UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y AGRIMENSURA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y AGRIMENSURA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO MONOGRAFÍA DE ANÁLISIS DE AUTORES SIMÓN VÉLEZ ARIAS, Julia BACCIFAVA, Sofía BERNARDI, Marianela LENCINA, María Ángeles SLINGO, Andrés 2011

2 Mi propuesta como arquitecto es hacer una arquitectura un poquito más vegetariana, no tanto concreto, pero tampoco totalmente vegetariana. Hay que tener una dieta equilibrada entre minerales y vegetales, y estamos demasiados minerales con la arquitectura. Simón Vélez 1

3 INTRODUCCIÓN Simón Vélez es un arquitecto que hizo resurgir un material utilizado por los aborígenes de la zona: la guadua, perfeccionando las técnicas constructivas para aprovechar al máximo sus propiedades. Se caracteriza por diseñar estructuras mixtas, combinando materiales naturales e industriales, como por ejemplo el hormigón, tratando de asemejarlas al paisaje del lugar. La combinación de estos elementos hizo que se puedan salvar grandes luces, disminuyendo el peso propio de la estructura. Además de ser arquitecto, en cierta manera, es ecologista, ya que la guadua es un material renovable, que absorbe monóxido y genera oxígeno, todo lo contrario a lo que sucede en la producción del acero. A su vez, su descubrimiento es una fuente de trabajo para los colombianos, ya que el ensamble de los materiales requiere mano de obra muy especializada. Podemos ubicar a Simón en el paradigma crítico ya que diseña una nueva metodología de construcción. Su invención hizo que la guadua pueda competir con otros materiales más rígidos. La característica principal es que se independizó del estilo de los demás arquitectos, innovando en la forma de construir; dejando de lado el uso excesivo de acero y hormigón. 2

4 BIOGRAFÍA Simón Vélez nació en Manizales, ciudad ubicada en el centro occidente de Colombia en el año Hijo y nieto de arquitectos, comenzó sus estudios de esta misma disciplina en la Universidad de los Andes en Bogotá entre los años 1969 y 1975, hasta que en 1980 se graduó de Arquitecto en dicha Universidad. Luego de sus estudios comenzó a investigar los elementos de construcción, manifestando un gran interés por la guadua (bambú). El uso de este material tuvo su auge en el siglo XIX, como elemento fundamental para la construcción de las viviendas de aquellas personas que trabajaban las tierras; posteriormente fue reemplazada por el ladrillo y el cemento. Su estilo, nada convencional, se aleja de las estructuras modernas y sigue la influencia de sus ante pasados caldenses, que con su abuelo a la cabeza, inventaron las casas de campo más originales que existen, pero se aparta del ejemplo de su padre, pues nunca escatima en costos. A la fecha, Simón ha diseñado construcciones en guadua en Alemania, Francia, Estados Unidos, Brasil, México, China, Jamaica, Colombia, Panamá, Ecuador e India. En el año 2006, recibió un Premio Honorario de Análisis y Planeación de la Sociedad Americana de Arquitectos del Paisaje. 3

5 LA GUADUA DESARROLLO DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL CONSTRUCTIVO: La Guadua, es un material natural renovable que crece en casi todo el mundo, a excepción de Europa y la Antártida. Hay muchas especies, pero la más importante de Colombia, y la más utilizada por Vélez, es la Guadua angustifolia. Esta planta de sección transversal hueca, crece desde el suelo sin cambiar demasiado su diámetro, alcanzando su máxima altura (entre 15 y 30m) en sus primeros seis meses. La Guadua está compuesta por varias partes, la raíz, el tallo, las hojas, las flores y los frutos Comportamiento estructural Resistencia a la tracción: posee fibras longitudinales que la hacen altamente resistente, por lo que generalmente se la denomina acero vegetal. Al poseer una sección transversal tubular, resiste esfuerzos de torsión. Para solicitaciones de compresión en elementos no mayores a 3 metros de longitud, no hay una gran relación de esbeltez respecto de un eje que pase por su centro. Por poseer gran inercia, no tiene problemas de inestabilidad por pandeo. Resistencia a esfuerzos cortantes: depende si la carga se aplica en un nudo o en un segmento entre nudos, y de su sección, ya que los de menor sección son más resistentes al corte por poseer una mayor cantidad de fibras externas 4

6 En la siguiente tabla, se pueden ver los valores promedios de algunas porpiedades mecánicas de haces de fibra en función de la posición, el culmo y la edad. Tabla obtenida de un estudio realizado de las propiedades mecánicas de haces de la guadua angustifolia También, mediante experimentos con paneles de Guadua, se comprobó que es un material sismoresistente, y los investigadores pretenden incorporarla a un sistema que genere viviendas sostenibles y resistentes a los terremotos. En la imagen de la derecha, podemos ver las funcionalidades de las distintas partes de la guadua. Vélez, ha sabido reconocer lo positivo de este material y lo ha utilizado en sus obras, haciendo que se convierta en una característica suya, y compartiendo con el mundo su afán por la innovación, el cuidado de la economía y del medio ambiente. 5

7 MÉTODOS CONSTRUCTIVOS Hace unos veinte años me interesé por hacer una pequeña estructura en guadua. La experiencia que tenía trabajando con la madera no me servía para un material tan diferente. Quería hacer un voladizo que exige esfuerzos a tracción, pero no encontraba cómo hacer una conexión para un material hueco como la guadua. De repente se me ocurrió que llenando de cemento la cámara del entrenudo donde ocurría dicha conexión, que a su vez tenía tornillos de hierro, podría funcionar y funcionó. Ese fue un descubrimiento que partió en dos mi oficio como diseñador y constructor. (Marcelo Villegas, GUADUA Arquitectura y Diseño, ediciones Villegas y Editores, 2004) Como la guadua no tiene un buen comportamiento frente a esfuerzos de tracción perpendicular a las fibras o de corte paralelo a estas, se debe tener especial cuidado en las uniones. Como es la parte más delicada de la estructura, para su ejecución se requiere mano de obra especializada para realizar adecuadamente todos los ensambles con la mayor precisión posible. Uno de los grandes descubrimientos de Simón Vélez fue la inyección de mortero de cemento Pórtland en los entrenudos de la guadua (convirtiendo de esta manera al bambú como material macizo), utilizando también en esta unión platinas y tornillos. Funciones de los elementos de esta unión: Tornillos: se utilizan de dos maneras que trabajan en formas diferentes : 1. La primer forma consiste en colocar un tornillo de manera que no rasgue las paredes de la guadua, sino que la fuerza se trasfiera a los tabiques. 2. La segunda opción consiste en perforar la guadua para poder introducir los pernos que transferirán los esfuerzos a las platinas externas longitudinales. 6

8 Platinas: Funcionan como esfuerzo doble a tracción, a su vez permiten la unión con otras guaduas. Mortero: los entrenudos se llenan con mortero 1:2 cuando contienen tornillos o pasadores evitando de esta manera que se desplacen, a su vez ayuda a que posea mejor resistencia. El inconveniente que trae es que al fraguar disminuye su volumen y hace que no responda inmediatamente a las solicitaciones, aumenta el peso de la estructura y su colocación es complicada. Tipos de Uniones Conexión columna/cercha del techo por medio de perno: Cosiste en la unión de las guaduas por medio de pernos si los esfuerzos no son grandes. No se necesita la utilización de mortero. Empernado con pletinas en acero: se utiliza para unión de voladizo o esquinas. Este tipo de unión fue desarrollada por Simón Vélez y consiste en tornillos axiales o longitudinales dependiendo de la obra y platinas debidamente unidas a las guaduas. Boca de Pescado: se utiliza cuando tengo un encuentro de dos guaduas perpendiculares, se la puede realizar de forma manual o con una broca y la ayuda de un taladro eléctrico. Riostras: Se emplea para la conexión entre vigas y columnas. Si las fuerzas transferidas son muy altas se inyecta concreto en el travesaño. Empate frontal con antepecho: unión tipo carpintero, consiste en que un perno asegure la fijación reduciendo la fuerza de corte. Columna empotrada con cuatro o más postes: cuatro o más postes se pueden unir mediante barras de acero del hormigón armado con los tornillos de los postes y llenando los espacios intermedios de los mismos después con concreto. Unión de columna articulada: se materializa insertando dentro de la guadua un barra de acero, de manera que quede centrada en ella, y con relleno de mortero dentro de ella. El mortero puede ser inyectado antes o después. 7

9 Uniones Mecánicas Guadua-Hormigón: Fueron diseñadas por Simón Vélez para estructuras mixtas. Se utiliza para salvar grandes luces; es la unión de columnas de hormigón con diagonales de guadua. Se hormigona la columna y se dejan barras de acero salientes. Luego estas barras se introducen dentro de la guadua y se inyecta mortero 1:2 para trabar la misma. En el extremo de las diagonales de la guadua se le coloca una punta de metal vacía, que también se rellena con mortero, dándole una terminación particular a la unión... También se puede utilizar una botella de plástico como molde para la terminación, pero tiene el inconveniente de que la capa de mortero del cuello de la botella es muy delgada y puede sufrir corrosión la barra de acero. 8

10 OBRAS SIGIFICATIVAS PABELLÓN ZERI El Parque del Pensamiento Jaime Restrepo Mejía en Manizales posee una infraestructura ideal para la realización de eventos culturales, académicos y científicos. Está conformado por una serie de edificaciones, entre las que se destacan el Centro Regional de Estudios Cafeteros y Empresariales, las oficinas del Comité, el auditorio "Jaime Restrepo Mejía", y dentro del recinto se encuentra una de las obras en guadua más importantes de Colombia, el Pabellón Zeri, obra diseñada por el arquitecto Simón Vélez que deslumbro en Alemania en la exposición Hannover 2000 por la tecnología y belleza de las estructuras en guadua. Puede notarse la similitud que hay entre el pabellón y un hongo, donde el conjunto de columnas que sostienen la cubierta representan el tronco del hongo y el techo del hongo se ve representado por la cubierta del pabellón. La construcción de este pabellón tiene origen cuando la ONG ZERI, le encarga a Vélez la construcción de un pabellón para la exposición Hannover Debido a que no existían precedentes legales, científicos, arquitectónicos o de ingeniería, se acordó la construcción de un prototipo del pabellón a escala real en Colombia, con el fin de realizar las rigurosas pruebas de esfuerzos dirigidas por profesores alemanes. Cabe aclarar que el edificio resistió las mismas pruebas de carga que se realizan para las construcciones de concreto. El pabellón se caracteriza por ser una estructura decagonal diseñada en planta libre (sin acceso ni salida), en la cual no se diseño ningún tipo de cerramiento. 9

11 La cimentación, de forma decagonal, está constituida por vigas y zapatas rectangulares de hormigón que soportan las columnas de aliso y el entrepiso. La unión entre las columnas y la cimentación se realiza mediante un anclaje entre las columnas y pedestales de hormigón tipo dado de forma circular. Dicho anclaje se ejecuta mediante una varilla de hierro de 5/8 que se deja después de hormigonar y se introduce en la columna unos 20cm. La estructura consiste en 20 pórticos, construidos a partir de columnas y vigas de amarre de guadua. Los pórticos se cierran con la cercha de guadua que conforma la cubierta, uniendo los 20 pórticos a través de un anillo superior que rigidiza la estructura, logrando una mayor estabilidad. El entrepiso está construido como un entramado, en el que se han empleando varios tipos de madera y una pequeña losa de hormigón de unos 10cm, sobre la que se le instala el material de acabado de piso. La cubierta tiene forma decagonal y se diseño con un voladizo de longitud 7,30m. Esta cubierta trasmite sus cargas a la cimentación a través de cada modulo del pórtico. En la parte superior de la cubierta se encuentra el anillo antes mencionado. Dicho anillo esta hecho en guadua y hierro redondo de 5/8 de diámetro. Sobre la estructura de la cubierta se instala una malla metálica, sobre la cual se aplica una capa de mortero de cemento 1:4. Sobre esta capa de mortero, se procede a la instalación de tela asfáltica, para conseguir la correcta impermeabilización de la cubierta. Sobre dicha tela asfáltica se instala una malla de alambre, que sirve para la fijación de la teja a la cubierta. 10

12 IGLESIA EN PEREIRA Se trata de una construcción muy liviana, donde el material principal es la guadua ya que no se introduce ningún otro tipo de madera ni otro material. La característica principal es su calidad espacial; Vélez logro imprimir en ella la sensación de monumentalidad que tienen las construcciones religiosas. Puede plantearse una analogía entre los guaduales de donde se obtiene el material utilizado, con el interior de la iglesia. El edificio se diseñó en base al principio de simetría. Se proyectaron en planta 3 naves, una de 14,50m de ancho por 60m de profundidad, y dos naves laterales de 4,80m de ancho y 60m de profundidad. Estas forman un arco ojival que da forma al edificio. La cubierta está resuelta a dos aguas. La construcción funciona como una estructura aporticada, lo que permite un mejor comportamiento estructural. La cimentación está conformada por vigas y zapatas de hormigón. Para obtener la unión de las columnas de guadua a los pedestales se realiza una unión mecánica. La estructura se basa en un arco aporticado donde los pórticos están dispuestos cada cuatro metros, conformándose cada uno por la unión de cinco columnas de guadua que se encuentran sobre los pedestales de hormigón y que están amarradas en su extremo superior por vigas de guadua. Los muros y cerramientos de la fachada están materializados mediante el entramado de guaduas, mientras que los muros laterales son de mampostería de ladrillos comunes reforzado por columnas de guaduas empotradas. La estructura de la cubierta se encuentra resuelta como una esterilla de guadua, a dos aguas, sobre la cual descansan las teja de barro españolas. 11

13 PUENTE JENNY GARZÓN El puente Jenny Garzón es un puente peatonal cubierto, ubicado en la ciudad de Santa Fe de Bogotá. Se construyó para sortear dos vías muy transitadas, y así evitar accidentes. La distancia entre apoyos alcanza 45,60m y la altura promedio es de 5,80m. Está realizado en guadua, en cuyas uniones principales se han inyectado mortero de cemento. La estructura está conformada por una gran viga, con una luz de 45,60m, de ancho 2,50m y una altura promedio de 3,90m, que se apoya directamente en sus extremos en dos grandes pedestales de hormigón armado, funcionando el sistema como una viga simplemente apoyada. Para la realización de la obra, Simón tenía dos opciones. Una primera, era construir el puente en el suelo para luego montar la estructura con una grúa. La segunda opción era construir la estructura del puente in situ, empleando un sistema de andamiaje, sin la necesidad de detener el tránsito. Lo que se hizo, fue tomar la segunda opción planteada por Simón Vélez, y montar el puente sobre una estructura de andamios realizados también en guadua. Mientras se realizaba esto, se iniciaba la construcción de los puntos de apoyo en hormigón armado y de las rampas de acceso al puente. Lo más importante para resaltar durante el proceso constructivo del puente fue la construcción de las uniones en guadua que conforman la gran viga. Se debieron unir varias 12

14 guaduas para alcanzar la longitud de 47m de luz, utilizándose guaduas de 10m, inyectándoles mortero en sus extremos y colocando varillas de hierro de ½. Finalizada la construcción, el puente fue sometido a pruebas de carga. Las mismas consistían en colocar sacos de yeso de 50Kg cada uno sobre el puente. El resultado de la prueba fue que la estructura cedió unos 20cm. Como no era un valor esperado, se vieron obligados a tener que alivianar el puente. Para esto cambiaron el material de la cubierta, de teja de barro española a teja pizarra; y el piso de hormigón a la vista de 10cm a madera tipo parquet. 13

15 PUENTE DE GUANEZHOUA Esta obra fue llevada a cabo en China para tener acceso a un hotel ecológico hecho de bambú, cruzando un pequeño río de 38m de ancho. Es un puente peatonal cubierto que persigue el diseño del ya mencionado hotel y es considerada la obra más importante en la carrera profesional de Simón Vélez. Para la construcción del puente se utilizó el mismo método explicado para el Puente Jenny Garzón, donde se utilizaron andamios de bambú. Es una estructura tipo mixta, ya que combina hormigón y bambú, utilizados para el soporte y la cubierta respectivamente. La estructura está conformada por una gran viga que da forma a un arco que se apoya directamente en sus extremos en dos grandes pedestales de hormigón armado. Se debe hacer notar, que a diferencia de las demás obras, fue construida por colombianos y chinos. Estos últimos tuvieron que familiarizarse con las técnicas implementadas por Vélez 14

16 SEDE CARDER EN PEREIRA Es un edificio diseñado para ubicar la administración de la Corporación regional de Pereira (CARDER). Se ubica en las afueras de la ciudad, consta de dos plantas y fue construida entre enero de 2003 y marzo de Se basa principalmente en la simetría, tomando la forma de un rectángulo ovalado en los extremos. Todas las zonas se relacionan espacialmente a través de la generación de un espacio central. El proyecto se compara con el del Pabellón Zeri, siendo la técnica constructiva la misma y diferenciándose en el tipo de combinación de elementos. Está concebido en forma modular, basado en estructuras aporticadas. Cada módulo tiene cuatro columnas que se unen en torno a una viga de arriostramiento. Consta de 36 pórticos equidistantes, que se unen en el segundo piso por una cercha de guadua. Las cargas se transmiten al suelo a través de zapatas cuadradas de hormigón. Se utilizó guadua y mangle para el entramado del entrepiso, el cual descansa sobre columnas. El mismo debe soportar una losa de 10cm de hormigón que funciona como contrapiso. La mampostería solo cumple una función de cerramiento y está conformada de paneles de yeso. La cubierta se dispone a cuatro aguas, y para aprovechar la longitud y la luz natural se proyecto un lucernario, el cual se apoya sobre la cercha de guadua. 15

17 CONCLUSIÓN Después de haber investigado las obras de Simón Vélez, podemos concluir que es un innovador que se interesa mucho en mejorar las técnicas constructivas aplicadas a la construcción con guadua. Este arquitecto ha influenciado positivamente la construcción no solo en Colombia, sino que su obra ha llegado a muchos rincones del mundo, en donde era inimaginada la utilización de un material de este estilo en la construcción de edificios. Gracias a sus avances, es posible hoy en día construir obras mucho más livianas y con un contenido estético distinto al de obras construidas con materiales tradicionales. No solo contribuye a generar ambientes visualmente atractivos, sino que también es una construcción sumamente ecológica. Esta es una de las premisas principales de Vélez, quien predica una construcción mucho mas natural y utilizando todos los materiales que nos brinda la naturaleza, ya que como el dice: ni siquiera en la botánica se puede ser racista. 16

18 BIBLIOGRAFÍA Luis Edgar Moreno Montoya, Lina Rocío Osorio Serna, Efraín Eduardo Trujillo De los Ríos: Estudio de las propiedades mecánicas de haces de fibra de Guadua angustifolia. Ingeniería y Desarrollo. Junio-Diciembre Guadua, resistente a sismos fuertes. Redacción eltiempo.com. Diciembre de Hannover 2000 conocerá el acero. Redacción eltiempo.com. Septiembre de Ivonne Malaver: Guadua, tecnología revolucionaria. Redacción eltiempo.com. Diciembre de Colombia: visión de futuro. Redacción eltiempo.com. Junio de Luis Felipe López Muños y David Trujillo Cheatle: Diseño de uniones y elementos en estructuras de guadua. Seminario - Taller Avances en la investigación sobre Guadua. Mayo de Ing. Caori Takeuchi: Comportamiento estructural de la guadua angustifolia. uniones en guadua. dua%20angustifolia%20-%20caori%20takeuchi.pdf Gustavo Teneche: Lección constucción sismo resistente # 2 Construir con Bambú, Guadua angustifolia. Eduardo Salas Delgado: La importancia de la guadua e la obra de Simón Vélez. Boletín de información técnica nº 241. Mayo-Junio Guadua: recurso sustentable. FADU, UBA. Diseño industrial _sustentable.pdf 17

19 ÍNDICE Introducción pág. 2 Biografía pág. 3 Desarrollo pág. 4 Descripción del método constructivo pág. 4 La Guadua pág. 4 Métodos constructivos pág. 6 Obras significativas pág 9 Pabellón Zeri pág. 9 Iglesia en Pereira pág. 11 Puente Jenny Garzón pág.12 Puente de Guanezhoua pág. 14 Sede Carder en Pereira pág.15 Conclusión pág. 16 Bibliografía pág 17 Índice pág