ESTRUCTUR INTERN DE L GUDU Y SU INCIDENCI EN LS PROPIEDDES MECÁNICS INTERNL STRUCTURE OF THE GUDU ND ITS INCIDENCE IN THE MECHNICL PROPERTIES JIRO LEXNDER OSORIO Fcultd de Ciencis gropecuris. Universidd Ncionl de Colombi, Sede Medellín, osorio@unl.edu.co JUN MNUEL VÉLEZ Profesor Fcultd de Mins. Universidd Ncionl de Colombi, Sede Medellín HÉCTOR JOSÉ CIRO Profesor Fcultd de Ciencis gropecuris. Universidd Ncionl de Colombi,Sede Medellín Recibido pr revisr Octubre 24 de 2006, ceptdo bril 27 de 2007, versión finl myo 15 de 2007 RESUMEN: L Gudu ngustifoli kunth GK, fue crcterizd en su estructur intern, y se encontró l incidenci que present est en l resistenci flexión y tensión. L resistenci l flexión disminuye de l cp extern l intern, debido l reducción de l cntidd de céluls de fibrs en ese sentido. Los vlores de resistenci flexión en l GK disminuyen con l presenci de nudos debido l discontinuidd de ls fibrs en es prte del mteril. L resistenci l tensión l igul que l de flexión disminuye de l cp extern l intern, specto que se relcion con que l cntidd de ls céluls de fibr disminuyen hci l cp intern. PLRS CLVE: Gudu ngustifoli kunth, propieddes mecánics, microestructur. STRCT: The Gudu ngustifoli kunth GK, ws chrcterized in its microestructure, nd founded the effect tht this one presents in the resistnce to flexion nd to stress. The resistnce to the flexion diminishes from the externl to the internl lyer, due to the reduction of the quntity of cells of fibers in this direction. The resistnce to flexion vlues in the GK diminishes with the presence of nodes due to the discontinuity of the fibers in this prt of the mteril. The resistnce to the stress s tht of flexion diminishes of the externl to the internl lyer, spect tht reltes tht the quntity of the cells of fiber diminishes towrds the internl lyer. KEY WORDS: Gudu ngustifoli kunth, mechnicl properties, microstructure. 1. INTRODUCCIÓN lo lrgo de l cultur del eje cfetero y últimmente en Deprtmentos como Cundinmrc y ntioqui es común el uso de l Gudu ngustifoli kunth (GK) en diverss plicciones, principlmente en sistems constructivos y en l fbricción de lmindos. Este mplio uso del mteril, h promovido el desrrollo de investigciones tnto ncionles como interncionles, orientds principlmente l conocimiento estructurl de los elementos y Otrs hci el estudio ntómico, como ls relizds por Liese (1998) en diferentes bmbúes y por Londoño et l(2002). sí, est serie de investigciones hn demostrdo que l gudu posee propieddes estructurles sobreslientes que l clsificn como clse, de cuerdo l sistem de clsificción de mders, y por tnto es utilizd pr l construcción de viviends, puentes y estructurs de soportes entre otros. Dyn, ño 74, Nro. 153, pp 81-94. Medellín, Noviembre de 2007. ISSN 0012-7353
82 Osorio et l Sin embrgo, el estudio de l GK, con el fin de entender l relción que existe entre l estructur intern y l resistenci cundo es sometid diferentes esfuerzos, especilmente los de flexión y tensión que son los que myormente se presentn en estructurs, no h sido investigdo. sí, se presentn resultdos sobre ls crcterístics de ls fibrs, l composición de prénquim y tejido conductivo y l incidenci de estos prámetros crcterísticos del mteril en el comportmiento mecánico del mismo. L determinción de l resistenci en el mteril, se consider de sum importnci pr conocer ls crcterístics intrínsecs l comportmiento del mismo, demás los resultdos son de grn utilidd l momento de diseño de equipos y herrmients pr el procesmiento o trnsformción del mteril. continución, se presentn ls metodologís usds pr l determinción de los vlores de resistenci sí como los resultdos obtenidos en lguns investigciones. Resistenci Flexión. hmd (2000), justó ls norms STM 143-94 pr pequeñs probets, y propuso l siguiente ecución pr obtener l resistenci máxim (MOR): MOR = M Mx 2 ( N / ) / Z mm (1) Figur 1. Probet pr relizr ensyos flexión con crgs rdiles y tngenciles sobre el mteril (hmd, 2000). Figure 1. Test tube to mke tests to flexion with rdil nd tngentil lods on the mteril (hmd, 2000). hmd (2000), tmbién relizó ensyos sobre el bmbú Clcut, con presenci y usenci de entrenudos, en los cules tuvo diferencis significtivs en los elementos flldos flexión como se dn conocer en l resistenci en el límite proporcionl (SPL), en probets con nudo y sin nudo: SPLi = 91,2 N/mm 2 SPLn = 101,0 N/mm 2 Donde: (i) internudo y (n) nudo del elemento. Resistenci tensión F: Crg puntul L: Luz de l probet,b: espesor y ncho de l probet Pr ls pruebs tensión, el INR sugiere utilizr ls probets representds en l Figur 2: En donde M Mx es el momento flector en l crg máxim (N-mm), y Z es módulo de l sección (mm 3 ). Debido l nisotropí del bmbú, hmd (2000) propone relizr ensyos flexión tnto en el sentido rdil como tngencil, con el fin de tener un buen proximción l comportmiento del mteril (Ver Figur 1). Figur 2. Probets de gudus tensión (INR, 1999).. Vist de frente.. Vist lterl Figure 2. Test tubes of gudus to tension (INR, 1999).. Vist front.. lterl Vist
Dyn 153, 2007 83 El esfuerzo Máximo (MOR) se puede obtener prtir de l siguiente ecución: MOR = P Mx / ( N / mm 2 ) (2) En donde P Mx es l crg máxim (N) y es el áre (mm 2 ). El áre es l medid de l sección trnsversl en l contrcción, con un ncho fijo de 5 mm y el espesor de l pred del elemento. Ciro et l. (2005), relizron un investigción pr nlizr l influenci que existe entre lgunos prámetros geométricos con l resistenci últim o máxim en los elementos sometidos tensión. Los resultdos mostrron que el fctor espesor de l pred es el que myor incidenci present en l resistenci, con un vlor promedio de 190,7 MP, un nivel de confinz del 95%. Zen, Li, Zho (1992) citdo por Hidlgo (2003), relizó pruebs tensión en bmbúes, nlizndo l influenci del internudo sobre l resistenci finl del elemento. En l Tbl 1, se observ que l resistenci de ls probets sin nudos, es decir en el internudo puede llegr ser proximdmente un 19,2% más bjs que quells que presentn nudos. Tbl 1. Resistenci tensión del bmbú con l presenci o usenci de nudos. Tble 1. Resistnce to tension of the bmboo with the presence or bsence of knots. Propieddes Sin Nudo (Mp) Tensión longitudinl Con nudo (Mp) % de vrición 263.4 212.8-19.2 Ls propieddes de los culmos de bmbú están determinds por su estructur ntómic, y que ell define ls propieddes mecánics y por tnto el uso finl del mteril (Líese, 1998). L estructur intern de los bmbúes se encuentr conformd por un mtriz de prénquim, y hces vsculres, los cules se componen su vez de tejido conductivo, céluls de prénquim y de fibrs. L sección trnsversl de l pred del culmo de los bmbúes está compuestos por un 52% de tejido de prénquim, un 40% de fibrs y un 8% de tejido conductivo (Liese, 1998). Londoño et l. (2002), encontrron que l GK se encuentr compuest por un 51% de tejido de prénquim, un 40% de fibrs y un 9% de tejido conductivo. trvés de l pred del culmo en otros bmbúes, el porcentje de fibr decrece de l zon extern l intern, mientrs que el porcentje de prénquim es myor en l zon intern que en l extern. El porcentje de tejido conductivo crece de l zon extern l intern (Liese, 1998). En un corte trnsversl del culmo de l GK, se diferencin cutro zons, cuys diferencis se deben l form y tmño de los hces vsculres en cd un de ells : ) periferi, que corresponde l 4,5% del espesor de l pred del culmo; b) trnsición, l 10,7%; c) medi, l 73,9% y d) intern, que corresponde l 10,8% del espesor de l pred del culmo (Londoño et l, 2002). Ls céluls de prénquim recubren el tejido conductivo y ls céluls de fibr. Ls céluls de prénquim son más pequeñs en l zon extern de l pred del culmo y umentn su tmño hci l zon intern. L longitud de ésts vrín entre 20 y 80 um y su espesor entre 25 y 40um, y se encuentrn unids por conectores especiles que le dn l prienci de un mteril sólido (Grosser y Liese, 1971). El conocimiento de ls estructurs de ls céluls de ls fibrs yud l entendimiento de ls propieddes mecánics de los mteriles biológicos, y se convierte en prte fundmentl pr el diseño y producción de nuevos mteriles. Cundo se model un mteril vegetl, es importnte conocer nivel jerárquico que prte del elemento es importnte y l que se quiere conocer, dd l complej estructur que formn ls céluls de fibrs (ruce M, 2003) Wng Zheng Guo Wenjing (2002), encontró un distribución de fibrs en el culmo del bmbú Yunnnicus, en donde se diferenciron un serie de fibrs lrgs y corts.
84 Osorio et l Tnto Londoño et l. (2002) como Líese (1998), concuerdn en describir que nivel ntómico ls prtes de l estructur de los bmbúes que myor influenci presentn en el comportmiento mecánico de los mismos son el porcentje de fibrs, el porcentje de los tejidos conductivos y el porcentje de prénquim, sin llegr describir el porque de dich firmción. bd Ltif (1990), utilizndo mbus vulgris determinó que el tmño y el espesor de ls céluls de fibrs present un relción direct con el módulo de elsticidd y l resistenci en el límite de proporcionlidd, demás que el espesor del lumen es inversmente proporcionl l resistenci últim. Est relción se d principlmente pr los esfuerzos compresión y tensión. Moreno et l. (2004) en GK encontrron que l resistenci tensión de l fibr es de 560 MP. Wegst et l (1993) en bmbú, reporto que l resistenci tensión de l fibr es 610 MP y de l mtriz (prénquim y tejido conductivo) de 50 MP, como se observ en l figur 3. 2.2 Metodologí El mteril utilizdo correspondió culmos de Gudu ngustifoli kunth, form ceboll, con eddes promedio de 5 ños, provenientes de Cocorná-ntioqui. Se utilizó l prte inferior correspondiente l zon de l cep (entrenudos de 0 l 16) y de l bs (entrenudos de 16 l 30). Se seleccionron probets con nudo y sin nudo, en l cep y l bs, con el fin de nlizr l influenci de éste en los ensyos mecánicos. Los sitios de donde se extrjeron ls probets no sobrepsron dos entrenudos subsiguientes, con el fin de grntizr l homogeneidd del mteril utilizdo. L sección trnsversl de l gudu se dividió en tres cps o zons, debido que en los nálisis preliminres se observó que ls dos primers no presentn un lt vribilidd desde el punto de vist mecánico: Periferi y trnsición que se denominó como zon extern y correspondió l 15 % del espesor totl; l zon medi con un 75 % del espesor totl y l zon interior con un 10 % del espesor totl (ver Figur 4). Periferi +trnsición (15%) Figur 3. Resistenci tensión de l mtriz y fibr del bmbú Figure 3. Resistnce to tension of the mtrix nd fiber of the bmboo s Cep Nudo (75%) 2. MTERILES Y MÉTODOS Entrenudo Interior (10%) 2.1 Loclizción El presente trbjo se llevó cbo en el lbortorio de Metlogrfí, Microscopi vnzd y de Construcciones Rurles, de l Universidd Ncionl de Colombi Sede Medellín. Figur 4. Lugres pr l extrcción de ls probets. Vist longitudinl y trnsversl de l pred del culmo Figure 4. Plces for the extrction of the test tubes. Longitudinl nd cross-sectionl Vist of the wll of culmo
Dyn 153, 2007 85 Ls propieddes mecánics tensión, y flexión rdil (en el sentido l rdio de l GK) y tngencil con l usenci y presenci de nudos, fueron determinds de cuerdo ls norms STM 143-94 e ISO TC-165 del INR (1999). Ls probets tensión fueron dimensionds de cuerdo ls especificciones que se dieron conocer en l Figur 2, en donde l únic dimensión vrible fue el espesor de l probet el cul depende propimente del mteril. En cunto ls probets flexión, unque en el numerl 8.2 de l norm sugiere que se debe mntener un vlor mínimo de 14 (dimensionl), en l relción de l luz de l probet (L) y el espesor (), se utilizó relciones cercns 9, y que presento los mejores resultdos en los ensyos preliminres, representdos en ls curvs de esfuerzo deformción que se cercn ms un comportmiento elástico. En l Tbl 2, se d conocer ls dimensiones de ls probets fllds flexión. Tbl 2. Dimensiones de ls probets fllds flexión en (cm). Tble 2. Dimensions of the filed test tubes to flexion in (cm). Zon Extern (Periferi y trnsición) e intern Totl y medi Luz (L) ncho (b) Espesor () 2 0,5 Vrible 10 0,5 Vrible Pr l crcterizción de l microestructur se utilizó el microscopio electrónico de brrido SEM mrc JEOL, donde se obtuvo de l sección trnsversl probets de 3 mm de espesor. ls muestrs en estdo de humedd menores del 10% en bse sec, se le retiro en un equipo de vcío l humedd restnte y posteriormente se hizo un recubrimiento en oro. En el nálisis microestructurl se nlizó l estructur del mteril compuesto, en l unión prénquim, tejido conductivo y fibr dentro de l mtriz. Se determinó el áre de prénquim, el áre de fibr y de tejido conductivo en términos de porcentje en relción con el espesor totl del mteril, trvés de l técnic de procesmiento de imágenes, utilizndo pr ello l herrmient de Mtlb versión 5.3. En l Tbl 3, se muestrn ls vribles obtenids, sí como el número de repeticiones relizds en los ensyos mecánicos. Tbl 3. Vribles medids en los ensyos mecánicos flexión y tensión. Tble 3. Vribles mesured in the mechnicl tests to flexion nd tension. Ensyo Flexión rdil y tngencil Tensión Vrible medid en (MP) Resistenci máxim Resistenci máxim Número de repeticiones Pr determinr el tmño muestrl se hizo un prueb piloto con tres réplics por trtmiento pr ls pruebs de Flexión rdil y tngencil y ls de tensión. Este tmño se determino por medio de ls curvs crcterístics de operción, que es un gráfic de l probbilidd de error tipo II contr el prámetro φ que reflej l medid en l cul l hipótesis nul es fls. Pr determinr ls posibles relciones existentes entre l estructur intern del mteril y ls propieddes mecánics resistenci tensión y flexión se relizó un nálisis de vrinz pr observr ls diferencis más significtivs. ls vribles con diferenci significtiv se le relizron comprción múltiple con pruebs DUNCN un nivel de significnci del 5%. 3. RESULTDOS Y DISCUSIÓN L Figur 5, muestr l estructur ntómic de l gudu en l cep y en l bs del elemento, 4 4
86 Osorio et l donde se evidencin demás ls cps externs, medis e interns que conformn el espesor totl. l obtener ls probets del mteril relizndo un corte trnsversl, se encontró que el espesor totl de l cep es myor en promedio que el de l bs lo lrgo del culmo o tllo. L unión entre fibrs y el prénquim se d por l presenci de celuloss y hemiceluloss que son crbohidrtos de lto peso moleculr, demás de lignin que es un complejo polimérico presente en el mteril. L Figur 7, muestr l distribución de céluls de prénquim en l cep y l bs determinds por nálisis de imgen. Se encontró que el porcentje de prénquim increment de l cp extern l intern tnto en l cep como en l bs. Est distribución de céluls de prénquim coinciden con ls reportds por Liese (1998), en l pred del Phyllostchys mkinoi y por Londoño (2002), en GK form mcn. Figur 5. Estructur ntómic del espesor totl 20X Figure 5. ntomicl structure of the totl thickness to 20X L estructur intern de l GK en cd un de ls cps nlizds, se encuentr conformd por céluls de prénquim y hces vsculres, los cules su vez se componen de tejido conductivo (vsos conductores), de fibrs y prénquim (ver figur 6). Figur 7. Distribución de céluls de prénquim con intervlos LSD Figure 7. Distribution of cells of prénquim with intervls LSD l relizr un nálisis de vrinz con un nivel de confinz del 95% se observó que los fctores Zon (Extern, e Intern), y Prtes (Cep y s), resultron significtivos (P<0,05), lo que signific que el porcentje de prénquim, es fectdo por ls zons y ls prtes de donde se extrjeron ls probets. Figur 6. Céluls de prénquim y vsos conductores en l GK Figure 6. Conductive cells of prénquim nd glsses in the GK L Tbl 4, muestr los intervlos múltiples de Duncn con un intervlo de confinz del 95%. El porcentje de prénquim vrió según l zon y ls prtes. El porcentje de prénquim en l zon extern es significtivmente inferior y diferente ls demás zons, mientrs l cep present un porcentje de prénquim significtivmente myor que l bs.
Dyn 153, 2007 87 Tbl 4. Intervlos múltiples de Duncn pr porcentje de prénquim Tble 4. Multiple intervls of Duncn for percentge of prénquim Grupo s C Grupo s 59,03 43,54 24,87 47,37 Lími te Infer ior 57,5 Superi or Número de observ ciones 6 60,49 18 42,0 7 45,00 18 23,4 06 26,33 18 Lími te superi infer or ior Número de observ ciones Zon Intern Extern Prtes 46,1 7 48,56 27 Cep 36,3 9 38,78 27 s 37,58 Promedios con letrs diferentes, en cd fil, son estdísticmente diferentes según l prueb rngos múltiples de Duncn (P<0,05) L Figur 8, d conocer l distribución de ls céluls de tejido conductivo en término de porcentje de áre del espesor totl en l cep y l bs. En l cep el porcentje de tejido conductivo ument de l cp extern l intern, mientrs que en l bs el tejido conductivo disminuye de l cp extern l medi y de ést se increment hci l intern. l relizr un nálisis de vrinz con un nivel de confinz del 95% se observó que los fctores Zon y Prtes resultron significtivos (P<0,05). El porcentje de tejido conductivo es significtivmente superior en l bs que en l cep. Entre l zon extern y medi no se present diferenci significtiv en el porcentje de tejido conductivo, más si entre l intern y ls demás cps (Ver tbl 5). Tbl 5. Intervlos múltiples de Duncn pr el porcentje en l distribución de ls céluls de tejido conductivo Tble 5. Multiple intervls of Duncn for the percentge in the distribution of the conductivo weve cells Gru pos Gru pos Medi Inferio r Superi or Número de observ ciones 16,0 7 15,15 16,98 18 13,0 9 12,18 14,01 18 12,8 6 11,94 13,78 18 Medi inferio r superi or Número de observ ciones Zon Intern Extern Prtes 14,8 0 14,06 15,55 27 s 13,2 1 12,46 13,95 27 Cep Promedios con letrs diferentes, en cd fil, son estdísticmente diferentes según l prueb rngos múltiples de Duncn (P<0,05) Figur 8. Distribución de tejido conductivo en l cep y l bs con intervlos LSD Figure 8. Conductivo weve distribution in the stock nd the bse with intervls LSD Dentro de los hces vsculres, rodendo el tejido conductivo, se encuentr l zon que contiene ls fibrs de l GK. Ess fibrs pueden lcnzr l longitud del entrenudo l ser extríds y tienen diámetros entre los 250 y 550 µm que dependen del tmño del hz vsculr, cuys crcterístics son comunes en fibrs nturles, según Schffer (2000) (ver figur 9).
88 Osorio et l Figur 9. Fibrs de GK Figure 9. Fibers of GK Ls fibrs son unids entre sí por céluls de prénquim. En el extremo de ls fibrs, se observ que ésts están formds por uniddes menores denominds céluls de fibrs, que se hlln en tmños lrgos y cortos y tienen espesores promedio de 7,05 µm (ver figur 10) Figur 11. Distribución de céluls de fibr en l cep y l bs con intervlos LSD Figure 11. Distribution of fiber cells in the stock nd the bse with intervls LSD L Tbl 6, muestr los intervlos múltiples de Duncn con un intervlo de confinz del 95%. L vrible porcentje en l distribución de ls céluls de fibr vrió según l zon presentándose diferenci significtiv entre l zon extern, medi y l intern, siendo myor dicho porcentje en ls cp extern de l bs con respecto l cep lo que coincide con lo descrito por Tong et.l (1995) en otros bmbúes. Tbl 6. Intervlos múltiples de Duncn pr el porcentje en l distribución de ls céluls de fibr. Tble 6. Multiple intervls of Duncn for the percentge in the distribution of the fiber cells. Figur 10. Céluls de fibrs de l GK Figure 10. Fiber cells of the GK L Figur 11 d conocer l distribución de ls céluls de fibr en términos del porcentje de áre del espesor totl en l cep y l bs. El porcentje de fibrs tnto en l cep como en l bs, disminuye de l cp extern l intern. En el nálisis de vrinz con un nivel de confinz del 95%, se observó que los fctores Zon, prtes resultron significtivos (P<0,05). Grupo s C Grupo s Medi Inferio r Superi or Número de observ ciones 62,2 7 60,92 63,60 18 43,3 5 42,02 44,69 18 24,8 9 23,56 26,23 18 Medi Inferio r Superi or Número de observ ciones Zon Extern Intern Prtes 47,5 9 46,50 48,69 27 s 39,4 1 38,33 40,50 27 Cep Promedios con letrs diferentes, en cd fil, son estdísticmente diferentes según l prueb rngos múltiples de Duncn (P<0,05)
Dyn 153, 2007 89 L Tbl 7 muestr los intervlos múltiples de Duncn con un intervlo de confinz del 95% pr l resistenci flexión. L vrible resistenci cmbió según l zon presentándose diferenci significtiv entre l zon extern, medi, intern y totl, siendo myor en l cp extern, lo que se debe que es l que myor porcentje de fibrs y de contenido de silicio present, y se relcion con un lt resistenci del mteril. Entre l bs y l cep tnto con nudos como sin nudos, y en sentido rdil y tngencil existen diferencis significtivs, lo que permite comprobr l heterogeneidd del mteril. Tbl 7. Intervlos múltiples de Duncn pr l resistenci flexión. Tble 7. Multiple intervls of Duncn for the resistnce to flexion Grup o Resistenci máxim (MP) Número de observcio nes Zon 249,11 32 Extern 76,085 32 Intern C 101,23 32 D 106,59 32 Totl Grup o (MP) Número de observcio nes Nudos 138,01 64 Si 128,50 64 No Grup o (MP) Número de observcio nes Prtes 145,42 64 s 121,09 64 Cep Grup o (MP) Número de observcio nes Sentido 117,78 64 Rdil 148,74 64 Tngencil Promedios con letrs diferentes, en cd fil, son estdísticmente diferentes según l prueb rngos múltiples de Duncn (P<0,05) L Figur 12, present l resistenci bjo crgs rdiles y tngenciles, con nudo y sin nudo. L figur muestr que en el sentido rdil l resistenci es myor que l tngencil. En l zon sin nudo o del entrenudo, l resistenci es menor que en l zon de nudos, en mbs direcciones, rdil y tngencil; el comportmiento observdo es similr l encontrdo por Zhou (1981), en Phyllostchys pubescens. Figur 12. Resistenci rdil y tngencil flexión, con nudo y sin nudo Figure 12. Rdil nd tngentil resistnce to flexion, with knot nd without knot L myor resistenci en l zon del nudo se debe un myor concentrción de céluls de fibrs en dich zon, specto tmbién denotdo por Liese (1998). L discontinuidd de céluls de fibrs en el nudo ocsion que l probet flle súbitmente, comportándose como un mteril frágil, donde l fll bjo esfuerzos tngenciles y esfuerzos rdiles se present primero por l ruptur de ls céluls de fibr, specto que md (2001), denomin primer rompimiento de ls fibrs. En el entrenudo l probet fll por plstmiento bjo crgs tngenciles y rdiles (ver figur 13) Figur 13. Flls flexión con nudo y sin nudo Figure 13. Fults to flexion with knot nd without knot
90 Osorio et l L Figur 14, muestr l relción de l resistenci máxim flexión con l estructur intern en el espesor totl, l cp extern, medi e intern. Se observ que en el espesor totl y l cp extern el constituyente que myor influenci present en l resistenci rdil y tngencil, tnto en l cep como en l bs, son ls fibrs, formds en su conjunto por ls céluls de fibrs; specto que se debe l grn concentrción de ésts en dichs zons. En l cp medi, l myor incidenci en l resistenci rdil y tngencil pr l bs y l cep, se debe ls céluls de fibrs. Lo nterior, se explic por l myor resistenci que presentn ls fibrs en comprción con l mtriz compuest por prénquim y tejido conductivo (Moreno et l, 2004 y Wegst et l, 1993), pese que el contenido de céluls de fibr y de prénquim son similres en dich cp. En l cp intern no se puede firmr con certez cul de los constituyentes tienen myor influenci en l resistenci del mteril; sin embrgo es posible firmr que el myor porcentje del áre intern est compuest por prénquim y por lo tnto es de esperrse un menor resistenci socid ls propieddes previmente descrits del mteril constitutivo, pr definir con presición cul de los dos mteriles influenci más en l resistenci. L resistenci l flexión en cd un de ls cps nlizds disminuye de l cp extern l intern, y de l bs hci l cep, mostrndo l resistenci un relción proporcionl l porcentje de céluls de fibrs e inversmente proporcionl l porcentje de céluls de prénquim. L incidenci de cd uno de los constituyentes en l resistenci del mteril pr ls diferentes cps, corrobor lo encontrdo por Lo et l (2004), sin embrgo es necesrio tener en cuent que existen otros spectos como el rreglo interno de los constituyentes en el compuesto que ejercen influenci en l resistenci finl del mteril. s s Cep Cep s Cep Totl Extern Intern Figur 14. Relción de l resistenci Flexión con l estructur intern de l GK Figure 14. Reltion of the resistnce to Flexion with the internl structure of the GK
Dyn 153, 2007 91 L Tbl 9, d conocer los vlores de intervlos de Duncn pr l resistenci máxim de ls probets sometids tensión. L zon totl es l que present myor resistenci máxim, existiendo diferencis significtivs con l zon intern y no con ls demás cps, y de igul mner ls probets sin nudo y extríds de l cep, presentn myor resistenci máxim que quells que tienen nudo y pertenecen l bs, lo que se debe un myor espesor de l pred en l cep que en l bs, specto que coincide por lo notdo por Ciro et l (2005). Tbl 9. Intervlos múltiples de Duncn pr l resistenci máxim tensión. Tble 9. Multiple intervls of Duncn for the Mxim resistnce to tension. Grupos Resistenci Máxim (Mp) Inferior (Mp) Superior (Mp) Número de observcione s 155,42 139,67 171,16 10 Totl 89,89 78,94 100,84 12 79,81 68,86 90,75 12 Extern C 58,94 48,70 69,18 14 Intern 124,15 114,75 133,54 24 No 67,89 60,14 75,62 24 Si 108,62 98,92 118,33 22 Cep 83,41 75,92 90,89 26 s Promedios con letrs diferentes, en cd fil, son estdísticmente diferentes según l prueb rngos múltiples de Duncn (P<0,05) Zon Los vlores de resistenci promedios encontrdos, se encuentrn en los rngos de confinz de los vlores encontrdos por otros investigdores, como López y Chetle (2000) y Ciro et,l (2005) en GK, sí como dentro del rngo de vlores de esfuerzos con otros tipos de bmbúes como los reportdos por md et l. (2001) y hmd (2000) bmbú Phyllostchys edulis y mbu Clcut, lo que muestr l heterogeneidd del mteril ún cundo se somete esfuerzos de tensión. L Figur 15, muestr que l resistenci máxim ument de l bs l cep, y ls probets sin presenci de nudo presentn myor resistenci que ls con nudos, specto que coincide con lo reportdo por Zen Li Zhou (1992) citdo por Hidlgo (2003), y por hmd (2000). Figur 15. Resistenci máxim tensión Figure 15. Mxim resistnce to tension L disminución de l resistenci en el mteril con nudo respecto l sin nudo bjo crgs de tensión, se debe principlmente l discontinuidd de ls fibrs entre el entrenudo y el nudo, convirtiéndose de est mner el nudo, en un punto de bj resistenci, ocsionndo que l probet flle
92 Osorio et l súbitmente en el nudo y se comporte como un mteril frágil, mientrs que en ls probets sin nudo se present un grietmiento lo lrgo de l probet que ocsion l fll del mteril (ver figur 16) que myor influenci present en l resistenci rdil y tngencil, tnto en l cep como en l bs, son ls céluls de fibrs; specto que se debe l grn concentrción de ésts en dichs zons, coincidiendo esto con lo descrito por Tong J Ren (1995) citdos por Hidlgo (2003) y por md et l. (2001). En l cp intern se present un comportmiento similr lo observdo en l prueb de resistenci l flexión Figur 16. Flls en probets tensión Figure 16. Fults in test tubes tension L Figur 17, muestr l relción entre l resistenci tensión y l estructur intern del mteril. Se observ que pr espesor totl, l zon extern, y l zon medi, el constituyente L resistenci l tensión en cd un de ls cps nlizds tmbién disminuye de l cp extern l intern, pero l contrrio l resistenci flexión, disminuye de l cep l bs, observándose nuevmente un relción proporcionl entre l resistenci y el porcentje de céluls de fibrs, e inversmente proporcionl entre l resistenci y el porcentje de céluls de prénquim. Totl Extern Intern Figur 17. Relción de l resistenci tensión con l estructur intern de l GK Figure 17. Reltion of the resistnce to tension with the internl structure of the GK
Dyn 153, 2007 93 4. CONCLUSIONES L distribución de los componentes de l estructur intern tnto en l cep como en l bs es l siguiente: Ls fibrs disminuyen de l cp extern l intern, mientrs que ls céluls de prénquim se comportn de mner contrri, y el tejido conductivo se mntiene csi constnte trvés del espesor totl. Un nálisis de vrinz y un prueb Duncn con un intervlo de confinz del 95%, mostrron que l resistenci l flexión se ve fectd por l zon (bs y cep), por l prte (extern, medi e intern), por l presenci de nudos, por l dirección de plicción de l crg, presentándose diferencis significtivs en cd uno de los vlores obtenidos bjo l influenci de dichs vribles. L resistenci l flexión de l Gudu en el espesor totl, l cp extern y medi, tnto en sentido rdil como tngencil, se ve influencid principlmente de los porcentjes de céluls de fibr, mientrs en l cp intern no se puede firmr con certez cul de los constituyentes ejerce myor incidenci en l resistenci. l igul que en l resistenci flexión, un prueb Duncn con un intervlo de confinz del 95%, mostró que l resistenci l tensión se ve fectd por l zon, por l prte y por l presenci de nudos, presentándose diferencis significtivs en cd uno de los vlores obtenidos bjo l influenci de dichs vribles. L resistenci l tensión de l GK en el espesor totl, l cp extern y medi se ve influencid principlmente por l concentrción de céluls de fibr, mientrs en l zon intern no se puede definir con certez, l igul que en los elementos sometidos flexión. El trbjo relizdo muestr l incidenci que present ls céluls de fibr en l resistenci de l GK, specto que corrobor los resultdos encontrdos por otros utores en otros tipos de bmbú. Sin embrgo, pr determinr con certez l incidenci de cd constituyente (prénquim céluls de fibr), en l resistenci del mteril, es necesrio delntr estudios en l GK nlizndo cd componente por seprdo y relizr modelos geométricos y mtemáticos, y que los modelos de ley de mezcl pr este tipo de mteril no hn ddo buenos resultdos (Osorio 2006). REFERENCIS [1] D. LTIF ET L. 1990. ntomicl fetures nd mechnicl properties of three Mlysin bmboos. Journl Tropicl Forest Science 2(3): 227-234. [2] HMD MNSUR,. 2000. nlysis of Clcutt bmboo for structurl composite mterils. Trbjo de grdo pr optr l titulo de Doctor of Philosophy in Wood Science nd Forest Products. Deprtment of Wood Science nd Forest Products. Virgini Polytechnic Institute nd Stte University. lcksburg. 209 p. Disponible en: http://scholr.lib.vt.edu/theses/vilble/etd- 08212000-10440027/unrestricted (consultd en enero 25 de 2005). [3] MERICN SOCIETY FOR TESTING ND MTERILS. D-1666. 1975. En: nnul book of STM stndrs: designtion Phildelphi. p 459-485. [4] CHETLE DVID; LOPEZ LUIS. 2002. Diseño de Uniones y elementos en estructurs de gudu. Seminrio - Tller vnces en l investigción sobre Gudu. Pereir.p 15-32. [5] CIRO, H; OSORIO, J; VÉLEZ, J. 2005.Determinción de l resistenci mecánic de l gudu ngustifoli kunth tensión y cizlldur. Revist Fcultd Ncionl de gronomí Vol 58 No 1.
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