Diseño de conexiones en elementos estructurales de bambú- guadua laminada pegada prensada, para un proyecto de vivienda / Design of structural elements connections of glued laminated pressed bamboo guadua for a housing project

Abstract

Dentro del marco de un mundo preocupado por el medio ambiente y por las alternativas de industrialización ecoamigables, surgen gran cantidad de investigaciones alrededor de materiales de construcción que permitan el desarrollo de la infraestructura de una sociedad bajo parámetros ambientales aceptables mundialmente. Como uno de estos materiales sobresale el bambú guadua laminada, como una alternativa importante que mezcle el buen comportamiento estructural de la guadua rolliza junto con el manejo y buen acabado de los laminados, permitiendo así, hacer uso del bambú guadua laminada como material principal de obras de infraestructura. A partir de esta premisa, a nivel nacional se desarrollaron diferentes investigaciones buscando la incursión de este nuevo material en el ámbito de la construcción; así lo hizo el Ministerio de Agricultura en convenio con la Universidad Nacional de Colombia al desarrollar el proyecto: vivienda con elementos estructurales en bambú-guadua laminada pegada prensada (GLPP), que buscaba ahondar en todos los parámetros necesarios para desarrollar una vivienda totalmente funcional en el mencionado material. Este fue el punto de partida de esta investigación, en la cual se buscó desarrollar y analizar conexiones aptas para unir los elementos estructurales que componían la vivienda desarrollada en el proyecto del Ministerio de Agricultura. El diseño de estas conexiones partió de encontrar las solicitaciones a las que estaría sometida cada unión y determinar así el número, diámetro y localización de los pernos que sujetarían la unión (según el Manual de Diseño Para Maderas del Grupo Andino (JAC, 1986)) y luego se diseñaron las platinas metálicas que soportarían los pernos usando el método de esfuerzos de trabajo según la NSR- 98 (AIS, 1998). Una vez diseñadas las conexiones se construyó un prototipo de una zona de la estructura de la casa, se aplicó una carga equivalente a la carga viva de diseño (180Kg/m2) y se instrumentó el comportamiento de algunas de las conexiones de la estructura ante la aplicación de la carga mediante la medición de desplazamientos. Luego de la prueba real se procedió a una modelación numérica por elementos finitos de las conexiones que se habían instrumentado en la prueba de carga, con el fin de encontrar la carga límite o de falla de cada una de estas y estimar así si las conexiones presentaban un buen comportamiento y si eran aptas para unir los elementos estructurales de bambú guadua laminada de los que está compuesta la vivienda estudiada. El modelo de prueba de carga se construyó en la Facultad de Artes y se instrumentó y probó en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia./ Abstract. Within the framework of a world concerned about the environment and eco-friendly alternatives of industrialization, arise lot of research about building materials that enable the development of the infrastructure of a society under globally acceptable environmental parameters. As one of these materials laminated bamboo guadua emerges as an important alternative that mixes good structural behavior of bamboo and the handling and good finishing of the laminate, allowing the use of laminated bamboo guadua as the main material works of infrastructure. From this premise, nationally developed different researches to the incursion of new material in the field of construction, so the Ministry of Agriculture in partnership with the Universidad Nacional de Colombia to develop the project: housing with structural elements of glued laminated pressed bamboo guadua (GLPP), which sought to delve into all the parameters necessary to develop a fully functional housing in that material. This was the starting point of this research, which sought to develop and analyze suitable connections for joining the structural elements making up the housing developed in the project of the Ministry of Agriculture. The design of these connections started to find the stresses to which would be subject each joint and determine the number, diameter and location of the bolts of the union (according to the Manual de Diseño Para Maderas del Grupo Andino (JAC, 1986)) and then the plates were designed using the method of work efforts by the NSR-98 (AIS, 1998). Once the connections are designed built a prototype of an area of the structure of the house, we applied a charge equivalent to the design live load (180Kg/m2) and implemented the behavior of some of the connections of the structure before the application of the load by measuring displacement. After the real test it was a finite element numerical modeling of the connections that were implemented in the load test, to find the limit load or failure of each of these connections and estimate if the connections had good behavior and if they were suitable for joining the structural elements of laminated bamboo guadua which is composed of the housing project. The load test model was built on the Art faculty and was implemented and tested in the Engineering Faculty of the Universidad Nacional de Colombia