Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

TEMA: “ENSAYOS DE BAMBÚ”

CURSO: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

DOCENTE: ING. WILDER VARGAS VÁSQUEZ

CICLO: 2015-1

ALUMNA: PALOMINO TICONA GABRIELA ESTHER

CÓDIGO: 20130293

MESA: N°1

LIMA-2015

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INDICEINTRODUCCION............................................................................................................................3

OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………………………………………..3

Generales.............................................................................................................................3

Específicos............................................................................................................................3

JUSTIFICACIÓN.............................................................................................................................4

MARCO TEORICO..........................................................................................................................4

1. EL BAMBÚ.........................................................................................................................4

2. RECURSO NATURAL SOSTENIBLE......................................................................................4

3. USOS DEL BAMBÚ............................................................................................................4

4. PREPRACIÓN DEL BAMBÚ................................................................................................4

5. CURADO Y PRESERVADO..................................................................................................5

PREPARACION DEL PRESERVANTE PENTABORATO...............................................................5

6. NORMA E.100 BAMBÚ.....................................................................................................6

CARACTERISTICAS TECNICAS PARA EL BAMBÚ ESTRUCTURAL.............................................6

MÉTODO DE DISEÑO............................................................................................................6

REQUISITOS DE RESISTENCIA................................................................................................6

REQUISITOS DE RIGIDEZ.......................................................................................................6

CARGAS................................................................................................................................7

MATERIALES Y EQUIPOS...............................................................................................................7

LAS MUESTRAS.....................................................................................................................8

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.....................................................................................................9

DATOS........................................................................................................................................10

CÁLCULOS Y RESULTADOS..........................................................................................................10

MUESTRA N°1.....................................................................................................................10

MUESTRA N°2.....................................................................................................................10

DISCUSIONES..............................................................................................................................10

CONCLUSIONES..........................................................................................................................11

RECOMENDACIONES..................................................................................................................11

BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................................12

ANEXOS......................................................................................................................................12

PANEL FOTOGRÁFICO.........................................................................................................12

NORMAS TECNICAS............................................................................................................16

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INTRODUCCIONEl bambú es uno de los materiales usados desde la más remota antigüedad por el hombre para aumentar su comodidad y bienestar. En el mundo de plástico y acero de hoy, el bambú continúa aportando su centenaria contribución y aun crece en importancia. Los programas internacionales de cooperación técnica han reconocido las cualidades excepcionales del bambú y están realizando un amplio intercambio de variedades de esa planta y de los conocimientos relativos a su empleo. En seis países latinoamericanos, varios asiáticos y cada vez más en el continente europeo se adelantan hoy proyectos destinados a ensayar y seleccionar variedades sobresalientes de bambú re coleccionadas en todo el mundo, y también a determinar al lugar potencial de ese material en la economía locales. Estos proyectos, que ahora forman parte del programa de cooperación técnica del desarrollo del bambú han venido realizándose durante varios años y algunos de ellos han llegado ya a un grado de desarrollo en el que la multiplicidad de usos del bambú ha llegado a ser una estimulante realidad. Pero justamente hoy en día se necesita el desarrollo técnico de los recursos naturales y renovables para poder construir de una manera sostenible que nos permita una calidad de vida a largo tiempo. Esta investigación quiere participar en la búsqueda de encontrar nuevas formas para el uso del bambú porque creciendo rápido y siendo muy resistente, el bambú es muy competitivo con respecto a otros materiales. La idea principal es aplicar al bambú las técnicas modernas de estructuras livianas, espaciales y flexibles del acero o la madera. Sistemas estructurales que respondan a las siguientes pautas de diseño:

Aprovechamiento de la longitud y flexibilidad natural del bambú Control de su curvatura Aumento de la rigidez flexional Superación de la escala natural del material para salvar grandes luces Posibilidad de generación de diferentes configuraciones espaciales Utilización de materiales de bajo costo y fácil obtención Empleo de mano de obra no especializada.

El bambú, también conocido como Guadua Angustifolia, es uno de los materiales más usados desde la más remota antigüedad por el hombre parea aumentar su comodidad y bienestar. En el mundo del plástico y el acero de hoy, el bambú continúa aportando su centenaria contribución y aun crece en importancia.

OBJETIVOSGenerales

Conocer el manejo, ensayos del bambú para fines de construcción.Verificar calidad del material en función de la norma E.100.

EspecíficosDeterminar la resistencia a la compresión de especímenes de gradua y su módulo de elasticidad.Aplicar una carga axial de compresión a los especímenes a una velocidad de carga establecida, hasta que se presente la falla.

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JUSTIFICACIÓNLa importancia del bambú es de suma importancia para la ingeniería es un material de alta resistencia el cual puede ser utilizado como estructural y ayudaría a muchas familias para la construcción de viviendas y así reducir costos, el bambú en el Perú es abundantes existen miles de hectáreas en donde crece el bambú y el cual puede ser aprovechado para diferentes labores.

MARCO TEORICO1. EL BAMBÚ

Bambú es el nombre común, de origen indio, aplicado a todas las plantas arboriformes con tronco leñoso y forma de caña.

El género de las monocotiledóneas incluye la familia de las gramíneas, la cual incluye a su vez la subfamilia de los bambúes. La literatura botánica da informaciones muy distintas sobre la cantidad de familias y especies de bambú. Lübke, 1967, señala unas 500, la American Bamboo Society unas 470 de las cuales 400 cultivadas en U.S.A.

Apenas emergen, se desarrollan con enorme velocidad: en 20 - 30 días la caña alcanza su altura máxima, para luego robustecerse. (Con un récord de 121 cm/día).

Dependiendo de la especie, la caña puede crecer no más de 30 cm de altura con un diámetro máximo de 2,5 cm o alcanzar en ciertas condiciones los 40 m de altura con diámetros de 5 a 12 cm y espesores de la pared del tronco de 1 cm. El crecimiento habitual es de 25 cm/día y cada brote que se asoma contiene ya en miniatura todos los nudos que tendrá la caña madura.

2. RECURSO NATURAL SOSTENIBLESus propiedades y un crecimiento cuatro veces más rápido que el de los árboles lo convierten en un sustituto de la madera ecológico y sostenibleSu rápido crecimiento, permite obtener cosechas en 5 y 6 años, mientras que otras especies maderables requieren hasta cuatro veces más.Hay unas 1.500 clases de bambú, lo que permite obtener a su vez productos de diferentes características y tonalidades.

3. USOS DEL BAMBÚExiste una gran variedad de productos generados a partir del bambú. En China se estima más de 5000 productos.

Más de 1 billón de personas viven en casas de bambú. En Bangladesh es el 73% de sus habitantes y en Guayaquil, el 50%, alrededor de 1 millón.

4. PREPRACIÓN DEL BAMBÚ(INBAR, Preservación del bambú en América Latina, mediante métodos tradicionales); seleccionar el bambú es el paso inicial para su utilización. Es una acción que, la mayoría de campesinos, grupos étnicos y artesanos de América la observan y le otorgan una atención especial.

De lo efectiva que haya sido la selección, será importante para la durabilidad y su resistencia al ataque de agentes externos (hongos e insectos).

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El bambú para ser considerado para su corte y posterior extracción, debe cumplir ciertos requisitos:

La edad Color de tallo Presencia de líquenes y musgos Ausencia de hojas caulinares, inexistencia de rajaduras, torceduras, etc.

5. CURADO Y PRESERVADOPREPARACION DEL PRESERVANTE PENTABORATOLa preparación del preservante de pentaborato se debe realizar siguiendo los estudios de Morales (2008), la cual trabajó con 2% de ácido Bórico y 2% de Bórax, generando el mayor rendimiento contra agentes externos.

Ciclo de trabajo:

El ciclo de trabajo empieza cuando estén todos los materiales, equipos y herramientas en el lugar de trabajo.

Es decir: Ácido Bórico, Bórax, pala cuchara, guantes, mascarilla, mandil, recipientes, balanza mecánica o digital.

Descripción de los elementos

Peso de ácido bórico y bórax

Se debe tener en cuenta todos los implementos de seguridad, luego pesar 2kg de Ácido Bórico y 2 kg de bórax, ya que el límite de la poza es de 100 litros (2kg de ácido bórico, 2kg de bórax, 100lt de agua).

Herramientas: pala, cuchara, guantes, mascarilla mandil y recipiente metálico.

Materiales: ácido bórico, bórax y agua.

Equipo: Balanza mecánica.

Mezcla de Ácido Bórico y Bórax

Se mezcla el ácido bórico y bórax al agua (100 litros) que se encentra en la poza, luego es mezclado con la ayuda de una barra de metal hasta lograr su homogeneidad en el color de la solución.

Herramientas: Guantes y mascarillas

Materiales: Barra de metal

Perforación y colocación del bambú a la solución:

Se realiza la perforación con la ayuda de una varilla corrugada (filuda) de diámetro igual a 1” por el centro longitudinal de las unidades de bambú. Luego se coloca en el reservorio lleno de la solución pentaborato (2% ácido bórico y 2% Bórax).

Ciclo de trabajo: El ciclo de trabajo comienza cuando todos los materiales, equipos y herramientas estén en el lugar de trabajo.

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6. NORMA E.100 BAMBÚCARACTERISTICAS TECNICAS PARA EL BAMBÚ ESTRUCTURALPara la aplicación de la presente norma, debe utilizarse la especie Guadua angustifolia.

La edad de cosecha del bambú estructural debe estar entre los 4 y los 6 años.El contenido de humedad del bambú estructural debe corresponderse con el contenido de humedad de equilibrio del lugar. Cuando las edificaciones se construyan con bambú en estado verde, el profesional responsable debe tener en cuenta todas las precauciones posibles para garantizar que las piezas al secarse tengan el dimensionamiento previsto en el diseño.El bambú estructural debe tener una buena durabilidad natural y estar adecuadamente protegido ante agentes externos (humos, humedad, insectos, hongos, etc.). Las piezas de bambú estructural no pueden presentar una deformación inicial del eje mayor al 0.33% de la longitud del elemento. Esta deformación se reconoce al colocar la pieza sobre una superficie plana y observar si existe separación entre la superficie de apoyo y la pieza.Las piezas de bambú estructural no deben presentar una conicidad superior al 1.0% Las piezas de bambú estructural no pueden presentar fisuras perimetrales en los nudos ni fisuras longitudinales a lo largo del eje neutro del elemento. En caso de tener elementos con fisuras, estas deben estar ubicadas en la fibra externa superior o en la fibra externa inferior. Piezas de bambú con agrietamientos superiores o iguales al 20% de la longitud del tronco no serán consideradas como aptas para uso estructural. Las piezas de bambú estructural no deben presentar perforaciones causadas por ataque de insectos xilófagos antes de ser utilizadas. No se aceptan bambúes que presenten algún grado de pudrición.

MÉTODO DE DISEÑOEl diseño de los elementos estructurales de bambú en conformidad a esta Norma deberá hacerse para cargas de servicio, utilizando el método de esfuerzos admisibles. Los esfuerzos admisibles serán exclusivamente aplicables al bambú estructural que cumple con CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PARA EL BAMBÚ ESTRUCTURAL. Los elementos estructurales de bambú deberán diseñarse teniendo en cuenta criterios de resistencia, rigidez y estabilidad. Deberá considerarse en cada caso la condición que resulte más crítica:

REQUISITOS DE RESISTENCIA Los elementos estructurales de bambú deben diseñarse para que los esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio y modificados por los coeficientes aplicables en cada caso, sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles del material.

REQUISITOS DE RIGIDEZ Las deformaciones deben evaluarse para las cargas de servicio. Se consideraran necesariamente los incrementos de deformación con el tiempo

(deformaciones diferidas) por acción de cargas aplicadas en forma continua. Las deformaciones de los elementos y sistemas estructurales deben ser menores o

iguales que las admisibles.

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En aquellos sistemas basados en el ensamble de elementos de bambú se incluirán adicionalmente las deformaciones en la estructura debidas a las uniones, tanto instantáneas como diferidas.

CARGAS Las estructuras deben diseñarse para soportar todas las cargas provenientes de:

Peso propio y otras cargas permanentes o cargas muertas. Sobrecarga de servicio o cargas vivas. Sobrecargas de sismos, vientos, precipitaciones y otras.

La determinación de las sobrecargas de servicio y cargas de viento, sismo y nieve, se efectuará de acuerdo a lo señalado por la norma E.020 Cargas, del Reglamento Nacional de Edificaciones. Cuando las sobrecargas de servicio o las cargas vivas sean de aplicación continua o de larga duración (por ejemplo sobrecargas en bibliotecas o almacenes) éstas deben considerarse como cargas muertas para efectos de la determinación de deformaciones diferidas.

ESFUERZOS ADMISIBLES: Los esfuerzos admisibles que deberán usarse en el diseño de elementos estructurales de bambú, son los que se consignan en la TABLA 1:

TABLA N°1

MATERIALES Y EQUIPOS

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MÁQUINA DE ENSAYO

Serrucho

LAS MUESTRASLas probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólido adheridos al material, sin disminuir la capa exterior de la gradua y no deberán tener defectos como grietas por secado, perforaciones por ataque biológico, hongos, etc.La prueba de compresión paralela al eje se hará con probetas cilíndricas sin y con nudo en su altura media y se tomará la longitud de los especímenes igual a 2 veces el diámetro.Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos.Se deben descartar las probetas que desarrollen grietas en el proceso de cortado de la gradua.

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Guantes

Lentes de protección

Regla

Bambú

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYOMedir la longitud de altura de la muestra, dicha longitud debe ser el doble del diámetro exterior de aquella muestra.

IMAGEN N°1

Cortar el bambú de tal manera que tengamos dos muestras una con nudo y una sin nudo, para comparar la resistencia que tendrá cada una de ellas con dicha característica.

IMAGEN N°2

Una vez ya obtenida las dos muestras procedemos a llevarlas a la máquina de ensayo.Limpiar con un paño las superficies de os bloques superiores e inferiores. Entre ambas platinas de acero de la máquina y ambos extremos del espécimen se deberá colocar una lámina de neopreno duro de espesor 1/16” para garantizar una distribución de carga uniforme.Cuidar que el eje del espécimen quede alineado con el centro del bloque superior. El bloque con rótula debe rotarse inmediatamente antes de proceder al ensayo para asegurar la libertad de movimiento requerida.La carga se aplicará continuamente durante la prueba, en la muestra con nudo y sin nudo.

IMAGEN N°3 IMAGEN N°4

(SIN NUDO) (CON NUDO)

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

DATOS

Tabla N°2 Tabla N°3

CÁLCULOS Y RESULTADOSEl esfuerzo máximo de compresión se determinará siguiendo la fórmula:

σ= 4 Fπ ¿¿ ; Mpa

En el cual:

σ = Esfuerzo cortante de compresión último, con una aproximación de 0.5 Mpa

F = Carga máxima a la que el espécimen falla.

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

e = Espesor promedio

MUESTRA N°1σ= 4 F

π ¿¿

MUESTRA N°2σ= 4 F

π ¿¿

DISCUSIONESEn la muestra N°1 (sin nudo) el esfuerzo cortante de compresión resultó 448.15kgf/cm2 que es equivalente a 43.92Ma, el estudio realizado en otros países según la Norma E100 establece que el rango entre 360 kgf/cm2 y 465kgf/cm2.En la Muestra N°2 (con nudo) el esfuerzo cortante de compresión resultó 807.19kgf/cm2 que es equivalente a 79.104Mpa.Los intervalos establecidos por la Norma E100 depende del contenido de humedad y de la presencia de hongos en los bambús.

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MUESTRA N°2 (CON NUDO)

Diámetro exterior

6.8cm (arriba)6.3cm (abajo)

Espesor 0.31cmCarga

máxima 45.92KN

MUESTRA N°1 (SIN NUDO)

Diámetro exterior

6.7cm (arriba)6.8cm (abajo)

Espesor 0.28cmCarga máxima 26.31KN

CONCLUSIONESSegún los ensayos realizado en la UNI (Norma E100) el promedio donde está establecido el esfuerzo promedio de compresión del bambú se encuentra establecido en el intervalo de 40 – 91Mpa.En nuestros ensayos realizados con el bambú del laboratorio de la universidad (UNALM), en el caso de la muestra N°1 sin nudo presenta un esfuerzo de 43.92Mpa, este valor se encuentra en el rango establecido por lo tanto este bambú es apto para fines de ingeniería.En el caso del bambú N°2 (con 1 nudo) presenta un esfuerzo de 79.104Mpa, este valor se encuentra en el rango establecido según la Norma E100. Es apto para utilizarles con fines de ingeniería.En el bambú N°2 (con nudo) hubiese tenido un mayor esfuerzo, pero causa de ellos es el bambú utilizado, que presentaba en algunas parte de ella hongos y eso hace que el bambú disminuya en su esfuerzo.Al comparar los dos valores, el bambú con nudo resulta casi el doble que el bambú sin nudo, llegamos a la conclusión que para obtener mejores resultados en una construcción con bambú es recomendable que tenga varios nudos en ellos, para así tener una gran resistencia de ellos, y realizar con éxito una construcción y así se genera menos costos, hasta incluso puede ser reemplazado por el concreto, debido a su parecido en resistencia.

RECOMENDACIONESPara este ensayo tener el equipo adecuado, la vestimenta adecuada según las normas técnicas de seguridad.Para una determinada obra adquirir bambú en buenas condiciones sin poros ni rajaduras, para así tener mayor esfuerzo en el bambú a utilizar en una determinada construcción.

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BIBLIOGRAFIA http://www.vivienda.gob.pe/dnc/archivos/difusion/eventos/2012/TOTAL/

15.%20Norma%20E.100%20Bamb%C3%BA.pdf http://www.monografias.com/trabajos101/bambu-recurso-renovable-y-sostenible-

diseno-y-construccion/bambu-recurso-renovable-y-sostenible-diseno-y-construccion.shtml

http://www.vivienda.gob.pe/dnc/archivos/normas/DS-011-2012-VIVIENDA.pdf

ANEXOSPANEL FOTOGRÁFICO

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Medición de los radios externos del Bambú

Fuerza máxima ejercida en el bambú muestra N°2

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NORMAS TECNICASSE ADJUNTA LAS NORMAS EN EL CORREO.

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