INGENIERIA AGRICOLA

Comportamiento de Columnas en Guadua

En el presente trabajo se deterrninaran los parametrosrnecanicos necesarios para establecer el comportamiento delas columnas en guadua en las zonas elasticas e inelasticastales como el esfuerzo critico ala compresi6n paralela a la fibray el m6dulo de elasticidad, obtenidos para un determinadocontenido de humedad. Parte de los datos consignadosprovienen del proyecto de grado "Determinaci6n de la resisten-cia a la compresi6n paralela a la fibra de la guadua de Castilla"elaborado por Jose Virgilio Martin y Lelio Mateus T. en 1981.En la ultima parte se recomendaran los valores del m6dulo deelasticidad y esfuerzo admisible a la compresi6n Pilral~laconjuntamente con el factor de seguridad adecuado paraestablecer el comportamiento de las columnas en las zonasmencionadas.

JAIME SALAZAR CONTRERASIngeniero Agricola,Profesor Asistente. Secci6n Construcciones AgricolasUniversidad Nacional de ColombiaELLIOT CORRECHA RICAURTEIngeniero Forestal,Profesor Asistente, Secci6n Construcciones AgricolasUniversidad Nacional de Colombia.

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Como material de construccion la guadua se havenido utilizando de dos formas:- En forma natural como elemento portante enencofrados y en la vivienda como solucion a losproblemas habitacionales de sect ores margina-dos cercanos a centros de produccion.

- En forma procesada como elemento aligeranteen los diferentes sistemas constructivos.

Por otra parte. teniendo en cuenta el uso de laguadua en nuestro medio se via la necesidad derealizar estudios a nivel de laboratorio paraestablecer algunas de las propiedades fisico-rnecanicas con el fin de racionalizar el empleo deeste material. Los resultados de estos estudiosse incluyen en este articulo. 10 mismo que lasconclusiones y las recomendaciones obtenidasa partir de ellos.

GENERALIDADESLa guadua de Castilla es una gramfnea al igual queel maiz y el triqo. pero por las caracterfsticas quepresenta su tallo es considerada como una de lasplantasleriosas, las cuales se clasifican engimnospermas y angiospermas: las gimnospermasagrupan las con/feras y las angiospermas a laslatifoliadas. diterenciandose las unas de las otras enla presentacion de los orqanos sexuales. siendo losprimeros descubiertos y los segundos en capsules.A diferencia de las maderas. la guadua no tieneanillos de crecimiento. puesto que nace con eldiarnetro que va a tener durante su existencia pero sfdisminuye con la altura; adernas. dentro de suestructura interna solo existe una gran cantidad defloema en proporcion al xilema. EI espesor de lapared es variable siendo mayor en la parte baja deltallo y menor en la parte apical 0 superior del tallo.Entre los dos (2) y tres (3) aries la guadua se empleapara la Iabricacion de casetones ya partir de los 3aries. que empieza su "sazonarniento". adquiere sumayor resistencia a la com presion. motivo que hacerecomendable. desde esa edad. su utilizacion es-tructu ra I.

MATERIALES Y METODOSMaterial utilizado

Se ernpleo la guadua de Castilla, la cual se corteidentiticandcse la parte inferior con la letra A y lasuperior con la letra B, precedida con un nurneroque identifica el orden de corte; por ejemplo 'aoctava guadua en corte se marco 8(A) y 8(B);tarnbien se seleccionaron por edades en tres

\. e \_.--l-m-.----

rr=cJ LJ ~.----~3m.

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+ 2m. . !D.\. s .\ I' e rjI I 0

3m.

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FIGURA 1. Ubicaci6n de los sitios de obtenci6n de los elementos a 10 largo del tallo.

grupos. el primero de los cuales comprende tallosentre 1 y 3 anos de edad. el segundo entre 3 y 5aries y el tercero de 5 anos en adelante.

Elaboraci6n de elementos de ensayoSe cortaron 375 probetas distribuidas en 7 tiposas!:Tipo A 1. con una altura igual a 10 veces el espesorde la pared. con un nuda en su parte intermedia.Tipo A2. igual al anterior pero sin nudo en su parteintermedia.Tipo 8 en las cuales se utiliz6 un entrenudocompleto. dejando 3 cms. despues de los nudos.Tipo C con nudo en la parte intermedia. de alturaaproximadamente igual a la anterior.Tipo D. de un metro de longitud con un nudo en labase.Tipo E. de 2 mts. can nudo en la base.Tipo F. de 3 m. con la misma caracterfstica de lasdos anteriores.En la figura 1 se observe con mayor detalle laubicaci6n de los sitios de corte para la obtenci6n delas probetas a 10 largo del tallo.Para el corte de las probetas se trat6 en 10 posibleque las caras fueran perpendiculares al eje longitudi-nal.

Ensayo de elementos y toma de datosDebido a la carencia de normas tecnicas para elensayo de probetas de guadua se parti6 de una delas condiciones mas crfticas disponiendo de dos (2)r6tulas colocadas en los extremos y aSI aplicar lacarga. La velocidad de deformaci6n fue de 1.27mm/mtoEI tipo de rnaquina utilizada fue de marca TINIUSOLSEN con un recorrido de 5 m. y una capacidadmaxima de 20 Ton. y lectura minima de 50 Kgs. lacual se encuentra ubicada en el I.E.I.

Caracteristicas propias de los elementos antes delensayo

Para los ensayos se tomaron los siguientes datos:Referencia: identificaci6n.Longitud: tomada mediante flex6metro.Diarnetr os exteriores: se hicieron dos mediciones a900 en las dos bases con calibrador.Espesor de la pared: se tomaron 4 lecturas parapromediar con calibrador.

Datos obtenidos durante el ensayoInicialmente se tomaron lecturas de deformaci6n aincrementos constantes de carga hasta un puntodonde la variaci6n de la carga fuera pequeria yluego para incrementos constantes de deformaci6nse leian los valores de la carga correspondientes.hasta Ilegar a la falla de la probeta.Datos obtenidos despues de efectuado el ensayo

Una vez fallado el elemento se anotaban lascaracteristicas de la misma indicandcse si era poraplastamiento 0 astillamiento en probetas en la zonainelastica a per pandeo en la zona elastica. (Fig2).

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)f"'PARABOLA DE 4 GRADO

/~

I

I ""ZONA INELASTICA ----, '.:::

IIII--- ZONA ELASTICAII

o C9 200 I/rFIGURA 2. Curva esfuerzo vs. relaci6n da' esbettez.

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Posteriormente se extrajo un pedazo de la zonaadyacente a la falla para deterrrunar el contenido dehumedad.

DATOS Y ANALISIS DE RESULTADOSDATOS SOBRE ELEMENTOS DE 3 M.

P(kg) EDEXT Ep L/r4930470046004400436043103800345031203000292027408000483048144735367032103000277514880125501050055005300320044758350123109100

83589696010.00588159.109.64575408.53078657.5508.845106657.9682208.287.9058.595818581901260512.4410.8759.5-3510.4859.4559.49106312.41096

0.7850.79011350.9750875085010650.770.8 50710675089511151.0350.7350.775069511451.0400.8951.241361.1151.11510100.8050991.5312151.385

111.57103.3899.3593.42106.22102.3198.14124.5311000118.0112283106.0688.25121.19112.82112.46117.14112.57117.52115.4574.2276.0186.38999089.0597.6799.1691.9575.4287 71

333259250984152414140680228380207488129186331027183649265254306180139714188716319180359218332080324147153806179829182708187593155194232176188575141642141398168629163549166174170241

Se analizaron estadisticamente los datos obtenidosdando como resultado un m6dulo de elasticidad(E) con una confiabilidad del 95% a un conteni-do de humedad del punta de saturaci6n de la fibra.

Eo05 = 99913 Kg/cm2

P(kgs)

DATOS SOBRE ELEMENTOS DE 1 M.

D ext. Ep lIr a = PIA140501290012880127001176010525190001887018480160001530014420

958 1.48 34.35 3730611.01 1.31 28.90 323.1411.71 1.35 27.07 293.148.90 1.15 36.10 453.58973 1.22 32.90 360.551006 1.17 3154 322.1011.60 162 27.97 374.071006 1.50 32.551088 1.72 30351032 1.44 31.441119 133 28.439.40 1.58 35.45

3733639829371.38371.49

IBIBLIOGRAFIA

Gurfi nkel. G.Wood Engineering. 2nd. Edition. Kendall Hunt PublishingCompany. Dubuque Iowa. 1981.Hansen. H. J. Diseno Moderno de Estructuras de Madera. 2a. Edici6n.

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P(kgs) Ep L/r a = PIAD ext.

14180141401266011425114009220900080002365023370226002240021055187501809015240134781114011025

9.9~10.2391410539629.368.457.97129812.7612.871208125612.7210.4510.5510.1810.24952

1.311.211.201.091.330970.990921581.641681621.721.431581.161.181.121.15

32.3731.0835.2229.76336936.9837.5939.78245825.1625.0026.7225.7724.8531.3929.8931.1630.7833.48

398.79412.3942294353.43329.12360.62387903926141795407.91382.67420.78359.46369.68410.87445.36403.97347.1536459

'De la rrusrna manera se analizaron los datosestadfsticamente obteniendo un esfuerzo a la com-presi6n paralela a la fibra (adl ) can una confiabili-dad del 95% a un contenido de humedad en el puntade saturaci6n de la fibra.

o-n 0.05 = 330.5 Kg/cm2Can base en los valores anteriores se obtuvo el punato de transici6n que delimita la zona elalstica de lainelastica. denominada Cg.

Cg = 66.90NOMENCLATURA

P: carga de falla en Kgs.Dext: diarnetro exterior promedio en cm.Ep: espesor promedio en em.L/r: relaci6n de esbeltez ..E: m6dulo de elasticidad en kg/cm2.

RECOMENDACIONES Seleccionar el material par utilizer. descartando

todos aquellos elementos que presenten defec-tos tales como grietas, elementos curvados. ydarios producidos par agentes exteriores.

Utilizar como valor del m6dulo de elasticidadE = 99913 Kgs/cm2

Se recomienda un F.S. = 3.0 para el esfuerzoa la compresi6n paralela a la fibra.

En la zona inelastica para obtener los acril deberatrabajarse can un ecuaci6n de tipo parab61icode 4Q grado y para la zona elastica trabajar can laecuaci6n de Euler.

Utilizar como valor del esfuerzo de compresi6nparalelo a la fibra

adl = 330.5 Kg/cm2

CECSA. Mexico.Martin j. V. y Mateus L. R. Determinaci6n de la resistencia a lacompresi6n paralela a la fibra de la guadua de Castilla. Provecto deGrado. Fac. de Ingenieria. 1981.U.S.D.A. Wood Hand Book. 1974.