ESTADO DEL ARTE DE CONSTRUCCIONES CONVENCIONALES DEL BAMBÚ EN COLOMBIA
AUTOR
ARNOLD YESID RODRÍGUEZ SIERRA
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
INGENIERO CIVIL
Director:
Ing. Yohana Catalina Parra Gómez
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ, 2021
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TABLA DE CONTENIDO
1. RESUMEN ... 3
2. INTRODUCCIÓN ... 4
3. OBJETIVOS ... 6
4. DESARROLLO DEL TEMA ... 7
4.1. Historia del bambú. ... 7
4.2. Atributos de la guadua como “Acero vegetal”. ... 10
4.3. Estudios, comparaciones y normatividad colombiana. ... 12
4.4. Construcciones y aplicación del bambú o guadua. ... 19
5. ANALISIS DE RESULTADOS ... 24
6. CONCLUSIONES ... 26
7. BIBLIOGRAFÍA ... 28
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1. RESUMEN
Las construcciones convencionales han sido la razón para conocer las diferentes estrategias de versatilidad a la hora de realizar un proyecto de infraestructura, la cual busca innovar en las necesidades sociales a un bajo costo de manera garantizada. En este documento se presentan las investigaciones, obras y estudios realizados de diversos autores, quienes presentan desde el panorama y trabajo del bambú, como alternativa para la construcción, medio ambiental y económica, de forma que se vea reflejado sus beneficios.
De esta manera, se apreciará el bambú desde su origen, abarcando algunos de los tipos de especies existentes y resaltando el género Guadua Angustifolia, puesto que es la más utilizada en Colombia; además de ello, se observará la comparación y propiedades del bambú con respecto a otros materiales, donde también es importante mencionar la normatividad dada por la NTC y la NSR 10 – Título G, puesto que su implementación permite un correcto manejo y adecuación del material en la construcción.
Por ende, la apreciación del bambú o también conocida como guadua, es una alternativa para construcciones convencionales eficiente, la cual ha dado resultados importantes, económicos y ambientales, de manera que las emisiones de CO2 se reduzcan, en consecuencia, siendo una solución ecológica, además mencionando que el déficit habitacional decrezca dando la oportunidad a la población de adquirir una vivienda de calidad.
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2. INTRODUCCIÓN
El bambú es una planta que cuenta con grandes beneficios y alternativas para realizar obras civiles, mediante la revisión de varios estudios y ensayos realizados por distintos autores, se reconoce mediante criterios cualitativos como han sido aprovechadas las propiedades en
diversidad de construcciones (Ye y Fu, 2018; Morán, 2015; Ordóñez, 2002; et al.), siendo “una planta que ofrece un material resistente y maleable, implementada como parte de la infraestructura de hogares, puentes” (Olsen, 1998), puertas, paredes, edificaciones, etc.
Este recurso de construcción también al emplearlo en dichas obras civiles, busca mitigar la contaminación ambiental que se genera al construir de manera convencional, porque los materiales de uso tradicional tales como arena, cal, piedra caliza, entre otros, no son de uso renovable; en otro contexto durante el mismo proceso de construcción de diferentes obras, han sido foco de contaminación de gases de efecto invernadero como por ejemplo el dióxido de carbono CO2 (Growing Buildings, S.L., 2018). Por lo tanto, es preciso preguntar, ¿cómo reducir los niveles de CO2 producidos en la construcción, de manera que se use una fuente ecológica renovable y efectiva?
De manera que este documento, inicia con la historia del bambú, cuya etimología conlleva a presentar los atributos de la guadua como "acero vegetal", posteriormente se abarcarán los estudios presentados por algunos autores donde se resalta la comparación con respecto a algunos materiales usados cotidianamente en la construcción, además de la normatividad que se emplea actualmente como la NTC y NSR 10. Por último, se hará énfasis en construcciones y aplicaciones de la guadua o bambú en Colombia.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 5 Esta planta ha tenido un uso importante como pilar de la construcción desde la antigüedad, por lo tanto, sus propiedades anteriormente mencionadas, no han sido desconocidas por sus costos, donde en algunos lugares y a través de la historia también se ha reconocido como “la madera de los pobres” (Morán Ubidia, 2015: 3), de tal manera que ha sido asequible para el desarrollo del hombre y del mismo modo, es reconocida como una planta que crece de manera rápida, en consecuencia, se puede contemplar como un recurso de rápido crecimiento (Lara Consuegra, 2013).
De esta manera se puede reconocer que el bambú posee una gran variedad de posibilidades al momento de trabajarlo, lo cual ha facilitado diversificar los proyectos de construcción con un alto margen de tolerancia a la compresión y la tracción en comparación con otras materias primas, tanto de origen vegetal, como no vegetal (Borges et al., 2013). Por último, aparte de ser utilizado como soporte para columnas o vigas, el bambú ofrece una propuesta estética per sé por la textura y color que puede agradar a grupos, comunidades o espacios especiales que buscan dentro de sus preferencias y gustos, lo cercano a lo natural renovable y amigable con el medio ambiente, de manera, que la caracterización, estudios y construcciones realizadas por los diversos autores, muestran el bambú como material alternativo para obras convencionales.
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3. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Compilar a través de fuentes documentales que resaltan el bambú como una alternativa amigable con el medio ambiente para la elaboración de proyectos de infraestructura en Colombia.
OBJETIVO ESPECÍFICO
• Presentar los estudios realizados por diversos autores a partir del uso del bambú para la aplicación de elementos dentro de la infraestructura.
• Abordar los resultados presentados por estudios previos para el manejo adecuado del bambú a la hora de realizar estructuras.
• Mostrar la disminución de costos por medio de utilización del bambú como alternativa por medio de un bien más viable y ecológico.
• Contrastar como alternativa ambiental el uso del bambú, como material renovable para la utilización en proyectos de construcción con materiales tradicionales.
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4. DESARROLLO DEL TEMA
4.1. Historia del bambú.
El bambú también conocido como guadua el cual corresponde a un grupo variado de especies, es una planta que existe en todos los continentes del mundo (Palacios, 2009), con excepción de Europa. En América han sido identificadas aproximadamente 440 especies de este recurso, de las cuales 320 son maderas útiles para construcción. Asia es el mayor continente de variedad de especies con cerca de 1000 y África es el menor con cerca de dos especies.
Para abordar la temática del uso como material de construcción no solo como utensilio o artefacto de bambú (Palacios, 2009, pág. 28) en edificaciones, es preciso remontarnos a los antecedentes en donde la evidencia arqueológica más antigua que se encontró para el presente documento, es el trabajo de la arqueóloga Karen E. Stothert, quien en 1988 dató una antigüedad de 9.500 años la cual estaba hecha de bambú, hallazgo descubierto en la península Santa Helena cerca de
Guayaquil en la costa de Ecuador.
Una de las culturas materiales más representativas del bambú estuvo ubicada en la parte noroccidental de Suramérica (Palacios, 2009, pág. 366), entre la Costa Atlántica de Colombia y el golfo de Guayaquil en Ecuador, en la costa Pacífica. En dichas zonas se encontraron los más grandes y densos bosques de guadua con mayor variedad de especies; allí los grupos indígenas desarrollaron las primeras tecnologías de construcción de viviendas y puentes con bambú, además de consolidar diferentes herramientas y mecanismo de desarrollo dentro de sus culturas.
Lo anterior es de relevancia para el presente trabajo porque se evidencia el potencial histórico que ha tenido Colombia al ubicarse en una posición estratégica y alternativa, para convertirse en
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 8 unos de los epicentros en el uso de bambú, como materia prima para la edificación y labor de construcción que llegan y se reconocen desde nuestros días.
De hecho, antioqueños descendientes de los españoles a mediados del siglo XVIII, emigraron hacia las montañas fundando el estado de Caldas y la ciudad de Manizales (Palacios, 2009); para desplazarse utilizaron grupos indígenas como guías y sobre estos caía la responsabilidad de conseguir alimento, construir botes, puentes y viviendas temporales (construidas típicamente en guadua), en las cuales podían vivir varios meses, donde después mediante estos diferentes mecanismos de supervivencia y desarrollo, terminaban fundando nuevos pueblos y grupos poblacionales.
De manera que a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, se construían casas de bahareque con guadua y se revocaban con la tradicional mezcla de boñiga de caballo y arcilla (Palacios, 2009) y luego en los años setenta, estas se revocaban con mortero de cemento (una parte de cemento por dos de arena). Hoy en día, en diferentes cabeceras municipales como por ejemplo la plaza central del municipio de Cogua, fue diseñada al estilo urbanístico colonial con forma de damero, reconocible por el uso de bareque cuya composición como expone (Palacios, 2009, pág. 30), requiere guadua y aún conserva su estilo y edificación original.
Por otro lado, la denominación de “bambú” se utilizó por primera vez en la nomenclatura botánica Carl Von Linné en 1758 (Oyague, 2014), a pesar de que solo se reconoce desde su aparición en la tierra hace unos 250 millones de años (Kumar & Sastry, 1997), cuando los dinosaurios eran todavía las especies animales dominantes.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 9 Velenosvsky sostiene que la planta tuvo origen en la era cretácea un poco antes de la
iniciación de la terciaria (Oyague, 2014), cuando el hombre apareció. Por otro lado, Judziewicz et al. (1999) menciona que:
Colombia tiene más de 51000 especies de plantas y es considerado uno de los cinco países megadiversos del mundo. Es el segundo país de América, después de Brasil (en diversidad de bambúes), con 18 géneros, 105 especies y cinco variedades, de las cuales 24 son especies endémicas, 69 son bambúes leñosos y 36 son bambúes herbáceos. La diversidad de los géneros leñosos es: Artrostylidium (9 spp.), Aulonemia (6 spp.), Chusquea (36 spp.), Elytrostachys (2 spp.), Guadua (9 spp.+ 3 var.), Merostachys (1 sp.), Otatea (1 sp.), y Rhipidocladum (7 spp.); y de los herbáceos es: Arberella (1 sp.), Cryptochloa (3 spp.), Lithachne (2 spp.), Maclurolyra (1 sp.), Olyra (8 spp.), Pariana (3spp.), Parodiolyra (3 spp.), Piresia (2 spp.), Raddiella (2 spp.), y Streptogyna (1 sp.). Citado en (Londoño, 2011).
Según estudios e informes, su altura puede variar desde unos pocos centímetros –como en el género Radiella– hasta 40 m en el caso de especies gigantes –como el Dendrocalamus giganteus–
y algunas de éstas que llegan a crecer hasta 100 cm por día, o como la guadua angustifolia o también llamada Guadua Rolliza, la cual crece entre 15 m a 30 m en menos de cinco meses, es decir, 11 hasta 21 cm al día (Ordóñez Candelaria, Mejía Saulés, Bárcenas Pazos, & Institulo de Ecología A.C., 2002), sumando a esto que en Colombia el 90 % de guadua que se obtiene por año es utilizada para construcción (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2020). De igual manera, según Enrique Reig Navarro afirma: “Un gran factor a favor del uso del bambú para la construcción en algunas zonas, (…), es la absorción de las vibraciones de los terremotos mientras que las estructuras de hormigón se desmoronan” (p.22). De forma que estas estructuras en bambú brindan seguridad en zonas sísmicas. (Navarro, 2019).
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 10 4.2. Atributos de la guadua como “Acero vegetal”.
Agregando a estas diferentes especies, hay tener en cuenta que hoy en día la guadua se le conoce como “acero vegetal”, debido a sus propiedades de flexibilidad, resistencia y durabilidad (Vélez, s.f.), el Instituto Alemán de Pruebas de Materiales de Construcción Civil de Stuttgart realizo estudios en 1999 concluyó que una varilla de hierro 1 cm2 de sección resiste 40 KN a tracción y una sección de 12 cm2 de guadua resiste 216 KN por ello su denominación (Espriella, 2016); siempre y cuando se tenga presente que por ser un material natural, sus propiedades física y mecánicas difieren dependiendo su edad (Luna, Takeuchi, Granados, Fabian, & Lozano, 2011, pág. 67). En consecuencia, son visibles las ventajas con relación a fuentes no renovables de origen mineral como lo son la arena, cal, piedra caliza, etc., pero además se ha convertido en un recurso eficiente en términos ecológicos, porque crece en intervalos de tiempo más cortos que otras fuentes de material constructivo de origen vegetal como por ejemplo, la planta reconocida como el pino, el cual una vez cortado, no retoña y además crece aproximadamente 60 cm por año (Logan, 2017), siendo también una especie foránea donde su incorporación implica un impacto en los ecosistemas endémicos y nativos, añadiendo las aplicaciones para construcción, tales como ensamblaje simple y reemplazo simple de partes estructurales, además de la
reutilización de partes (Torres, Segarra, & Bragança, 2019) entre otras.
Paralelamente desde el aspecto medio ambiental, es palpable desde una ventaja económica frente a otras materias primas de construcción de su mismo origen como el sapan, pinto, eucalipto o el cedro, donde los anteriores mencionados son de renovación más lenta que la guadua porque acarrean más costos en su producción, ergo y el consumidor final puede contemplar la especie anteriormente mencionada en nuestro trabajo como una materia prima más barata y rentable,
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 11 añadiendo el hecho de la disminución de peso y volumen de materias primas con menor gasto de energía (González, 2005). Así mismo puede ser considerada como un material que puede reducir el costo de una vivienda o edificación hasta en un 50% o 60% (ARQUINÉTPOLIS, s.f.), de forma que la planificación y ejecución de proyectos en términos económico-financiero y ambientales puedan ser viables (Hidrovo de la Torre & López Molina, 2018).
Según las vivencias y realidades sociales para adquirir una casa en Colombia estratos 1 y 2 se ha convertido en una situación difícil ante la tasa de desempleo que ha incrementado en los últimos años, teniendo conocimiento sobre el aumento poblacional y el costo que implican los materiales para una vivienda convencional (Villada Castañeda, 2015, pág. 14), sin embargo es allí donde el bambú se convierte en una oportunidad de construcción de buena calidad y económica.
Como bien se señala en diversos documentos, el bambú es una planta que combate el cambio climático para reemplazar el ladrillo, cemento y acero, los cuales, a través de esta
implementación, reducen grandes cantidades de CO2 (Villada Castañeda, 2015), por lo tanto, se reconoce una de sus grandes propiedades de mayor relevancia para la construcción.
La caracterización del bambú varía dependiendo de sus especies y su determinado uso,
contextualizando cada uno de los términos anteriormente mencionados en el presente documento.
A continuación, se darán a conocer las propiedades físico-mecánicas dadas por el trabajo de grado de Samuel Martínez, quien a su vez lo tomó en cuenta de varios estudios y diversos autores (García, 2015), analizando los esfuerzos investigativos y documentales a los cuales puede ser sometido este material de la siguiente forma:
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➢ Peso específico: Varía con la humedad y porción analizada. Oscila entre 700 y 800 𝑘𝑔 𝑚⁄ 3.
➢ Compresión: se da en función de su longitud y diámetro de la pieza a estudiar, además depende de la normatividad a utilizar.
➢ Tracción: Depende del elemento de la caña ensayado (base, centro o cima), del porcentaje de humedad, del elemento a ensayar y de la presencia o n° de nudos.
➢ Módulo de elasticidad: 17468 MPa
➢ Cortante: Este esfuerzo se tiene en cuenta debido a las juntas o uniones, por lo tanto, varia 9.4 MPa.
4.3. Estudios, comparaciones y normatividad colombiana.
Para demostrar que es una alternativa contemporánea y eficaz para los procesos de
construcción, se debe tener en cuenta sus propiedades y beneficios, tales como la resistencia a la tracción comparables al acero o incluso, la resistencia a la compresión equiparable al hormigón (Soler, 2016/2017). De esta manera el estudio realizado por Jorge Lara Consuegra (2013), presenta una tabla en comparación con otros materiales convencionales con cada una de sus propiedades mecánicas, sometidos a esfuerzos de compresión y tracción (Tablas 1 y 2).
Tabla 1.
EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
MATERIALES UTILIZADOS A COMPRESIÓN
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 13 Ladrillos cerámicos 60 a 120 daN/cm2
Piedra natural 100 a 2500 daN/cm2 Bloque H-P y hormigones 250 a 400 daN/cm2 Madera 150 a 1000 daN/cm2 Bambú (Phyllostachys aurea) 650 a 1200 daN/cm2
Tabla 2.
EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
MATERIALES UTILIZADOS A TRACCIÓN
Acero Hasta 210.000 MPa Hierro 160.000 a 180.000 MPa Madera 7.000 a 14.000 MPa Bambú (Phyllostachys aurea) 10.000 a 23.000 MPa
El tipo de bambú presentado en la Tabla 1 es Phyllostachys aurea, la cual muestra una
respuesta óptima como material sometido a esfuerzos de compresión y en la Tabla 2 su esfuerzo de tracción es mejor comparándola con otro tipo de maderas, sin embargo, no supera al acero o el hierro. Hay que resaltar que, debido a la gran variedad de bambú existente como la guadua angustifolia, pueden alcanzar módulos elásticos más altos de los presentados en la tabla 1 y obtenidos con el bambú Phyllostachys aurea (Lara Consuegra, 2013).
Nota. Comparación cuantitativa a esfuerzo de compresión del bambú frente otros materiales. Tomado de Lara, J.
(2013). EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. (Ed. 1). Universidad de Lleida, España.
Nota. Comparación cuantitativa a esfuerzo de tracción del bambú frente otros materiales. Tomado de Lara, J.
(2013). EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. (Ed. 1). Universidad de Lleida, España.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 14 Por ello, en Colombia, la especie que ha sido pionera por sus bondades de durabilidad
mediante los procesos de construcción y edificación, es la identificada como Guadua angustifolia Kunth, recurso aprovechado por sus funciones estructurales, pero por naturaleza debido a
estudios mencionados por Mateo Gutiérrez, es un material que presenta una disminución de resistencia mecánica, si hay un aumento en su contenido de humedad (Gutiérrez González &
Takeuchi Tam, 2014). Por tal motivo en el año 2002, se presentó la necesidad de iniciar una normativa de acuerdo con el Instituto de Normas Técnicas Colombianas - INCONTEC con el fin de mejorar la calidad de los productos de diferentes construcciones a través de una correcta metodología y caracterización del material, donde la guadua no fue la excepción.
Con el acompañamiento del ICONTEC, del Comité Colombiano para la Normalización del bambú-guadua, de la Sociedad Colombina del bambú y de diferentes instituciones del sector gubernamental, del sector privado y del sector académico, se han elaborado y aprobado hasta el momento nueve (9) Normas Técnicas Colombianas:
NTC 5300 Cosecha y Poscosecha de los culmos de Guadua angustifolia Kunth.
NTC 5301 Secado e inmunizado de los culmos de Guadua angustifolia Kunth.
NTC 5405 Propagación vegetativa de Guadua angustifolia Kunth.
NTC 5407 Uniones para estructuras construidas en Guadua angustifolia Kunth.
NTC 5458 Artesanías y muebles con culmos maduros de Guadua angustifolia Kunth.
NTC 5525. Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua angustifola Kunth.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 15 NTC 5726. Mensura e Inventario de rodales de Guadua angustifolia Kunth para
aprovechamientos con fines comerciales.
NTC 5727. Terminología aplicada a la Guadua y a sus procesos.
NTC 5829 Obtención de latas y tablillas de Guadua angustifolia Kunth. (Londoño, 2011).
Eventualmente la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS) en la NSR – 10, título G – Estructuras de madera y estructuras de guadua, menciona y direcciona para un adecuado uso y manejo la guadua angustifolia, la cual especifica en su capítulo 12 una frase que determina la intencionalidad de la normatividad: “Una estructura de guadua diseñada de acuerdo con los requisitos de este reglamento, tendrá un nivel de seguridad equivalente al de las estructuras diseñadas con otros materiales” (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2010); de manera que las exigencias dadas, son utilizadas en la actualidad para la correspondiente
infraestructura de guadua, donde también se menciona la limitación que hay del documento solo para viviendas de dos pisos y no para diseños diferentes a estas estructuras.
De tal forma, la AIS indica los parámetros en la actualidad que se deben seguir para un
apropiado manejo de la guadua, por lo tanto, se deben partir desde el momento de su producción, diseño estructural y demás requisitos necesarios. Esto incluye también los ensayos a los que debe ser sometida. A continuación, se mostrarán los requisitos de la calidad para guadua estructural de la NSR 10, en el capítulo G 12, sección 3.1, los cuales se deben usar en Colombia para la
realización de construcciones con guadua rolliza.
(a) La guadua debe ser de la especie Guadua angustifolia Kunth. El presente capitulo no contempla la posibilidad de utilizar otras especies de bambúes como elemento estructural.
(b) La edad de cosecha para guadua estructural debe estar entre los 4 y los 6 años.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 16 (c) El contenido de humedad de la guadua debe corresponder con el contenido de humedad de equilibrio del lugar. Cuando las edificaciones se construyan con guadua en estado verde se deben tener en cuenta todas las precauciones posibles para garantizar que las piezas al secarse tengan el dimensionamiento previsto en el diseño.
(d) La guadua estructural debe tener una buena durabilidad natural o estar adecuadamente preservada. Además, se deben aplicar todos los recursos para protegerla mediante el diseño del contacto con la humedad, la radiación solar, los insectos y los hongos. (AIS, 2010, p.107) Así mismo, la NSR 10 busca garantizar calidad estructural, de forma que la implementación de materiales certifique la seguridad del empleador, sumando al hecho de su adecuado
mantenimiento a causa del origen natural de la guadua. Por ello la normatividad da los valores de esfuerzos admisibles y módulos de elasticidad.
Tabla 3.
Esfuerzos admisibles Fi (MPa), CH=12%
Fb Ft Fc Fp* Fv
Flexión Tracción Compresión ║ Compresión ┴ Corte
15 18 14 1.4 1.2
Nota. ║ = compresión paralela al eje longitudinal. ┴ = compresión perpendicular al eje longitudinal. *La resistencia a la compresión perpendicular está calculada para entrenudos rellenos con mortero de cemento. CH = Contenido de humedad. Tomado de (AIS, 2010).
Tabla 4.
Módulos de elasticidad, Ei (MPa), CH=12%
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Módulo Módulo percentil 5 Módulo mínimo
promedio E0.5 E0.05 Emin
9.500 7.500 4.000
Nota. Datos obtenidos por en la sección G.12.7.4. por medio de una ecuación. CH = Contenido de humedad.
Tomado de (AIS, 2010).
De manera que se puede presentar un ejemplo de las gráficas de esfuerzo vs deformación, dándola a conocer longitudinal de probetas ensayadas a tracción paralela a la fibra (T) para determinar el módulo de elasticidad longitudinal (𝐸𝑇). (Pinilla, 2013)
Figura 1. Este cálculo lo demuestra Pinilla a partir de la normatividad exigida en la NTC5525. Tomado de
Determinación de los valores de esfuerzos admisibles del bambú Guadua angustifolia Kunth de departamento de Tolima. 2013.
De acuerdo con el documento de Jorge Lara, se presenta un estudio en el cual se compara una viga de acero con una viga de bambú en donde se presentan diferentes fatores y se dan diferentes puntuaciones (Lara Consuegra, 2013).
Tabla 5.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 18 EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
Criterios (Puntuación máxima)
VIGA DE ACERO (Perfil IPN de 6 m)
Puntuación obtenida
VIGA DE BAMBÚ (Caña de 6 m)
Puntuación obtenida.
Cualificación de los trabajadores (10)
Tradicional, pero necesita de
grúas para el izado 7 Puede ser puesto en obra
fácilmente 10
Estilo arquitectónico (5) Estilo frío e industrializado 1 Arquitectura vegetal 5
Proceso de obtención (10)
Materia prima no renovable, necesidad muy grande de
energía en su proceso de obtención/fabricación
2
Materia prima renovable, que a la vez absorbe CO2 y
aporta oxígeno a nuestra atmósfera.
10
Emisiones tóxicas durante su obtención/producción
(10)
Para la obtención del acero, se vierten a la atmósfera toxinas, sulfuros, dioxinas, metales
pesados, CO2 que pasan literalmente al medio ambiente
2
No se produce contaminación a no ser que se usen herramientas
que usen combustibles
10
Comportamiento frente
la humedad (10) Proceso de oxidación 1
Bueno pues es difusor, aunque en zonas con
frecuente humedad conviene proteger
6
Comportamiento estático (10)
Demasiado rígido frente a
sismos o terremotos 3 Material extremadamente
flexible y deformable 10 Protección contra el
ruido (5) No es aislante del ruido 2 Puede aislar hasta 30 dB 4
Costos de obra (10) Altos 2 Bajos 10
Tiempo y medios para la ejecución y puesta en
obra (10)
Necesidad de equipos auxiliares caros, como grúas,
baja maniobrabilidad
3 Alta maniobrabilidad y
manipulación 10
Mantenimiento (5)
Poco si está embebido en hormigón o presente en interiores, alto mantenimiento
en exteriores
1
Debería barnizarse máximo cada 3 años si está
presente en exteriores
3
Resistencia a tracción
(10) Superior 10 Alta 7
Durabilidad (5) 50 años de servicio 5 30 años de servicio 3
Costo de un metro cubico de material (10)
11.775 € (51’580.434 COP.) 1 172 € (753.446 COP.) 10
Nota. Ventajas según los diversos criterios comparativos cuantitativos. Tomado de Lara, J. (2013). EL BAMBÚ COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. (Ed. 1). Universidad de Lleida, España.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 19 La tabla muestra tan solo algunos de los aspectos de comparación, sin embargo, se debe tener presente que no existen solamente esos, sino hay que sumarle sus ventajas frente a más
materiales. Teniendo en cuenta que “el bambú es un material que ha tenido innumerables usos”
(Brandy, Clauser, & Vaccari, 2002, 1997, 1991, 1986, 1977, 1971, 1963, 1956, 1979, 1975, 1972, 1968, 1965, 1959, 1957, 1951, 1947, 1944, 1940, 1937, 1931, 1929), los resultados arrojados del estudio realizado por Lara Consuegra, J., demuestra los beneficios ambientales presentados del bambú, dado caso la guadua angustifolia, siendo esta la planta que más oxigeno produce en el mundo, desarrolla entre 33 a 35 toneladas anuales por hectárea (Lara Consuegra, 2013).
La relevancia de la guadua como uso de material de construcción verde, tiene como objetivo promover la conservación que disminuya el consumo de los recursos no renovables, reduciendo los impactos ambientales asociados a las actividades industriales modernas (Ye & Fu, 2018), 2018), inclusive para luchar contra la deforestación (Navarro, 2019), de tal forma como lo estipula también Felipe González en su tesis, los recursos energéticos son menores para una construcción de guadua que con concreto (González, 2005).
De allí parte la idea del aprovechamiento de sus propiedades enfocando el alcance de sus aplicaciones, en consecuencia, permitiendo contemplar la guadua en esta época moderna como un elemento de construcción, ampliando las diversas aristas como por ejemplo versatilidad, resistencia, belleza, alta ingeniería y hasta trabajos arquitectónicos de gran envergadura.
4.4. Construcciones y aplicación del bambú o guadua.
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 20 El arquitecto Simón Vélez descubrió una técnica que cambió la forma en la que se podía construir con bambú, la cual consiste en inyectar un mortero de cemento en las cámaras vacías de bambú con varias uniones estructurales (Vélez, s.f). Este arquitecto menciona que “los esfuerzos de tracción para cualquier tipo de material en estructuras son los más difíciles de resolver y su relación peso-resistencia, sólo es comparable con las obtenidas por aleaciones de metales de la era espacial (…) la guadua es un milagro” (Delgado, 2006). Además, esta técnica permite crear construcciones con luces más largas y mayores cargas. (Umaña, 2010).
Es allí donde por medio de una idea y necesidad, Vélez ha marcado la historia con estructuras en guadua a través del mundo entero, como lo fue un puente elaborado en China y algunas de las más conocidas en Colombia como la Catedral de Pereira (Figura 2) o el Pabellón Zeri Manizales (Figura 3), donde en cada una de esta edificaciones Vélez aplicó este material de ingeniería a sus proyectos, pasando de uniones simples y trabajando la guadua solo a compresión para luego pasar a estructuras complejas y con grandes voladizos (Delgado, 2006).
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 21 Figura 2. Iglesia en Pereira, Colombia. Vista exterior. Tomado de Delgado, E. S. Simón Vélez “Símbolo y Búsqueda de lo Primitivo” (p.227). 2006.
Figura 3. Pabellón Zeri Manizales, Colombia. Tomado de Delgado, E. S. Simón Vélez “Símbolo y Búsqueda de lo Primitivo” (p.169). 2006.
Por consiguiente, varios investigadores, ingenieros y arquitectos han incursionado en el mundo del bambú o guadua, plasmando en documentos la exposición de sus hallazgos mediante construcciones o proyectos como puentes, viviendas, estructuras ligeras o muros de contención, un ejemplo de ello que menciona Virginia Umaña (2009), es la aplicación de guadua en vez de gaviones, hormigón o mampostería de forma que se eviten costos tan altos para demostrar la efectividad del bambú o guadua a la hora de soportar esfuerzos en un muro de contención.
Cabe mencionar el trabajo realizado por el alemán Jörg Stamm, constructor de puentes, donde uno de sus trabajos más reconocidos es el puente realizado en Cúcuta con guadúa, considerado un símbolo para la población (Umaña V. C., 2010).
Las uniones y elementos de conexión deben ser los adecuados a la hora del montaje y manejo de las estructuras, como barras, cuerdas o pasadores (Aguilar Larrinaga, Diaz Grande, & Montón Lecumberri, 2018), teniendo en cuenta siempre los cálculos estructurales, en viviendas y
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 22 mediciones adecuadas generadas con un fin en común, el ahorro energético evitando el alto impacto ambiental, así lo demuestra N. Rodríguez et al., en su artículo del bambú como
alternativa sostenible de construcción de viviendas. Para comunidades indígenas, teniendo como base el género de planta Guadua Angustifolia (Rodríguez, Dill, Bidegaray, & Botero, 2006).
Ahora bien, William Ramírez (2013), realizó un estudio de factibilidad para llevar a cabo un proyecto similar en Melgar – Tolima, solo que el autor lo vio como alternativa de construcción para un ámbito turístico (CASANOVA, 2013)
Por otro lado, una de las ventajas que ofrece la guadua, es el valor social y económico a la hora de su manejo, por ejemplo, una plantación de 20X20 m produce después de cinco años, suficiente material para construir dos casas de 8X8 m, de acuerdo con datos de la Fundación del Medio Ambiente del Bambú, Bali, Indonesia. Agregando a esto, el hecho de la energía que se requiere para su transformación es mucho menor a diferencia de otros materiales (Ordoñez et al, 2002), por lo tanto, a la hora de construir, podemos apreciar sus grandes beneficios en cuanto a costos y mano de obra de calidad.
Al ser un material liviano y resistente, genera estructuras ligeras, fuertes y flexibles,
importantes para soluciones sismorresistentes (Oyague, 2014),de manera que la cimentación que se maneja es baja a causa de la reducción que hay en el peso de la estructura. La combinación del bambú junto con otros materiales es viable, pero en cuanto al uso para los cimientos y zapatas varía dependiendo de la resistencia del suelo y también del peso de los muros y el techo, sin embargo, es recomendable que el cimiento suba por lo menos 20 cm sobre el suelo y así evitar las filtraciones de agua dentro de la edificación (Ordoñez et al., 2002).
A las estructuras portantes debido a su caracterización de elementos verticales, horizontales o diagonales, la calidad depende de la estabilidad, de manera que se debe cumplir la
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 23 correspondiente normatividad, ya sea las NTC en Colombia para ciertos elementos o la norma E.
100 Bambú, así como también la NSR 10, adjuntando que lo emplean otros países como Perú según el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Es importante saber que habilitar la guadua para estructuras requiere varios procedimientos, “como lo son la verificación y
clasificación de dicha materia prima de acuerdo con su calidad, teniendo en cuenta sus usos y aplicaciones, cantidades, cortes y uniones metálicos, asimismo, los materiales requeridos para el proyecto a realizar” (Cerrón, 2014).
Los beneficios del manejo estructural a partir de la guadua como material alternativo, y certificados por la normatividad en donde se maneja esta planta para construcciones, genera fácil accesibilidad para distintos proyectos, ahorrando dinero y teniendo calidad estructural como lo reflejan los documentos de los autores Vélez, Lara, Palacios, entre otros, de manera que sea un bien social y económico para los países, el medio ambiente y más en el estado actual de
Colombia, cuando el déficit habitacional después del censo poblacional del 2018 realizado por el Dane, se ha incrementado y tiene un valor del 36.6% (Dinero , 2020), donde la demanda de vivienda es mayor, pero debido a la implementación de este material como alternativa en
construcción, se puede suplir la necesidad y bajar este porcentaje para mejorar la calidad de vida de la población.
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5. ANALISIS DE RESULTADOS
De acuerdo a los datos obtenidos en cada uno de los estudios y construcciones elaboradas por los diferentes autores, es correcto precisar como el bambú o guadua, es una buena alternativa como material de construcción, tal como lo concluyó un estudio una varilla de hierro de 1 cm2 de sección resiste la tracción de 40 KN y una guadua con una sección de 12 cm2 resiste 216 KN, de manera que de allí parte su denominación como acero vegetal, así mismo el aporte que genera para la conservación del medio ambiente, puesto que absorbe cuatro veces más el CO2 que otras especies de árboles de madera común, además de la reducción del uso de materiales
contaminantes.
Ahora bien, las cualidades únicas de esta planta, demostraron su ventaja socio económica para las viviendas sociales, de manera que se pueda proyectar construcciones sostenibles, resaltando el hecho de la disminución de costos hasta un 60%, de manera que la población con menos recursos económicos tenga la oportunidad de vivienda y así disminuir el déficit habitacional en Colombia.
Al ser un material liviano y resistente como se refleja en las tablas 1 y 2, la resistencia que tiene frente otro tipo de maderas, como en el ensayo a tracción, obteniendo el Bambú
(Phyllostachys aurea) 10.000 a 23.000 MPa o a esfuerzos de compresión, dando como resultado el mismo tipo de bambú 650 a 1200 daN/cm2, es decir, permite la realización de estructuras sismo resistentes, así mismo su implementación en una estructura reduce notablemente la cimentación, disminuyendo la emisión de gases.
Por ende, el uso de la guadua debe ser adecuado, ya que Colombia cuenta con la NSR 10, quien da los módulos de elasticidad y esfuerzos admisibles (Tabla 3 y Tabla 4), agregando las
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 25 metodologías y caracterizaciones de la NTC, así aprovechar al máximo y obtener todas las ventajas que la guadua o bambú dan para la realización de construcciones.
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6. CONCLUSIONES
• Los resultados obtenidos a partir de las diversas investigaciones y estudios realizados por los autores expuestos en el presente documento, caracterizan el bambú como un material eficaz y alternativo para construir y hacer edificaciones. Desde el criterio investigativo y plasmado de Simón Vélez como arquitecto de Colombia, además de otros autores,
demostraron su eficiencia de manera que el bambú o guadua puede ser comparado con los materiales tradicionales de construcción.
• Los experimentos realizados están centrados en las propiedades de dicho material como un eje de trabajo, un ejemplo de ello se ve reflejado en la tabla 1, se pueden apreciar los esfuerzos a compresión con respecto de la madera convencional, teniendo como resultado una mayor resistencia del bambú (Phyllostachys aurea). Adicionando a ello, la
versatilidad de la Guadua Angustifolia con el sistema de llenado de cemento, permite la unión con más segmentos y proporciona efectividad los esfuerzos a tracción.
• La adecuación metodológica correspondiente para la implementación del bambú como viga y/o columna dentro de una estructura, depende de la variedad en las alternativas de aplicación debido a las necesidades requeridas, sin embargo, hay que tener en cuenta algunos requisitos a la hora de ser utilizado, tales como las propiedades del suelo, el peso o carga, a las que van a ser sometidas, siempre y cuando se siga la normatividad definida por la NSR 10 Título G y la NTC, mencionadas en el documento.
• Los costos son más bajos al implementar el bambú como alternativa en una construcción convencional, estos valores varían dependiendo del tipo de proyecto por causas tales como una reducción en la cimentación que se debe usar, adicionando como resultado un menor peso y volumen de la estructura, dando como producto un beneficio económico a
Arnold Yesid Rodríguez Sierra 27 las personas que lo utilicen, por lo tanto, generar accesibilidad a quienes tengan pocos recursos monetarios.
• El bambú es eficiente en términos ecológicos, porque como materia prima orgánica renovable y durante su periodo de producción aporta oxígeno, siendo un beneficio ambiental, además de los aportes generados al desarrollo de Colombia en grandes proporciones disminuyendo el gasto energético producido en las construcciones.
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