SEMINARIO: La Norma NSR-10 para construcción en Guadua y la importancia del secado en Guadua y Madera. 29 y 30 de Julio de 2011

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1 SEMINARIO: La Norma NSR-10 para construcción en Guadua y la importancia del secado en Guadua y Madera 29 y 30 de Julio de 2011 Docente: M.Sc. Luis Felipe López Muñoz

2 ANTECEDENTES HISTORICOS Bahareque de tierra Bahareque de tabla Anserma Caldas Pensilvania Caldas

3 ANTECEDENTES HISTORICOS Bahareque metálico Bahareque encementado Circasia Quindío Manizales Caldas

4 ESTRUCTURAS DE GUADUA Pabellón del Lago, Universidad del Valle, Cali Colombia, Fundeguadua Vivienda, Vivero Prana, Cali Colombia, Fundeguadua

5 PROPIEDADES MECANICAS DE LA GUADUA COMPRESIÓN TRACCIÓN FLEXIÓN CORTE

6 COMPORTAMIENTO DE MUROS DE BAHAREQUE ENCEMENTADO PANELES. Tipo 1 PANELES. Tipo 2

7 COMPORTAMIENTO DE MUROS DE BAHAREQUE ENCEMENTADO Paneles Tipo 3

8 P/L (kn/m) P (kn) RESULTADOS Comparación de los tres sistemas A-1 1A-1 1A-2 1A-2 1A-3 1A-3 2A-1 2A-1 2A-2 2A-2 2A-3 2A-3 3A-1 3A-1 3A-2 3A-2 3B-1 3B (mm)

9 ENSAMBLES Ensamble tipo 2

10 Carga (kn) RESULTADOS Ciclo histeretico modulo 1 sentido (E-O) C D B I A E F H G Deformación (mm)

11 NORMA SISMO RESISTENTE DE BAHAREQUE ENCEMENTADO Capitulo E.7 CASAS DE UNO Y DOS PISOS EN BAHAREQUE ENCEMENTADO Decreto 052 de 18 Enero de 2002

12

13 CAPITULO E.7 CASAS DE UNO Y DOS PISOS EN BAHAREQUE ENCEMENTADO E.7.1 INTRODUCCIÓN E El presente capítulo contiene los requisitos mínimos necesarios para otorgar a las casas de bahareque encementado, con uno y dos pisos, un grado de sismorresistencia tal que minimice la posibilidad de que la construcción colapse durante eventos sísmicos fuertes de baja probabilidad de ocurrencia, que sufra daños estructurales mínimos durante eventos sísmicos moderados y que no sufra daños estructurales durante eventos sísmicos leves de alta probabilidad de ocurrencia.

14 CAPITULO E.7 CASAS DE UNO Y DOS PISOS EN BAHAREQUE ENCEMENTADO E.7.2 ALCANCE E.7.4 MATERIALES

15 Muro de Bahareque Encementado

16 COMPARISON OF THEORETICAL STRUCTURAL MODEL OF GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNT AND FULL SCALE LOAD TEST

17 THE PROYEC The Nomadic Museum, is an itinerant construction that is built every year in a different country Nomadic Museum, Mexico City,

18 THE NOMADIC MUSEUN 2009 In 2009, the museum will be built in the city of Sao Paulo, Brazil Image Jorge E. Arango

19 GEOMETRY OF THE STRUCTURE The structure of the Nomadic Museum 2009, consists of two sections, galleries and theater Dimensions Theater: span of 25 m, height of 14 m and a 39 m in depth Galleries: span of 12 m to 16 m, height 11 m and a 120 m in depth approx. Theater Galeria Galeria 19

20 MATERIALS AND STRUCTURAL SYSTEM The roof structure consists of trusses of bamboo guadua and steel wires, 20

21 MATERIALS AND STRUCTURAL SYSTEM The walls are made of bamboo poles, supported by a steel tube of 11 cm in diameter and covered with sheets of steel 21

22 THE THEORICAL MODEL Mechanical properties of bamboo guadua STRESS s medio (Mpa) s adm (Mpa) Tension Compresión Bending Shear MOE

23 LOADS IN THE THEORETICAL MODEL Mass of material Material Densidad (kg/m 3 ) Acero 7850 Mortero relleno 2100 entrenudos Guadua 750 Madera 650 Roof dead load Material Peso (kg/m 2 ) Mortero, pernos y platinas 25 Plywood 8mm 5 Plástico 2 Geotextil 2 Grama (Bermuda) e=30mm 38 Misceláneos 8 TOTAL CARGA MUERTA 80 Roof live load : 50 kg/m2

24 WIND AND EARTHQUAKE LOADS Wind load to Sao Pablo city q= 717 N/m 2 Earthquake load to Sao Pablo city Aa= 0.1 (10%g) Level of importance I=1.1 Coefficient of soil S=1.5

25 D D+L D+L+0.7E D+0.7E D+W D+L+W Where: D: dead load L: Live load W: Wind load E: Earthquake load LOAD COMBINATIONS

26 THE THEORICAL MODEL The theorical model, developed as a commercial software (SAP 2000)

27 DESIGN OF COMPRESSION ELEMENTS Effective length l ef = k*l Where : l ef = Effective length K = effective length factor l = Real length Neatness Where : = Neatness l = length l i i = Radius of gyration

28 Esfuerzo Admisible (Kg/cm2) Esfuerzo kg/cm2 CLASSIFICATION 800,00 Curva Esfuerzo vs. Esbeltez For bamboo elements : Shorts < ,00 600,00 500,00 400,00 300,00 y = -0,0194x 2-0,241x + 419,62 intermediate 30 < < C k long C k < < ,00 100,00 0,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 Esbeltez > 150 unacceptable Esfuerzos Admisibles para Elementos a Compresión P adm = f adm * A Columnas cortas Acción Conjunta Elementos Individuales 80 P adm = 4,93 E*A/ P adm = f adm *A*(1-1/3*( / C k ) 4 ) Columnas largas Columnas intermedias 0 Ck Esbeltez

29 CLASSIFICATION FOR THINNESS Shorts: <30 fail by crushing P adm = f adm *A intermediate : 30< <Ck fail by buckling or crushing p adm f adm * A* * Ck 4 Long: Ck < < 150 fail by buckling P adm 4.93* E * 2 A 29

30 CONSTRUCTION PROTOTYPE LOAD TEST The load model was built in the city of Manizales, Colombia, this was the same measures at the theater, but only 12 m in deep 30

31 PROTOTYPE STRUCTURE

32 LOAD TEST LOAD METHOD: the structure was loaded with 16,200 kg, which is equivalent to a load of 50.5 kg/m2 The system load of the structure was carried out through the ropes hanging sandbags of approximately 30 kg (540 sandbags)

33 CONTROL OF DISPLACEMENT Before starting the load cycle were measured for dead load deflection only for 3 days, using high-precision surveying instruments

34 Desplazamiento (mm) 8 7 VERTICAL DISPLACEMENT WITHOUT OVERLOAD DESPLAZAMIENTO VERTICAL SIN CARGA PUNTOS 8, 23, 38 (CORONA) /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/2008 Fecha (Día/mes/año)

35 Desplazamiento (mm) VERTICAL DISPLACEMENT WITHOUT OVERLOAD 6 DESPLAZAMIENTO VER. SIN CARGA PUNTOS 10, 25, 40 (CODO DER.) /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/2008 Fecha (Día/mes/año)

36 Desplazamiento (mm) VERTICAL DISPLACEMENT WITHOUT OVERLOAD 6 5 DESPLAZAMIENTO VER. SIN CARGA PUNTOS 5, 20, 35 (CODO IZQ.) /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/2008 Fecha (Día/mes/año)

37 VERTICAL DISPLACEMENT WITH PROGRESSIVE OVERLOAD The procedure used was to divide the total load of 16,200 kg in 5 phases of each load of 3250 kg Note: in September 13 at 4:35 am was an earthquake of magnitude 5.5 on the Richter scale with a depth of 130 km and the epicenter in the town of Villamaria Caldas, only 10 km away from the location of the model.

38 Desplazamiento (mm) DESP. VERT. PRUEBA DECARGA PUNTOS 8, 23, 38 (CORONA) MODELO MOD. COREGIDO (0.33E) /09/2008 (0kg) 12/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (6400kg) 13/09/2008 (9600 kg) 13/09/2008 (12800 kg) 13/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (0 kg) 15/09/2008 (0kg) 20/09/2008 (0kg) Ciclo de carga

39 Desplazamiento (mm) DESP. VERT. PRUEBA DECARGA PUNTOS 5, 20, 35 (CODO IZQ.) MODELO MOD. COREGIDO (0.33E) /09/2008 (0kg) 12/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (6400kg) 13/09/2008 (9600 kg) 13/09/2008 (12800 kg) 13/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (0 kg) 15/09/2008 (0kg) Ciclo de carga

40 Desplazamiento (mm) DESP. VERT. PRUEBA DECARGA PUNTOS 10, 25, 40 (CODO IZQ.) MODELO MOD. COREGIDO (0.33E) /09/2008 (0kg) 12/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (3200 kg) 13/09/2008 (6400kg) 13/09/2008 (9600 kg) 13/09/2008 (12800 kg) 13/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (16000 kg) 14/09/2008 (0 kg) 15/09/2008 (0kg) 20/09/2008 (0kg) Ciclo de carga

41 NSR-10 TITULO G. Capitulo G.12 ESTRUCTURAS DE GUADUA

42 G.12.1 ALCANCE G El presente capitulo establece los requisitos para el diseño sismo resistente de estructuras cuyo elemento resistente principal es el bambú Guadua angustifolia Kunth. Una estructura de guadua diseñada con los requisitos presentados en esta norma, tendrá un nivel de seguridad equivalente al de estructuras diseñadas con otros materiales.

43 G.12.1 ALCANCE G Los requisitos de este capítulo pueden ser utilizados para el diseño de elementos de estructuras construidas totalmente con guadua, o para estructuras mixtas de guadua y otros materiales.

44 G.12.1 ALCANCE G El diseño de construcciones para vivienda estará limitado a dos pisos, no se permitirán muros de mampostería o concreto en el nivel superior de las edificaciones. Esta norma no se podrá utilizar para el diseño de ningún tipo de puente o estructura cuyo uso sea diferente al de vivienda comercial, industrial o educativo.

45 G.12.1 ALCANCE G Cuando se construyan estructuras con un área superior a 2000 m2, se recomienda realizar una prueba de carga antes de darla en funcionamiento.

46 G.12.1 ALCANCE G Este Capítulo se puede complementar con el Capítulo E.7 Bahareque encementado, capitulo E.8 Entrepisos y uniones en bahareque encementado, y capitulo E.9 Cubiertas para construcción en bahareque encementado del Titulo E Casas de uno y dos pisos del presente Reglamento. Además se podrá complementar con las normas técnicas colombianas NTC-5300 Cosecha y postcosecha del culmo de guadua angustifolia kunth, NTC 5301 Preservación y secado del culmo de guadua angustifolia kunth, NTC 5407 Uniones de estructuras de guadua angustifolia kunth, NTC 5525 Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la guadua angustifolia kunth, publicadas por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación ICONTEC. Además, en su redacción, se utilizó como material base las guías de diseño para estructuras de guadua angustifolia kunth, de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. Se recomienda el uso complementario de las normas citadas, pero en todo caso siempre primará lo expuesto en el presente capitulo.

47 G.12.2 TÉRMINOS Y DEFINICIONES Acción conjunta Participación de tres o más elementos estructurales con una separación entre ellos no mayor de 600 mm, para soportar una carga o un sistema de cargas, y que están unidas entre sí de manera continua. Anisotropía Propiedad de ciertos materiales que, como la guadua, presentan propiedades diferentes según la dirección que se considere. Armadura Conjunto de elementos de guadua que ensamblados en configuraciones triangulares planas o espaciales conforman un sistema o sub-sistema estructural que resiste y transfiere carga en todas las direcciones, hacia la cimentación o los elementos de soporte. Basa Segundo segmento del culmo de guadua, a continuación de la cepa, con longitud entre 4 y 6 m. Cepa Primer segmento basal del culmo de guadua con longitudes que fluctúan entre 3 a 4 m; es la parte de la guadua que presenta el mayor diámetro y el mayor espesor de pared. Coeficiente de modificación Son los coeficientes por los cuales se afecta a los esfuerzos admisibles y a los módulos admisibles de elasticidad, para tener en cuenta las condiciones de uso particular de un elemento o componente estructural y así obtener los valores modificados que pueden ser usados en el diseño estructural.

48 G.12.2 TÉRMINOS Y DEFINICIONES Columna armada Columna formada por varias piezas ensambladas. Columna espaciada Columna formada a partir de dos o más piezas individuales de guadua, empernadas entre sí para funcionar como una sola. Diafragma Subsistema estructural encargado de la transmisión y resistencia de las fuerzas horizontales principalmente por acción en su plano. Los diafragmas pueden ser horizontales (entrepisos y cubiertas), verticales (muros de corto) ó inclinados (cubiertas). Sobrebasa Tercer segmento del culmo de guadua, localizado a continuación de la basa con longitudes hasta de 4 m. Zuncho Abrazadera metálica que envuelve la circunferencia de la guadua

49 G NOMENCLATURA De = diámetro exterior de la guadua f 0.05i = esfuerzo del percentil 5 en la solicitación i f ki = valor característico en la solicitación i m = promedio de una muestra estadística n = numero de probetas de una muestra estadística s = desviación estándar de una muestra estadística t = espesor de la pared de la guadua

50 G.12.3 MATERIALES G REQUISITOS DE CALIDAD PARA GUADUA ESTRUCTURAL (a) La guadua debe ser de la especie Guadua angustifolia Kunth. (b) La edad debe estar entre los 4 y los 6 años. (c) El contenido de humedad de la guadua debe corresponder con el contenido de humedad de equilibrio del lugar. (d) La guadua estructural debe tener una buena durabilidad natural o estar adecuadamente preservada. Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

51 G CLASIFICACIÓN VISUAL POR DEFECTOS G Las piezas de guadua 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. G Las piezas de guadua estructural no deben presentar una conicidad superior al 1.0% (10%)

52 G CLASIFICACIÓN VISUAL POR DEFECTOS G Las piezas de guadua 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. G Piezas de guadua con agrietamientos superiores o iguales al 20% de la longitud del culmo no serán consideradas como aptas para uso estructural.

53 G CLASIFICACIÓN VISUAL POR DEFECTOS G Las piezas de guadua estructural no deben presentar perforaciones causadas por ataque de insectos xilófagos antes de ser utilizadas. G No se aceptan guaduas que presenten algún grado de pudrición.

54 G CLASIFICACIÓN MECÁNICA La clasificación mecánica de la guadua se ha realizado según lo estipulado en la norma NTC 5525, en relación con su capacidad a resistir cargas de compresión paralela, corte paralelo, flexión y tracción, así como, en su modulo de elasticidad. Las propiedades de la guadua se relacionan en la tabla G y G G Para calcular el peso propio de la estructura se recomienda usar un masa específica 800 kg/m3 para la guadua angustifolia kunth. Esta masa específica también se puede calcular siguiendo los procedimientos de la norma NTC Véase B.3.2.

55 PROPIEDADES MECANICAS DE LA GUADUA (ANGUSTIFOLIA KUNT)

56 NORMA NTC 5525 METODOS DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LA GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNTH. La anterior norma esta basada en la norma ISO/TC 165 N314 Determination of physical and mechanical properties of bamboo Y la norma ISO/TC 165 N315 Laboratory Manual on Testing Methods for Determination of physical and mechanical properties of bamboo 56

57 PROPIEDADES FÍSICAS Contenido de humedad Densidad (masa por volumen) Contracción PROPIEDADES MECÁNICAS Compresión paralela a las fibras Flexión Cortante paralelo a las fibras Tracción paralela a las fibras 57

58 COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA Principio: Determinación de: El esfuerzo ultimo de compresión de las probetas provenientes de los culmos de guadua angusifolia kunt. El modulo nominal de elasticidad 58

59 ENSAYO A COMPRESIÓN 59

60 COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA Recolección de información. Longitud probeta (m) Base de datos Desconocida L = 0,12 0, Total Martin, Mateus Gómez, Rubio Conv. AIS-FOREC TOTAL 456

61 COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA Falla por aplastamiento en la base

62 PROBETA FALLADA Falla por aplastamiento. 62

63 COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA El esfuerzo de compresión paralelo a las fibras esta dado por la siguiente formula: s P A Donde: s = esfuerzo ultimo P = carga ultima A = área de la sección transversal 63

64 Observaciones RESULTADOS A COMPRESIÓN s = 9.17 Mpa y = Mpa c.v. = 0.21 Población= Intervalos de resistencia maxima (MPa)

65 COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA Curvas esfuerzo deformación unitaria 65

66 Ejemplo ensayo de compresión paralela a la fibra Se realizan 3 ensayos de una misma guadua, de la cepa, la basa y la sobrebasa, para determinar su resistencia a la compresión paralela. Los datos de las probetas son los siguientes Probeta De (cm) t (cm) P (kg) A (cm2) s (kg/cm2) 1C B S A 4 D 2 e D e 2t 2 s P A

67 TRACCIÓN PARALELA A LAS Principio: FIBRAS La determinación del esfuerzo ultimo de tracción paralela a las fibras Procedimiento: El ensayo se debe realizar en una maquina universal a una velocidad de 0.01mm/min 67

68 PREPARACIÓN DE PROBETAS 68

69 MONTAJE DEL ENSAYO FALLAS 69

70 TRACCIÓN PARALELA A LAS FIBRAS El esfuerzo de Tracción paralela a las fibras esta dado por la siguiente formula: Donde: s = esfuerzo ultimo a la tracción P = carga ultima s A = área de la sección transversal P A 70

71 RESULTADOS DE TRACCIÓN Promedio =110 Mpa. Desviación estándar= 25 Mpa. c.v. = 22.7% Población = 30 71

72 Ejemplo ensayo de tracción paralela a la fibra Se realizan 3 ensayos de una misma guadua, de la cepa, la basa y la sobrebasa, para determinar su resistencia a la tracción paralela. Los datos de las probetas son los siguientes Probeta d (cm) t (cm) P (kg) A (cm2) s (kg/cm2) 1C B S A d * t s P A

73 FLEXIÓN Principio: La determinación de: La resistencia a la flexión de culmos de bambú La curva de esfuerzo vs deformación El modulo nominal de elasticidad 73

74 ENSAYO DE FLEXIÓN 74

75 FLEXIÓN El esfuerzo de flexión esta dado por la siguiente formula: s M c Donde: s = esfuerzo ultimo a flexión M = Momento producido por la carga máxima c = distancia del eje neutro de la sección a la fibra mas extrema I = Momento de inercia de la sección I, I 64 d 4 e d e 2t 4 75

76 FLEXIÓN Recolección de información. Distacia entre apoyos (m) Base de datos # de probetas 0,8 1 1,5 Variable Gómez, Rubio Conv. AIS-FOREC

77 RESULTADOS DE FLEXION Modulo de rotura (MOR) Sánchez y Prieto,

78 MOR (MPa) RESULTADOS DE FLEXION MODULO DE ROTURA vs LUZ ,5 55,8 66,8 64,2 59, , Luz 0.5 Luz 1.0 Luz 1.5 Luz 2.0 Luz 2.5 Luz 3.0

79 RESULTADOS DE FLEXION Modulo de elasticidad MOE. Sánchez y Prieto, 2000

80 RESULTADOS DE FLEXION Modulo de rigidez G. Sánchez y Prieto, 2000

81 NUEVOS ENSAYOS DE FLEXIÓN UNIVERSIDAD DE LOS ANDES, BOGOTA COLOMBIA. MINISTERIO DE AGRICULTURA.

82 MONTAJE ENSAYO DE FLEXIÓN

83 MONTAJE ENSAYO DE LFEXIÓN

84 FALLAS A COMPRESIÓN

85 FALLAS A TRACCIÓN

86

87 RESULTADOS NO OFICIALES INVESTIGACIÓN UNIVERSIDAD DE LOS ANDES- MINISTERIO DE AGRICULTURA. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN. MOR: 90 Mpa MOE: MpA.

88 Ejemplo ensayo de flexión Se realizan 3 ensayos de tres guaduas diferentes, Los datos de las probetas son los siguientes Probeta De (cm) t (cm) L (cm) I (cm4) P (kg) M (kg*cm) G G G s (kg/cm2) I 64 d 4 e d e 2t 4 M Pl 6 s M c I,

89 CORTE PARALELO A LAS FIBRAS Principio: La determinación del esfuerzo último al corte paralelo a las fibras en culmos de bambú 89

90 ENSAYO DE CORTE PARALELO

91 CORTE PARALELO A LAS FIBRAS El esfuerzo de Corte paralelo a las fibras esta dado por la siguiente formula: Donde: s = esfuerzo ultimo P = carga ultima s P S ( t* l) S (t x L) = Sumatoria de los productos de el espesor por la longitud de la probeta. 91

92 Observaciones RESULTADOS DE CORTE s = 1.7 MPa y = 6.87 MPa c.v. = 0.25 población = Intervalo de esfuerzo cortante max (MPa) 2 92

93 UNION SOMETIDA A CORTE? 93

94 Ejemplo ensayo de corte paralelo a la fibra Se realizan 3 ensayos de una misma guadua, de la cepa, la basa y la sobrebasa, para determinar su resistencia al corte paralelo. Los datos de las probetas son los siguientes Probeta de (cm) t (cm) P (kg) A (cm2) s (kg/cm2) 1C B S A d e *t *4 s P A

95 RESUMEN PROPIEADES MECANICAS ESFUERZO COMPRESIÓN PARALELA PROMEDIO (Mpa) PROMEDIO (kg/cm2) TRACCIÓN PARALELA FLEXIÓN MODULO DE ELASTICIDAD CORTE PARALELO A LAS FIBRAS

96 ESFUERZOS NO NORMALIZADOS EN GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNT

97 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA Tesis Resistencia a la flexión de la guadua angustifolia, Sánchez y Prieto, Bogotá, 2001.

98 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS OBJETO: Este ensayo determina la resistencia a la compresión perpendicular a la fibra de especímenes de guadua. El ensayo consiste en aplicar una carga de compresión perpendicular al eje de los cilindros, hasta que se presente la falla.

99 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS USO Y SIGNIFICADO Los resultados de este ensayo pueden usarse como dato de resistencia ultima a la compresión perpendicular a la fibra de la guadua para el diseño de estructuras

100 ENSAYO DE COMPRESIÓN PERPENDICULAR

101 RRESULTADOS COMPRESIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA CONDICION Promedio (Mpa) Promedio (kg/cm2) Doble apoyo circular sin nudo Doble apoyo circular con nudo Aplicador circular y apoyo plano sin nudo Aplicador circular y apoyo plano con nudo

102 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS OBJETO: Este ensayo determina la resistencia a la tracción perpendicular a la fibra de especímenes de guadua. El ensayo consiste en aplicar una carga de tensión perpendicular al eje de los cilindros, hasta que se presente la falla. La resistencia a la tracción del espécimen se determina dividiendo la carga aplicada durante el ensayo por la sección transversal de falla.

103 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS USO Y SIGNIFICADO Los resultados de este ensayo pueden usarse como dato de resistencia ultima a la tracción perpendicular a la fibra de la guadua para el diseño de estructuras

104 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS DISPOSITIVO

105 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS Dispositivos de sujeción: La máquina de ensayo debe estar equipada con dispositivos que permitan sujetar un tornillo de 6.35mm (¼ ) evitando el deslizamiento debido a las cargas de tensión.

106 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS MUESTRAS Preparación de especímenes de la prueba. Se tomarán los especímenes de la parte inferior, parte media y parte superior de cada culmo. Estos especímenes se marcarán con las letras C, B y S respectivamente y no deberán tener grietas por secado, perforaciones por ataque biológico y hongos. La prueba de tensión perpendicular al eje se hará con cilindros sin nudo, y se tomará la longitud de los especímenes de aproximadamente 10 cm. Las probetas se deben limpiar de líquenes, musgos y sólidos adheridos al material, sin afectar la capa exterior de la guadua. Los planos de las caras extremas serán llanos y paralelos. Se deben eliminar las probetas que desarrollen grietas en el proceso de corte. Debe prevenirse la pérdida de humedad antes de realizar el ensayo.

107 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS CÁLCULOS Y RESULTADOS El esfuerzo máximo de tracción se determinará siguiendo la fórmula: En donde: σ ult = Esfuerzo de tracción ultimo, con una aproximación de 0.5 Mpa F ult =Carga máxima a que el espécimen falla [N] e =Espesor promedio [mm] L = Longitud promedio del elemento (mm)

108 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS

109 G.12.4 OBTENCIÓN Y COMERCIALIZACIÓN La obtención y comercialización de la guadua estructural debe cumplir con las disposiciones emanadas por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial y por la autoridad ambiental local. G.12.5 MATERIALES COMPLEMENTARIOS El diseño de estructuras de guadua debe tener en cuenta las características de los materiales complementarios tales como clavos, pernos, conectores, adhesivos, soportes y tableros, según las recomendaciones de los fabricantes. Se deben tomar todas las medidas apropiadas de protección de estos materiales contra la humedad, la corrosión o cualquier agente que degrade su integridad estructural.

110 G.12.6 BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL G REQUISITOS DE DISEÑO Una estructura en guadua debe ser diseñada y construida teniendo en cuenta los siguientes requisitos: G Todos los elementos de guadua de una estructura deben ser diseñados, construidos y empalmados para resistir los esfuerzos producidos por las combinaciones de las cargas de servicio consignadas en B del presente Reglamento y las limitaciones de deflexión estipuladas en G Combinaciones de carga B.2.3 D+F D D+H+F+L+T D+L D+H+F+(Lr ó G ó Le) D+(Le ó G) D+H+F+0.75(L+T)+0.75(Lr ó G ó Le) D+0.75(L+T)+0.75(Le ó G) D+H+F+W D+W D+H+F+0.7E D+0.7E D+H+F+0.75W+0.75L+0.75(Lr ó G ó Le) D+0.75W+0.75L +0.75(Le ó G) D+H+F+0.525E+0.75L+0.75(Lr ó G ó Le) D+0.527E+0.75L +0.75(Le ó G) 0.6D+W+H 0.6D+W 0.6D+0.7E+H 0.6D+0.7E Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

111 G.12.6 BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL G Toda construcción de guadua debe tener un sistema estructural que se ajuste a uno de los tipos definidos en A.3.2 del presente Reglamento.

112 G.12.6 BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL G El diseño estructural debe reflejar todas las posibles cargas actuantes sobre la estructura durante las etapas de construcción y servicio; además de las condiciones ambientales que puedan genera cambios en las suposiciones de diseño o que pueden afectar la integridad de otros componentes estructurales.

113 CARGAS LAS CARGAS QUE SOPORTA Y TRANSMITE LA ESTRUCTURA SON: CARGAS VIVAS CARGAS MUERTAS SISMOS VIENTOS

114 CARGAS MUERTAS Son aquellas cargas generadas por elementos permanentes en una edificación incluyendo el peso mismo de los materiales con que está construida la misma.

115

116 CARGAS VIVAS Son aquellas cargas no permanentes y de carácter variable producidas por el uso y ocupación de la edificación, por ejemplo: personas, muebles y equipos No incluye cargas producidas por vientos y sismos

117

118 G.12.6 BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL G Los elementos se consideraran homogéneos y lineales para el cálculo de los esfuerzos producidos por las cargas aplicadas. G El Coeficiente de capacidad de disipación de energía básico para estructuras de guadua, cuyo sistema de resistencia sísmica sea el de pórticos con diagonales será de R0 = 2.0. En el caso, en que el sistema de resistencia sísmica sea proporcionado por muros de madera laminada o muros de bahareque encementado, se debe tomar el valor correspondiente de R0, para el sistema elegido.

119 ENSAYO DINÁMICO DE VIBRACIÓN LIBRE

120 Velocidad, mm/s Velocidad, mm/s Velocidad, mm/s RESULTADOS Primer ensayo Tiempo, s Segundo ensayo Tiempo, s Tercer ensayo Tiempo, s

121 RESULTADOS De los anteriores registros se calculó un período promedio de 0.44 s y una tasa de amortiguamiento crítico del 6.5 %. En la Tabla se muestran los valores para cada registro Ensayo T, s, %

122 G.12.6 BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL G REQUISITOS DE CALIDAD PARA LAS ESTRUCTURAS EN GUADUA Para garantizar el correcto funcionamiento de la estructura en guadua durante toda su vida útil se debe tener en cuenta lo siguiente. G Las estructuras sean diseñadas por un profesional que cumpla los requisitos al respecto de la Ley 400 de G Las estructuras de guadua por estar fabricadas con un material de origen natural deben tener un adecuado mantenimiento preventivo, que garantice, que los elementos no sean atacados por insectos u hongos durante su vida útil. G La estructura debe tener durante toda su vida útil el mismo uso para el cual fue diseñada. G En ningún caso de debe utilizar estructuras de guadua cuando la temperatura a la cual van a estar sometidas exceda 65º C.

123 G.12.7 MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL G Todos los elementos deben ser diseñados por el método de los esfuerzos admisibles como se define el Título B del presente Reglamento. G Todas las uniones de la estructura se consideran articuladas y no habrá transmisión de momentos entre los diferentes elementos que conformen una unión, salvo si uno de los elementos es continuo, en este caso habrá transmisión solo en el elemento continuo.

124 G.12.7 MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL G ESFUERZOS ADMISIBLES Y MÓDULOS DE ELASTICIDAD Toda guadua que cumpla con los requisitos de calidad establecidos en los numerales G y G , debe utilizar para efectos de cálculo los valores de esfuerzos admisibles y módulos de elasticidad consignados en las tablas G y G respectivamente, y que fueron obtenidos según lo estipulado en G del presente Capitulo.

125 G Esfuerzos Admisibles El diseño de los elementos de guadua debe hacerse para cargas de servicio o método de ESFUERZOS ADMISIBLES Requisitos de resistencia- Los elementos estructurales deben diseñarse para que los esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio, sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles. ESFUERZOS APLICADOS ESFUERZOS ADMISIBLES 125

126 ESFUERZO ULTIMO PERCENTIL 5 % s max (Mpa) 126 Frecuencia acumulada ensayos de compresión

127 G Esfuerzos Admisibles Los valores de esfuerzos admisibles se determinan a partir del valor característico, el cual se obtiene con la siguiente ecuación: f ki f 0.05i 1 s 2,7 m n Donde: fki = Valor característico en la solicitación i f0.05i = valor correspondiente al percentil 5 de los datos de las pruebas de laboratorio en la solicitación i, m = valor promedio de los datos de las pruebas de laboratorio s = desviación estándar de los datos de las pruebas de laboratorio n = numero de ensayos (por lo menos 20) 127

128 G Esfuerzos Admisibles Los esfuerzos admisibles o de diseño se obtienen modificando las resistencias últimas mínimas de la siguiente forma: F. C F * F. S * F. D. C i f ki Donde: Fi: 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 FS: Factor de seguridad FDS: Factor de duración de carga 128

129 G Esfuerzos Admisibles Flexión Compresión paralela Corte paralelo Tracción paralela Compresión perpendicular FC FS FDS

130 ESFUERZO ADMISIBLE DE COMPRESIÓN fk=28 MPa FS = 1.5 FDC=1.2 f F. S F. C * F. D. C f= 0.56 Fc= MPa 130

131 ESFUERZO ADMISIBLE DE TRACCIÓN fk= 95.2 MPa FC=0.5 FS = 2.0 FDC=1.5 f F. S F. C * F. D. C f= Ft= 17.0 MPa 131

132 ESFUERZO ADMISIBLE DE FLEXIÓN fk= 49.3 Mpa FS = 2.0 FDC=1.5 f F. S F. C * F. D. C f= Ft= MPa 132

133 ESFUERZO ADMISIBLE DE CORTE fk= 4.02 MPa FC=0.6 FS= 1.8 f F. S F. C * F. D. C FDC=1.1 f= Fv= 1.21 MPa 133

134 Gigant timber Thorny bambu Terai bambu Thanawa Buloh semantan Moso Bambu Balku bans Pichle Tulda Puting ple bambu Guadua Buloh aur bukit Phai songkham Buddha s belly Tinwa Wabo- Savannah bambu Mitenga Buloh Gading Gigant bambu Buloh duri Bolo Comparación con otras especies 0,9 1 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Densidad

135 Gigant timber bambu Thorny bambu Terai bambu Thanawa Buloh semantan Moso Bambu Balku bans Pichle Tulda Puting ple bambu Guadua Buloh aur bukit Phai songkham Buddha s belly bambu Tinwa Wabo- myestsangye Savannah bambu Mitenga Buloh Gading Gigant bambu Buloh duri Bolo MOR

136 G COEFICIENTES DE MODIFICACIÓN Con base en los valores de esfuerzos admisibles de la tabla G y los módulos de elasticidad de la tabla G , afectados por los coeficientes de modificación a que haya lugar por razón del tamaño, nudos, grietas, contenido de humedad, duración de carga, esbeltez y cualquier otra condición modificatoria, se determinan las solicitaciones admisibles de todo miembro estructural, según las prescripciones de los numerales siguientes, con los esfuerzos admisibles modificados de acuerdo con la formula general: Fi = Fi*CD*Cm*Ct*CL*CF*Cr*Cp*Cc Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

137 G COEFICIENTES DE MODIFICACIÓN G POR DURACIÓN DE LA CARGA (CD) Se considera que la duración normal de una carga son 10 años, cuando un elemento estructural está sometido a duraciones de carga diferentes, se debe multiplicar los valores de la tabla G por los valores de la tabla G Fi = Fi*CD*Cm*Ct*CL*CF*Cr*Cp*Cc Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

138 G COEFICIENTES DE MODIFICACIÓN G POR CONTENIDO DE HUMEDAD ( ) Cm La guadua al igual que la madera pierde resistencia y rigidez, a medida que aumenta su contenido de humedad. Fi = Fi*CD*Cm*Ct*CL*CF*Cr*Cp*Cc Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

139 G COEFICIENTES DE MODIFICACIÓN G POR TEMPERATURA (Ct ) Cuando los elementos estructurales de guadua estén sometidos a altas temperaturas, los valores de esfuerzos admisibles y módulos de elasticidad de las tablas G y G respectivamente, deben ser multiplicados por los valores de la tabla G , para la condición de temperatura a la cual estén expuestos. Fi = Fi*CD*Cm*Ct*CL*CF*Cr*Cp*Cc

140 G COEFICIENTES DE MODIFICACIÓN G POR ACCIÓN CONJUNTA (Cr ) Los esfuerzos admisibles podrán incrementarse en un 10% cuando exista una acción de conjunto garantizada de cuatro o más elementos de igual rigidez, como en el caso de viguetas y pies derechos en entramados (Cr = 1.1 ), siempre y cuando la separación entre elementos no sea superior a 0.6 m Fi = Fi*CD*Cm*Ct*CL*CF*Cr*Cp*Cc

141 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G En el diseño de miembros o elementos de guadua sometidos a flexión se deben verificar los siguientes efectos y en ningún caso pueden sobrepasar los esfuerzos admisibles modificados para cada solicitación. (a) Deflexiones (b) Flexión, incluyendo estabilidad lateral en vigas compuestas. (c) Cortante paralelo a la fibra. (d) Aplastamiento (compresión perpendicular a la fibra) G Se debe garantizar que los apoyos de un elemento de guadua rolliza sometido a flexión no fallen por aplastamiento (compresión perpendicular), en la medida de lo posible estos deben terminar en nudos, si esto no ocurre o los nudos no proveen la suficiente resistencia, se deben rellenar los entrenudos (cañutos) de los apoyos con mortero de cemento.

142 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G Cuando en la construcción de vigas se utiliza más de un culmo (vigas de sección compuesta), estos deben estar unidos entre sí con pernos o varilla roscada y cintas metálicas (zunchos), que garanticen el trabajo en conjunto. Estos conectores deben diseñarse para resistir las fuerzas que se generan en la unión.

143 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G PERFORACIONES Debe evitarse practicar perforaciones en las vigas; de requerirse, deben encontrarse consignadas en los planos y cumplir con las siguientes limitaciones: G No son permitidas perforaciones a la altura del eje neutro en secciones donde se tengan cargas puntuales o cerca de los apoyos. G En casos diferentes al anterior, las perforaciones deben localizarse a la altura del eje neutro y en ningún caso serán permitidas en la zona de tensión de los elementos. G El tamaño máximo de la perforación será de 3.81 mm. G En los apoyos y los puntos de aplicación de cargas puntuales se permiten las perforaciones, siempre y cuando estas sean para poder rellenar los entrenudos con mortero de cemento.

144 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G ÁREA NETA El área de la sección transversal constituida por un (1) solo culmo será calculada con la siguiente ecuación: A D 4 2 e Donde: A = área neta de la sección transversal de guadua, mm2 De = diámetro exterior de la guadua, mm t = espesor de la pared de la guadua, mm D e 2t 2 Ø > 1 CM MÁS MEDIA Ø < 1 CM MENOS

145 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G LUZ DE DISEÑO La luz de diseño considerada para vigas con apoyo simple, o en voladizo, será la luz libre entre caras de soporte más la mitad de la longitud del apoyo en cada extremo. En el caso de vigas continuas la luz de diseño considerada será la distancia centro a centro de apoyos.

146 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G DEFLEXIONES G La guadua angustifolia kunth presenta una relación MOR MOE muy alta, lo que obliga a que el diseño de elementos a flexión este regido por las deflexiones admisibles. En este subcapítulo se establecen los requisitos y limitaciones de las deflexiones admisibles, obtención de la sección requerida y deflexiones inmediatas y diferidas. G Las deflexiones en elementos de guadua se deben calcular de acuerdo a las formulas de la teoría elástica tradicional, se debe considerar la deflexión producida por la flexión y si el caso de análisis lo amerita se debe realizar una corrección del modulo de elasticidad E 0.5 por cortante (G). G Para el cálculo de la deflexión en vigas simplemente apoyadas se utilizaran las formulas de la tabla G

147 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G Las deflexiones admisibles estarán limitadas a los valores de la tabla G

148 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G EFECTO DEL CORTANTE Para los elementos con relación de l De 15, se debe realizar una corrección por cortante (Cc ), en la tabla G se relacionan los valores de Cc para el modulo de elasticidad promedio E0.5.

149 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G CARGAS PARA CÁLCULO DE SECCIÓN Y DEFLEXIONES Para efecto de calcular la sección transversal mínima requerida y solo para ese caso, se debe igualar la deflexión calculada con las cargas de la tabla G , con la deflexión admisible de la tabla G y determinar el momento de inercia I requerido. Igualmente en la tabla G se presentan las combinaciones de carga para el cálculo de las deflexiones inmediatas y diferidas a 30 años Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

150 G FLEXIÓN G Los coeficientes de modificación particulares para flexión son los que se indican a continuación. G ESTABILIDAD LATERAL Y COEFICIENTE DE MODIFICACIÓN (CL ) b d Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

151 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G ESTABILIDAD LATERAL En vigas compuestas por más de una guadua y cuya altura sea mayor que su ancho debe investigarse la necesidad de proveer soporte lateral a la zona comprimida del elemento, según las siguientes recomendaciones: (a) Si d b = 2 no se requerirá soporte lateral (b) Si d b = 3 se debe restringir el desplazamiento lateral de los apoyos. (c) Si d b = 4 se debe restringir el desplazamiento lateral de los apoyos y del borde en compresión mediante correas o viguetas. (d) Si d b = 5 se debe restringir el desplazamiento lateral de los apoyos y proveer soporte continuo del borde en compresión mediante un entablado. Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

152 G.12.8 DISEÑO DE ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXIÓN G MOMENTO RESISTENTE El esfuerzo a flexión actuante (fb) sobre cualquier sección de guadua rolliza, no debe exceder el valor del esfuerzo a flexión admisible (Fb ) modificado por los coeficientes correspondientes, de acuerdo a la formula G M S ' b F b En donde: fb = esfuerzo a flexión actuante, en MPa M = momento actuante sobre el elemento en N.mm Fb = esfuerzo admisible modificado, en MPa S = modulo de sección en mm3 f D S 4 e D e 32* D e 2t 4 Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

153 G CORTANTE G Los esfuerzos máximos de corte serán calculados a una distancia del apoyo igual a la altura(h) del elemento. Para vigas conformadas por una sola guadua dicha altura será igual al diámetro exterior(de) de la misma, exceptuando en voladizos donde el esfuerzo máximo de corte será calculado en la caradel apoyo. Para vigas conformadas por 2 la altura (h) corresponde a la altura real del elemento. El máximo esfuerzo cortante debe ser determinado teniendo en cuenta la distribución no uniforme de los esfuerzos en lasección y debe ser inferior al máximo esfuerzo admisible para corte paralelo a las fibras Fv establecido paralos culmos de guadua rolliza tabla G , modificado por los coeficientes a que haya lugar. G Esfuerzo cortante paralelo a las fibras El esfuerzo cortante paralelo a las fibras actuante(fv ) sobre cualquier sección de guadua rolliza, no debe exceder el valor del esfuerzo cortante paralelo a lasfibras admisible (Fv ), modificado por los coeficientes correspondientes, de acuerdo a la formula G Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

154 G CORTANTE G DISTRIBUCIÓN DE CONECTORES EN VIGAS DE SECCIÓN COMPUESTA Cuando se construyen vigas con dos o más culmos de guadua se debe garantizar su estabilidad por medio de conectores transversales de acero, que garanticen el trabajo en conjunto. El máximo espaciamiento de los conectores no puede exceder el menor valor de 3 veces el alto de la viga (3h), un cuarto de la luz (l 4) o el resultado de la formula G Donde: j = espaciamiento entre conectores de vigas compuestas en mm l = luz de la viga en mm V = máximo cortante en la viga en kn Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

155 EJEMPLO DE DISEÑO DE ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN Se proyecta construir un entrepiso para una vivienda, con viguetas de guadua, la separación propuesta de las vigas es de 40 cm, la luz es de 3m, el acabado de piso es de esterilla de guadua y una capa de mortero de 3 cm, determinar el diámetro de guadua que se requiere? Datos: luz :350 cm cargas: Viva: s: 40 cm Muerta :

156 G.12.9 DISEÑO DE ELEMENTOS SOLICITADOS POR FUERZA AXIAL G Elementos solicitados a tensión axial El esfuerzo de tensión axial actuante (ft ) para cualquier sección de guadua rolliza, no debe exceder el valor del esfuerzo admisible a tensión axial (Ft ) modificado por los coeficientes de modificación correspondientes, de acuerdo a la formula G f t T A En donde: ft = esfuerzo a tensión actuante, en MPa T = fuerza de tensión axial aplicada, en N Ft = esfuerzo de tensión admisible, modificad, en MPa An = área neta del elemento, en mm2 n F ' t G Tensión perpendicular a la fibra En lo posible se deben evitar los diseños, en los cuales los elementos estructurales de guadua angustifolia estén sometidos a esfuerzos de tensión perpendicular a la fibra debido a su baja resistencia en esta solicitación, no obstante, si se presentan estos esfuerzos se debe garantizar la resistencia del elemento proporcionando refuerzo en la zona comprometida, a través de zunchos metálicos o platinas.

157 G.12.9 DISEÑO DE ELEMENTOS SOLICITADOS POR FUERZA AXIAL G ELEMENTOS SOLICITADOS A COMPRESIÓN AXIAL G Longitud efectiva La longitud efectiva es la longitud teórica de una columna equivalente con articulaciones en sus extremos. La longitud efectiva de una columna puede calcularse con la formula G Donde : l ef = Longitud efectiva K = Factor de longitud efectiva l = Longitud real l ef = k*lu

158 G.12.9 DISEÑO DE ELEMENTOS SOLICITADOS POR FUERZA AXIAL G Esbeltez En columnas constituidas por un culmo de guadua, la medida de esbeltez está dada por la formula G Donde : = Esbeltez l i le = longitud de la columna i = Radio de giro i I A Donde : i = Radio de giro I = Momento de inercia A = Área de la sección i 2 d e d i 4 2

159 G.12.9 DISEÑO DE ELEMENTOS SOLICITADOS POR FUERZA AXIAL G ELEMENTOS SOLICITADOS A COMPRESIÓN AXIAL G Clasificación de columnas Según su relación de esbeltez, las columnas de guadua rolliza se clasifican en cortas, intermedias o largas. La esbeltez Ck es el límite entre las columnas intermedias y las columnas largas y esta dado por la siguiente formula. C k E F 0.05 ' c

160 G.12.9 DISEÑO DE ELEMENTOS SOLICITADOS POR FUERZA AXIAL G Esfuerzos máximos G Columnas cortas (λ < 30) G Columnas intermedias (30 < λ < Ck) G Columnas largas (Ck < λ < 150) f c E F 2 c

161 EJEMPLO DE DISEÑO 2000 kg. Diseñar una columna de longitud L= 3.0m que soporta 2000 kg. y que tiene un k = 1 (un extremo empotrado y el otro parcialmente impedido de rotar pero libre de desplazamiento. l ef = 1*3.0 =3.0 m 3.0 m 161

162 EJEMPLO DE DISEÑO Esfuerzos admisibles, modulo de elasticidad y Ck: Para columnas se usa E 0.05 fc = 140 kg/cm2 E 0.05 = kg/cm2 Ck =

163 EJEMPLO DE DISEÑO Seleccionar sección : Tantear una guadua de 12 cm. de diámetro y 1 cm. de espesor A= *(De 2 -Di 2 ) /4 4 *( de A = cm 2 I 64 di 4 ) Calculo de esbeltez : = l ef / i i = 3.75 cm. i = 300/3.75 = 80 > C k luego se trata de una columna larga I A 163

164 EJEMPLO DE DISEÑO Carga admisible :Se aplica la formula para columnas largas P adm = kg < 2000 kg f c E * A F 2 c La sección de tanteo no es satisfactoria. Probar una guadua de 12.5 cm de diámetro y 1.7 cm de espesor. A= cm2 i= 3.87 = 300/3.87= Ck, se trata de una columna larga 164

165 EJEMPLO DE DISEÑO Se aplica la formula para columnas largas f c E * A F 2 c P adm =2370 kg > 2000 kg Fseg = 1.18 La sección es satisfactoria 165

166 Uniones G En ningún caso se permitirán uniones clavadas, ya que los clavos inducen grietas longitudinales debido a la disposición de las fibras de la guadua. G TIPOS DE CORTES, Corte recto, corte boca de pescado y corte pico de flauta Corte recto boca de pescado pico de flauta Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

167 Uniones G UNIONES EMPERNADAS G Las cargas admisibles para uniones empernadas sometidas a cizallamiento doble se determinarán a partir de los valores P, Q y T dados en la tabla G , en función del diámetro exterior de la guadua (De ) y del diámetro del perno (d). P/ 2 T P P/ 2 Q/2 Q/2 Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

168 EL ELEMENTO ES SOMETIDO A FUERZAS CONTRARIAS PARALELAS AL ELEMENTO E INTENTAN CORTARLO R R SECCIÓN DE CONECTOR F CORTANTE PARALELO

169 1/3 1/3 1/3 ( - ) ( + ) ( - ) 30 cm

170 MAL CORTE DEFORMACIÓN BUEN CORTE

171

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187 Uniones Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

188 GRACIAS. Nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10

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