................................91

Ilustración 9-5: Gráfico comparativo de esfuerzo último a tensión paralela a las fibras

por zona. Fuente: Autor ...............................................................................................94

Ilustración 9-6: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras

por zona. Fuente: Autor ...............................................................................................97

Ilustración 9-7: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad longitudinal promedio

para tensión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor ..............................................99

Ilustración 10-1: Montaje para ensayo de flexión. Fuente: Autor ............................... 100

Ilustración 10-2: Montaje del equipo LVDT en el centro del culmo. Fuente: Autor ....... 101

Ilustración 10-3: Fallas típicas del ensayo a flexión. Gráfica de las fallas típicas de la

guadua angustifolia kunth en el ensayo a flexión. Fuente: Autor .................................. 102

Ilustración 10-4: Gráfico comparativo de esfuerzo último a flexión por zona. Fuente:

Autor ........................................................................................................................ 106

Ilustración 10-5: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a flexión por zona.

Fuente: Autor ............................................................................................................ 108

Ilustración 10-6: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad promedio a flexión por

zona. Fuente: Autor ................................................................................................... 111

XIV

Lista de tablas Pág.

Tabla 4-1 : Total de ensayos mecánicos. Fuente: Autor ................................................. 38

Tabla 4-2: Factores de Reducción - Tabla G12.7-3. Fuente: NSR-10 ............................... 41

Tabla 4-3: Esfuerzos admisibles Fi (MPa), CH=12% - Tabla G 12.7-1 Fuente: NSR-10 ... 41

Tabla 4-4: Módulo de elasticidad, Ei (MPa), CH=12% - Tabla G 12.7-2 Fuente: NSR-10 .. 42

Tabla 4-5: Coeficiente máximo del Criterio de Chauvenet. Fuente: Autor ....................... 43

Tabla 5-1: Análisis estadístico de contenido de humedad por tipo de ensayo mecánico. 46

Tabla 5-2: Comparativo de valores promedio de contenido de humedad. Fuente: Autor 48

Tabla 5-3: Resultados de ensayo de densidad básica de probetas parte inferior Fuente:

Autor .......................................................................................................................... 51

Tabla 5-4: Resultados de ensayo de densidad básica de probetas parte media. Fuente:

Autor .......................................................................................................................... 51

Tabla 5-5: Resultado de ensayo de densidad básica de probetas parte superior. Fuente:

Autor .......................................................................................................................... 52

Tabla 5-6: Análisis estadístico para densidad básica de las probetas ensayadas. ............ 52

Tabla 6-1: Distribución de probetas para ensayos a compresión paralela. Fuente: Autor54

Tabla 6-2: Distribución de las probetas instrumentadas con deformímetros para

determinar módulo de elasticidad longitudinal a compresión paralela a las fibras. Fuente:

Autor .......................................................................................................................... 56

Tabla 6-3: Resultados experimentales para el ensayo de compresión paralela a las fibras.

(Probetas instrumentadas con deformímetros contienen datos de Eprom) Fuente: Autor

.................................................................................................................................. 59

Tabla 6-4: Análisis estadístico para resistencia última a compresión paralela. Fuente:

Autor .......................................................................................................................... 59

Tabla 6-5: Contenido de humedad de probetas ensayadas a compresión paralela

Fuente: Autor .............................................................................................................. 61

Tabla 6-6: Esfuerzo admisible a compresión paralela a la fibra. Fuente: Autor .............. 63

Tabla 6-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a compresión paralela a las fibras por

zonas. Fuente: Autor ................................................................................................... 64

Tabla 6-8: Esfuerzo admisible a compresión paralela a las fibras según ecuación NSR-10.

Fuente: Autor. ............................................................................................................. 64

Tabla 6-9: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a compresión paralela a las

fibras. Fuente: Autor. ................................................................................................... 65

Tabla 6-10: Comparativo de módulo de elasticidad longitudinal a compresión paralela a

las fibras por zonas. Fuente: Autor. .............................................................................. 66

Tabla 7-1: Distribución de las probetas ensayadas a compresión perpendicular a las

fibras. Fuente: Autor ................................................................................................... 68

Tabla 7-2: Resultados experimentales para el ensayo a compresión paralela a las fibras

de las tres secciones del culmo de la guadua de Oiba, Santander. ................................... 71

XV

Tabla 7-3: Análisis estadístico para esfuerzo último a compresión perpendicular a la fibra

por sección de culmo. Fuente: Autor. ............................................................................72

Tabla 7-4: Análisis estadístico para resistencia última a compresión perpendicular por

zona. Fuente: Autor .....................................................................................................74

Tabla 7-5: Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor ...75

Tabla 7-6: Comparativo de esfuerzo admisible para ensayo a compresión perpendicular a

las fibras por zona. Fuente: Autor .................................................................................76

Tabla 7-7: Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras según ecuación

NSR-10. Fuente: Autor .................................................................................................77

Tabla 8-1: Distribución de las probetas ensayadas a corte paralelo a las fibras. Fuente:

Autor ..........................................................................................................................79

Tabla 8-2: Resultados experimentales para el ensayo a corte paralelo a las fibras por

sección del culmo. Fuente: Autor ..................................................................................82

Tabla 8-3: Análisis estadístico para la resistencia última a corte paralelo a las fibras.

Fuente: Autor ..............................................................................................................82

Tabla 8-4: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a corte paralelo a las

fibras. Fuente: Autor ....................................................................................................84

Tabla 8-5: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a corte paralelo de las

fibras por zona. Fuente: Autor. .....................................................................................84

Tabla 8-6: Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor ......................85

Tabla 8-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a corte paralelo a las fibras por zonas.

Fuente: Autor. .............................................................................................................86

Tabla 8-8: Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras según ecuación de NSR-10.

Fuente: Autor ..............................................................................................................86

Tabla 9-1: Distribución de las probetas ensayadas a tensión paralela a las fibras.

Fuente: Autor ..............................................................................................................88

Tabla 9-2 Distribución de las probetas instrumentadas para determinar el módulo de

elasticidad longitudinal a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor .............................89

Tabla 9-3: Resultados experimentales para el ensayo a tensión paralela a las fibras.

Fuente: Autor ..............................................................................................................92

Tabla 9-4: Análisis estadístico para resistencia última a tensión paralela a las fibras.

Fuente: Autor ..............................................................................................................92

Tabla 9-5: Contenido de humedad promedio de probetas ensayadas a tensión paralela a

las fibras. Fuente: Autor ...............................................................................................93

Tabla 9-6: Esfuerzo admisible a tensión a la fibra. Fuente: Autor ..................................95

Tabla 9-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a tensión paralela a las fibras por zonas.

Fuente: Autor ..............................................................................................................96

Tabla 9-8: Esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras, ecuación NSR-10. Fuente:

Autor ..........................................................................................................................96

Tabla 9-9: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a tensión paralela a las fibras

con extensómetro. Fuente: Autor .................................................................................97

Tabla 9-10: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a tensión paralela a las fibras

con deformímetro eléctrico. Fuente: Autor ...................................................................98

XVI

Tabla 10-1: Resultados experimentales para el ensayo a flexión. Fuente: Autor .......... 103

Tabla 10-2: Análisis estadístico para resistencia última a compresión paralela. Fuente:

Autor ........................................................................................................................ 104

Tabla 10-3: Contenido de humedad de probetas ensayadas a flexión. Fuente: Autor .... 105

Tabla 10-4: Esfuerzo admisible a flexión. Fuente: Autor ............................................ 107

Tabla 10-5: Comparativo de esfuerzo admisible a flexión por zona. Fuente: Autor ...... 107

Tabla 10-6: Esfuerzo admisible a flexión según ecuación NSR-10. Fuente: Autor ......... 108

Tabla 10-7: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a flexión. Fuente: Autor ... 109

Tabla 10-8: Comparativo de módulo de elasticidad a flexión por zona. Fuente: Autor .. 110

19

Introducción

El cambio climático en el mundo es en gran parte producido por el impacto ambiental

del desarrollo de la construcción global (Shen, Lu, Yao, & Wu, 2005). El uso de energía,

que cubre más de una tercera parte en el mundo en el área de la construcción

(Sustainable Buildings and Climate Initiative UNEP-SBCI, 2009), para la elaboración de

materiales, edificación, uso y demolición de un proyecto arquitectónico y el uso del

agua son los medios más influyentes en el impacto al medio ambiente. Estos factores,

promueven las emisiones de gases que están ligados al cambio climático. La

problemática respecto al medio ambiente es a nivel global, por lo que no interesa el

lugar donde se reduzcan las emisiones de gases (Godoy, 2008). Lo importante, ante la

problemática, es cómo reducir las emisiones de gases y cómo promover cada vez más

los materiales renovables que dispongan de poca energía para la construcción y

demolición de un proyecto arquitectónico.

La importancia de fomentar el uso de materiales renovables en la construcción es

indispensable para reducir el impacto ambiental, promover empleo a pequeños y

grandes constructores e impulsar desarrollo y progreso en el área de la construcción

de un país (Acosta, 2009). Colombia, como parte del apoyo internacional a la reducción

a la problemática ambiental debe inducir el uso de materiales renovables. El uso de la

guadua es un claro ejemplo de un material renovable para la reducción de uso

energético dentro de la construcción. La guadua es un pasto de gran tamaño el cual

tiene la capacidad de capturar carbono en grandes proporciones (Riaño, Gomez,

Londoño, & Lopez, 2002). La guadua es un material de bajo costo, de fácil acceso que

origina beneficios económicos generando cada vez más empleo por el mercado

20

nacional e internacional (Becker, 2004). Este material renovable cuenta con varios

propósitos constructivos y funciones ecológicas.

En la historia de Colombia, la guadua se ha usado para la construcción de vivienda en

sectores en donde se destacan los departamentos Quindío, Risaralda, Antioquia, Huila,

Valle del Cauca, Tolima y Cundinamarca (Riaño, Gomez, Londoño, & Lopez, 2002). En

un principio para las construcciones de vivienda o infraestructura no existía norma

que se pudiera utilizar para seguir un lineamiento de diseño arquitectónico y

estructural con guadua. En 2002, se adiciona y modifica la norma NSR-98 el capítulo

E-7 donde se plantea el uso de la guadua en el uso de muros de bahareque

encementado, pero sigue sin tener un lineamiento de diseño estructural. En 2010, con

la norma NSR-10 se establece el título G con un nuevo capítulo, Estructuras de Guadua

(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010), para el uso

adecuado de la Guadua angustifolia kunth en la construcción. En este nuevo capítulo,

se limita el uso de las construcciones donde se prohíbe el diseño de puentes u otras

edificaciones diferentes a vivienda, comercio, industria y educación.

De igual manera, la Norma Técnica Colombiana ha desarrollado normas para el uso,

estudio y manipulación de la Guadua angustifolia kunth editado por el Instituto

Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC). A través del tiempo el

ICONTEC ha publicado normas como "Uniones de estructuras con Guadua angustifolia

Kunth"(ICONTEC, 2006), "Preservación y secado del Culmo de Guadua angustifolia

Kunth" (ICONTEC, 2007), "Cosecha y postcosecha del culmo de Guadua angustifolia

Kunth"(ICONTEC, 2008), "Propagación vegetativa de Guadua angustifolia

Kunth"(ICONTEC, 2016) y, la norma usada en esta investigación para los procesos de

los ensayos, "Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de

la Guadua angustifolia Kunth"(ICONTEC NTC-5525, 2007).

En esta investigación se elabora ensayos de compresión paralela a la fibra, corte

paralelo a fibra con y sin nudo, tensión paralelo a la fibra, flexión y compresión

21

perpendicular a la fibra. Para los cuatro primeros ensayos, se utiliza la metodología

bajo los lineamientos de la última norma mencionada, para determinar los esfuerzos

últimos, esfuerzos admisibles y módulos de elasticidad. Para el ensayo de compresión

perpendicular se utilizó el texto "Validación de la Guadua angustifolia material

estructural para diseño, por el método de esfuerzos admisibles"(MADR - UNAL, 2010)

debido a que no hay parámetros en las normas nacionales como internacionales. Como

objetivos especifícios se analiza estadísticamente los resultados obtenidos de los

esfuerzos admisibles, comparándolos con los valores de contenido de humedad y

densidad básica después de los ensayos. Finalmente se analizan los datos con los

diferentes estudios realizados y comparables que hayan seguido la misma

metodología.

La investigación se reailza con 14 culmos de Guadua de angustifolia kunth

seleccionados del municipio de Oiba, Santander. Las probetas para cada ensayo, son

repartidas a largo de todas las partes de los culmos donde se dividen en 3: Inferior,

Medio y Superior de la Cepa, Basa y Sobrebasa respectivamente. Se obtienen

resultados de: 76 probetas en ensayos a compresión perpendicular a la fibra, 77

probetas en ensayos a compresión perpendicular a la fibra, 76 probetas en ensayos a

corte perpendicular a la fibra (con y sin nudo), 75 probetas en ensayos a tensión

perpendicular a la fibra y 12 culmos en ensayos a flexión.

El signficado de esta investigación es la continuación y busqueda de la caracterización

de las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua de angustifolia kunth de todos los

departamentos de Colombia. La aplicación de éste y todos los estudios de la guadua

son para incentivar la construcción con este material y promover el diseño estructural

y arquitectónico como solución al desarrollo de edificación liviana.

22

1. Marco Teórico

En Colombia la construcción en guadua se ha venido trabajando desde tiempos

precolombinos primordialmente por los Quimbayas en la zona de Quindío para

viviendas, puentes y otros utensilios de supervivencia (Parsons, 1991). Desde ésta

época precolombina hasta finales de la década de los 80 no se había presentado ni

regulado el uso de la guadua. Se usaba las bases de ingeniería y arquitectura para

realizar el diseño estructural con este material. Durante el tiempo, el gobierno

colombiano ha ido regulando cada vez más las normas para el manejo adecuado de la

guadua. Estas normas no superan aún 3 décadas de regulación. Diferentes entidades,

autoridades en construcción, arquitectura e ingeniería, han ido realizando estudios e

investigaciones para ir detallando cada vez más las normas técnicas y de sismo-

resistencia.

En el 2002 la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS) contempla la guadua

como material para el uso y refuerzo en los muros de bahareque encementado dentro

de la norma de sismo-resistencia NSR-98. Esta norma fue actualizada después de

catorce años de la primera normativa colombiana de construcción en sismo-

resistencia publicada por el gobierno en 1984, después del sismo en Popayán en 1983

(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010). En el año 2010, con

la ayuda de la AIS, la Universidad Nacional de Colombia y la Comisión Asesora

Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes, el gobierno

reconoce la guadua como material de construcción para estructuras que no superen

los dos pisos y con uso exclusivo de vivienda, comercio, industria y educación en el

Titulo G Capitulo 12. Este nuevo capítulo se construye como complemento de las

normas técnicas colombianas NTC-5407, NTC-5301, NTC-5300 y NTC-5525, sin

embargo prima ante todo la NSR-10 tal como lo estipula en el decreto 926 de 2010

(Colombia, 2010).

El ICONTEC participa en el desarrollo e investigación para el uso de la guadua con

varias normas presentadas a continuación.La NTC-5407 "Uniones de estructuras de

23

Guadua angustifolia Kunth" establece los requisitos mínimos que se deben manejar

para la construcción de uniones en estructuras con guadua (ICONTEC, 2006). La NTC-

5301 "Preservación y secado del culmo de Guadua angustifolia Kunth" establece los

requisitos que se deben seguir para la preservación de ataques bióticos y abióticos, el

secado del culmo y establecer el contenido de humedad de acuerdo con su uso final

(ICONTEC, 2007). La NTC-5300 "Cosecha y postcosecha del culmo de Guadua

angustifolia Kunth" establece los requisitos que se deben seguir para la cosecha y

postcosecha del culmo maduro de guadua, donde se especifica que la NTC-5301 es

fundamental para el uso de esta norma (ICONTEC, 2008). La NTC-5404 "Propagación

vegetativa de Guadua angustifolia Kunth" establece los requisitos mínimos de calidad

que se deben seguir para el espacio que se utiliza para la siembra de la especie de

Guadua de angustifolia kunth (ICONTEC, 2016). Finalmente la NTC 5525 "Métodos de

ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua angustifolia

Kunth"es la norma que especifica los métodos, procesos y ensayos para evaluar las

propiedades físicas y mecánicas características de la guadua (ICONTEC, 2007). Esta

norma es la adopción modificada de la ISO/TR 22157-1:2004 "Bamboo. Determination

of Physical and Mechanical Properties. Part 1: Requirements" donde también hace

referencia como uso fundamental a la norma ISO/TR 22157-2:2004 "Bamboo.

Determination of Physical and Mechanical Properties. Part 2: Laboratory Manual."

La NTC-5525 es la norma en la que esta investigación se basa para realizar los ensayos

de laboratorio para obtener los resultados de esfuerzos admisibles y módulos de

elasticidad. En esta norma se estandariza los métodos que se están utilizando para las

investigaciones sobre la caracterización de las propiedas físicas y mecánicas de las

propiedades de la guadua por todos los departamentos de Colombia utilizada por

comerciantes e investigadores.

En Colombia se encuentran investigaciones que han utilizado esta norma y

metodología para el desarrollo de un analisis estádistico, como también se encuentran

investigaciones y estudios con diferentes metodologías.

24

Esta variación de procesos en las investigaciones ocurre debido a una falta de

estandarización de la metodología a emplear anteriormente a la norma NTC-5525. Por

ejemplo, el trabajo investigativo de García, González y Osorio en el 2002 optaron por

usar el proceso de las normas COPANT 455 de 1972, usando guadua de Santa Fe de

Antioquia para analizar la resistencia a flexión con algunas modificaciones para el

ensayo de guadua. En ese mismo año, Cheatle y López para su investigación para

determinar la resistencia a compresión paralela a la fibra usaron la norma de INBAR

Standard for Determination of Physical and Mechanical Properties of Bamboo de 1999.

Esta última norma ha sido usada en varios de los trabajos de investigación para

caracterizar las propiedades físicas y mecánicas en el país. En 2004, Castrillón y

Malaver realizaron la investigación para establecer los procedimientos de ensayo para

determinar las propiedades de la Guadua angustifolia kunth en el cual se basaron en la

norma INBAR para determinar sus falencias. Esta investigación en la Universidad

Nacional de Colombia, tiene como propósito aportar en los procedimientos de

estandarización de una normativa para la caracterización de las propiedades de la

guadua. Oscar Hidalgo, uno de los primeros investigadores de la guadua, también

promueve la factibilidad de unificar una metodología y normativa para aplicar la

guadua estructuralmente (Hidalgo López, 2003).

En el 2005, Ciro, Osorio y Vélez realizan la investigación con la metodología de la

norma INBAR y concluyen que, aunque siguen el proceso adecuadamente tienen una

variación de un 82% en los resultados de los valores en el ensayo de resistencia a

tensión con guadua extraída de Venecia, Antioquia (Ciro Velásquez, Osorio Saraz, &

Vélez Restrepo, 2005). Dentro de las investigaciones de caracterización de las

propiedades físicas y mecánicas con la metodología de la norma INBAR se encuentra

cada vez más las falencias de este procedimiento. En el 2007 se implementó la NTC-

5525 para la estandarización de esta metodología.

En 2007, González y Takeuchi realizaron la investigación de la resistencia a la

compresión paralela la fibra y determinación del módulo de elasticidad con guadua del

departamento del Quindío siguiendo los lineamientos de la norma ISO 22157-2004 el

25

cual es el documento que se adoptó para realizar la NTC-5525 vigente. En el 2010, el

Arquitecto Jorge Lozano y el grupo de investigación de Madera y Guadua de la

Universidad Nacional de Colombia realizó el texto "Validación de la Guadua

angustifolia material estructural para diseño, por el método de esfuerzos

admisibles"(MADR – UNAL, 2010). En este documento se presenta la investigación de

la caracterización de las propiedades físicas y mecánicas de guadua del Quindío, Valle

del Cauca y Cundinamarca y una guía de diseño para estructuras en guadua. Este

documento tuvo aplicativo en el desarrollo de la redacción y elaboración del capítulo

G12 de la norma NSR-10. Este documento es fundamental para el desarrollo de este

trabajo de investigación debido a que establece el proceso para determinar el valor de

esfuerzo último en el ensayo de compresión perpendicular a la fibra.

Teniendo como base la NTC-5525 y la norma NSR-10, las investigaciones a partir del

2010 se hacen cada vez más precisas respecto a los valores de resistencia de los

diferentes ensayos. Por ejemplo, en el 2012, González y Leguizamón realizaron el

trabajo investigativo "Determinación de la resistencia a compresión paralela a la fibra

de la Guadua angustifolia Kunth en función del contenido de humedad" donde se estudia

el comportamiento de la resistencia según de qué ubicación es extraída la probeta del

culmo y de su contenido de humedad. En ese mismo año, Cely, Gutiérrez y Hernández

realizan el estudio investigativo de la guadua del departamento de Boyacá

"Caracterización de la Guadua angustifolia Kunth cultivada en Miraflores (Boyacá) de

acuerdo con la NSR-10" donde determinan las propiedades mecánicas para los ensayos

de compresión paralela a la fibra, tensión paralela a la fibra, cortante paralelo a la fibra

y flexión estática en cuatro puntos. Asimismo, Lozano en 2012 realiza caracterización

de propiedades físicas y mecánicas a Guadua angustifolia kunth para los ensayos

realizados en esta investigación de los departamentos de Nariño y Cauca. En el 2013,

Ardila bajo los lineamientos de los métodos vigentes y siguiendo la dirección del

director del grupo de investigación de Madera y Guadua, el arquitecto Jorge Lozano,

realiza la investigación "Determinación de los valores de esfuerzos admisibles del bambú

Guadua angustifolia Kunth del departamento de Tolima, Colombia" en el cual se

26

considera la caracterización de las propiedades físicas y mecánicas de la guadua para

la cobertura de esta investigación a través de todos los departamentos de Colombia.

En el 2015, Brand, Ruiz y Lozano de la Universidad Militar Nueva Granada, elaboran

un proyecto investigativo para realizar la "Caracterización física y mecánica de la

guadua rolliza de la especie angustifolia Kunth mediante procesamiento digital de

imágenes" en el cual lo realizan con el método de la NTC-5525 y modelamiento del

comportamiento mediante el procesamiento de imágenes digitales. Finalmente, en el

2016, Garzón en la continuación de la búsqueda de realizar la caracterización de las

propiedades físicas y mecánicas de la Guadua angustifolia kunth de Colombia realiza

su investigación con guadua proveniente del departamento de Cundinamarca,

municipio de Guaduas.

Con el objetivo de seguir el legado de Lozano, Ardila y Garzón, esta investigación se

realiza para determinar la caracterización de las propiedades físicas y mecánicas del

municipio de Oiba, Santander siguiendo la misma metodología de los proyectos de

investigación anteriores bajo los lineamientos de la NTC-5525 (ICONTEC, 2007), NSR-

10 (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010) y de "Validación

de la Guadua angustifolia material estructural para diseño, por el método de esfuerzos

admisible."(MADR – UNAL, 2010) para caso del ensayo de compresión perpendicular a

la fibra.

27

2. Preliminares

La guadua recolectada en esta investigación fue cortada del lugar de suministro

siguiendo el mismo procedimiento que especifica Lozano (2010) y utilizada por

Ardila (2013) y Garzón (2016). Se realiza la descripción climática del lugar del

suministro y del proceso de selección, transporte y acopio del material.

2.1 Lugar de Suministro

La Guadua angustifolia kunth para este proyecto investigativo es extraída del lote

nombrado B. Mompós del municipio de Oiba ubicado en el departamento de Santander

(ver ilustración 2-1). Oiba es un municipio localizado al sur del departamento de

Santander, limitando con los municipios Guapotá y Confines al norte, Charalá al

oriente, Suaita al occidente y Guadalupe al sur. Ubicado a una altura de 1420 metros

sobre el nivel del mar. Dentro de la hidrografía más significativa e influyente del

municipio se encuentra el Rio Oibita.

El predio de donde se obtuvo el material tiene coordenadas:

▪ N 6°22’25.086

▪ W 73°16’6.7368

En el municipio se presentan dos temporadas de lluvia, la primera entre abril y mayo

y la segunda entre septiembre y noviembre. Estas dos temporadas se intercalan con

dos temporadas secas, la primera entre diciembre y febrero y la segunda entre junio y

julio (Ministerio de Vivienda, 2004). La precipitación total anual en promedio es de

3006.5 mm con una temperatura media de 20.8°C y humedad relativa media entre

80% y 95% según (IDEAM, 2004).

El guadual de donde se extrajo el material pertenece a la empresa Guaco, con una

extensión de aproximadamente 2 hectáreas y media. El predio se sitúa en un espacio

en ladera donde el guadual se ubica en la parte inferior, creando en épocas de lluvia,

28

un espacio de acumulación de agua. Durante las primeras siembras de la guadua no se

tuvo una organización previa; al momento de extraer el material después del corte, se

complicaba el retiro de los culmos.

2.2 Selección del Material

Dentro de la investigación se realiza el estudio de culmos de un mismo predio con

ubicación aleatoria. Las condiciones para la selección de los culmos de guadua

dependieron de varios factores:

▪ Edad de la guadua estar entre los 4 y 6 años.

▪ No presentar defectos ni lesiones evidentes a primera vista.

▪ No presentar enfermedades abióticas o bióticas.

▪ Ser superior a 9 metros de altura.

▪ Diámetro a la Altura del Pecho (DAP) entre 10.20cm y 11.5 cm a 1.20 del suelo.

▪ Tener los culmos lo más rectos posible.

Ilustración 2-1: Lote guadual ubicado en Oiba, Santander. Fuente Autor

a) Lote vista norte b) Lote vista sur

29

▪ Seleccionar culmos sembrados a una distancia mayor de 5 metros cada uno.

Con la ayuda del personal de la empresa comerciante, se seleccionaron los culmos que

cumplieran con estas características. A su vez, se medía a una distancia entre 1.5m y

1.7m (en el centro del nudo) la circunferencia del nudo que no superaba los 36cm ni

era inferior a 32cm, para garantizar las medidas adecuadas de medición de ensayos de

todo el culmo y de terminar el DAP.

Previamente al corte de los culmos, se debe realizar una limpieza del guadual para

poder retirar los culmos hasta el punto de acopio del predio donde se marcan cada uno

de ellos. Cada culmo tiene una altura superior a 9 metros por lo que posterior al corte

puede dificultar la manipulación de la misma. Entre los expertos del guadual,

advirtieron que durante el corte, el culmo podría reaccionar a “modo de látigo” puesto

que la fuerza que se puede emplear en culmos enredados es bastante grande.

Una vez seleccionados los culmos, se marcan a una distancia de 1 metro desde el final

del rizoma para la línea de corte. Posterior al proceso de corte, se traslada el culmo al

espacio de acopio para poder marcar e identificar cada uno de ellos. En el mismo

culmo, se mide las partes y se marcan antes de cortar las 3 secciones, inferior, medio y

superior. Se mide para la parte inferior 1.5 metros, para la parte media 4.5 metros y

finalmente 3 metros para la parte superior.

30

Ilustración 2-2: Dentro del guadual durante el proceso de limpieza. Fuente: Autor

Por ser un material vegetal, el modo de marcar las partes se realizó con un cartón con

el número de culmo y número de la sección (Por ejemplo 13-2 era equivalente a la

parte media del culmo número 13) dentro de dos plásticos protectores. Una vez

medidas y marcados los culmos, se procedía al corte de los pedazos, de tal manera se

realizaba el acopio de las partes de una manera organizada. Todo el proceso de

selección, corte y marcación es basado en el documento de MADR-UNAL y la NTC-5525.

Ilustración 2-3: Guadua marcada con protectores plásticos Fuente: Autor

a) Culmo marcado b) Diferencia de altura de culmos

31

El proceso de selección y corte duró dos días de trabajo; los culmos se transportaron a

las instalaciones de la Universidad Nacional de Colombia – Sede de Bogotá a los 4 días

de corte dentro de un camión de capacidad de 6 toneladas. Durante los 4 días de espera

los culmos se almacenaron bajo una cubierta y estuvieron forrados con bolsas de

basura de color blanco para concentrar la menor temperatura captada por el sol y

evitar secar el material.

32

3. Caracterización Física y preparación de probetas.

3.1 Caracterización Física

La caracterización física de la guadua seleccionada consiste en describir, medir e

identificar la parte completa del culmo para seleccionar las probetas a largo del

material. Dentro del proceso de identificación se agrupa los 14 culmos de la parte

inferior, media y superior. En orden, del culmo uno al catorce, se examina cada

segmento para numerar, señalar y determinar las imperfecciones u defectos que no se

hayan podido percibir anteriormente o hayan sido causa del transporte.

Es necesario conocer, las fisuras, presencia de hongos e insectos, perforaciones y

demás lesiones para establecer correctamente las posiciones de corte de las probetas.

Una vez especificadas las lesiones visibles se realiza a medir:

▪ el largo real de las secciones de los culmos

▪ dos circunferencias en cada extremo, superior e inferior, del culmo de manera

perpendicular

▪ cuatro espesores en cada extremo, superior e inferior, del culmo de manera

perpendicular

▪ la distancia de todos los entrenudos a lo largo del culmo

▪ la circunferencia en el centro de todos los entrenudos a lo largo del culmo

33

Durante esta fase, las medidas y lesiones son registradas en un formato de

caracterización del material. Posterior a la descripción de la parte del culmo, se

selecciona las probetas de los diferentes ensayos a realizar. Teniendo las medidas

previas, se puede realizar la altura de las probetas para el caso de los ensayos de

compresión paralela a la fibra y corte paralelo a la fibra. Se tiene en cuenta la distancia

de entrenudos y diámetro para distribuir de manera adecuada y aleatoria las probetas

como se muestra en la ilustración 3-1.

Ilustración 3-1: Formato de Caracterización Culmo 4 - Parte Superior Fuente: Autor

Siguiendo la metodología para la continuación de un proceso estandarizado, se

denotan las probetas con una nomenclatura donde se señala el lugar de dónde se

extrae el material, ensayo al cual se somete la probeta, número de probeta y parte del

culmo del cual pertenece tal como se muestra en la ilustración 3-2.

Y URBANISMO

34

Ilustración 3-2: Nomenclatura de Probetas Fuente: Autor

Se marca cada una de las probetas en todas las secciones de los culmos de guadua previo al corte del material usando como guía los formatos de caracterización. Se marcan en esta investigación:

▪ 77 probetas de compresión paralela a la fibra (16 en la sección inferior, 30 en la

sección media y 30 en la sección superior)

▪ 76 probetas de compresión perpendicular a la fibra (16 en la sección inferior,

29 en la sección media y 31 en la sección superior)

▪ 75 probetas de tensión (15 en la sección inferior, 30 en la sección media y 30 en

la sección superior)

▪ 76 probetas de corte (16 en la sección inferior, 30 en la sección media y 30 en

la sección superior)

▪ 12 culmos de flexión (todas en la sección media).

Ilustración 3-3: Guadua marcada previa al corte de probetas

35

3.2 Preparación de probetas

Con el material marcado y señalado en las diferentes secciones del culmo de guadua,

se procede a realizar el corte de las probetas. Dentro de las instalaciones de la

Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá se organiza el material para cortar

culmo por culmo las probetas de manera organizada para ir agrupando las probetas

dependiendo del ensayo al cual se somete. De igual manera los pedazos sobrantes del

culmo se organizan en bolsas para acoplarlas y desecharlas. El corte de probetas se

realiza con una acolilladora con un disco de 3 mm de espesor como se ve en la

ilustración 3-4. Para el caso de las probetas de tensión, se ejecuta el corte con una

sierra sinfín puesto que la probeta dispone de mayor precisión en su figura geométrica

como se muestra en la ilustración 3-5.

Para el caso de las probetas sometidas a ensayos de compresión paralela a la fibra y

corte paralelo a la fibra se debe garantizar un ángulo recto respecto a su altura en cada

extremo. Para este fin, se utiliza un trompo con lija de número de grano 40 para

asegurar pulir de manera correcta las imperfecciones del corte de las probetas como

se ve en la ilustración 3-6 (a).

Ilustración 3-4: Acolilladora para el corte de probetas. Fuente: Autor

a) Corte perpendicular b) Acolilladora con disco de 3mm

36

Una vez cortadas y agrupadas todas las probetas del mismo tipo como se ve en la

ilustración 3-6 (b), se sumergen dentro de agua para la conservación del material. Los

ensayos se ejecutan con la mayor cantidad de agua absorbida y en estado verde para

obtener los resultados del contenido de humedad saturados. Los ensayos se realizan

transcurridas dos semanas de sumergidas las probetas y culmos para garantizar la

mayor absorción de agua. Dentro de una piscina de agua son sumergidas todas las

probetas dentro de bolsas plásticas haciendo una pequeña fuerza en la parte superior

debido a que flotan. Para los culmos de ensayos a flexión, la fuerza fue mayor debido a

que soportaba mayor peso sin ser sumergidas utilizando canecas llenas de agua y

ladrillos como se muestra en la ilustración 3-7 (a).

Ilustración 3-5: a) Figura geométrica probeta tensión b) Sierra sin fin Fuente: Autor

a). Guía para corte b). Cortadora sinfín

37

Ilustración 3-7: Probetas sumergidas para garantizar CH saturado. Fuente: Autor

Ilustración 3-6: Fase donde se pulen las probetas. Fuente: Autor

a) Trompo con lija para pulir

Trompo con lija para pulir.

b) Agrupación de probetas

a) Culmos de flexión b) Probetas en bolsas

plásticas

38

4. Introducción a los ensayos y valores de análisis

Siguiendo los lineamientos de la NTC-5525 (ICONTEC, 2007) se realiza una serie de

procesos para poder establecer datos comparativos y realizar un análisis estadísticos

con las diferentes investigaciones realizadas. Practicando la metodología planteada en

la norma, se determina los valores de los esfuerzos admisibles de las probetas. Para el

caso del ensayo a compresión perpendicular a la fibra se determina el valor de esfuerzo

admisible siguiendo la fórmula en el documento “Validación de la guadua angustifolia

material estructural para diseño, por el método de esfuerzos admisibles.” (MADR - UNAL,

2010). Para cada una de las 315 probetas trabajadas se realizó ensayos de contenido

de humedad y de densidad básica.

Cada probeta fue ensayada en la máquina universal de ensayos de marca Hung Ta

Instrument Go LTD. Modelo 2010 con capacidad de 20 toneladas ubicada en el

laboratorio del Instituto de Investigaciones Tecnológicas de la Universidad Nacional

de Colombia – Sede Bogotá. Todos los ensayos fueron probados con las herramientas

y montajes instalados en la máquina universal exigidos en la NTC-5525. Se realizaron

en total 315 ensayos que se encuentran discriminados en la tabla 4-1 lo que equivale a

315 valores de esfuerzo admisible, 315 valores de contenido de humedad y 315 valores

de densidad básica.

Tabla 4-1 : Total de ensayos mecánicos. Fuente: Autor

39

4.1 Valor Característico y esfuerzo admisible

Continuando con la metodología planteada desde el principio de la norma, se procede

a establecer los valores de esfuerzo admisible para realizar el análisis estadístico. Para

determinar dicho valor, se requiere definir el valor característico. El valor

característico está especificado en la norma ISO22156:2001 y en la NSR-10 G .12.7-1

el cual se obtiene de la siguiente fórmula:

(4.1)

En donde:

Rk = valor característico en la solicitación i.

R0.05i = percentil 5 de los datos en la solicitación i.

s =desviación estándar de los datos de los ensayos.

m = promedio de los datos de los ensayos.

n = número de datos de ensayos.

i = subíndice indicando el tipo de solicitación. (c para compresión paralela a las

fibras, cp para compresión perpendicular, t para tensión paralela a las

fibras, v para cortante paralela a las fibras, f para flexión).

Posterior a determinar el valor característico, se procede a determinar el valor de

esfuerzo admisible para cada ensayo de la probeta. Para determinar este valor, se

puede utilizar dos ecuaciones diferentes. En este trabajo investigativo utilizaremos

ambas ecuaciones para realizar una comparación con dichos valores. La primera

ENSAYO PROBETAS COMPRESIÓN PARALELA 77

COMPRESIÓN PERPENDICULAR

75

TENSIÓN 75 CORTE 76

FLEXIÓN 12 TOTAL 315

40

ecuación (4.2) es utilizada en el documento de la Universidad Nacional de Colombia

(MADR-UNAL, 2010) establecida por la norma ISO 22156:2004 denominada

"Bamboo - Structural Design" (2004) en el numeral 7.4:

(4.2)

En donde:

σadmi = valor esfuerzo admisible

Rki = valor característico para la solicitación i.

G = coeficiente de modificación para la diferencia entre la calidad del

laboratorio y la práctica cuyo valor predeterminado es 0.5.

D = coeficiente de modificación por duración de la carga (1.0 para carga

permanente (M), 1.25 para carga permanente más carga temporal (M+V) y

1.5 para carga permanente más carga temporal más carga de viento

(M+V+W)).

S = factor de seguridad cuyo valor predeterminado es 2.25

i = subíndice que depende del tipo de solicitación (c para compresión paralela a

las fibras, cp para compresión perpendicular, t para tensión paralela a las

fibras, v para cortante paralela a las fibras, f para flexión).

La segunda ecuación (4.3) es obtenida de la NSR-10 en el título G 12.7-12 para

determinar el valor de esfuerzo admisible. Este valor se determina para comparar

con los valores mínimos que exige la norma. Este estudio investigativo utiliza los

valores de esfuerzo admisible determinados con esta ecuación para realizar una

comparación con los valores exigidos con la norma de sismo resistencia.

(4.3)

En donde:

41

Fi = Valor de esfuerzo admisible en la solicitación i.

Fki = Valor característico del esfuerzo en la solicitación i.

FC = Factor de reducción por diferencias entre las condiciones de los ensayos en el

laboratorio y las condiciones reales de aplicación de las cargas en la estructura

(1.0 para compresión paralela a la fibra, 1.0 para compresión perpendicular a la

fibra, 0.5 para tensión paralelo a la fibra, 0.6 para cortante paralelo a la fibra y

1.0 para flexión). (Ver tabla 4-2)

Fs = Factor de seguridad (1.5 para compresión paralela a la fibra, 1.8 para

compresión perpendicular a la fibra, 2.0 para tensión paralela a la fibra, 1.8

para cortante paralelo a la fibra y 2.0 para flexión). (Ver tabla 4-2)

FDC = Factor de duración de carga (1.2 para compresión paralela a la fibra, 1.2 para

compresión perpendicular a la fibra, 1.5 para tensión paralela a la fibra, 1.1

para cortante paralelo a la fibra y 1.5 para flexión). (Ver tabla 4-2)

Dentro del proceso de diseño y cumplimiento de la norma, la NSR-10 establece unos

valores mínimos para el esfuerzo admisible y módulo de elasticidad. Estos valores

mínimos son parte de la metodología de diseño en guadua. Las siguientes tablas 4-3 y

4-4 son extraídas de la NSR-10. Con el fin de comparar los resultados finales de la

investigación con la NSR-10, se tienen en cuenta las tablas a continuación para

determinar el cumplimiento específicamente con la Guadua de angustifolia kunth de

Oiba, Santander.

Tabla 4-2: Factores de Reducción - Tabla G12.7-3. Fuente: NSR-10

Tabla 4-3: Esfuerzos admisibles Fi (MPa), CH=12% - Tabla G 12.7-1 Fuente: NSR-10

42

4.2 Criterio de Chauvenet

Dentro de la metodología optada para el análisis estadístico en esta investigación, se

debe realizar el descarte de ensayos que hayan tenido resultados atípicos para

determinar un valor detallado. Para este proceso, se aplica el proceso de la

metodología de Criterio de Chauvenet por el cual existe una tabla para comparar los

resultados de los datos obtenidos. La ecuación del criterio de Chauvenet, como lo

explica Garzón, consiste en tomar cada uno de los datos (x), restarle el promedio (x̅) y

dividir el resultado en la desviación estándar (s) (ecuación 4-4). Si el resultado a esta

ecuación es mayor a los coeficientes en la tabla de Chauvenet, serán descartados

dependiendo del número de ensayos. La desviación estándar es un índice numérico de

la dispersión de un conjunto de datos (Faro, 2017).

Tabla 4-4: Módulo de elasticidad, Ei (MPa), CH=12% - Tabla G 12.7-2 Fuente: NSR-10

43

Tabla 4-5: Coeficiente máximo del Criterio de Chauvenet. Fuente: Autor

La importancia de este proceso en un análisis estadístico, radica en que los datos

obtenidos de los resultados de los ensayos pueden ser atípicos e incluirlos modificaría

todos los resultados. Se debe realizar este procedimiento para excluir datos especiales

y disminuir al máximo errores en los resultados finales con los resultados atípicos

discriminados en cada ensayo. De esta manera se puede realizar un análisis estadístico

adecuado y lograr comparar los resultados de las diferentes investigaciones

estudiadas.

kn = (4.4) En donde: kn = coeficiente de Chauvenet x = valor de cada dato x̅ = promedio s = desviación estándar

n σ máximo n σ máximo

2 1,15 15 2,13

3 1,35 20 2,24

4 1,54 25 2,33

5 1,65 30 2,4

6 1,73 40 2,48

7 1,8 50 2,57

8 1,86 100 2,81

9 1,92 300 3,14

10 1,96 500 3,29

44

5. Ensayo de contenido de humedad y densidad básica.

5.1 Contenido de humedad

En las investigaciones y casos de estudio de la Guadua de angustifolia kunth, es

necesario realizar el ensayo de contenido de humedad. La importancia de realizar este

ensayo es debido a que la guadua es un material higroscópico el cual se define que tiene

la capacidad de capturar y liberar humedad en su medio, dependiendo de la

temperatura y humedad relativa de su entorno.

La resistencia de la guadua, por ser un material natural conformado por 40% de fibras

de celulosa, 50% de células parenquimatosas y 10% de vasos vasculares (MADR-

UNAL, 2010) es inversamente proporcional a su contenido de humedad. Por esta

razón, este procedimiento es importante para el análisis del comportamiento de la

guadua en el estado menos resistente, debido a que, a mayor contenido de humedad,

menor resistencia. Teniendo en cuenta que los resultados obtenidos son en el peor de

los casos de resistencia, se considera el material con gran capacidad de resistencia

obteniendo valores mayores a los aceptados por la NSR-10.

En este proyecto investigativo, como se ha mencionado anteriormente, cumple con la

metodología de normativa colombiana NTC-5525. Se sigue el procedimiento expuesto

en el capítulo 6.5 que consiste en determinar el CH de la probeta inmediatamente

después al ensayo. La probeta se debe extraer lo más cercano a la falla. Las medidas

de las probetas tenían un estimado de 25mm por 25mm por el espesor de cada

probeta. Cumplir con el procedimiento de la norma requiere una balanza con una

exactitud de 0.01g, horno de secado con capacidad de temperatura de 103°C y un vaso

45

desecador con sello hermético el cual contiene sílice como se muestra en la imagen 5-

1.

El procedimiento para los ensayos de contenido de humedad se basa en:

▪ Pesar la probeta al cual se le realiza la medición del contenido de humedad

extraída de la probeta inicial en estado verde en la balanza con una exactitud de 0.01gr.

Las probetas de compresión paralela y tensión al cual se le pegaron deformímetros

eléctricos duraron un lapso de una hora por fuera del agua aproximadamente, para el

resto de ensayos duraron un lapso máximo de 10 minutos por fuera del agua antes del

ensayo mecánico.

▪ Depositar las probetas pesadas al horno de secado a una temperatura de 103°C

+ 2°C por un tiempo de 24 horas como se muestra en la ilustración 5-1.

▪ Posteriormente se retira la probeta del horno y se almacenan en el vaso

desecador con sello hermético, se pesa nuevamente la probeta en la balanza usada

anteriormente y se registra el peso con una exactitud de 0.01gr. Terminado este

proceso se deposita nuevamente en el horno secador a la misma temperatura.

▪ Se repite el proceso anterior en un intervalo de 2 horas hasta obtener en las

probetas una diferencia no mayor a 0.01gr. Una vez la probeta tenga un peso estable y

no supere su peso anterior en 0.01gr se da por terminado el proceso. Nota: El intervalo

puede ser mayor a 2 horas siempre y cuando nunca sea menor a este tiempo.

Ilustración 5-1: Equipos usados. Fuente: Autor

a) Horno secador b) Frasco hermético c) balanza

46

▪ Se calcula el contenido de humedad de la probeta y se depositan las probetas en

una bolsa hermética almacenada en los frascos herméticos. Para calcular el contenido

de humedad se utiliza la ecuación 5.1.

(5.1)

En donde:

CH = Contenido de humedad.

m = Masa de la probeta antes del secado.

mo = Masa de la probeta después del secado.

El contenido de humedad de la probeta es considerado como valor representativo del

contenido de humedad de la probeta inicial el cual se somete al ensayo mecánico. Los

valores de CH de cada probeta son aplicados para determinar el valor medio de cada

tipo de ensayo.

En este proyecto se realizó 315 ensayos a los cuales se le realiza el procedimiento de

contenido de humedad a todas las probetas. En la siguiente tabla 5-1 se encuentra los

valores promedio de CH y el análisis estadístico por tipo de ensayo mecánico.

Los resultados del contenido de humedad son muy parecidos entre los diferentes tipos

de ensayo. Todos los contenidos de humedad están dentro del rango de 89% y

117.70% el cual, según Hidalgo (2003), están dentro del rango de estado verde para

bambúes (40%-150% CH). Se destacan los valores de mayor contenido de humedad

de 111.32% y 117.70%, pertenecientes a compresión paralela a la fibra y corte paralelo

a la fibra respectivamente, el cual pertenecen a los ensayos que no se les adicionó

deformímetros eléctricos y no estuvieron en el tiempo de secado del pegante (adhesivo

instantáneo) requerido para el ensayo. El pegante es utilizado para adherir el

deformímetro eléctrico al centro de las probetas, el cual se dejaba 1 hora de reposo.

Estos ensayos fueron sometidos a la carga de la máquina universal apenas eran

retirados del agua y se procedió a realizar el ensayo de contenido de humedad una vez

fallaba la probeta.

Tabla 5-1: Análisis estadístico de contenido de humedad por tipo de ensayo mecánico.

ENSAYO DATOS ESTADÍSTICOS TOTAL

47

COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA

PROMEDIO (%) 92,98%

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (%) 38,21%

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%) 41,10%

COMPRESIÓN PERPENDICULAR A LA

FIBRA

PROMEDIO (%) 111.32%



TENSIÓN PARALELA A LA FIBRA

PROMEDIO (%) 94,64%



CORTE PARALELA A LA FIBRA

PROMEDIO (%) 117,70%



FLEXIÓN

PROMEDIO (%) 89,08%



El ensayo de menor valor, al igual que en las investigaciones de MADR-UNAL 2010,

Ardila (2013) y Garzón (2016), es el promedio de contenido de humedad en el ensayo

de flexión. Se debe tener en cuenta que el ensayo de flexión solo se hace de la sección

media por lo que puede ser un factor el cual tiene menor contenido de humedad puesto

que el área en la sección inferior es mayor y entre fibras se puede retener mayor

cantidad de agua. También, se debe tener en cuenta que los culmos fueron expuestos

al ensayo inmediatamente retirados de la piscina en el cual estaban sumergidos, sin

embargo el montaje de este ensayo es mucho más dispendioso en cuanto a tiempo que

los demás por lo que quedaba expuesto más tiempo al medio ambiente que las demás

probetas. Este ensayo, a diferencia de los otros cuatro tipos de ensayo, requería de un

culmo superior a 3 metros de largo en tanto las otras probetas no superaban los 27

centímetros.

Realizando un análisis estadístico frente a los diferentes ensayos de contenidos de

humedad respecto a los diferentes ensayos de las investigaciones, podemos observar

que el CH de las probetas de Oiba, Santander supera en casi todos los ensayos a los

valores obtenidos de las probetas de la guadua de los diferentes municipios

48

colombianos. En el único valor que no supera el CH es de compresión paralela a la fibra

en comparación con el contenido de humedad de las probetas de Tolima, sin embargo

los valores no tienen gran variación entre ellos con una diferencia media de 2.29%.

Esto se debe a que en las 4 investigaciones se ha seguido la misma metodología de

mantener sumergidas bajo el agua las probetas mínimo dos semanas. El dato que no

se puede comparar es el valor del ensayo a flexión de los culmos a flexión puesto que

se encuentra dentro de un valor menor al rango de estado verde (Hidalgo López, 2003).

Tabla 5-2: Comparativo de valores promedio de contenido de humedad. Fuente: Autor

ENSAYO OIBA - CH GUADUAS - CH TOLIMA -

CH MADR-UNAL -

CH

COMPRESIÓN PARALELA 92,98% 66,06% 95,27% 86,61%

COMPRESIÓN PERPENDICULAR

111,32% 78,91% 83,60% 81,47%

TENSIÓN 94,64% 72,46% 51,87% 92,67%

CORTE 117,70% 74,84% 100,60% 98,49%

FLEXIÓN 89,08% 41,43% 19,91% 71,04%

Ilustración 5-2: Comparativo gráfico de valores promedio de contenido de humedad. Fuente: Autor

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

120,00%

140,00%

COMPRESIÓNPARALELA

COMPRESIÓNPERPENDICULAR

TENSIÓN CORTE FLEXIÓN

OIBA - CH GUADUAS - CH TOLIMA - CH MADR-UNAL - CH

49

5.2 Densidad básica

La guadua es un material orgánico que se define como un pasto de grandes

proporciones. Este material natural se estructura, como lo mencionamos

anteriormente, de fibras de celulosa, células parenquimatosa y vasos vasculares. Estos

vasos vasculares van disminuyendo desde la epidermis de la guadua a la parte interior.

De igual manera, va decreciendo proporcionalmente desde la base hasta la parte

superior (Londoño, Camayo, Riaño, & López, 2002). Adicionalmente, en las especies de

bambú, los vasos vasculares van reduciendo su tamaño proporcionalmente desde la

parte inferior a la parte superior e incrementado el tejido parenquimático lo que hace

que su densidad vaya creciendo respectivamente (Garzón Aponte, 2016).

Bajo los lineamientos de la NTC-5525 se realiza el procedimiento para el ensayo de

densidad básica como parte de la caracterización física. Siguiendo la premisa de la

definición de densidad (masa sobre volumen), se procede a pesar la masa de las

probetas y volumen. La densidad básica se define como masa en estado anhidro y

volumen en estado verde. A diferencia de los proyectos de investigación de Ardila

(2013) y Garzón (2016), el volumen se midió por inmersión dentro de agua en un

beaker de 1000ml debido a que las muestras tienen una figura geométrica curva y se

puede medir con mayor exactitud.

Ilustración 5-3: Distribución de vasos vasculares. Fuente: (Osorio Saraz, Espinoza Bedoya, & García Galeano, 2008)

50

Los equipos utilizados durante el proceso son los mismos que se utilizan en el ensayo

de contenido de humedad puesto que se realiza el peso de la masa con la probeta en

estado anhidro. Se utilizan unas pinzas metálicas de laboratorio y un beaker de 1000

mL con agua para poder sumergir la probeta. Por el principio de Arquímedes, el

volumen de un objeto sumergido dentro del agua, eleva la misma cantidad del volumen

en agua (1mL de agua equivale a 1gr de agua que equivale a 1cm³ de agua)

El procedimiento que se realiza se basa en la NTC-5525:

▪ Una vez realizado la falla del ensayo mecánico, se dibujó en la probeta inicial un

cuadrado de aproximadamente 25mm por 25mm y se marca cada cuadrado con el

nombre de la probeta.

▪ Se corta el cuadrado con la sierra sin fin de las probetas falladas.

▪ En primera instancia se pesa la probeta cuadrada para determinar el peso con

el que falla la probeta para el contenido de humedad y no alterar este valor al

sumergirla en agua.

▪ La balanza, con el beaker de 1000ml y el agua, se gradúa en 0.00gr. Se sumerge

la probeta dentro del agua con las pinzas metálicas sin tocar el fondo. El peso indicado

en la balanza se traduce al volumen en cm³ de la probeta.

▪ Se introduce la probeta al horno de secado a 103°C y se realiza el proceso

mencionado para el ensayo de contenido de humedad.

▪ Se pesa la probeta cuadrada en estado anhidro y se calcula la densidad básica

con la ecuación 5.2.

(5.2)

En donde:

ρ = Densidad básica expresada en kg/m³

m = masa en estado anhidro

V = Volumen en estado verde

51

PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³)

OC01M 478,26 OCP01M 456,28 OT01M 572,86 OV01M 443,99 OF01M 516,46












OC13M 542,59 OCP13M 602,37 OT13M 573,36 OV13M 505,70

OC14M 561,33 OCP14M 530,42 OT14M 557,44 OV14M 527,99

OC15M 519,70 OCP15M 496,59 OT15M 549,16 OV15M 513,26

OC16M 523,42 OCP16M 523,46 OT16M 990,95 OVN01M 395,74

OC17M 580,68 OCP17M 445,03 OT17M 598,32 OVN02M 484,29

OC18M 595,35 OCP18M 446,60 OT18M 542,66 OVN03M 572,86

OC19M 530,04 OCP19M 562,66 OT19M 543,11 OVN04M 545,45

OC20M 549,22 OCP20M 505,55 OT20M 530,38 OVN05M 515,58

OC21M 514,20 OCP21M 462,03 OT21M 532,36 OVN06M 518,97

OC22M 583,48 OCP22M 465,87 OT22M 547,88 OVN07M 555,76

OC23M 442,99 OCP23M 497,66 OT23M 490,08 OVN08M 548,29

OC24M 607,94 OCP24M 468,70 OT24M 522,77 OVN09M 475,78

OC25M 552,88 OCP25M 484,77 OT25M 498,24 OVN10M 503,26

OC26M 536,75 OCP26M 550,99 OT26M 508,62 OVN11M 509,49

OC27M 410,38 OCP27M 511,31 OT27M 502,77 OVN12M 471,14

OC28M 568,10 OCP28M 529,19 OT28M 490,49 OVN13M 420,19

OC29M 614,99 OCP29M 516,48 OT29M 509,69 OVN14M 512,33

OC30M 528,87 OT30M 538,73 OVN15M 476,55

PORCIÓN MEDIA

Tabla 5-3: Resultados de ensayo de densidad básica de probetas parte inferior Fuente: Autor

Tabla 5-4: Resultados de ensayo de densidad básica de probetas parte media. Fuente: Autor

PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³)

OC01I 328,15 OCP01I 469,91 OT01I 469,14 OV01I 364,05

OC02I 374,15 OCP02I 454,63 OT02I 459,83 OV02I 489,48

OC03I 455,70 OCP03I 442,55 OT03I 511,40 OV03I 459,43

OC04I 501,44 OCP04I 497,16 OT04I 448,63 OV04I 496,43

OC05I 519,04 OCP05I 472,30 OT05I 459,19 OV05I 396,75

OC06I 494,59 OCP06I 395,73 OT06I 551,30 OV06I 438,02

OC07I 429,67 OCP07I 474,98 OT07I 451,84 OV07I 525,55

OC08I 488,55 OCP08I 536,76 OT08I 484,39 OV08I 540,27

OC09I 521,21 OCP09I 489,22 OT09I 517,42 OVN01I 526,39

OC10I 437,06 OCP10I 511,59 OT010I 512,72 OVN02I 433,05

OC11I 401,08 OCP11I 518,94 OT011I 524,95 OVN03I 535,01

OC12I 445,07 OCP12I 387,99 OT012I 405,21 OVN04I 481,56

OC13I 472,71 OCP13I 428,69 OT013I 466,35 OVN05I 353,95

OC14I 515,15 OCP14I 458,04 OT014I 437,20 OVN06I 470,52

OC15I 477,63 OCP15I 511,97 OT015I 428,13 OVN07I 440,00

OC16I 420,95 OVN08I 429,13

PORCIÓN INFERIOR

52

Tabla 5-5: Resultado de ensayo de densidad básica de probetas parte superior. Fuente: Autor

Tabla 5-6: Análisis estadístico para densidad básica de las probetas ensayadas.

PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³) PROBETA ρ (Kg / m³)

OC01S 553,40 OCP01S 546,22 OT01S 572,32 OV01S 563,96

OC02S 573,09 OCP02S 633,20 OT02S 585,40 OV02S 595,00

OC03S 596,53 OCP03S 575,22 OT03S 478,41 OV03S 557,03

OC04S 549,72 OCP04S 543,03 OT04S 588,24 OV04S 600,00

OC05S 605,58 OCP05S 563,69 OT05S 607,92 OV05S 581,18

OC06S 637,97 OCP06S 648,73 OT06S 589,79 OV06S 535,23

OC07S 570,78 OCP07S 585,71 OT07S 614,48 OV07S 503,07

OC08S 576,92 OCP08S 581,08 OT08S 489,02 OV08S 631,66

OC09S 620,18 OCP09S 608,56 OT09S 627,48 OV09S 533,23

OC10S 588,72 OCP10S 601,52 OT10S 601,57 OV10S 599,39

OC11S 601,27 OCP11S 617,39 OT11S 598,92 OV11S 528,99

OC12S 577,65 OCP12S 576,92 OT12S 574,55 OV12S 491,06

OC13S 548,44 OCP13S 523,35 OT13S 588,40 OV13S 524,52

OC14S 583,07 OCP14S 581,40 OT14S 634,15 OV14S 513,78

OC15S 524,74 OCP15S 575,88 OT15S 543,40 OV15S 479,51

OC16S 559,11 OCP16S 614,79 OT16S 562,23 OVN01S 520,00

OC17S 631,44 OCP17S 680,00 OT17S 578,34 OVN02S 503,61

OC18S 672,55 OCP18S 600,00 OT18S 650,81 OVN03S 568,53

OC19S 547,95 OCP19S 592,59 OT19S 588,44 OVN04S 560,06

OC20S 608,47 OCP20S 591,65 OT20S 577,91 OVN05S 552,29

OC21S 504,80 OCP21S 570,44 OT21S 602,26 OVN06S 559,75

OC22S 577,74 OCP22S 557,38 OT22S 594,90 OVN07S 471,56

OC23S 528,22 OCP23S 589,29 OT23S 581,25 OVN08S 579,49

OC24S 523,96 OCP24S 490,33 OT24S 613,64 OVN09S 560,98

OC25S 512,97 OCP25S 506,94 OT25S 513,17 OVN10S 517,61

OC26S 523,04 OCP26S 517,18 OT26S 509,09 OVN11S 480,40

OC27S 551,40 OCP27S 565,70 OT27S 558,21 OVN12S 542,17

OC28S 552,24 OCP28S 595,85 OT28S 543,90 OVN13S 502,67

OC29S 489,73 OCP29S 583,13 OT29S 575,41 OVN14S 477,85

OC30S 505,65 OCP30S 482,14 OT30S 602,85 OVN15S 484,63

OC31S 589,46 OCP31S 545,45

PORCIÓN SUPERIOR

PORCIÓN

INFERIOR

PORCIÓN

MEDIA

PORCIÓN

SUPERIORTOTAL

62 131 122 315

465,160 531,36 564,73 531,26

49,53 60,98 44,84 63,95

10,65% 11,48% 7,94% 12,04%

DATOS ESTADÍSTICOS

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%)

NÚMERO DE DATOS (N)

PROMEDIO

53

Tal como se mencionó en la estructura anatómica, la densidad de la guadua se va

acrecentando desde la cepa (parte inferior) hasta la sobrebasa (parte superior). Los

resultados nos muestran el incremento que se midió que equivale a más de un 20%

como se ve en la tabla 5-6. Los valores mayores de densidad se encuentran en la parte

superior y los menores en la parte inferior, a pesar del caso atípico que se encuentra

en la parte media con un valor de 990.95Kg/m³. Se evidencia que ningún otro valor

supera los 680Kg/m³ el cuál es el máximo valor de densidad básica. Dentro de los

valores y de los resultados se puede observar que los valores no difieren de la densidad

de las probetas de la misma parte del culmo. En la gráfica de la ilustración 5.3 se

observa la relación de la densidad básica por porción de culmo.

Ilustración 5-4: Relación densidad básica entre las partes del culmo. Fuente: Autor

En este proyecto investigativo, se decide realizar el ensayo de densidad básica por

probeta ensayada. A diferencia de otras investigaciones, como la de Garzón (2016), que

se realiza únicamente el ensayo de densidad por porción de culmo. Este proceso ofrece

un resultado más preciso de la densidad, por porción de culmo, culmo en su totalidad

y del material en general. Dentro de las investigaciones de la caracterización de la

guadua se encuentran ensayos de densidades, sin embargo, la gran mayoría no cumple

la metodología de la NTC-5525 en donde las densidades se realizan con el volumen de

la probeta en estado anhidro. En la investigación de Garzón (2016) con guadua del

Guaduas, Cundinamarca, la densidad promedio total es mucho mayor que la de la

guadua de Oiba siendo la de Guaduas equivalente a 620.4 Kg/m³ y la de Oiba a 531.26

Kg/m³.

54

6. Ensayo de compresión paralela a las fibras

El ensayo de compresión paralela a las fibras se realiza para determinar la resistencia

última, esfuerzo admisible y módulo de elasticidad de la Guadua de angustifolia kunth

del municipio de Oiba Santander. Para esta solicitación se ensayaron 77 probetas

distribuidas entre las secciones inferior, media y superior de 14 culmos de manera

aleatoria como se muestra en la tabla 6-1.

6.1 Metodología y preparación de las probetas.

En este proceso se sigue los lineamientos de la NTC-5525 "Métodos de ensayo para

determinar las propiedades físicas y mecánicas de la guadua angustifolia kunth"

(ICONTEC, 2007). Para todos los tipos de ensayos realizados en esta investigación, se

utiliza la maquina universal ubicado en el laboratorio de investigaciones de la

Universidad Nacional de Colombia - Sede de Bogotá de la Facultad de Artes.

En este ensayo, la norma exige una capa intermedia entre los platos que realizan la

carga de compresión a la probeta para reducir al máximo la fricción. Esta capa

intermedia está compuesta por placas de acero superpuestas en a ambos extremos de

SECCIÓN

CULMO

NÚMERO DE

PROBETAS

INFERIOR 16

MEDIA 30

SUPERIOR 31

TOTAL 77

Tabla 6-1: Distribución de probetas para ensayos a compresión paralela. Fuente: Autor

55

la probeta previamente pulidas para garantizar ángulos rectos como lo muestra la

ilustración 6-1 (b). La carga que genera la máquina universal de ensayos debe ser

constante y a una velocidad de 0.01mm/s. La altura de la probeta para esta solicitación

debe ser equivalente al diámetro como se muestra en la ilustración 6-2.

Ilustración 6-1: Placas intermedias en acero. Fuente: Autor

Ilustración 6-2: Probetas para ensayo a compresión paralela. Fuente: Autor

Para determinar el módulo de elasticidad longitudinal y medir acortamientos en la

dirección de las fibras a compresión paralela del material, se instrumentan la mitad de

la cantidad de probetas ensayadas (ver tabla 6-2). Para esto se utilizan 2

deformímetros eléctricos en cada probeta, ubicados en lados opuestos en el centro y

a) Diagrama de la preparación de la

probeta a compresión paralela a la

fibra.

b) Ubicación de deformímetros.

D = H

a) Placas ubicadas radialmente b) Probeta ajustada con placas

en la parte superior e inferior.

H

D

56

sentido de la fibra. Para capturar los datos durante el ensayo, los deformímetros están

conectados a un adquiridor de datos PCD-300 marca Kyowa.

Tabla 6-2: Distribución de las probetas instrumentadas con deformímetros para determinar módulo de elasticidad longitudinal a compresión paralela a las fibras. Fuente: Autor

Las fallas típicas, como se muestra

en la ilustración 6-3, se producen tanto al interior como el exterior de la probeta. A lo

largo de la probeta se genera fisuras paralelas a la fibra y en los extremos se produce

aplastamiento. Este comportamiento se muestra repetitivo en la totalidad de las

probetas por lo que se realiza las gráficas tipificando las fallas generales para el ensayo

de compresión paralelo a la fibra (ilustración 6-4).

Ilustración 6-3: Fallas típicas en las probetas de esta investigación. Fuente: Autor

En las siguientes probetas no fue utilizado placas intermedias debido a la dimensión

del diámetro el cual no permite colocar los instrumentos metálicos. Únicamente no se

utiliza placas intermedias en la porción superior pues el diámetro decrece en la

sobrebasa y no permite ajustar la probeta en el centro de la placa. Probetas: OC02S,

OC03S, OC06S, OC09S, OC14S, OC16S, OC18S, OC22S y OC28S.

SECCIÓN CULMO

NÚMERO DE

PROBETAS

INFERIOR 8

MEDIA 14

SUPERIOR 14

TOTAL 36

a) Falla interna paralela b) Falla aplastamiento horizontal c) Falla externa paralela

57

Ilustración 6-4: Gráficas de las fallas típicas de la guadua angustifolia kunth sometidas a compresión paralela a la fibra a b) c) Fuente: Autor

6.2 Esfuerzo último a compresión paralela a las fibras

Para determinar el esfuerzo último a los ensayos de compresión paralela a las fibras,

se toma como base la ecuación 6.1 extraída de la norma NTC-5525:

(6.1)

En donde:

= Esfuerzo último de compresión en MPa.

= Carga de falla de la probeta en N.

A = Área de la sección transversal en mm²

Los datos de esfuerzo y deformación son graficados para determinar el módulo de

elasticidad a compresión paralela a las fibras. Este valor de módulo de elasticidad

equivale a la pendiente de los gráficos generados por los datos. Como la probeta fue

instrumentada con deformímetros electrónicos en lados opuestos, el módulo de

elasticidad de la probeta equivale al promedio de las pendientes de ambos resultados.

a) Fallo leve fisuras

no completas

b) Falla grave fisura

de extremo a extremo

c) Falla grave aplastamiento

de extremo a extremo.

58

y = -11255x + 2,3073R² = 0,9672

y = -12711x + 2,5482R² = 0,9891

0

5

10

15

20

25

30

-0,0025 -0,002 -0,0015 -0,001 -0,0005 0

OC016S

OC016S

Lineal (OC016S)

Lineal (OC016S)

La NTC-5525 sugiere usar del 10% al 60% de la gráfica para obtener un resultado de

módulo de elasticidad. En este proyecto investigativo, para obtener un valor de módulo

de elasticidad más confiable, las pendientes se toman del 10% al 30% de la carga en la

que falla debido a que por encima de este valor se evidencian cambios de pendiente

como se muestra en la ilustración 6-5 de un ejemplo de gráfica de deformación de una

probeta.

La tabla 6-3 muestra los resultados de los ensayos a compresión paralela a las fibras

de este proyecto investigativo. Dentro de los resultados se encuentra el esfuerzo

último, módulo de elasticidad (para las probetas instrumentadas) y contenido de

humedad. Estos resultados son usados para realizar un análisis comparando los datos

de las probetas del mismo material proveniente de Oiba, Santander y con los datos de

investigaciones de la misma especie de guadua provenientes de zonas diferentes. Al

final de este documento se anexa la información complementaria de los datos

adquiridos de cada una de las probetas trabajadas (Anexo A).

Ilustración 6-5: Gráfico esfuerzo vs. deformación longitudinal para ensayo de compresión paralela. Fuente: Autor

Rango de 10% a 30%

59

Tabla 6-3: Resultados experimentales para el ensayo de compresión paralela a las fibras. (Probetas instrumentadas con deformímetros contienen datos de Eprom) Fuente: Autor

Se realiza el análisis estadístico de los datos obtenidos experimentalmente de esfuerzo

último y módulo de elasticidad longitudinal para cada una de las porciones de los

culmos de guadua. El análisis estadístico para esfuerzo último está representado en la

tabla 6-4. El valor característico mostrado en las tablas se calcula usando la ecuación

7-1 del capítulo 12 de la NSR-10. En este caso, siguiendo el procedimiento de descarte

de datos atípicos bajo el criterio de Chauvenet (ver. C.4-2), se descarta los datos de la

probeta OC010M, OC01S y OC05S.

Tabla 6-4: Análisis estadístico para resistencia última a compresión paralela. Fuente: Autor

DATOS ESTADÍSTICOS PORCIÓN INFERIOR PORCIÓN MEDIA PORCIÓN SUPERIOR TOTAL

NÚMERO DE DATOS (N) 16 30 31 77

PROMEDIO (MPa) 18,46 23,19 26,94 22,86

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (MPa) 7,88 5,53 7,09 8,21

COEFICIENTE DE VARIACIÓN 43% 24% 26% 36%

PERCENTIL 5 (MPa) 4,75 11,37 7,27 6,56

VALOR CARACTERÍSTICO (Mpa) 3,38 10,03 6,34 5,83

PROBETA σc (Mpa) Eprom (Mpa) CH (%) PROBETA σc (Mpa) Eprom (Mpa) CH (%) PROBETA σc (Mpa) Eprom (Mpa) CH (%)

OC01I 11,15 - 220,77 OC01M 16,33 - 129,92 OC01S 2,12 - 97,54

OC02I 15,90 4556,50 183,64 OC02M 30,91 65028,39 40,21 OC02S 27,19 129671,97 82,61

OC03I 5,70 - 137,41 OC03M 30,61 - 87,63 OC03S 38,85 - 79,27

OC04I 26,79 20663,82 119,85 OC04M 28,85 15530,28 44,19 OC04S 29,41 102413,38 81,23

OC05I 27,60 - 105,45 OC05M 27,29 - 89,79 OC05S 1,78 - 82,42

OC06I 18,09 3189,87 108,38 OC06M 28,58 4495,90 37,24 OC06S 27,96 73102,56 64,71

OC07I 19,38 - 146,51 OC07M 7,41 - 126,44 OC07S 29,44 - 86,40

OC08I 1,91 77267,47 122,92 OC08M 22,46 34542,02 41,77 OC08S 23,92 60816,40 74,40

OC09I 31,09 - 114,10 OC09M 23,22 - 110,00 OC09S 31,54 - 77,22

OC10I 10,88 25802,08 144,20 OC10M 6,77 19254,98 32,05 OC10S 28,81 75443,40 77,75

OC11I 21,37 - 168,55 OC11M 25,03 - 99,02 OC11S 30,08 - 82,11

OC12I 22,29 5611,85 129,96 OC12M 25,24 15866,24 30,40 OC12S 29,00 102206,27 72,79

OC13I 23,93 - 133,71 OC13M 20,90 - 105,52 OC13S 24,91 - 92,31

OC14I 20,60 5288,09 105,88 OC14M 24,60 8801,96 40,38 OC14S 29,52 102250,93 79,84

OC15I 20,71 - 128,35 OC15M 16,21 - 110,20 OC15S 24,67 - 108,86

OC16I 17,99 41730,74 152,44 OC16M 25,50 31885,96 44,74 OC16S 26,79 17167,35 92,00

OC17M 29,69 - 88,64 OC17S 37,36 - 79,50

OC18M 31,88 19676,74 56,84 OC18S 41,47 24541,53 54,95

OC19M 24,61 - 109,82 OC19S 23,12 - 100,25

OC20M 23,82 - 33,25 OC20S 32,27 9009,73 71,31

OC21M 19,83 - 119,34 OC21S 27,82 - 112,50

OC22M 24,84 352548,31 34,04 OC22S 12,65 42227,83 68,27

OC23M 18,58 - 139,18 OC23S 15,94 - 109,86

OC24M 19,88 7623,35 42,04 OC24S 23,23 13236,02 91,77

OC25M 22,55 - 84,75 OC25S 12,42 - 117,13

OC26M 17,87 8350,11 73,39 OC26S 27,43 9717,52 96,43

OC27M 16,68 - 157,01 OC27S 26,63 - 103,39

OC28M 18,22 40456,92 36,91 OC28S 31,56 - 73,31

OC29M 29,12 - 33,40 OC29S 12,90 - 123,43

OC30M 21,93 11285,25 49,38 OC30S 21,91 21907,79 89,66

OC31S 32,58 - 86,72

PORCIÓN INFERIOR PORCIÓN MEDIA PORCIÓN SUPERIOR

60

Los resultados del valor característico de la resistencia de compresión paralela en esta

investigación muestran un mayor valor en la porción media. En la porción inferior, el

valor característico de la resistencia última es menor que la mitad de la porción media

con un valor de 3.38MPa y 10.03MPa respectivamente.

Dentro de otras investigaciones, el material presenta un comportamiento diferente; en

la investigación de MADR-UNAL (2010) es ascendente de la parte inferior a la parte

superior con valores característicos de 19.11Mpa, 19.29Mpa y 23.56MPa. Del mismo

modo sucede con la investigación de Garzón (2016), a diferencia de la investigación de

Ardila (2013) donde su mayor valor se encuentra en la porción inferior con 17.12MPa

y un constante entre la porción media y superior con valores de 9.58MPa y 10.58

respectivamente.

Comparándolo con anteriores investigaciones de caracterización de la guadua, el valor

característico en esta investigación tiene el menor valor total con 5.83MPA. Al igual

que la investigación del Tolima, los resultados de esta investigación son

significativamente menores a los valores característicos de las investigaciones del

municipio Guaduas, Cundinamarca con un valor de 28.10MPa (Garzón Aponte, 2016),

Quimbaya, Circasia y Montenegro, Quindío con un valor de 19.51MPa (MADR-UNAL,

2010), Yacopí y Pacho, Cundinamarca con un valor de 20.57MPa (MADR-UNAL, 2010)

y Buga, Valle del Cauca con un valor de 21.75MPa (MADR-UNAL, 2010).

Ilustración 6-6: Gráfico comparativo del valor característico a compresión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor.

61

La resistencia última, tiene un comportamiento de ascendencia donde la porción

inferior muestra el valor menor con 18.46 MPa, la porción superior muestra el valor

mayor con 26.94MPa y un promedio de 22.86MPa. Estos valores de resistencia última

son menores a las investigaciones de MADR- UNAL (2010) con un valor medio de

32.87MPa, Ardila (2013) con un valor medio de 24.51MPa y de Garzón (2016) con un

valor de 37.95MPa. La diferencia entre estos valores puede deberse al contenido de

humedad de las probetas, como se ha planteado anteriormente y también lo

mencionan las diferentes investigaciones. En este caso, las probetas estuvieron

sumergidas bajo agua durante un periodo de un mes mostrando como resultado un

promedio de contenido de humedad de 92.98% como se muestra en la tabla 6-5.

Comparando con las investigaciones de mayor valor de resistencia última: (Ardila,

2013) el valor medio del contenido de humedad es de 100.60% mientras que con la

investigación de Garzón (2013) el valor medio de contenido de humedad es de 66.06%

y los de MADR-UNAL (2010) el valor medio de contenido de humedad es de 89.08.

Estos valores de contenido de humedad evidencian la importancia del estado del

material respecto su contenido de agua con la resistencia del material. De estos valores

se deduce, la primera premisa de esta investigación donde el contenido de humedad

es inversamente proporcional a la resistencia del material.

Tabla 6-5: Contenido de humedad de probetas ensayadas a compresión paralela Fuente: Autor

DATOS ESTADÍSTICOS TOTAL

PROMEDIO (%) 92,98

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (%) 38,21

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%) 41%

%

%

62

Ilustración 6-7: Gráfico comparativo de esfuerzo último promedio a compresión paralela a

las fibras por zona. Fuente: Autor.

En la ilustración 6-6 se muestra gráficamente la comparación del esfuerzo último de

las diferentes zonas estudiadas, tomando como base que han seguido la misma

metodología para el desarrollo de los proyectos investigativos. Se evidencia el

significado del contenido de humedad puesto que a menor contenido la guadua

muestra mayor resistencia donde el menor es el de Oiba, Santander y el mayor es el de

Guaduas, Cundinamarca (Garzón Aponte, 2016).

6.3 Esfuerzo Admisible a compresión paralela a las fibras

Para determinar con el esfuerzo admisible, se trabaja dos ecuaciones: la primera es

extraída de la norma ISO22156:2004 y la segunda es de la NSR-10 (Ver ecuaciones 4.2

y 4.3). La primera ecuación tiene en cuenta tres coeficientes de modificación donde M

corresponde a carga permanente, M+V a carga permanente más carga temporal y

M+V+W a carga permanente más carga temporal más carga de viento (ver tabla 6-6).

La diferencia entre el valor de la norma y los obtenidos en la presente investigación es

resultante de los factores de reducción utilizados. En la NSR-10 el valor característico

a compresión paralela a las fibras se divide por 1.8 (incluyendo reducción por

diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición real de carga de 1.0, el factor

de seguridad de 1.5 y el factor de reducción por duración de la carga de 1.2):

63

Ecuación NSR-10: 3.38 x (1/(1.5 x 1.2))

Usando la fórmula 4-2 en esta investigación, el valor característico a compresión

paralela a las fibras se multiplica por 0.22 para la condición de carga permanente (este

valor incluye la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición

real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de reducción por duración

de la carga de 1.0):

Ecuación Carga Permanente: 3.38 x ((0.5 x 1)/2.25).

Para la condición de carga permanente más temporal se multiplica por 0.28

(incluyendo la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición


de la carga de 1.25):

Ecuación Carga Permanente más Temporal: 3.38 x ((0.5 x 1.25)/2.25)

Para la condición de carga permanente más carga temporal más carga de viento se

multiplica por 0.33 (incluyendo la reducción por diferencias entre el ensayo de

laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor

de reducción por duración de la carga de 1.5) (MADR-UNAL, 2010). :

Ecuación Carga permanente más Temporal más Viento: 3.38 x ((0.5 x 1.5)/2.25)

Asimismo, los valores de esfuerzo admisible de la norma están determinados a un

estado de contenido de humedad de 12%. Este último punto se debe tener en cuenta

pues es un contenido de humedad mucho menor que al de las probetas ensayadas el

cual se encuentran en un promedio de 101.11%.

Tabla 6-6: Esfuerzo admisible a compresión paralela a la fibra. Fuente: Autor

CONDICIÓN DE CARGA

PORCIÓN INFERIOR

PORCIÓN MEDIA

PORCIÓN SUPERIOR

TOTAL

64

M (Mpa) 0,75 2,23 1,41 1,30

M+V (Mpa) 0,94 2,79 1,76 1,62

M+V+W (Mpa) 1,13 3,34 2,11 1,94

El análisis que se encuentra, sigue el mismo comportamiento de la resistencia última

debido a que en comparación con las investigaciones de MADR-UNAL (2010) y Garzón

(2016) es significativamente menor los valores de esfuerzo admisible. Por ejemplo, en

la investigación de Garzón (2016) tiene valores muy por encima de los valores totales

de esta investigación como se ve en la tabla comparativa 6-7. Recordando que los

valores de contenido de humedad para Oiba, Santander son mayores a los valores de

contenido de humedad de las zonas de la tabla 6-7.

Tabla 6-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a compresión paralela a las fibras por zonas. Fuente: Autor

Usando la ecuación según la NSR-10 para determinar el esfuerzo admisible, el material

genera unos valores menores a los de la exigencia de la norma que equivale a 14MPa

(tabla 4-3) como se muestra en la tabla 6-8. Teniendo en cuenta que esta exigencia se

establece con un contenido de humedad de aproximadamente 8 veces menor al de las

probetas ensayadas.

Tabla 6-8: Esfuerzo admisible a compresión paralela a las fibras según ecuación NSR-10. Fuente: Autor.

En la ilustración 6-7 se muestra la comparación de los valores de esfuerzo admisible

para el ensayo de compresión paralela a las fibras entre las investigaciones de MADR-

UNAL (2010), Ardila (2013) y Garzón (2016) donde se evidencia que el valor de Oiba

se encuentra por debajo de las demás.

CONDICIÓN DE CARGA OIBA, SANTANDERGUADUAS,

CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE

DEL CAUCA

M (Mpa) 1,30 6,24 4,34 4,57 4,84

M+V (Mpa) 1,62 7,61 5,42 5,71 6,05

M+V+W (Mpa) 1,94 9,37 6,50 6,86 7,25

CONDICIÓN DE CARGA PORCIÓN INFERIOR PORCIÓN MEDIA PORCIÓN SUPERIOR TOTAL

NSR10 1,88 5,57 3,52 3,24

65

Ilustración 6-8: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a compresión paralela a la fibra por zona. Fuente: Autor.

6.4 Módulo de elasticidad a compresión a paralela a las fibras

La tabla 6-9 muestra el análisis estadístico para el módulo de elasticidad longitudinal

descartando los datos según el criterio de Chauvenet. En este caso los datos

descartados por ser valores atípicos son OC08I y OC22M. El número de datos se expone

en la tabla 6-9; solo se instrumentan la mitad del número de probetas ensayadas por

disponibilidad de deformímetros.

Tabla 6-9: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a compresión paralela a las fibras. Fuente: Autor.

DATOS ESTADÍSTICOS PORCIÓN INFERIOR

PORCIÓN MEDIA

PORCIÓN SUPERIOR

TOTAL


PROMEDIO (MPa) 15263,28 21753,70 55979,48 34510,40

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (MPa)

14684,55 17144,37 41674,69 34183,42


PERCENTIL 5 (MPa) 3599,86 6372,37 9469,79 9469,79

VALOR MÍNIMO (MPa) 3189,87 4495,90 9009,73 3189,87

El comportamiento de en las tres secciones del culmo, muestra un crecimiento de

módulo de elasticidad de la parte inferior a la parte superior de la guadua. En la parte

NSR-10

66

superior, la porción superior muestra evidencia un módulo de elasticidad por más del

doble de la porción media. Este comportamiento no sucede en los resultados de la

investigación de MADR-UNAL (2010), sin embargo esa investigación fue realizada con

deformímetros eléctricos y mecánicos. En el caso de Garzón (2016), que usó

únicamente deformímetros eléctricos, los resultados muestran el mismo

comportamiento que esta investigación. La medida media del total de los culmos tiene

un valor mayor la guadua extraída de Oiba, Santander comparándolo con el promedio

del total de los culmos de Guaduas con un valor de 34510.40MPa y 20319.23MPa

respectivamente. En la tabla 6-10 se muestra la diferencia comparativa del módulo de

elasticidad longitudinal promedio de las diferentes zonas del total de las secciones del

culmo.

Tabla 6-10: Comparativo de módulo de elasticidad longitudinal a compresión paralela a las fibras por zonas. Fuente: Autor.

El valor promedio como requisito en la NSR- 10 es de 9500MPa y el mínimo es de

4000MPa. El valor promedio de módulo de elasticidad de la guadua de Oiba, está por

encima del requisito de la NSR-10, sin embargo, como valor mínimo está por debajo en

los valores de la sección inferior. En la ilustración 6-8, se muestra la comparación de

los valores de módulo de elasticidad respecto a las diferentes zonas estudiadas. En la

gráfica se observa que las zonas que no cumplen con el requisito de la NSR-10 para

valor promedio está en Yacopí y Pacho, Cundinamarca y Buga, Valle del Cauca.

Ilustración 6-9: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad longitudinal promedio para compresión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor

UNIDADES OIBA, SANTANDERGUADUAS,

CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE

DEL CAUCATOLIMA

Mpa 34510,40 20319,23 10169,44 8008,29 8117,52 17519,15

67

NSR-10

68

7. Ensayo de compresión perpendicular a las fibras

Este ensayo, a diferencia de todos los otros ensayos, determina la resistencia al sentido

perpendicular de las fibras. La Guadua de angustifolia kunth es un material con las

fibras en un solo sentido de manera longitudinal, lo que hace su resistencia muy baja a

la compresión perpendicular a las fibras. El ensayo se realiza para establecer el

dimensionamiento de elementos en guadua para las cargas concentradas.

7.1 Metodología y preparación de las fibras

La metodología de este ensayo no se encuentra la norma NTC-5525, documento base

para esta investigación. El procedimiento sigue los lineamientos de los ensayos

realizados en las investigaciones anteriores en el MADR- UNAL (2010), Ardila (2013)

y Garzón (2016). Para determinar la resistencia última y esfuerzo admisible para la

solicitación de compresión perpendicular, se ensaya 70 probetas extraídas de las tres

secciones, inferior, media y superior, como se ve en la tabla 7-1.

Tabla 7-1: Distribución de las probetas ensayadas a compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor

SECCIÓN CULMO

NÚMERO DE

PROBETAS

INFERIOR 16

MEDIA 29

SUPERIOR 31

TOTAL 76

Las probetas en este ensayo se cortan sin nudo de una altura de 17cm. En este ensayo

a diferencia del ensayo a compresión paralela, la altura no depende del diámetro. La

probeta se ubica en estado de reposo entre dos platos planos y nivelados en la máquina

universal de ensayos como se muestra en la ilustración 7-1. Una vez ubicada la probeta,

se genera una presión manualmente con la máquina para ajustar la probeta.

69

Posteriormente, se ejecuta una carga a una velocidad de 0.01m/s. Las probetas fallan

en un tiempo aproximado entre 35 y 45 minutos.

Ilustración 7-1: Probetas para ensayo a compresión perpendicular. Fuente: Autor

El comportamiento posterior al ensayo, fueron similares en todas las probetas. En la

parte exterior a los lados se genera una fisura longitudinal en el sentido de las fibras.

En la parte interior superior e inferior se genera, del mismo modo, una fisura

longitudinal. Estás fisuras se generan donde la probeta es sometida a tracción

perpendicular a las fibras como se muestra en la ilustración 7-2. Por la anatomía de la

guadua donde las fibras van en un solo sentido, la resistencia a la tracción, generada

por la compresión de la probeta, es muy baja. La ilustración 7-2 muestra los ejemplos

de las fallas típicas causadas por la carga a compresión perpendicular a las fibras.

Ilustración 7-2: Diagrama y fallas típicas a compresión perpendicular. (Flechas rojas esfuerzo a tracción, flechas azules esfuerzo a compresión). Fuente: Autor

a) Diagrama de la preparación

de la probeta a compresión

perpendicular a la fibra.

b) Montaje par ensayo a compresión

perpendicular a las fibras.

70

Por el comportamiento típico y uniforme a compresión perpendicular se grafica las

fallas (ilustración 7-3) con el propósito de ser usadas en investigaciones posteriores

teniendo en cuenta que el ensayo a compresión perpendicular no se encuentra en la

NTC-5525.

Ilustración 7-3: Gráfica de fallas típicas a compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor

7.2 Esfuerzo último a compresión perpendicular a las fibras

Para determinar el esfuerzo último a compresión paralela, se utiliza la ecuación 7.1

extraída del documento MADR-UNAL (2010). Esta ecuación permite la comparación

a) Vista perpendicular a la probeta b) Vista transversal a la probeta

71

de los esfuerzos últimos de las investigaciones anteriormente mencionadas y para

determinar el esfuerzo admisible.

(7.1)

En donde:

σucp = Esfuerzo último a compresión perpendicular a las fibras.

F = Diámetro externo promedio de la probeta.

L = Longitud promedio

t = Espesor de pared promedio

Los resultados del esfuerzo último se evidencian en la tabla 7-2 para los ensayos a

compresión perpendicular realizados a la guadua proveniente de Oiba, Santander. En

la tabla se muestra la comparación de esfuerzos últimos con el contenido de humedad

de cada probeta de las diferentes secciones del culmo. Para este ensayo se realizó la

medición de la probeta de altura, espesor y diámetro en 4 puntos perpendiculares

consignadas en el Anexo B.

Se realiza el análisis estadístico de los datos experimentales de resistencia última para

cada uno de las secciones del culmo y del total. La tabla 7-3 expone el análisis

estadístico del esfuerzo último y valor característico a compresión perpendicular a las

fibras. Los datos de la tabla 7-3 corresponden a los datos usados después de descartar

los datos atípicos usando el criterio de Chauvenet. En este caso se descartó una probeta,

OC14I, el cual está por encima del coeficiente de Chauvenet.

Tabla 7-2: Resultados experimentales para el ensayo a compresión paralela a las fibras de las tres secciones del culmo de la guadua de Oiba, Santander.

72

Tabla 7-3: Análisis estadístico para esfuerzo último a compresión perpendicular a la fibra por sección de culmo. Fuente: Autor.

La tabla evidencia la gran capacidad de resistencia última para el ensayo a compresión

perpendicular en la porción superior en comparación de las otras dos secciones. Este

PROBETA σucp (MPa) CH (%) DB PROBETA σucp (MPa) CH (%) DB PROBETA σucp (MPa) CH (%)

OCP01I 1,44 135,22% 0,47 OCP01M 3,23 137,89% 0,46 OCP01S 4,40 89,74%

OCP02I 3,94 142,05% 0,45 OCP02M 2,16 137,23% 0,46 OCP02S 5,50 90,85%

OCP03I 4,86 146,84% 0,44 OCP03M 2,68 152,66% 0,42 OCP03S 10,52 84,10%

OCP04I 4,90 118,26% 0,50 OCP04M 5,61 95,36% 0,57 OCP04S 4,54 91,80%

OCP05I 3,76 126,64% 0,47 OCP05M 4,00 124,75% 0,50 OCP05S 7,17 69,49%

OCP06I 2,39 174,82% 0,40 OCP06M 2,55 119,72% 0,51 OCP06S 9,59 71,22%

OCP07I 3,02 131,41% 0,47 OCP07M 4,37 123,31% 0,50 OCP07S 4,64 83,33%

OCP08I 4,48 111,82% 0,54 OCP08M 1,74 104,83% 0,53 OCP08S 6,63 87,44%

OCP09I 4,95 127,45% 0,49 OCP09M 4,76 100,52% 0,54 OCP09S 7,05 82,91%

OCP10I 3,62 95,30% 0,51 OCP10M 2,55 104,22% 0,55 OCP10S 6,77 77,64%

OCP11I 4,61 93,89% 0,52 OCP11M 3,95 126,02% 0,45 OCP11S 9,91 77,00%

OCP12I 4,70 161,43% 0,39 OCP12M 1,88 118,44% 0,51 OCP12S 11,11 85,71%

OCP13I 5,45 152,36% 0,43 OCP13M 4,41 91,16% 0,60 OCP13S 6,74 102,23%

OCP14I 7,63 130,31% 0,46 OCP14M 2,42 107,98% 0,53 OCP14S 9,93 81,33%

OCP15I 3,13 119,15% 0,51 OCP15M 3,56 125,40% 0,50 OCP15S 11,10 81,95%

OCP16I 4,22 106,47% 0,49 OCP16M 4,61 105,19% 0,52 OCP16S 7,86 72,47%

OCP17M 2,82 147,02% 0,45 OCP17S 10,30 166,78%

OCP18M 3,33 145,26% 0,45 OCP18S 8,91 209,47%

OCP19M 3,43 100,00% 0,56 OCP19S 9,82 72,79%

OCP20M 3,87 117,56% 0,51 OCP20S 7,59 80,00%

OCP21M 3,68 139,45% 0,46 OCP21S 9,33 72,87%

OCP22M 2,24 138,46% 0,47 OCP22S 5,54 87,75%

OCP23M 1,33 120,71% 0,50 OCP23S 4,43 74,46%

OCP24M 5,40 135,71% 0,47 OCP24S 6,43 110,04%

OCP25M 5,67 131,91% 0,48 OCP25S 8,66 108,68%

OCP26M 3,83 104,18% 0,55 OCP26S 5,96 103,16%

OCP27M 3,66 119,47% 0,51 OCP27S 5,58 80,31%

OCP28M 2,93 112,91% 0,53 OCP28S 8,00 84,35%

OCP29M 3,73 119,50% 0,52 OCP29S 7,48 86,81%

OCP30S 5,52 111,52%

OCP31S 5,33 101,85%

PORCIÓN MEDIA PORCIÓN SUPERIORPORCIÓN INFERIOR



PROMEDIO (MPa) 3,96 3,46 7,50 5,23


COEFICIENTE DE VARIACIÓN 27,63% 32,89% 28,12% 47,69%

PERCENTIL 5 (MPa) 2,10 1,80 4,49 2,08

VALOR CARACTERÍSTICO (MPa) 1,70 1,50 3,87 1,77

73

comportamiento mecánico, se debe al volumen de fibras en esta sección. Cabe resaltar

que el área de las probetas de la sección inferior es mayor a las probetas de la sección

superior, por lo que la resistencia última es mayor en la sobrebasa debido a la

compactación de las fibras. De la misma manera se evidencia el resultado del valor

característico, siendo mayor en a porción superior comparándolo con la porción

inferior y media.

Se analiza los datos de las investigaciones con la misma metodología y la resistencia

última por ensayo a compresión perpendicular a las fibras de la guadua de Oiba, se

encuentra por encima de los resultados promedio de los ensayos realizados en los

municipios de Yacopí y Pacho, Cundinamarca (MADR-UNAL, 2010) y del Tolima

(Ardila Pinilla, 2013) con un esfuerzo último de 5.20MPa y 4.42MPa respectivamente.

Basándonos en la premisa de mayor contenido de humedad menor resistencia, la

guadua de Oiba supera en resistencia última significativamente a los últimos dos

investigaciones pues el contenido de humedad promedio para las probetas de este

ensayo para la guadua de Oiba es de 111.32% (ilustración 7-4), para Yacopí y Pacho es

de 81.47% y para Tolima es de 83.60%.

Ilustración 7-4: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor

Comparándolo los resultados con la investigación de Guaduas (Garzón Aponte, 2016),

departamento del Quindío (MADR-UNAL, 2010) y departamento del Valle del Cauca

(MADR-UNAL, 2010), los resultados de Oiba se encuentra por debajo de los resultados

promedio como se muestra en la tabla 7-4. Para el caso de Guaduas, Quindío y Valle del

Cauca, el contenido de humedad es inferior lo que le pudo haber dado una mayor


PROMEDIO (%) 111,32%



74

resistencia que la guadua de Oiba aunque en todas las investigaciones las probetas

estuvieron dos semanas sumergidas en agua.

En la ilustración 7-5 se puede observar gráficamente la comparación de los resultados

del esfuerzo último de cada zona estudiada con la misma metodología de ensayo a

compresión perpendicular a las fibras.

Tabla 7-4: Análisis estadístico para resistencia última a compresión perpendicular por zona. Fuente: Autor

Ilustración 7-5: Gráfica comparativa de esfuerzo último para ensayo a compresión perpendicular a las fibras por zona. Fuente: Autor

7.3 Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras

El valor de esfuerzo admisible a compresión perpendicular a la fibra se calcula a partir

de la ecuación 4.2 de esta investigación. El esfuerzo admisible depende de tres

DATOS ESTADISTICOS OIBA, SANTANDER

GUADUAS,

CUNDINAMARC

A

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE DEL

CAUCATOLIMA

NUMERO DE DATOS (n) 75 69 47 50 53 69

RESISTENCIA ÚLTIMA (MPa) 5,23 7,81 8,35 5,2 6,35 4,42

DESVIACIÓN ESTANDAR (MPa) 2,49 1,93 3,12 2,13 2,48 1,12

COEFICIENTE DE VARIACIÓN 47,69% 25,00% 37,31% 40,99% 38,98% 25,27%

PERCENTIL 5 (Mpa) 2,08 5,54 3,53 1,58 1,53 2,53

VALOR CARACTERÍSTICO 1,77 5,09 3,01 1,33 1,31 2,32

75

coeficientes de modificación determinados por duración de carga permanente,

duración de carga temporal y carga de viento. Los resultados de esfuerzo admisible

representados en la tabla 7-5 están establecidos por porción del culmo y el total de los

ensayos probados.

Tabla 7-5: Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor

En el capítulo G-12, la NSR-10 establece como esfuerzo admisible para los ensayos a

compresión perpendicular 1.4MPa como se muestra en la tabla 4-4. La diferencia del

valor de la norma con los resultados conseguidos en esta investigación es consecuencia

de los factores de reducción trabajados. En la NSR-10 el valor característico a

compresión perpendicular se divide por 2.16 (este valor incluye la reducción por

diferencias entre el ensayo en laboratorio y la condición real de carga de 1.0, el factor

de seguridad de 1.8 y el factor de reducción por duración de la carga de 1.2). Al

contrario de esta investigación donde el valor característico a compresión

perpendicular se multiplica por 0.22 para la condición de carga permanente (este valor

incluye la reducción por diferencias entre el ensayo en laboratorio y la condición real

de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de reducción por la duración

de la carga de 1.25), por 0.28 para la condición de carga permanente y temporal (este

valor incluye la reducción por diferencias entre el ensayo en labora y la condición real

de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de reducción por duración de

la carga de 1.25) y por 0.33 para la condición de carga permanente, temporal y de

viento ( este valor incluye la reducción por diferencias entre el ensayo en laboratorio

y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de

reducción por duración de la carga de 1.5) (MADR-UNAL, 2010).

CONDICIÓN DE CARGA

PORCIÓN INFERIOR

PORCIÓN MEDIA

PORCIÓN SUPERIOR

TOTAL

M (Mpa) 0,38 0,33 0,86 0,39

M+V (Mpa) 0,47 0,42 1,08 0,49

M+V+W (Mpa) 0,57 0,50 1,29 0,59

76

La comparación se hace con el valor de la norma NSR-10 para determinar en qué rango

se encuentra la resistencia de la guadua con la diferencia de condiciones. El valor de

esfuerzo admisible de la NSR-10 es determinada para la guadua con un contenido de

humedad del 12%, un valor mucho más por debajo al contenido de humedad de esta

investigación de 111.32%. Asimismo, el valor de la NSR-10 corresponde a entrenudos

del material relleno de cemento, lo que aumenta significativamente la resistencia.

En la tabla 7-6, se expone el valor de resistencia admisible de las investigaciones de

MADR-UNAL (2010), Ardila (2013) y Garzón (2016) el cual son representativos para

solicitud del ensayo a compresión perpendicular a la fibra debido a que se desarrolla

bajo los lineamientos de la metodología de la investigación de la Universidad Nacional

de Colombia - Sede Bogotá.

Tabla 7-6: Comparativo de esfuerzo admisible para ensayo a compresión perpendicular a las fibras por zona. Fuente: Autor

La guadua proveniente de Oiba tiene resultados de esfuerzo admisible para esta

solicitación por encima de los resultados de Yacopí y Pacho, Cundinamarca, Buga y

Tolima. Con los resultados de Tolima tiene resultados similares con diferencia de

0.02MPa para la condición de carga permanente únicamente y de 0.04MPa para carga

permanente más carga temporal y carga permanente más carga temporal más carga

de viento. Sin embargo, los resultados de esfuerzos admisibles de las tres condiciones

se encuentran por debajo de las investigaciones de Quindío y Guaduas. La guadua de

Guaduas ha reflejado valores altos de resistencia última y esfuerzo admisible, pero

como se menciona anteriormente, puede ser debido la diferencia de contenido de

humedad que equivale a más de 40% más de CH para el material de Oiba.

El resultado de esfuerzo admisible obtenido de la ecuación de la NSR-10 se encuentra

por debajo de la exigencia al ensayo de esta solicitación siendo de 0.82MPa de la


CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE DEL

CAUCATOLIMA

M (Mpa) 0,39 1,13 0,67 0,30 0,29 0,37

M+V (Mpa) 0,49 1,42 0,84 0,37 0,36 0,46

M+V+W (Mpa) 0,59 1,70 1,00 0,44 0,44 0,55

77

totalidad de las porciones del culmo como se ve en la tabla 7-7 y de 1.4MPa para la

norma. En la porción superior, se obtiene un valor de 1.79MPa que cumple con la

norma NSR-10 debido a que las fibras se encuentran más compactas y ofrecen mayor

resistencia. Sin embargo, considerando las condiciones a las cuales fue sometida la

guadua ensayada y las condiciones que requiere la NSR-10, el resultado es un valor

alto. Si se considera que el contenido de humedad es casi diez veces más de lo exigido

a la norma. El valor de esfuerzo admisible más alto con la ecuación de la NSR-10 es la

investigación de Garzón (2016) que, con un nivel de humedad alto considerando que

la exigencia de la norma es de 12%, obtiene un valor de 2.36MPa.

Tabla 7-7: Esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras según ecuación NSR-10. Fuente: Autor

En la ilustración 7-6 se observa la comparación gráficamente de las diferentes

investigaciones el cual desarrollaron pruebas mecánicas a esta solicitud. Los valores

de esfuerzo admisible corresponden a las investigaciones de MADR-UNAL (2010),

Ardila (2013) y Garzón (2016). En condiciones menos favorables, el material responde

muy bien al esfuerzo de compresión paralela.

UNIDADES PORCIÓN INFERIOR PORCIÓN MEDIA PORCIÓN SUPERIOR TOTAL

Mpa 0,79 0,69 1,79 0,82

78

Ilustración 7-6: Gráfica comparativa de esfuerzo admisible a compresión perpendicular a las fibras por zona. Fuente: Autor

NSR-10

79

8. Ensayo de corte paralelo a las fibras

El ensayo de corte paralelo a las fibras se realiza para determinar la resistencia última

y esfuerzo admisible de la Guadua de angustifolia kunth del municipio de Oiba

Santander. Para esta solicitación se ensayaron 76 probetas distribuidas entre las

secciones inferior, media y superior de 14 culmos de manera aleatoria como se

muestra en la tabla 8-1.

Tabla 8-1: Distribución de las probetas ensayadas a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

8.1 Metodología y preparación de las probetas.

Bajo los lineamientos de la norma NTC-5525, la altura de las probetas del ensayo para

la solicitación a corte paralelo a las fibras debe ser equivalente al diámetro. La norma

exige hacer los ensayos a la mitad de probetas con nudo y a la otra mitad sin nudo. Las

probetas deben tener pulidos los extremos para garantizar un ángulo recto respecto a

su altura como se muestra en la ilustración 8-1.

El montaje que se usa para este proceso consiste en dos láminas metálicas resistentes

a la presión de la carga de la máquina universal de ensayos. Cada platina tiene dos

perforaciones de frente y opuestas a cada una como se ve en la ilustración 8-1. De esta

CON NUDO

SIN NUDO

INFERIOR 8 8

MEDIA 15 15

SUPERIOR 15 15

SUBTOTAL 38 38

TOTAL 76

80

manera la probeta está sometida a un esfuerzo cortante en 4 puntos. Es importante

que las platinas queden rectas y a filo con las placas de la máquina universal para

asegurar que la carga está repartida uniformemente. Al igual que los ensayos de

compresión paralela y perpendicular a las fibras, la maquina universal de ensayos

genera una carga a 0.01m/s.

Ilustración 8-1: a) b). Fuente: Autor

Las fallas causadas por la carga son inminentes pues fragmenta la probeta en sentido

longitudinal como se muestra en la ilustración 8-2. El comportamiento de falla es

homogéneo en todas las probetas ensayadas, con y sin nudo, lo que permite graficar

la falla para la solicitación de corte paralelo a las fibras.

Ilustración 8-2: Fallas a la probeta en el ensayo a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

8.2 Esfuerzo último a corte paralelo a las fibras

El esfuerzo último se determina con la ecuación 8.1 extraída de la NTC-5525:

(8.1)

a) Preparación de la probeta b) montaje metálico para ensayo

a corte paralelo a las fibras

a) Falla de Probeta b) Gráfica tipificando la falla a la

solicitación de corte paralelo

a la fibra.

81

En donde: = la resistencia última a corte paralelo a las fibras en MPa

= valor máximo de la carga aplicada a la falla de la probeta en

= suma de los cuatro productos de espesor y altura.

t = espesor

L = altura

La tabla 8-2 muestra los resultados de la resistencia última al ensayo de corte

paralelo a las fibras y contenido de humedad de las 76 probetas ensayadas de las 3

porciones del culmo. Las probetas denominadas V son probetas sin nudo y las

denominadas VN son probetas con nudo. Para este ensayo se realiza la medida de

espesores, alturas y diámetros en cuatro puntos perpendiculares; toda la información

adicional se encuentra en el Anexo C.


último para cada una de las porciones de los culmos Guadua de angustifolia kunth. El

análisis estadístico para esfuerzo último está expuesto en la tabla 6-4. Para el valor

característico mostrado en las tablas se calcula usando la ecuación 7-1 del capítulo 12

de la NSR-10. En este caso, siguiendo el procedimiento de descarte de datos atípicos

bajo el criterio de Chauvenet (ver. C.4-2), se descarta el dato de la probeta OV10M

únicamente. El análisis muestra que la resistencia varía dependiendo de la porción del

cual se extrae la probeta. El valor medio del esfuerzo último es mayor a medida que

asciende la probeta de la cepa a la sobrebasa. Así mismo, un comportamiento similar

sucede con el valor característico de resistencia corte paralelo a las fibras. Las

probetas de las secciones superior tienen espesores menores a los de porción inferior,

teniendo fibras más compactas y que pueden resistir más al momento de la carga.

82

Tabla 8-2: Resultados experimentales para el ensayo a corte paralelo a las fibras por sección del culmo. Fuente: Autor

Tabla 8-3: Análisis estadístico para la resistencia última a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

PROBETA σuv (Mpa) CH (%) PROBETA σuv (Mpa) CH (%) PROBETA σuv (Mpa) CH (%)

OV01I 3,58 197,24 OV01M 2,94 137,39 OV01S 6,37 97,12

OV02I 3,87 145,05 OV02M 3,78 80,36 OV02S 3,50 115,97

OV03I 3,89 147,66 OV03M 2,47 101,56 OV03S 3,51 104,44

OV04I 2,06 126,69 OV04M 3,36 109,97 OV04S 3,76 88,89

OV05I 2,74 169,59 OV05M 4,51 43,21 OV05S 4,15 98,17

OV06I 3,16 150,52 OV06M 5,22 90,28 OV06S 4,00 104,76

OV07I 2,59 115,07 OV07M 2,54 89,28 OV07S 2,79 129,27

OV08I 4,68 96,65 OV08M 4,46 86,72 OV08S 4,25 81,45

OVN01I 3,64 113,37 OV09M 3,72 88,25 OV09S 4,92 110,14

OVN02I 3,00 154,21 OV10M 6,62 76,46 OV10S 5,40 93,62

OVN03I 3,30 111,66 OV11M 5,12 80,10 OV11S 5,66 113,42

OVN04I 2,45 129,05 OV12M 4,17 99,04 OV12S 5,07 127,73

OVN05I 3,44 199,16 OV13M 2,65 108,45 OV13S 3,80 126,06

OVN06I 2,20 132,86 OV14M 3,81 95,70 OV14S 5,01 127,13

OVN07I 2,81 149,49 OV15M 4,61 98,48 OV15S 4,47 143,87

OVN08I 2,03 153,92 OVN01M 4,23 175,41 OVN01S 4,82 119,08

OVN02M 3,85 111,35 OVN02S 3,68 116,62

OVN03M 6,16 95,91 OVN03S 6,38 100,30

OVN04M 5,84 102,96 OVN04S 6,03 100,29

OVN05M 3,59 103,27 OVN05S 4,30 114,79

OVN06M 3,23 120,18 OVN06S 4,00 104,04

OVN07M 3,93 108,55 OVN07S 3,93 140,32

OVN08M 4,56 88,62 OVN08S 5,92 95,03

OVN09M 2,72 136,55 OVN09S 4,42 106,96

OVN10M 3,14 127,21 OVN10S 3,39 122,45

OVN11M 4,39 123,50 OVN11S 5,11 128,95

OVN12M 4,18 141,30 OVN12S 3,75 110,56

OVN13M 3,90 157,07 OVN13S 2,98 126,79

OVN14M 4,13 120,05 OVN14S 4,54 135,67

OVN15M 4,08 135,37 OVN15S 1,94 136,56

PORCIÓN SUPERIORPORCIÓN MEDIAPORCIÓN INFERIOR



PROMEDIO (MPa) 3,09 4,06 4,40 3,95



PERCENTIL 5 (MPa) 2,06 2,58 2,88 2,06

VALOR CARACTERÍSTICO (Mpa) 1,72 2,25 2,54 1,87

83

En comparación a los resultados de MADR-UNAL (2010) proveniente de Quindío,

Cundinamarca y Valle del Cauca los resultados no muestran un comportamiento

similar a los de Oiba. Los resultados no muestran gran variación de resistencia a corte

para cada porción de la guadua, lo cual se puede producir por la variación del

contenido de humedad a diferencia como lo menciona el documento que no influye el

volumen de fibras en la epidermis. El valor promedio de los resultados al esfuerzo

cortante es menor a los resultados de Quindío con 5.66MPa, Cundinamarca 5.52MPa y

Valle del Cauca 6.44MPa de la investigación de MADR-UNAL (2010). El contenido de

humedad para las investigaciones de MADR-UNAL (2010) tiene un promedio de

98.49% y la del material de Oiba tiene un contenido de humedad de 117.70% como se

muestra en la tabla 8-4, lo que representa un porcentaje significativo para el análisis

de los resultados más no se considera que suficiente para ser razón de superar el

promedio total del esfuerzo último de la guadua proveniente de Oiba.

Al igual que las investigaciones de Quindío, Cundinamarca y Valle del Cauca de MADR-

UNAL (2010), los resultados de esfuerzo último en las diferentes porciones de Ardila

(2016) con guadua del Tolima, no muestran variaciones teniendo un promedio de

esfuerzo último en la porción inferior de 4.63MPa y en la porción superior de 4.64MPa.

Se considera que, aunque la carga que se genera sobre las probetas es paralela a las

fibras, el volumen de fibras resiste de más que a una pared con mayor área de tejido

parenquimático. Estos resultados pueden ser debido a la diferencia de contenido de

humedad entra las diferentes porciones. El resultado promedio de Tolima es mayor

con un esfuerzo último de 4.46MPa.

La guadua de Guaduas, Cundinamarca, como se ha venido demostrando a lo largo de la

investigación, tiene valores mayores a los resultados de las diferentes zonas analizadas

y desarrolladas con la misma metodología de ensayos. El resultado promedio de

Guaduas en la investigación de Garzón (2016) es de 7.57MPa. Asimismo, se muestra

un contenido de humedad menor al de las diferentes investigaciones con un valor de

74.84%. Esta diferencia de contenido de humedad si se considera razón por el cual el

resultado de esfuerzo último es mayor.

84

Tabla 8-4: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

En la ilustración 8-3 se muestra la gráfica comparativa de los resultados de esfuerzo

último para la solicitación de corte paralelo a las fibras. En la tabla 8-5 se muestra el

contenido de humedad de las diferentes zonas para comparar los resultados del

esfuerzo último con el porcentaje de CH de cada zona.

Tabla 8-5: Contenido de humedad para las probetas ensayadas a corte paralelo de las fibras por zona. Fuente: Autor.

Ilustración 8-3: Grafica comparativa de resultados de esfuerzo última para ensayos a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

%OIBA,

SANTANDER

GUADUAS,

CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO,

QUNDIO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE

DEL CAUCATOLIMA

Contenido de

Humedad 117,70% 74,84% 98,49% 98,49% 98,49% 100,60%


PROMEDIO (%) 117,70



85

8.3 Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras

El esfuerzo admisible es determinado por dos ecuaciones, la primera es estipulada por

la NSR-10 donde el valor mínimo exigido es de 1.2MPa como se muestra en la tabla 4-

4 y la segunda es extraída del documento MADR-UNAL (2010) donde el valor depende

de la carga permanente, temporal y de viento. La diferencia entre los valores de la

norma NSR-10 y de los resultados obtenidos en esta investigación se debe a los

factores de reducción utilizados. En la NSR-10 el valor característico a corte paralelo

se divide por 3.3 (incluyendo reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio

y a condición real de carga de 0.6, el factor de seguridad de 1.8 y el factor de reducción

por duración de la carga de 1.1) y en esta investigación, según la ecuación 4.2, el valor

característico a corte se multiplica por 0.22 para la condición de carga permanente

(incluyendo la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición


de la carga de 1.0), por 0.28 para la condición de carga permanente más temporal (este

valor incluye la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición


de carga de 1.25) y por 0.33 para la condición de carga permanente, carga temporal y

carga de viento (incluyendo la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio

y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de

reducción por duración de la carga de 1.5).



pues es un contenido de humedad mucho menor que al de las probetas ensayadas el

cual se encuentran en un promedio de 117.70%.

Tabla 8-6: Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

86

Comparando los resultados de las diferentes investigaciones consultadas y

mencionadas anteriormente, los valores de esfuerzo admisible a corte paralelo para la

Guadua de angustifolia kunth proveniente de Santander están por debajo de los

resultados de Quindío, Valle del Cauca y las dos investigaciones de Cundinamarca

(MADR-UNAL, 2010) (Garzón Aponte, 2016). Se tiene en cuenta el contenido de

humedad, valor que se ha demostrado ser de suma importancia en el análisis de

esfuerzo. En la tabla 8-8 se ve la comparación de los resultados; Guaduas tiene los

resultados más altos con el contenido de humedad más bajo de 74.84%.

Tabla 8-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a corte paralelo a las fibras por zonas. Fuente: Autor.

Con el esfuerzo admisible obtenido con el proceso de la NSR-10, se determina que el

resultado de la guadua de Oiba no cumple la exigencia de la norma. Se tiene en cuenta

que la exigencia y solicitud de la NSR-10 se debe hacer con un contenido de humedad

de 12%, que con los resultados de esta investigación con contenido de humedad de

117.70% es probable que cumpla como se ve en la tabla 8-9.

Tabla 8-8: Esfuerzo admisible a corte paralelo a las fibras según ecuación de NSR-10. Fuente: Autor

Los resultados según ecuación de NSR-10 de esta investigación, al igual que con el

procedimiento del documento de MADR-UNAL (2010) para obtener el esfuerzo


M (Mpa) 0,38 0,50 0,56 0,49

M+V (Mpa) 0,48 0,63 0,70 0,61

M+V+W (Mpa) 0,57 0,76 0,85 0,73

CONDICIÓN DE CARGAOIBA,

SANTANDER

GUADUAS,

CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO,

QUINDÍO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA,

VALLE DEL

CAUCA

M (Mpa) 0,49 1,15 0,67 0,83 1,00

M+V (Mpa) 0,61 1,43 0,83 1,04 1,26

M+V+W (Mpa) 0,73 1,72 1,00 1,25 1,51


(Mpa) 0,52 0,69 0,77 0,66

87

admisible a corte paralelo a las fibras, está por debajo de las diferentes investigaciones

consultadas. Asimismo, el resultado de Oiba, Santander se encuentra por debajo de lo

solicitado en la norma de sismo resistencia establecido en el capítulo G.12 (tabla 4-3)

En la ilustración 8-4 se la gráfica comparativa de los resultados de los esfuerzos

admisibles obtenidos de las diferentes zonas el cual se puede ver la investigación de

Guaduas, Cundinamarca tiene el mayor valor.

Ilustración 8-4: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a corte paralelo por zona. Fuente: Autor

NSR-10

88

9. Ensayo de tensión paralela a las fibras

El ensayo de tensión paralelo a las fibras se realiza para determinar la resistencia

última, esfuerzo admisible y módulo de elasticidad de la Guadua de angustifolia kunth

del municipio de Oiba, Santander. Para esta solicitación se ensayaron 75 probetas

distribuidas entre las secciones inferior, media y superior de 14 culmos de manera

aleatoria como se muestra en la tabla 9-1.

Tabla 9-1: Distribución de las probetas ensayadas a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor

# PROBETAS

INFERIOR 15

MEDIA 30

SUPERIOR 30

TOTAL 75

9.1 Metodología y preparación de las probetas

La metodología implementada en el ensayo de tensión paralela a las fibras se obtiene

de la NTC-5525 (ICONTEC, 2007) para determinar la resistencia última, esfuerzo

admisible y módulo de elasticidad. Para establecer estos valores se ensayan 75

probetas, cada una de 27cm y con un nudo en el centro. Las probetas son cortadas y

detalladas con la cortadora sinfín con las medidas que se muestran en la ilustración

9-1. El espesor de cada probeta depende del espesor de la pared de cada porción de

donde se corta la probeta (la parte inferior tiene el espesor de la pared más grande y

decrece en la parte superior proporcionalmente).

El montaje utilizado hace parte de los instrumentos del laboratorio de investigación,

el cual consiste en dos tenazas metálicas fijadas en la parte inferior y superior de la

máquina universal de ensayos como se muestra en la ilustración 9-1. Al momento de

realizar el ensayo, se debe ajustar las tenazas para no permitir deslizamiento de la

probeta y afectar los resultados.

89

Ilustración 9-1: a) Diagrama de la preparación de la probeta a tensión paralela a las fibras. b) Montaje en la maquina universal de ensayos. Fuente: Autor

Para determinar el módulo de elasticidad longitudinal a tensión paralela de las fibras

del material, se instrumenta cada una con un extensómetro mecánico y la mitad de

las probetas con un deformímetro eléctrico (tabla 9-2). El extensómetro, marca

Epsilon, es calibrado para agarrar en la parte superior e inferior de la parte central de

la probeta y es conectado al adquiridor de datos. El deformímetro es ubicado en el

centro de la probeta en sentido de las fibras como se muestra en la ilustración 9-2.

Tabla 9-2 Distribución de las probetas instrumentadas para determinar el módulo de elasticidad longitudinal a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor

EXTENSÓMETRO EXTENSÓMETRO Y DEFORMÍMETRO

INFERIOR 7 8

MEDIA 15 15

SUPERIOR 15 15

TOTAL 37 38

Ilustración 9-2: Ubicación de deformímetro eléctrico y extensómetro. Fuente: Autor

a) b)

90

Las fallas típicas se producen en el centro de la probeta con una fisura diagonal como

se muestra en la ilustración 9-3. La falla se origina con una fisura de un lado de la

probeta descendiendo al lado opuesto separando la parte superior con la parte

inferior. Este comportamiento es repetitivo en la totalidad de las probetas por lo que

se realiza la gráfica tipificando la falla general para la solicitud a tensión paralela a las

fibras (ilustración 9-3).

Ilustración 9-3: a) Falla típica en los ensayos a tensión paralela a la fibra, b) gráfica tipificando la falla.

9.2 Esfuerzo último a tensión paralela a las fibras

Para determinar el esfuerzo último a los ensayos de tensión paralela a las fibras, se

toma como base la ecuación 9.1 extraída de la norma NTC-5525:

(9.1)

Fisura diagonal en

sentido de las fibras.

91

En donde:

= Esfuerzo último de tensión en MPa

Fult = Carga de falla de la probeta en N

A = Área de la sección transversal en mm²

Los datos de esfuerzo y deformación son graficados para determinar el módulo de

elasticidad a compresión paralela a las fibras. Este valor de módulo de elasticidad

equivale a la pendiente de los gráficos generados por los datos.

La NTC-5525 sugiere usar del 10% al 60% de la gráfica para obtener un resultado de

módulo de elasticidad. En este proyecto investigativo, para obtener un valor de módulo

de elasticidad más confiable, las pendientes se toman del 10% al 30% de la carga en la

que falla debido a que por encima de este valor se evidencian cambios de pendiente

como se muestra en la ilustración 9-4 de un ejemplo de gráfica de deformación de una

probeta.

Ilustración 9-4: Gráfico esfuerzo vs. deformación longitudinal ensayo a tensión paralela a las fibras con extensómetro y deformímetro. Fuente: Autor

La tabla 9-3 muestra los resultados de los ensayos a tensión paralela a las fibras de este

proyecto investigativo. Dentro de los resultados se encuentra el esfuerzo último,

módulo de elasticidad (para las probetas instrumentadas) y contenido de humedad.

Estos resultados son usados para realizar un análisis comparando los datos de las

probetas del mismo material proveniente de Oiba, Santander y con los datos de

investigaciones de la misma especie de guadua provenientes de zonas diferentes. Al

Rango de 10% a 30%

92

final de este documento se anexa la información complementaria de los datos

adquiridos de cada una de las probetas trabajadas (Anexo D).

Tabla 9-3: Resultados experimentales para el ensayo a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor


último y módulo de elasticidad longitudinal para cada una de las porciones de los

culmos de guadua. El análisis estadístico para esfuerzo último está representado en la

tabla 6-4. Para el valor característico mostrado en las tablas se calcula usando la

ecuación 7-1 del capítulo 12 de la NSR-10. En este caso, siguiendo el procedimiento de

descarte de datos atípicos bajo el criterio de Chauvenet (ver. C.4-2), no se descarta

ningún dato de las probetas.

Tabla 9-4: Análisis estadístico para resistencia última a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor

PROBETA σut (MPa) E (Ext/Def) (MPa) CH (%) PROBETA σut (MPa) E (Ext/Def) (MPa) CH (%) PROBETA σut (Mpa) E (Ext/Def) (MPa) CH (%)

OT01I 25,46 7724,31 124,33 OT01M 43,87 4094,56 / 6788,76 80,80 OT01S 67,31 13601,01 / 9681,39 74,95

OT02I 19,49 2843,72 139,11 OT02M 85,26 13944,37 / 10857,16 79,75 OT02S 59,92 14923,00 / 15413,72 71,35

OT03I 77,04 8089,36 / 9224,83 113,38 OT03M 79,07 12523,18 77,22 OT03S 52,01 6163,67 126,62

OT04I 51,67 6379,97 130,29 OT04M 45,38 6669,61 94,01 OT04S 72,82 7243,62 85,48

OT05I 77,00 8323,84 / 11658,9 129,66 OT05M 51,39 6543,44 / 6469,22 117,15 OT05S 79,65 15199,47 / 13148,87 71,64

OT06I 65,64 12852,26 98,18 OT06M 30,53 10369,60 / 8928,48 106,70 OT06S 78,09 13540,71 / 31816,95 80,45

OT07I 36,39 2729,41 / 5287,05 106,03 OT07M 73,68 9607,45 85,71 OT07S 72,37 10481,21 72,36

OT08I 64,38 8818,61 110,56 OT08M 39,41 9421,46 96,73 OT08S 44,29 7801,28 129,08

OT09I 56,91 13218,91 / 16429,6 94,28 OT09M 63,61 12718,01 / 9955,49 96,95 OT09S 86,57 12873,57 / 19569,24 65,44

OT010I 57,07 10682,71 / 21011,01 94,25 OT10M 46,33 - 95,26 OT10S 31,54 11644,14 / 9156,93 76,03

OT011I 27,66 7808,45 / 8519,39 107,68 OT11M 68,55 11836,27 81,00 OT11S 32,23 11718,50 82,70

OT012I 65,71 5237,12 158,40 OT12M 57,66 14890,33 95,36 OT12S 70,96 11454,18 87,70

OT013I 42,99 9763,12 / 13068,29 130,43 OT13M 84,12 9922,81 / 13403,21 87,21 OT13S 37,22 12130,83 / 6887,78 75,48

OT014I 46,34 6955,42 147,03 OT14M 73,34 13677,48 86,74 OT14S 30,29 6358,28 / 10140,29 59,50

OT015I 25,29 4491,37 / 5512,99 133,57 OT15M 75,82 9881,94 88,43 OT15S 71,24 12067,57 96,30

OT16M 28,89 13197,40 / 11670,20 1,22 OT16S 59,16 6492,33 86,51

OT17M 56,45 11856,71 / 8692,39 89,28 OT17S 39,64 8076,03 / 8509,53 81,94

OT18M 62,14 18123,41 / 20032,89 88,48 OT18S 81,62 13512,91 / 11311,21 56,73

OT19M 32,56 10594,96 95,26 OT19S 42,51 10093,69 79,76

OT20M 69,02 12152,09 108,54 OT20S 52,71 8305,47 82,29

OT21M 31,58 10204,33 / 7538,43 97,84 OT21S 64,62 9121,42 / 13553,87 64,64

OT22M 41,72 5352,16 / 8632,44 103,86 OT22S 39,14 8370,35 / 10725,30 72,92

OT23M 86,31 8690,77 123,70 OT23S 62,32 2494,25 80,65

OT24M 82,30 11101,63 111,29 OT24S 102,81 12728,59 66,26

OT25M 65,49 6109,84 / 8946,53 115,57 OT25S 41,10 4034,84 / 12215,75 92,86

OT26M 83,66 6452,02 / 8580,91 113,90 OT26S 11,55 3217,70 / 2345,68 93,81

OT27M 46,53 4879,05 116,33 OT27S 41,99 2612,28 93,58

OT28M 44,11 3667,14 107,48 OT28S 42,88 11128,17 92,23

OT29M 67,73 9431,41 114,83 OT29S 62,21 13327,76 84,88

OT30M 53,27 10322,04 / 9821,55 67,69 OT30S 84,38 12593,32 / 15062,98 72,19

PORCIÓN SUPERIORPORCIÓN INFERIOR PORCIÓN MEDIA

93

Las estimaciones del valor característico de la resistencia a tensión paralela en esta

investigación muestran un valor mayor en la porción media. En la porción inferior, el

valor característico de la resistencia última es menor que el valor de la porción media

con un valor característico de 17.17MPa y 26.30MPa respectivamente.

Este mismo comportamiento sucede en la investigación de Garzón (2016) con la

guadua proveniente de Guaduas, Cundinamarca con un valor característico de

34.11MPa. Sin embargo, el valor mayor del valor característico para las

investigaciones de MADR-UNAL (2010) en la zona de Valle del Cauca y Ardila (2013)

en la zona de Tolima se encuentra en la porción inferior con valores de 55.91MPa y

43.15MPa respectivamente. Para las investigaciones de MADR-UNAL (2010) en la zona

de Quindío y Cundinamarca, el valor más alto del valor característico se encuentra en

la porción superior con un valor de 40.54MPa y 39.70MPa respectivamente. El valor

característico promedio del total del material de Oiba es el menor de los valores

característico de las diferentes guaduas de las zonas de investigación que puede ser

debido al contenido de humedad. El contenido de humedad de la guadua de Oiba tiene

el valor mayor entre las otras zonas investigadas anteriormente, con un CH de 94.64%

como se muestra en la tabla 9-5.

Asimismo, el promedio de la resistencia última de cada porción tiene un

comportamiento similar al valor característico. El valor promedio de la resistencia

última de la porción media es mayor a la porción superior e inferior con una resistencia

media de 58.99MPa.

Tabla 9-5: Contenido de humedad promedio de probetas ensayadas a tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor


PROMEDIO (%) 94,64





PROMEDIO (MPa) 49,27 58,99 56,02 56,32



PERCENTIL 5 (MPa) 23,55 31,00 30,85 27,00

VALOR CARACTERÍSTICO (MPa) 17,17 26,30 25,20 23,96

75

94

Comparando con las diferentes zonas mencionadas, Guaduas tiene Guadua de

angustifolia kunth con menor esfuerzo último promedio del total de los culmos con una

resistencia de 50.61MPa y las Oiba, Yacopí y Pacho (MADR-UNAL, 2010) y Tolima

(Ardila, 2013) un valor medio de con una resistencia de 56.32MPa, 56.58Mpa y

55.54MPa respectivamente. La resistencia última de la zona del Tolima se aproxima al

valor de la guadua de Oiba, sin embargo, el contenido de humedad de la guadua de

Tolima es inferior con un CH de 51.87% como se muestra en la tabla comparativa tabla

5-2.

En la ilustración 9-5 se muestra la gráfica comparativa de los valores de resistencia

última de las diferentes zonas de la investigación a la solicitud de tensión paralela a las

fibras donde se evidencia que la guadua con menor contenido de humedad está dentro

de los valores medios de la resistencia última.

Ilustración 9-5: Gráfico comparativo de esfuerzo último a tensión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor

9.3 Esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras

Para determinar el esfuerzo admisible, se trabaja dos ecuaciones: la primera es

extraída de la norma ISO22156:2004 y la segunda es de la NSR-10 (ecuaciones 4.2 y

4.3). La primera ecuación tiene en cuenta tres coeficientes de modificación donde M

95

corresponde a la carga permanente, M+V a la carga permanente más carga temporal y

M+V+W a la carga permanente más carga temporal más carga de viento como se ve en

la tabla 9-6. La diferencia entre el valor de la norma y los obtenidos en la presente

investigación es resultante de los factores de reducción utilizados. En la NSR-10 el

valor característico a tensión paralela a las fibras se divide por 6 (incluyendo reducción

por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el

factor de seguridad de 2.0 y el factor de reducción por duración de la carga de 1.5). En

esta investigación, el valor característico a tensión paralela a las fibras se divide por

4.5 para la condición de carga permanente (incluyendo la reducción por diferencias

entre el ensayo de laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad

de 2.25 y el factor de reducción por duración de la carga de 1.0), por 3.6 para la

condición de carga permanente más temporal (este valor incluye la reducción por

diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el factor

de seguridad de 2.25 y el factor de reducción por duración de la carga de 1.25) y por

3.0 para la condición de carga permanente más carga temporal más carga de viento

(este valor incluye la reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la

condición real de carga de 0,5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de reducción

por duración de la carga de 1.5).



pues es un contenido húmedo óptimo para resistencia y mucho menor que al de las

probetas ensayadas el cual se encuentra en un promedio de 94.64%.

Tabla 9-6: Esfuerzo admisible a tensión a la fibra. Fuente: Autor

CONDICIÓN DE CARGA

PORCIÓN INFERIOR

PORCIÓN MEDIA

PORCIÓN SUPERIOR

TOTAL

M (MPa) 3,81 5,84 5,60 5,32

M+V (MPa) 4,77 7,31 7,00 6,65

M+V+W (MPa) 5,72 8,77 8,40 7,99

96

El comportamiento del esfuerzo admisible es similar al esfuerzo último debido a que

las mayores resistencias se encuentran en la porción media del culmo. Comparando

con las diferentes investigaciones, el resultado del esfuerzo admisible a tensión

paralela a las fibras, Oiba tiene el menor valor de resistencia a diferencia del esfuerzo

último como se muestra en la tabla 9-7. Se resalta los resultados de contenido de

humedad que para esta solicitación, el municipio de Oiba tiene el valor más alto

comparando con las investigaciones de las zonas de Quindío, Cundinamarca y Valle del

Cauca.

Tabla 9-7: Comparativo de esfuerzos admisibles a tensión paralela a las fibras por zonas. Fuente: Autor

Usando la ecuación según la NSR-10 para determinar el esfuerzo admisible, el ensayo

a tensión paralela a las fibras genera un valor menor a los de la exigencia de la norma

que equivale a 18MPa (tabla 4-3) como se muestra en la tabla 9-8. Teniendo en cuenta

que esta exigencia se establece con un contenido de humedad de aproximadamente 8

veces menor al de las probetas ensayadas (12%).

Tabla 9-8: Esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras, ecuación NSR-10. Fuente: Autor

En la ilustración 9-6 se muestra la comparación de los valores de esfuerzo admisible

para el ensayo de tensión paralela a las fibras entre las investigaciones de MADR-UNAL

(2010), Ardila (2013) y Garzón (2016) en donde se evidencia que el valor para la

guadua de Oiba se encuentra por debajo de las demás investigaciones.


CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA,

VALLE DEL

CAUCA

M (Mpa) 5,32 6,47 7,99 8,61 9,20

M+V (Mpa) 6,65 8,09 9,99 10,77 11,50

M+V+W (Mpa) 7,99 9,71 11,98 12,92 13,80


(MPa) 2,86 4,38 4,20 3,99

97

Ilustración 9-6: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a tensión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor

9.4 Módulo de elasticidad a tensión a paralela a las fibras

Para determinar el módulo de elasticidad, se instrumentaron la totalidad de las

probetas con un extensómetro y la mitad de la cantidad de probetas con un

deformímetro eléctrico conjunto al extensómetro. En la tabla 10-9 y 10-10 se muestra

el análisis estadístico para el módulo de elasticidad longitudinal descartando los datos

según el criterio de Chauvenet (4.2). En este caso los datos descartados únicamente

se encuentra el valor atípico de la probeta OT18M del deformímetro eléctrico. El

número de datos se expone en la tabla 9-9 y 9-10 donde se realiza el análisis estadístico

para los valores de las probetas con ambos instrumentos.

Tabla 9-9: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a tensión paralela a las fibras con extensómetro. Fuente: Autor

98

Tabla 9-10: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a tensión paralela a las fibras con deformímetro eléctrico. Fuente: Autor

En las anteriores tablas, se observa las diferencias que hay entre los valores del

extensómetro y del deformímetro. En el caso del promedio de módulo de elasticidad,

los valores son ascendentes proporcionalmente a la porción del culmo, sin embargo

para el caso del deformímetro el mayor valor se encuentra en la porción superior,

seguido por la porción inferior y el menor valor se encuentra en la porción media. Este

mismo fenómeno sucede en la investigación a solicitud de tensión paralela a las fibras

de Garzón (2016) en Cundinamarca.

El promedio total del módulo de elasticidad de Oiba es menor al de Guaduas y Tolima

con un valor de 9425.19MPa y 19486.27 en el caso de extensómetros y de

11126.01MPa, 23025.05MPa y 15324.09MPa en el caso de deformímetro. En el caso

de los ensayos de la guadua de Guaduas y Oiba, se utilizó el mismo extensómetro para

la medición del módulo de elasticidad. Los valores usando el extensómetro son

menores a los del deformímetro electrónico en ambos casos. De esta manera se puede

determinar la diferencia que se encuentra usando el extensómetro y deformímetro en

el ensayo a tensión paralela a las fibras.

En comparación de los resultados de las investigaciones del MADR-UNAL (2010), el

módulo de elasticidad de la guadua de Oiba es mayor para todas las tres zonas de

Quindío, Cundinamarca y Valle del Cauca como se muestra en la tabla 9-11. Es



PROMEDIO (MPa) 7727,91 9939,15 9777,01 9425,19



PERCENTIL 5 (MPa) 2809,43 4408,36 2884,72 3086,80

VALOR MÍNIMO (MPa) 2729,41 3667,14 2494,25 2494,25



PROMEDIO (MPa) 11339,01 9252,67 12635,97 11126,01



PERCENTIL 5 (MPa) 5366,13 6660,94 5525,15 5456,50

VALOR MÍNIMO (MPa) 5287,05 6469,21 2345,68 2345,68

99

importante resaltar que los ensayos se establecieron con un deformímetro mecánico.

La diferencia entre los valores mayores puede deberse a la diferencia de contenido de

humedad donde, para las probetas de Oiba, son mayores que las probetas de las zonas

de Cundinamarca y Tolima.

El valor promedio de módulo de elasticidad medido con extensómetro se acerca al

valor requerido en la NSR-10 (9500MPa). Con el deformímetro eléctrico, la guadua de

Oiba supera el valor requerido en la NSR-10 con un valor promedio total de

11126.01MPa Sin embargo el valor mínimo se encuentra por debajo de lo requerido

de 4000MPa.

En la ilustración 9-7 se evidencia la diferencia de módulo de elasticidad entre las

diferentes investigaciones con el mismo procedimiento de las tenazas en la maquina

universal, aunque con diferentes modos de medición.

Ilustración 9-7: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad longitudinal promedio para tensión paralela a las fibras por zona. Fuente: Autor

NSR-10

100

10. Ensayo de flexión

El ensayo de flexión se realiza para determinar la resistencia última, esfuerzo

admisible y módulo de elasticidad de la Guadua de angustifolia kunth del municipio de

Oiba, Santander. Para esta solicitación se ensayaron 12 culmos distribuidas

únicamente en la sección media de 14 culmos. Las escogencias de estas grandes

probetas fueron seleccionadas de los culmos rectos y sin defectos visibles.

10.1 Metodología y preparación de culmos

En este proceso se sigue los lineamientos de la NTC-5525 "Métodos de ensayo para

determinar las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua de angustifolia kunth "

(ICONTEC, 2007). En la solicitación de flexión, la norma exige que el culmo a ensayar

debe ser de una longitud de 30 veces el diámetro externo. Por esta razón no se realiza

el ensayo en la porción inferior. Respecto a la porción superior, el material no era

suficiente para poder trabajar esta solicitud en conjunto a las ya mencionadas en

capítulos anteriores.

Para realizar el ensayo a flexión, fue necesario un montaje especial solicitado en la

norma. Este montaje consiste en una barra metálica conectada a la máquina universal

de ensayos en la parte superior y dos elementos verticales en la parte inferior del

culmo. En la parte superior, la barra tiene dos elementos semicirculares que agarra al

culmo de dos entrenudos. El entrenudo medio queda libre y los elementos metálicos

semicirculares son apoyados en los dos entrenudos adyacentes como se observa en la

ilustración 10-1. Los elementos verticales de la parte superior se ubican en el segundo

entrenudo de cada extremo como se muestra en la ilustración 10-1. Durante el ensayo

se aplica una carga de 0.5mm/s en los tercios de la luz libre entre los apoyos.

Ilustración 10-1: Montaje para ensayo de flexión. Fuente: Autor

101

Para este ensayo, todos los culmos son instrumentados con un equipo LVDT en el

centro de la luz para determinar su esfuerzo a deflexión y establecer el módulo de

elasticidad. En la ilustración 10-2 se observa cómo se implementaba este aparto en el

centro del culmo. Se instrumentaba la guadua ubicando el LVDT justo al borde de la

capa externa del entrenudo el cual iba conectada al adquiridor de datos ya mencionado

en los ensayos de compresión paralela y tensión.

Las probetas de flexión fueron extraídas de los culmos rectos, sin embargo dos

probetas evidenciaron flexión antes del ensayo. En el caso de la probeta F08M sufría

una deflexión de 23.04mm respecto a la vertical entre los extremos; para el caso de la

probeta F10M sufría una deflexión de 65.90 mm .

Ilustración 10-2: Montaje del equipo LVDT en el centro del culmo. Fuente: Autor

102

Las fallas típicas, como se muestra en la lustración 10-3, se producen en los puntos de

carga del culmo. Se genera una serie de fisuras en el punto de apoyo causado por el

aplastamiento del mismo. La carga se realiza hasta el punto de falla. El olor proveniente

de la guadua era bastante desagradable pues en este caso había agua reposada dentro

del culmo.

Ilustración 10-3: Fallas típicas del ensayo a flexión. Gráfica de las fallas típicas de la guadua angustifolia kunth en el ensayo a flexión. Fuente: Autor

10.2 Esfuerzo último a flexión

Para determinar el esfuerzo último a los ensayos de flexión (ecuación 10.2), se debe establecer

el momento de inercia con la ecuación 10.1 y la ecuación extraída de la NTC-5525:

(10.1)

Aplastamiento en el

entrenudo de carga

Fisura longitudinal

103

En donde:

IB = Momento de Inercia

D = Diámetro externo promedio

t = Espesor de pared promedio

(10.2)

En donde:

= Esfuerzo último del ensayo a flexión en MPa.

F = Carga máxima aplicada

L = Luz libre

D = Diámetro externo

La tabla 10-1 muestra los resultados experimentales de los ensayos a flexión de esta

investigación. Dentro de los resultados se encuentra el esfuerzo último, módulo de

elasticidad y contenido de humedad. Estos resultados son usados para realizar un

análisis comparando los datos de las probetas del mismo material proveniente de Oiba,

Santander y los datos de investigaciones de la misma especie de guadua proveniente

de diferentes zonas. Al final de este documento se anexa la información

complementaria con los datos de espesores, diámetros, longitud y carga última en el

Anexo E.

Tabla 10-1: Resultados experimentales para el ensayo a flexión. Fuente: Autor

PROBETA σuf (Mpa) E (Mpa) CH

(%)

OF01M 44,89 13196,08 87,16

OF02M 36,07 11032,76 55,35

OF03M 95,41 30757,46 82,49

104

OF04M 44,02 11214,10 80,24

OF05M 44,08 12066,45 69,71

OF06M 63,62 19883,34 93,97

OF07M 27,26 9876,12 91,99

OF08M 33,74 9629,64 97,54

OF09M 49,41 13637,58 88,35

OF10M 34,92 10167,17 119,18

OF11M 29,10 8202,54 78,97

OF12M 30,80 8324,80 124,03


último y módulo de elasticidad para las probetas de la porción media del culmo de

guadua. El análisis estadístico para esfuerzo último se muestra en la tabla 10-2. El

valor característico mostrado en la tabla se calcula usando la ecuación 7.1 del capítulo

12 de la NSR-10. En este caso, siguiendo el procedimiento de descarte de datos atípicos

bajo el criterio de Chauvenet (ver. C.4-2), se descarta los datos de la probeta OF03M.

Tabla 10-2: Análisis estadístico para resistencia última a compresión paralela. Fuente: Autor

DATOS ESTADÍSTICOS PORCIÓN

MEDIA

NÚMERO DE DATOS (N) 11

PROMEDIO (MPa) 39,81

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (MPa) 10,72

COEFICIENTE DE VARIACIÓN 27%

PERCENTIL 5 (MPa) 28,18

VALOR CARACTERÍSTICO (Mpa)

22,00

Para determinar la resistencia a esta solicitud, en esta investigación y en la

investigación de Garzón (2016) se divide por el momento de inercia a diferencia de las

investigaciones de MADR-UNAL (2010) y Ardila (2013) donde se multiplica por el

valor de momento de inercia. Por esta razón, el análisis comparativo en este caso se

realiza únicamente con la investigación de Guadua (Garzón Aponte, 2016). El valor

característico para ambas investigaciones son similares. La guadua de Oiba presenta

un valor característico de 22.0MPa y la guadua de Guaduas de 24.86MPa. Sin embargo,

la diferencia del promedio de la resistencia última promedio es mayor para el caso de

105

los resultados de Guaduas, Cundinamarca. El valor promedio de la resistencia última

para Oiba es de 39.81MPa y para Guaduas es de 55.29MPa. Las variables del contenido

de humedad entre las dos zonas de comparación poseen valores que difieren por cerca

del doble de porcentaje. Para el caso de Oiba, la guadua sometida a flexión conserva un

contenido de humedad promedio de 89.68% como se muestra en la tabla 10-3; para el

caso de Guaduas la guadua posee un contenido de humedad promedio de 41.43%. La

diferencia del promedio de resistencia última puede ser debido a la diferencia de

valores de contenido de humedad puesto que, como se ha mencionado anteriormente,

a mayor contenido de humedad menor resistencia.

Tabla 10-3: Contenido de humedad de probetas ensayadas a flexión. Fuente: Autor

DATOS ESTADÍSTICOS PORCIÓN MEDIA

PROMEDIO (%) 89,68 %

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (%) 19,81 %


En la ilustración 10-4 se muestra la gráfica comparativa del esfuerzo último de las

diferentes zonas estudiadas, aun cuando la ecuación sea diferente en los proyectos

investigados. Para el caso de las investigaciones de las diferentes zonas por MADR-

UNAL (2010) se toma únicamente el valor promedio de la porción media. El menor

valor promedio de resistencia última es de 38.81MPa de la guadua de Tolima (Ardila

Pinilla, 2013) y el mayor valor es de 90.25MPa de la guadua del Valle del Cauca (MADR-

UNAL, 2010).

106

Ilustración 10-4: Gráfico comparativo de esfuerzo último a flexión por zona. Fuente: Autor

10.3 Esfuerzo admisible a flexión

Para determinar el esfuerzo admisible, se trabaja con dos ecuaciones: la primera es

extraída de la norma ISO 22156:2004 y la segunda es de la NSR-10 como se muestra

en la ecuación 4.2 y 4.3. La primera ecuación tiene en cuenta tres coeficientes de

modificación como se ha mencionado anteriormente. La diferencia entre el valor de la

norma y los obtenidos en la presente investigación es resultante de los factores de

reducción utilizados. En la NSR-10 el valor característico a flexión se divide por 3.0

(incluyendo reducción por diferencias entre el ensayo en laboratorio y la condición


de carga de 1.5). En esta investigación, el valor característico a flexión se multiplica por

0.22 para la condición permanente (incluyendo la reducción por diferencias entre el

ensayo en laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25

y el factor de reducción por duración de la carga de 1.0), por 0.28 para la condición de

carga permanente más temporal (incluyendo la reducción por diferencias entre el

ensayo de laboratorio y la condición real de carga de 0.5, el factor de seguridad de 2.25

y el factor de reducción por duración de la carga de 1.25) y por 0.33 para la condición

de carga permanente más carga temporal más carga de viento (incluyendo la

reducción por diferencias entre el ensayo de laboratorio y la condición real de carga

107

de 0.5, el factor de seguridad de 2.25 y el factor de reducción por duración de la carga

de 1.5) (MADR-UNAL, 2010).

Asimismo, los valores de esfuerzo admisible de la norma NSR-10 están determinados

a un estado de contenido de humedad de 12%. Este último punto se debe tener en

cuenta pues es un contenido de humedad mucho menor que a de las probetas

ensayadas, el cual se encuentra en un promedio de 89.68%.

Tabla 10-4: Esfuerzo admisible a flexión. Fuente: Autor

CONDICIÓN DE CARGA PORCIÓN MEDIA

M (Mpa) 4,89

M+V (Mpa) 6,11

M+V+W (Mpa) 7,33

En comparación de los resultados de las investigaciones con el mismo procedimiento

para la solicitud de flexión, la guadua de Oiba tiene menores valores de esfuerzo

admisible como se muestra en la tabla 10-5. La guadua de Guaduas, como se ha venido

presentando en el análisis comparativo de los diferentes ensayos, obtiene el valor

superior de esfuerzo admisible (Garzón Aponte, 2016). Estos resultados se pueden

deber a la diferencia de contenido de humedad, en donde la guadua de Oiba, Santander

posee mayor porcentaje comparando con la guadua de Quindío - 72.41%,

Cundinamarca - 74.39% y Valle del Cauca - 57.74% (MADR-UNAL, 2010), Tolima -

19.91% (Ardila Pinilla, 2013) y Guaduas, Cundinamarca - 41.43%. En la tabla 10-5 se

muestra el comparativo de los valores de esfuerzo admisible de las diferentes zonas.

Tabla 10-5: Comparativo de esfuerzo admisible a flexión por zona. Fuente: Autor


CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE

DEL CAUCA

M (Mpa) 4,89 12,07 7,92 5,52 5,4

M+V (Mpa) 6,11 15,08 9,90 6,91 6,75

M+V+W (Mpa) 7,33 18,10 11,88 8,29 8,10

108

Usando la ecuación según la NSR-10 para determinar el esfuerzo admisible, el material

genera un valor menor a los de la exigencia de la norma que equivale a 15MPa (tabla4-

4) como se muestra en la tabla 10-6. Cabe resaltar que el contenido de humedad de las

probetas de guadua para esta solicitación está por encima de la exigencia de la NSR-

10.

Tabla 10-6: Esfuerzo admisible a flexión según ecuación NSR-10. Fuente: Autor

CONDICIÓN DE CARGA PORCIÓN MEDIA

(Mpa) 7,33

En la ilustración 10-5 se muestra la gráfica comparando los valores de esfuerzo

admisible para el ensayo de flexión entre las investigaciones de MADR-UNAL (2010),

Ardila (2013) y Garzón (2016) donde se evidencia que el valor de Santander y Valle de

Cauca se encuentra por debajo de los demás valores.

Ilustración 10-5: Gráfico comparativo de esfuerzo admisible a flexión por zona. Fuente: Autor

NSR-10

109

10.4 Módulo de elasticidad a flexión

El módulo de elasticidad se determina con la ecuación 10.3 extraída de la NTC-5525

(ICONTEC, 2007):

(10.3)

En donde:

E = Módulo de elasticidad en MPa

F = La carga máxima aplicada en MPa

L = Luz libre en milímetros

IB = Momento de inercia en mm4

= Deflexión máxima en el punto medio de la luz.

La tabla 10-7 muestra el análisis estadístico para el módulo de elasticidad descartando

los datos según el criterio de Chauvenet. Al igual que en el análisis estadístico de

esfuerzo último, los datos de la probeta OF03M son descartados. El número de datos

se expone en la tabla 10-7. Todas las probetas son instrumentadas con el LVDT en el

centro de la luz libre.

Tabla 10-7: Análisis estadístico para módulo de elasticidad a flexión. Fuente: Autor

Comparando los resultados con los valores obtenidos de módulo de elasticidad para la

solicitud de flexión, la Guadua de angustifolia kunth de Oiba, Santander se encuentra

DATOS ESTADÍSTICOS PORCIÓN

MEDIA

NÚMERO DE DATOS (N) 11

PROMEDIO (MPa) 11566,42

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (MPa) 3273,61

COEFICIENTE DE VARIACIÓN 28%

PERCENTIL 5 (MPa) 8263,67

VALOR MÍNIMO (Mpa) 8202,54

110

por debajo de los valores de Tolima, Cundinamarca, Quindío y Valle del Cauca. El

resultado de esta comparación es predecible por el contenido de humedad de las

probetas estudiadas en las investigaciones de MADR-UNAL (2010), Ardila (2013) y

Garzón (2016). El resultado mayor de módulo de elasticidad es de 17070.80MPa en la

investigación de la guadua en el Valle del Cauca, sin embargo la misma investigación

posee el valor mínimo más bajo con 6194.00MPa. Esta comparación se hace con la

porción media de los culmos ensayados para establecer un rango equitativo. En la tabla

10-8 se muestra la diferencia comparativa del módulo de elasticidad longitudinal

promedio de las diferentes zonas del total de las secciones del culmo.

Tabla 10-8: Comparativo de módulo de elasticidad a flexión por zona. Fuente: Autor

El valor de módulo de elasticidad de Oiba, es superior al módulo de elasticidad

requerido con la NSR-10. El análisis comparativo muestra que la guadua de todas las

zonas investigadas cumple la norma con un contenido de humedad más alto al exigido,

sin embargo la norma no especifica la metodología del cual extraen los valores

mínimos. El valor promedio como requisito para la NSR-10 es de 9500MPa y un valor

mínimo de 4000MPa.

Las diferencias de contenido de humedad entre las probetas de guadua de las distintas

zonas son altas, no obstante los módulos de elasticidad se encuentran dentro de un

rango similar. En la ilustración 10-6 se evidencia la similitud de los valores de módulo

de elasticidad como resultado a los ensayos a flexión.

UNIDADOIBA,

SANTANDER

GUADUAS,

CUNDINAMARCA

QUIMBAYA,

CIRCASIA Y

MONTENEGRO

YACOPÍ Y PACHO,

CUNDINAMARCA

BUGA, VALLE

DEL CAUCATOLIMA

Mpa 11566,42 12560,27 13127,06 13812,43 17070,80 14933,25

111

Ilustración 10-6: Gráfica comparativa de módulos de elasticidad promedio a flexión por zona. Fuente: Autor

NSR-10

112

11. Conclusiones

La investigación cumple los objetivos planteados y aporta para la investigación y

caracterización de la Guadua de angustifolia kunth alrededor de todo el país. Posterior

a los ensayos físicos y mecánicos, se resuelve las siguientes conclusiones clasificadas

por los temas fundamentales en la investigación: densidad básica, contenido húmedo,

esfuerzo último, esfuerzo admisible y módulo de elasticidad:

▪ La densidad básica aumenta de la porción inferior a la porción superior. Los valores

de las probetas de todos los ensayos de todos los culmos muestra que el promedio de

la densidad básica incrementa de la sección inferior a la sección superior debido a

que se encuentra más fibras en las probetas con el mismo tamaño. La densidad básica

incrementa en un 14.23% de la porción inferior a la porción media e incrementa en

un 6.28% de la porción media a la porción superior.

▪ La porción superior, con mayor densidad básica en las probetas ensayadas,

muestra una mayor resistencia última para los esfuerzos de compresión paralela a las

fibras con un valor promedio de 26.94 MPa, compresión perpendicular a las fibras

con un valor promedio de 7.50 MPa y corte paralelo a las fibras con un valor

promedio de 4.40 MPa. Para el caso de tensión paralela a las fibras los resultados

promedios de la porción media y superior son similares con un valor de 58.99 MPa y

56.02 MPa respectivamente, superando el valor de la porción media. Esto indica que

en las porciones de mayor densidad básica (donde más concentración de fibras se

encuentran) la guadua muestra mayor resistencia.

113

▪ Las probetas con menor contenido de humedad, al igual que en las investigaciones

de MADR-UNAL (2010), Ardila (2013) y Garzón (2016), están evidenciado en el ensayo

de flexión de 71.04%, 19.91% 89.08% respectivamente. En esta investigación, las

probetas eran ensayadas inmediatamente se retiraba del agua. La diferencia del

contenido de humedad puede ser debido al tamaño de la probeta el cual se encuentra

mayor a 3 metros cada una.

▪ Se observa y se compara la propiedad de absorción de la Guadua angustifolia kunth

con las demás investigaciones donde se concluye que la anatomía de la guadua de Oiba

absorbe en mayores cantidades de agua, lo que determina menores valores de

resistencia a las solicitaciones. En el uso de este material proveniente de Oiba para uso

estructural, se recomienda la protección bajo de diseño del profesional de la guadua

de la lluvia y de lugares con altos índices de humedad.

▪ Para los diferentes ensayos en las probetas de la Guadua angustifolia kunth, el mayor

valor para resistencia última es a tensión paralela a las fibras con 56.32MPa debido a

la posición de la fuerza a la que estaba sometida la probeta y las fibras. Precede al

ensayo de flexión con 39.81MPa y compresión paralela a las fibras con 22.86MPa.

Finalmente, los valores más bajos de resistencia última de la guadua se encuentran

sometida a compresión perpendicular con 5.23MPa y por último a corte con 3.95MPa.

▪ El valor promedio de esfuerzo último es ascendente de la porción inferior a la

porción superior en los ensayos de compresión paralela y corte. En el caso de tensión

la resistencia en la porción inferior obtiene el menor valor y la porción media el mayor

valor, sin embargo, el valor de la porción media y superior son similares con 58.99MPa

y 57.17MPa respectivamente. Para el caso de compresión perpendicular el esfuerzo

último es menor en la parte media y mayor en la porción superior.

▪ La Guadua angustifolia kunth muestra valores menores en resistencia última para

ensayos de compresión paralela a las fibras, corte y tensión en comparación con la

114

guadua de Tolima, Quindío, Cundinamarca y Valle del Cauca. Para los ensayos de

compresión perpendicular y flexión los valores de la guadua de Oiba son cercanos a los

valores de la guadua del Tolima, Yacopí y Pacho, Cundinamarca, de 5.23MPa, 4.42Mpa

y 5.20Mpa respectivamente mostrando resultados por debajo del promedio.

▪ Para el caso de compresión paralela a las fibras, se puede considerar incrementar el

valor de esfuerzo admisible requerido por la NSR-10 debido a que el material responde

a los esfuerzos con valores mayores en condiciones menos favorables.

▪ Los valores de esfuerzo admisible para los ensayos de tensión y compresión paralela

de la guadua de Oiba, Santander no cumplen con los requisitos mínimos de la norma

NSR-10. Los resultados pueden ser debido al alto contenido de humedad de las

probetas ensayadas. Para el caso de compresión perpendicular a las fibras, corte

paralelo a las fibras y flexión, la resistencia se encuentra por encima de la mitad de la

exigencia de la NSR-10 que corresponde a una resistencia alta de acuerdo a las

condiciones. Sin embargo, para el caso de compresión paralela a las fibras y tensión, la

resistencia en comparación del requerimiento mínimo de la NSR-10 es muy bajo.

▪ Comparando los resultados de las diferentes investigaciones estudiadas, los valores

de esfuerzo admisible de Guaduas, Cundinamarca (Garzón, 2016) son superiores a los

de la zona de Valle del Cauca, Yacopí y Pacho, Cundinamarca, Quindío (MADR-UNAL,

2010), Tolima (Ardila, 2013) y Oiba Santander (Narváez, 2016). A diferencia de

Guaduas, la guadua de Oiba obtiene los valores más bajos en las solicitudes de

Compresión paralela a las fibras, Tensión paralelo a las fibras, Corte paralelo a las

fibras y flexión. Para la solicitud de compresión perpendicular a las fibras, Oiba

también se encuentra dentro de los valores más bajos junto a los valores de Yacopí y

Pacho, Cundinamarca y Buga, Valle del Cauca.

▪ El mayor resultado de módulo de elasticidad para las probetas instrumentadas en

esta investigación es evidenciado en el ensayo de compresión paralela a las fibras. De

115

igual manera, supera a los resultados de las diferentes investigaciones estudiadas

anteriormente. Este resultado es el único valor que supera a las demás investigaciones,

además del contenido de humedad el cual en todos los casos es superior.

▪ El comportamiento de módulo de elasticidad según la porción de las probetas es

diferente para el caso de compresión paralela a las fibras y tensión paralela a las fibras.

En el caso de compresión paralela, el módulo de elasticidad es ascendente de la porción

inferior a la porción superior. Para el caso de tensión, el comportamiento es diferente

para los valores extraídos del extensómetro y del deformímetro. El mayor valor

promedio en el extensómetro se encuentra en la porción media de 9939.15 MPa y el

menor valor promedio en la porción inferior de 7727.91 MPa. El mayor valor promedio

del módulo de elasticidad de los resultados extraídos del deformímetro se encuentra

en la parte superior de 12635.97 MPa y el menor valor promedio en la parte media de

9252.67 MPa.

▪ En comparación de la Guadua de angustifolia kunth de las diferentes zonas, los

valores de módulo de elasticidad son diferentes para las diferentes solicitudes. Para

compresión paralela Oiba obtiene el mayor valor y Yacopí y Pacho obtienen el valor

más bajo de módulo de elasticidad. Para flexión, Buga obtiene el valor más alto y Oiba

el valor más bajo de módulo de elasticidad. Para la solicitud de Tensión, Guaduas

obtiene el valor más alto y Yacopí y Pacho el menor valor de módulo de elasticidad (los

valores de Oiba se encuentra en el promedio de los valores de todas las

investigaciones).

116

12. Recomendaciones

Es importante leer la metodología de la NTC-5525 "Métodos de Ensayo para

Determinar las Propiedades Físicas y Mecánicas de la Guadua Angustifolia Kunth"

(ICONTEC, 2007) antes de empezar los ensayos. La veracidad de los resultados de los

ensayos se encuentra en la correcta preparación de las probetas y montaje de la

máquina. Asimismo, es necesario seguir la misma metodología de esta investigación

para el ensayo de compresión perpendicular a las fibras para el análisis adecuado de

los resultados.

Estudiar las diferentes zonas de Colombia productoras de guadua para realizar el

análisis del material con diferentes condiciones climáticas. La importancia de seguir

trabajando en investigaciones con guadua promueve el desarrollo y uso de este

material renovable. La recopilación de la caracterización de la guadua en todo el

terreno colombiano aporta a arquitectos, ingenieros, constructores y demás

profesiones a fines para el uso adecuado del material.

La guía constante de profesionales expertos en el tema es vital para el desarrollo de la

investigación en guadua, para ir actualizando y perfeccionando tanto las metodologías

de investigación como el uso de los datos obtenidos. Promover constantemente el uso

de materiales renovables y concientizar a la sociedad del problema ambiental que la

construcción genera.

Se recomienda al constructor tener en cuenta los valores de los resultados en este

ensayo para condiciones con un alto contenido de humedad. De tal manera que

siguiendo las recomendaciones de secado y revisando los culmos que estén libres de

117

hongos se puede cumplir con la Norma Sismo Resistente vigente. De tal manera, en el

uso profesional de este material para diseños estructurales, se recomienda la

protección del material expuesta al agua. Puede utilizarse protección por diseño o de

diferentes materiales previniendo que la guadua absorba el agua y afecte su

resistencia. De igual manera, se recomienda usar elementos de las partes superiores

del culmo puesto que demuestran mayores resistencia a los diferentes esfuerzos, sin

embargo se debe tener en cuenta el diámetro necesario en los diseños estructurales

puesto que, como se evidenció en todos los culmos, la naturaleza de la Guadua

angustifolia kunth tiende a reducir el diámetro a mayor altura.

118

PROBETADiametro D

(mm)

Espesor t

(mm)%CH DB (Kg/m³) Fult(N) A (mm²) σÚltima (Mpa) E (Mpa)

Temperatura

°CHumedad R.

OC01I 131,17 22,81 220,77 328,15 86600,00 7763,70 11,15 - 22 52%

OC02I 113,05 16,22 183,64 374,15 78466,66 4933,50 15,90 4556,50 21 60%

OC03I 111,20 52,47 137,41 455,70 55133,33 9680,97 5,70 - 22 52%

OC04I 104,71 14,19 119,85 501,44 108066,66 4034,49 26,79 20663,82 51 60%

OC05I 103,44 13,15 105,45 519,04 102966,66 3730,66 27,60 - 22 52%

OC06I 123,54 17,88 108,38 494,59 107333,33 5934,82 18,09 3189,87 21 60%

OC07I 112,43 19,26 146,51 429,67 109266,66 5637,44 19,38 - 22 52%

OC08I 106,33 12,23 122,92 488,55 6906,66 3614,84 1,91 77267,47 21 60%

OC09I 102,60 14,26 114,10 521,21 123066,66 3957,91 31,09 - 22 51%

OC10I 116,38 15,45 144,20 437,06 53300,00 4899,57 10,88 25802,08 21 60%

OC11I 117,22 20,69 168,55 401,08 134066,66 6273,22 21,37 - 22 51%

OC12I 100,37 12,28 129,96 445,07 75733,33 3397,21 22,29 5611,85 21 60%

OC13I 110,18 15,65 133,71 472,71 111199,99 4647,04 23,93 - 22 52%

OC14I 113,50 14,62 105,88 515,15 93533,33 4540,90 20,60 5288,09 21 60%

OC15I 96,12 11,23 128,35 477,63 62033,33 2994,93 20,71 - 21 52%

OC16I 110,94 13,00 152,44 420,95 71966,66 3999,73 17,99 41730,74 21 60%

OC01M 106,96 12,54 129,92 478,26 60733,33 3718,25 16,33 - 20 59%

OC02M 88,67 8,18 40,21 586,96 63933,33 2068,32 30,91 65028,39 19 65%

OC03M 87,34 8,11 87,63 587,88 61766,66 2017,53 30,61 - 21 57%

OC04M 85,89 7,83 44,19 571,43 55366,66 1919,07 28,85 15530,28 20 64%

OC05M 94,33 8,77 89,79 560,12 64333,33 2357,79 27,29 - 21 55%

OC06M 92,76 8,69 37,24 561,29 65600,00 2295,60 28,58 4495,90 20 64%

OC07M 108,19 11,70 126,44 492,31 26280,00 3545,80 7,41 - 21 54%

OC08M 105,41 9,89 41,77 547,58 66633,33 2967,01 22,46 34542,02 20 61%

OC09M 104,72 9,75 110,00 532,21 67533,33 2908,31 23,22 - 21 53%

OC10M 102,70 8,99 32,05 594,51 17920,00 2645,84 6,77 19254,98 21 58%

OC11M 100,75 8,58 99,02 577,68 62166,66 2483,77 25,03 - 21 54%

OC12M 98,40 8,21 30,40 629,68 58700,00 2325,45 25,24 15866,24 21 58%

OC13M 91,28 9,30 105,52 542,59 50066,66 2395,62 20,90 - 22 54%

OC14M 108,44 11,10 40,38 561,33 83500,00 3394,41 24,60 8801,96 21 59%

OC15M 91,83 8,61 110,20 519,70 36493,33 2251,61 16,21 - 22 54%

OC16M 90,80 8,99 44,74 523,42 58899,99 2309,84 25,50 31885,96 21 59%

OC17M 90,32 10,91 88,64 580,68 80833,33 2722,13 29,69 - 22 54%

OC18M 87,96 10,04 56,84 595,35 78366,66 2458,10 31,88 19676,74 21 59%

OC19M 95,90 9,15 109,82 530,04 61366,66 2493,53 24,61 - 22 51%

OC20M 104,83 11,57 33,25 549,22 80733,33 3389,19 23,82 - 21 58%

OC21M 105,54 11,59 119,34 514,20 67833,33 3420,64 19,83 - 22 51%

OC22M 83,60 7,58 34,04 583,48 44966,66 1810,28 24,84 352548,31 21 56%

OC23M 94,15 12,41 139,18 442,99 59200,00 3186,27 18,58 - 22 50%

OC24M 91,51 11,14 42,04 607,94 55900,00 2811,65 19,88 7623,35 21 55%

OC25M 108,24 11,18 84,75 552,88 76866,66 3408,86 22,55 - 22 49%

OC26M 96,31 11,60 73,39 536,75 55166,66 3086,29 17,87 8350,11 21 56%

OC27M 96,25 11,56 157,01 410,38 51300,00 3075,49 16,68 - 22 49%

OC28M 94,56 10,24 36,91 568,10 49433,33 2713,15 18,22 40456,92 21 57%

OC29M 87,65 7,84 33,40 614,99 57233,33 1965,60 29,12 - 22 49%

OC30M 88,82 8,56 49,38 528,87 47333,33 2158,78 21,93 11285,25 21 57%

A. Anexo A: Datos obtenidos durante el ensayo a compresión paralela a las fibras

Tabla A: Datos obtenidos durante el ensayo a compresión paralela a las fibras. Fuente: Autor

PROBETA Diametro D (mm)Espesor t (mm) %CH DB (Kg/m³) Fult(N) A (mm²) σÚltima (Mpa) E (Mpa) Temperatura °C Humedad R.

OC01S 73,85 7,19 97,54 553,40 3189,99 1505,14 2,12 - 25 45%

OC02S 64,00 5,95 82,61 573,09 29480,00 1084,28 27,19 129671,97 20 55%

OC03S 53,31 5,55 79,27 596,53 32320,00 831,99 38,85 - 24 44%

OC04S 79,45 7,36 81,23 549,72 49000,00 1666,25 29,41 102413,38 20 55%

OC05S 68,27 6,92 82,42 605,58 2376,00 1332,77 1,78 - 24 44%

OC06S 63,41 6,88 64,71 637,97 34133,33 1220,96 27,96 73102,56 20 55%

OC07S 86,63 7,61 86,40 570,78 55633,33 1889,73 29,44 - 23 45%

OC08S 82,82 7,61 74,40 576,92 42986,66 1797,43 23,92 60816,40 20 55%

OC09S 71,04 6,59 77,22 620,18 42093,33 1334,77 31,54 - 22 47%

OC10S 92,37 7,80 77,75 588,72 59700,00 2072,22 28,81 75443,40 20 55%

OC11S 90,33 7,59 82,11 601,27 59300,00 1971,61 30,08 - 22 47%

OC12S 80,75 7,12 72,79 577,65 47733,33 1645,81 29,00 102206,27 20 55%

OC13S 83,75 8,33 92,31 548,44 49166,66 1974,10 24,91 - 22 47%

OC14S 67,16 7,37 79,84 583,07 40840,00 1383,53 29,52 102250,93 20 55%

OC15S 86,00 7,94 108,86 524,74 48033,33 1947,02 24,67 - 22 47%

OC16S 75,77 7,60 92,00 559,11 43613,33 1627,99 26,79 17167,35 20 55%

OC17S 79,79 8,35 79,50 631,44 70033,33 1874,40 37,36 - 22 48%

OC18S 71,23 7,65 54,95 672,55 63366,66 1528,03 41,47 24541,53 20 61%

OC19S 88,18 8,35 100,25 547,95 48400,00 2093,00 23,12 - 22 48%

OC20S 76,83 7,66 71,31 608,47 53733,33 1664,91 32,27 9009,73 22 55%

OC21S 83,06 8,16 112,50 504,80 53400,00 1919,57 27,82 - 22 48%

OC22S 74,79 7,62 68,27 577,74 20326,67 1606,92 12,65 42227,83 20 62%

OC23S 92,02 8,55 109,86 528,22 35733,33 2241,47 15,94 - 22 49%

OC24S 78,64 7,62 91,77 523,96 39506,66 1700,64 23,23 13236,02 20 63%

OC25S 96,66 9,07 117,13 512,97 31013,33 2496,43 12,42 - 22 50%

OC26S 94,45 8,78 96,43 523,04 64833,33 2363,52 27,43 9717,52 22 55%

OC27S 76,74 6,90 103,39 551,40 40293,33 1512,82 26,63 - 22 50%

OC28S 71,34 6,71 73,31 552,24 43013,33 1362,86 31,56 - 20 62%

OC29S 94,40 9,07 123,43 489,73 31346,67 2430,22 12,90 - 22 49%

OC30S 91,32 9,05 89,66 505,65 51233,33 2338,48 21,91 21907,79 22 55%

OC31S 86,07 7,25 86,72 589,46 58500,00 1795,81 32,58 - 22 48%

Tabla A: Continuación

120

PROBETA Diametro D (mm) Espesor t (mm) L (mm) %CH DB (Kg/m³) Fult(N) σÚltima (Mpa) Temperatura °C Humedad R.

OCP01I 108,04 12,97 170,26 1,35 1352,22 254,00 1,44 21 49%

OCP02I 110,52 14,39 173,68 1,42 1420,54 854,67 3,94 20 47%

OCP03I 108,29 12,92 173,60 1,47 1468,42 866,67 4,86 20 46%

OCP04I 106,11 15,18 172,78 1,18 1182,65 1225,33 4,90 21 45%

OCP05I 113,82 14,25 170,58 1,27 1266,40 763,33 3,76 20 42%

OCP06I 113,48 19,57 173,30 1,75 1748,20 930,67 2,39 20 42%

OCP07I 107,27 12,71 172,03 1,31 1314,12 521,33 3,02 21 42%

OCP08I 105,26 15,12 170,21 1,12 1118,20 1104,00 4,48 21 43%

OCP09I 114,22 13,44 173,21 1,27 1274,55 904,07 4,95 22 42%

OCP10I 112,09 13,91 174,01 0,95 953,02 724,67 3,62 21 42%

OCP11I 102,06 13,56 173,78 0,94 938,86 961,33 4,61 21 41%

OCP12I 110,07 13,01 171,61 1,61 1614,25 826,00 4,70 21 41%

OCP13I 112,93 18,43 174,01 1,52 1523,63 1902,00 5,45 20 45%

OCP14I 111,62 16,53 171,97 1,30 1303,08 2139,00 7,63 21 45%

OCP15I 111,53 13,81 170,37 1,19 1191,54 607,33 3,13 21 46%

OCP16I 94,91 10,42 173,02 1,06 1064,73 557,33 4,22 20 46%

OCP01M 104,02 11,59 170,53 1,38 1378,85 473,33 3,23 21 43%

OCP02M 101,17 11,29 177,30 1,37 1372,29 321,33 2,16 22 35%

OCP03M 109,26 11,89 173,65 1,53 1526,58 401,33 2,68 21 36%

OCP04M 92,90 7,99 171,03 0,95 953,61 439,33 5,61 22 37%

OCP05M 111,16 12,86 177,53 1,25 1247,55 704,00 4,00 21 38%

OCP06M 107,95 10,59 176,25 1,20 1197,18 311,33 2,55 20 42%

OCP07M 106,14 10,12 175,98 1,23 1233,12 494,00 4,37 20 43%

OCP08M 107,60 15,26 174,89 1,05 1048,28 438,47 1,74 22 46%

OCP09M 103,84 9,25 176,47 1,01 1005,19 461,33 4,76 21 47%

OCP10M 102,98 10,56 175,26 1,04 1042,15 322,00 2,55 21 49%

OCP11M 93,69 10,07 174,65 1,26 1260,20 497,33 3,95 21 47%

OCP12M 92,88 9,89 172,93 1,18 1184,36 228,67 1,88 21 48%

OCP13M 90,26 10,05 173,66 0,91 911,59 570,67 4,41 21 49%

OCP14M 95,48 11,59 174,44 1,08 1079,80 396,00 2,42 21 47%

OCP15M 105,20 11,61 170,71 1,25 1254,00 519,33 3,56 21 47%

OCP16M 90,29 8,62 177,83 1,05 1051,89 449,33 4,61 20 50%

OCP17M 112,64 15,66 173,40 1,47 1470,19 709,33 2,82 20 49%

OCP18M 111,74 13,63 172,81 1,45 1452,57 638,00 3,33 21 48%

OCP19M 110,09 13,23 176,32 1,00 1000,00 640,67 3,43 21 46%

OCP20M 108,32 12,11 174,89 1,18 1175,61 611,33 3,87 21 53%

OCP21M 94,94 9,85 173,36 1,39 1394,52 434,67 3,68 21 54%

OCP22M 93,46 9,62 175,28 1,38 1384,62 259,33 2,24 21 55%

OCP23M 92,94 8,89 175,13 1,21 1207,06 132,00 1,33 21 54%

OCP24M 92,80 8,97 175,13 1,36 1357,14 546,00 5,40 21 55%

OCP25M 90,87 8,37 174,66 1,32 1319,10 508,74 5,67 22 53%

OCP26M 88,04 8,34 176,22 1,04 1041,79 355,33 3,83 22 52%

OCP27M 87,44 8,68 170,56 1,19 1194,69 358,00 3,66 22 50%

OCP28M 83,60 10,25 174,19 1,13 1129,11 427,33 2,93 21 56%

OCP29M 85,24 7,69 173,64 1,20 1195,04 299,33 3,73 20 54%

B. Anexo B. Datos obtenidos durante el ensayo de compresión perpendicular a las fibras

Tabla B: Datos obtenidos durante el ensayo de compresión perpendicular a las fibras. Fuente: Autor

121


OCP01S 69,12 6,67 173,12 0,90 897,44 327,33 4,40 19 48%

OCP02S 72,09 6,76 175,33 0,91 908,54 407,33 5,50 20 48%

OCP03S 61,40 6,09 170,89 0,84 841,03 723,33 10,52 20 48%

OCP04S 81,40 7,57 171,17 0,92 918,03 365,33 4,54 20 48%

OCP05S 66,47 6,80 173,98 0,69 694,92 578,00 7,17 21 49%

OCP06S 61,81 6,57 168,94 0,71 712,20 754,67 9,59 21 49%

OCP07S 88,63 8,08 170,62 0,83 833,33 389,33 4,64 21 49%

OCP08S 81,34 7,42 173,34 0,87 874,42 518,67 6,63 20 49%

OCP09S 69,30 6,72 173,81 0,83 829,15 532,67 7,05 20 49%

OCP10S 94,03 7,89 172,36 0,78 776,37 515,33 6,77 20 48%

OCP11S 86,29 7,54 173,88 0,77 769,95 757,33 9,91 20 48%

OCP12S 79,00 6,70 170,73 0,86 857,14 718,67 11,11 20 48%

OCP13S 81,42 7,94 173,66 1,02 1022,30 604,67 6,74 20 48%

OCP14S 70,95 7,39 171,98 0,81 813,33 876,67 9,93 18 51%

OCP15S 72,32 7,49 169,97 0,82 819,49 974,00 11,10 18 50%

OCP16S 82,69 8,70 174,14 0,72 724,68 836,00 7,86 19 48%

OCP17S 73,05 7,67 173,39 1,67 1667,82 958,67 10,30 19 48%

OCP18S 85,36 8,25 174,57 2,09 2094,65 826,67 8,91 19 47%

OCP19S 74,34 7,34 174,28 0,73 727,94 826,67 9,82 21 42%

OCP20S 89,72 7,28 171,23 0,80 800,00 511,33 7,59 21 42%

OCP21S 70,75 6,55 171,86 0,73 728,74 648,00 9,33 21 39%

OCP22S 84,54 8,11 175,34 0,88 877,45 504,26 5,54 20 43%

OCP23S 73,03 7,64 174,15 0,74 744,59 732,00 7,89 20 43%

OCP24S 89,08 8,13 172,20 1,10 1100,36 546,67 6,43 21 42%

OCP25S 80,62 7,73 171,30 1,09 1086,76 732,00 8,66 21 42%

OCP26S 98,04 8,83 172,88 1,03 1031,65 546,67 5,96 21 42%

OCP27S 92,40 9,02 171,76 0,80 803,15 562,66 5,58 19 47%

OCP28S 77,65 7,13 171,88 0,84 843,48 600,00 8,00 19 45%

OCP29S 68,06 6,43 174,03 0,87 868,09 527,33 7,48 19 45%

OCP30S 91,43 8,86 172,69 1,12 1115,23 545,33 5,52 20 44%

OCP31S 89,31 8,82 170,77 1,02 1018,52 528,00 5,33 19 44%

Tabla B: Continuación

122


OV01I 108,33 14,57 133,03 197,24 364,05 27720,33 3,58 22 52%

OV02I 109,90 13,17 126,72 145,05 489,48 25853,33 3,87 22 54%

OV03I 114,78 13,80 118,56 147,66 459,43 25466,67 3,89 22 54%

OV04I 120,13 17,78 109,70 126,69 496,43 16080,00 2,06 22 55%

OV05I 124,31 23,51 126,41 169,59 396,75 32600,00 2,74 22 55%

OV06I 110,31 14,73 113,42 150,52 438,02 21086,67 3,16 22 56%

OV07I 107,39 16,90 116,26 115,07 525,55 20353,33 2,59 22 56%

OV08I 103,74 14,53 106,56 96,65 540,27 28960,00 4,68 21 53%

OVN01I 106,39 16,12 105,74 113,37 526,39 24840,00 3,64 22 57%

OVN02I 112,48 14,86 133,35 154,21 433,05 23760,00 3,00 22 57%

OVN03I 106,69 16,14 113,65 111,66 535,01 24200,00 3,30 22 57%

OVN04I 117,36 15,17 113,51 129,05 481,56 16886,67 2,45 21 53%

OVN05I 113,36 15,87 116,07 199,16 353,95 25346,67 3,44 22 57%

OVN06I 107,09 13,48 111,11 132,86 470,52 13180,00 2,20 22 57%

OVN07I 117,93 15,69 125,20 149,49 440,00 22080,00 2,81 22 57%

OVN08I 117,62 21,48 123,40 153,92 429,13 21546,67 2,03 22 53%

OV01M 101,37 11,30 109,75 137,39 443,99 14573,33 2,94 22 53%

OV02M 85,35 7,62 91,07 80,36 574,65 10500,00 3,78 23 53%

OV03M 107,60 10,68 114,49 101,56 526,75 12073,33 2,47 23 53%

OV04M 92,85 8,36 104,05 109,97 495,88 11686,67 3,36 23 53%

OV05M 86,99 7,29 87,64 43,21 608,82 11526,67 4,51 22 54%

OV06M 104,90 9,39 115,81 90,28 562,58 22680,00 5,22 22 55%

OV07M 100,95 8,77 108,21 89,28 574,30 9620,00 2,54 22 54%

OV08M 90,72 9,28 100,07 86,72 545,05 16560,00 4,46 22 56%

OV09M 90,69 8,37 100,24 88,25 538,96 12486,67 3,72 22 56%

OV10M 88,00 9,41 99,50 76,46 603,98 24786,67 6,62 22 56%

OV11M 92,05 8,58 91,30 80,10 564,03 16046,67 5,12 22 56%

OV12M 111,88 14,38 116,67 99,04 517,45 28013,33 4,17 22 56%

OV13M 94,38 10,17 106,00 108,45 505,70 11406,67 2,65 22 56%

OV14M 91,13 8,61 103,12 95,70 527,99 13533,33 3,81 22 56%

OV15M 82,54 7,63 95,53 98,48 513,26 13460,00 4,61 22 57%

OVN01M 101,44 11,51 106,49 175,41 395,74 20753,33 4,23 21 52%

OVN02M 101,58 11,35 109,14 111,35 484,29 19053,33 3,85 21 51%

OVN03M 85,26 7,88 95,79 95,91 572,86 18586,67 6,16 21 51%

OVN04M 91,93 8,60 91,24 102,96 545,45 18340,00 5,84 22 50%

OVN05M 104,89 9,28 115,23 103,27 515,58 15333,33 3,59 22 49%

OVN06M 103,96 9,41 115,07 120,18 518,97 13993,33 3,23 22 50%

OVN07M 101,16 8,95 109,67 108,55 555,76 15420,00 3,93 22 50%

OVN08M 91,28 9,55 100,42 88,62 548,29 17486,67 4,56 22 50%

OVN09M 91,13 8,39 84,12 136,55 475,78 7673,33 2,72 22 52%

OVN10M 104,44 12,33 105,35 127,21 503,26 16313,33 3,14 22 53%

OVN11M 89,16 8,59 102,00 123,50 509,49 15373,33 4,39 22 53%

OVN12M 103,59 10,85 108,30 141,30 471,14 19640,00 4,18 22 53%

OVN13M 111,79 13,47 113,31 157,07 420,19 23786,67 3,90 22 53%

OVN14M 104,14 11,31 109,39 120,05 512,33 20420,00 4,13 22 53%

OVN15M 87,94 8,20 100,40 135,37 476,55 13420,00 4,08 22 53%

C. Anexo C. Datos obtenidos durante el ensayo de corte paralelo a las fibras.

Tabla C: Datos obtenidos durante el ensayo de corte paralelo a las fibras. Fuente: Autor

123


OV01S 66,67 6,06 73,18 97,12 563,96 11293,33 6,37 19 61%

OV02S 58,88 5,81 66,46 115,97 595,00 5400,00 3,50 19 60%

OV03S 76,66 6,84 80,50 104,44 557,03 7723,33 3,51 19 60%

OV04S 85,02 7,50 89,75 88,89 600,00 10130,00 3,76 19 60%

OV05S 88,40 7,41 96,92 98,17 581,18 11940,00 4,15 19 60%

OV06S 78,75 7,79 82,42 104,76 535,23 10280,00 4,00 19 59%

OV07S 84,19 7,97 89,77 129,27 503,07 7993,33 2,79 19 59%

OV08S 81,39 8,50 83,09 81,45 631,66 12000,00 4,25 19 59%

OV09S 90,33 8,30 100,09 110,14 533,23 16353,33 4,92 19 58%

OV10S 88,11 7,09 93,53 93,62 599,39 14333,33 5,40 19 58%

OV11S 69,58 7,67 76,58 113,42 528,99 13286,67 5,66 19 58%

OV12S 88,12 8,26 95,09 127,73 491,06 15913,33 5,07 19 58%

OV13S 97,10 9,09 105,46 126,06 524,52 14573,33 3,80 19 57%

OV14S 75,02 6,72 80,40 127,13 513,78 10820,00 5,01 19 56%

OV15S 91,14 8,70 99,22 143,87 479,51 15426,67 4,47 19 56%

OVN01S 77,94 7,32 87,93 119,08 520,00 12400,00 4,82 19 63%

OVN02S 69,15 6,62 73,31 116,62 503,61 7130,00 3,68 19 62%

OVN03S 70,03 7,28 88,08 100,30 568,53 16353,33 6,38 19 62%

OVN04S 73,71 7,28 79,76 100,29 560,06 14013,33 6,03 19 62%

OVN05S 80,63 7,32 91,07 114,79 552,29 11460,00 4,30 19 62%

OVN06S 79,11 8,01 83,73 104,04 559,75 10743,33 4,00 19 62%

OVN07S 80,27 7,78 88,71 140,32 471,56 10856,67 3,93 19 62%

OVN08S 77,19 8,04 81,30 95,03 579,49 15480,00 5,92 19 62%

OVN09S 80,83 8,13 84,98 106,96 560,98 12220,00 4,42 19 62%

OVN10S 82,09 7,40 77,28 122,45 517,61 7763,33 3,39 19 62%

OVN11S 80,62 8,01 89,74 128,95 480,40 14700,00 5,11 19 62%

OVN12S 89,05 8,72 97,19 110,56 542,17 12693,33 3,75 19 62%

OVN13S 96,85 9,23 103,13 126,79 502,67 11353,33 2,98 19 62%

OVN14S 76,47 7,31 81,98 135,67 477,85 10863,33 4,54 19 62%

OVN15S 92,53 9,11 96,79 136,56 484,63 6836,67 1,94 19 62%

Tabla C: Continuación

124

PROBETA Area (mm²) % CHDB

(Kg/m³)

Fult

(N)σÚltima

(Mpa)

E Ext

(Mpa)

E Def

(Mpa)

Temperatura

°CHumedad R.

OT01I 83,43 124,33 469,14 2124,00 25,46 7724,31 - 23 49%

OT02I 86,81 139,11 459,83 1692,00 19,49 2843,72 - 22 45%

OT03I 54,20 113,38 511,40 4176,00 77,04 8089,36 9224,83 22 47%

OT04I 78,50 130,29 448,63 4056,00 51,67 6379,97 - 22 49%

OT05I 63,03 129,66 459,19 4853,33 77,00 8323,84 11658,95 22 47%

OT06I 51,92 98,18 551,30 3408,00 65,64 12852,26 - 22 49%

OT07I 46,79 106,03 451,84 1702,67 36,39 2729,41 5287,05 22 49%

OT08I 70,26 110,56 484,39 4523,33 64,38 8818,61 - 22 49%

OT09I 56,30 94,28 517,42 3204,00 56,91 13218,91 16429,58 22 50%

OT010I 46,87 94,25 512,72 2674,67 57,07 10682,71 21011,01 23 43%

OT011I 44,61 107,68 524,95 1234,00 27,66 7808,45 8519,39 21 53%

OT012I 55,88 158,40 405,21 3672,00 65,71 5237,12 - 22 50%

OT013I 59,76 130,43 466,35 2569,33 42,99 9763,12 13068,29 21 52%

OT014I 93,39 147,03 437,20 4328,00 46,34 6955,42 - 22 50%

OT015I 67,53 133,57 428,13 1708,00 25,29 4491,37 5512,99 22 51%

OT01M 25,03 80,80 572,86 1098,00 43,87 4094,56 6788,76 23° 48%

OT02M 24,37 79,75 561,88 2078,00 85,26 13944,37 10857,16 24 44%

OT03M 28,43 77,22 568,42 2248,00 79,07 12523,18 - 24 44%

OT04M 35,17 94,01 530,92 1596,00 45,38 6669,61 - 23 43%

OT05M 34,52 117,15 471,66 1774,00 51,39 6543,44 6469,21 23 43%

OT06M 54,42 106,70 499,09 1661,33 30,53 10369,60 8928,48 23 45%

OT07M 28,05 85,71 574,01 2067,00 73,68 9607,45 - 22 47%

OT08M 26,54 96,73 513,09 1046,00 39,41 9421,46 - 22 47%

OT09M 41,48 96,95 547,73 2638,67 63,61 12718,01 9955,49 21 58%

OT10M 30,51 95,26 555,26 1413,33 46,33 - - 21 56%

OT11M 28,70 81,00 558,54 1967,33 68,55 11836,27 - 21 56%

OT12M 37,52 95,36 555,32 2163,33 57,66 14890,33 - 21 56%

OT13M 35,69 87,21 573,36 3002,67 84,12 9922,81 13403,21 21 57%

OT14M 40,31 86,74 557,44 2956,00 73,34 13677,48 - 22 52%

OT15M 26,00 88,43 549,16 1971,33 75,82 9881,94 - 22 52%

OT16M 41,45 1,22 990,95 1197,33 28,89 13197,40 11670,20 20° 58%

OT17M 27,54 89,28 598,32 1554,67 56,45 11856,71 8692,39 21 57%

OT18M 43,73 88,48 542,66 2717,33 62,14 18123,41 20032,89 20 58%

OT19M 40,82 95,26 543,11 1329,33 32,56 10594,96 - 20 59%

OT20M 45,67 108,54 530,38 3152,00 69,02 12152,09 - 21 59%

OT21M 23,13 97,84 532,36 730,67 31,58 10204,33 7538,43 21 59%

OT22M 33,25 103,86 547,88 1387,33 41,72 5352,16 8632,43 21 59%

OT23M 21,53 123,70 490,08 1858,00 86,31 8690,77 - 21 60%

OT24M 29,71 111,29 522,77 2445,33 82,30 11101,63 - 21 61%

OT25M 24,69 115,57 498,24 1616,67 65,49 6109,84 8946,53 21 61%

OT26M 19,88 113,90 508,62 1663,33 83,66 6452,02 8580,91 22 51%

OT27M 41,88 116,33 502,77 1948,67 46,53 4879,05 - 22 50%

OT28M 26,92 107,48 490,49 1187,33 44,11 3667,14 - 22 50%

OT29M 25,81 114,83 509,69 1748,00 67,73 9431,41 - 22 50%

OT30M 48,86 67,69 538,73 2602,67 53,27 10322,04 9821,55 22 51%

D. Datos obtenidos durante el ensayo de tensión paralela a las fibras

Tabla D: Datos obtenidos durante el ensayo de tensión paralela a las fibras. Fuente: Autor

125

PROBETA Area (mm²) % CHDB

(Kg/m³)

Fult

(N)σÚltima

(Mpa)

E Ext

(Mpa)

E Def

(Mpa)

Temperatura

°CHumedad R.

OT01S 27,82 74,95 572,32 1872,67 67,31 13601,01 9681,39 21 53%

OT02S 24,04 71,35 585,40 1440,67 59,92 14923,00 15413,72 21 53%

OT03S 40,14 126,62 478,41 2087,67 52,01 6163,67 - 23 49%

OT04S 24,13 85,48 588,24 1757,33 72,82 7243,62 - 23 50%

OT05S 23,55 71,64 607,92 1876,00 79,65 15199,47 13148,87 21 53%

OT06S 20,23 80,45 589,79 1580,00 78,09 13540,71 31816,95 21 54%

OT07S 24,50 72,36 614,48 1773,33 72,37 10481,21 - 21 51%

OT08S 36,95 129,08 489,02 1636,67 44,29 7801,28 - 21 51%

OT09S 13,95 65,44 627,48 1208,00 86,57 12873,57 19569,24 21 51%

OT10S 26,87 76,03 601,57 847,33 31,54 11644,14 9156,93 21 51%

OT11S 30,01 82,70 598,92 967,33 32,23 11718,50 - 21 52%

OT12S 28,09 87,70 574,55 1993,33 70,96 11454,18 - 21 52%

OT13S 20,67 75,48 588,40 769,33 37,22 12130,83 6887,78 21 52%

OT14S 23,31 59,50 634,15 706,00 30,29 6358,28 10140,29 21 52%

OT15S 32,77 96,30 543,40 2334,67 71,24 12067,57 - 21 52%

OT16S 31,59 86,51 562,23 1868,67 59,16 6492,33 - 20 50%

OT17S 35,71 81,94 578,34 1415,33 39,64 8076,03 8509,53 23 42%

OT18S 43,85 56,73 650,81 3578,67 81,62 13512,91 11311,21 23 45%

OT19S 33,84 79,76 588,44 1438,67 42,51 10093,69 - 20 50%

OT20S 30,53 82,29 577,91 1609,33 52,71 8305,47 - 20 50%

OT21S 27,22 64,64 602,26 1759,33 64,62 9121,42 13553,87 23 48%

OT22S 28,41 72,92 594,90 1112,00 39,14 8370,35 10725,30 23 48%

OT23S 31,80 80,65 581,25 1981,33 62,32 2494,25 - 21 48%

OT24S 32,37 66,26 613,64 3328,00 102,81 12728,59 - 21 44%

OT25S 34,94 92,86 513,17 1436,00 41,10 4034,84 12215,75 23 47%

OT26S 28,85 93,81 509,09 333,33 11,55 3217,70 2345,68 23 47%

OT27S 44,68 93,58 558,21 1876,00 41,99 2612,28 - 22 42%

OT28S 42,20 92,23 543,90 1809,33 42,88 11128,17 - 22 42%

OT29S 35,02 84,88 575,41 2178,67 62,21 13327,76 - 22 42%

OT30S 29,33 72,19 602,85 2474,67 84,38 12593,32 15062,98 22 48%

Tabla D: Continuación

126

E. Datos obtenidos durante el ensayo de flexión

Tabla E: Datos obtenidos durante el ensayo de flexión.

PROBETADiametro D

(mm)

Espesor t

(mm)

L

(mm)%CH

DB

(Kg/m³)

IB

(mm⁴)

δ

(mm)

Fult

(N)σÚltima

(Mpa)

E

(Mpa)

Temperatura

°CHumedad R.

OF01M 100,29 11,66 3662,00 87,16 516,46 3242949,77 96,87 4756,67 44,89 13196,08 22 55%

OF02M 91,34 10,29 3649,00 55,35 550,12 2185821,84 101,26 2841,33 36,07 11032,76 22 56%

OF03M 79,07 15,56 3480,00 82,49 551,71 1658982,10 101,19 6903,33 95,41 30757,46 22 55%

OF04M 104,49 17,82 3554,00 80,24 499,55 4747536,09 101,06 6753,33 44,02 11214,10 23 55%

OF05M 100,57 12,20 3506,00 69,71 580,60 3368603,43 95,08 5053,33 44,08 12066,45 23 56%

OF06M 99,27 15,05 3482,00 93,97 541,99 3643282,31 83,22 8046,67 63,62 19883,34 23 56%

OF07M 106,23 19,05 4106,00 91,99 549,23 5193093,24 93,29 3894,67 27,26 9876,12 22 56%

OF08M 100,41 14,14 3678,00 97,54 542,43 3661698,96 100,53 4014,67 33,74 9629,64 22 56%

OF09M 97,56 13,49 3584,00 88,35 550,54 3227502,11 101,60 5473,33 49,41 13637,58 22 57%

OF10M 106,52 15,34 3740,00 119,18 487,49 4696778,75 96,04 4940,00 34,92 10167,17 22 57%

OF11M 105,44 16,73 3780,00 78,97 583,69 4749751,46 102,40 4162,00 29,10 8202,54 21 54%

OF12M 103,64 13,93 3811,00 124,03 441,49 4044955,83 110,42 3785,33 30,80 8324,80 21 55%

127

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