MANUAL DE ESTRUCTURAS EN BAMBU Ejemplos de estructuras en el mundo, con bambú: Arquitectos Licencias de construccion Licencias de construccion Nos encargamos de todo el proceso de construcción nueva o remodelación. Desde su "Licencia de construcción" hasta los acabados estéticos de su nueva casa. Arquitecto Oscar Perez Cel 3196955696 Tel 8063561 Pagina web: www.arquitectobogota.tk Manual de construccion en bambu CIMENTACIONES - Limpieza del terreno El terreno debe limpiarse de todo material orgánico y deben realizarse los drenajes necesarios para asegurar una mínima incidencia de lahumedad. CIMENTACIONES - Sistema de cimentación El sistema debe estar compuesto por una malla de vigas que configuren anillos aproximadamente rectangulares en planta, y que aseguren latransición de las cargas de la súper estructura en forma integral y equilibrada. Las intersecciones de las vigas de cimentación deben ser monolíticas y continuas. Las vigas de cimentación deben tener refuerzo longitudinal positivo y negativo y estribos de confinamiento en toda su longitud. Las dimensiones y el refuerzo de los cimientos deben ajustarse a los mínimos que se presentan en la siguiente Tabla: Refuerzo mínimo de cimentaciones UN PISO DOS PISOS Calidad Anchura 300 mm 300 mm f´c = 17,25 Mpa = 172.5 kg/cm2 Altura 300 mm 300 mm f´c = 17,25 Mpa = 172.5 kg/cm2 Acero longitudinal 4 No. 3 4 No. 4 fy = 235 Mpa = 2350 kg/cm2 Estribos No. 2 a 200 mm No. 2 a 200 mm fy = 235 Mpa = 2350 kg/cm2 Bastones* No. 3 No. 4 fy = 235 Mpa = 2350 kg/cm2 * Los bastones deben colocarse en los extremos de cada muro, en las intersecciones con otros muros, y en lugares intermedios, a distancias no mayores que 35 veces el espesor efectivo del muro o 4 m, lo que sea menor, anclados a la viga de cimentación con una profundidad no inferior a la mitad de su altura. Si entre la cimentación y el bahareque hay una sobrecimentación de mampostería o concreto, los bastones deben estar embebidos en ésta, por lo menos con una longitud de 300 mm. La base de los muros de primer piso debe protegerse de la humedad con un zócalo en concreto o ladrillo. CIMENTACIONES - Terreno plano En terreno plano, sobre la malla de vigas de cimentación a nivel puede iniciarse directamente la construcción de los muros de bahareque, si se garantiza que el bahareque no está en contacto directo con el suelo. Si el nivel del suelo firme hace necesario que las vigas de cimentación estén a una profundidad en la que el bahareque quedaría en contacto directo con el suelo, debe construirse sobre ellas un sobrecimiento que puede hacerse en mampostería confinada o en concreto. El sobrecimiento debe anclarse debidamente a la cimentación mediante barras de refuerzo La losa de piso puede construirse entre las vigas de cimentación o sobre éstas (o entre los muros del sobre cimiento o sobre éstos, cuando es necesario construirlos). En el primer caso, la losa debe aislarse de la estructura de cimentación, mientras que en el segundo caso, debe conectarse con bastones de acero, con las mismas especificaciones dadas en la tabla anterior. CIMENTACIONES - Terreno inclinado Cuando el terreno es inclinado y su pendiente es mayor que el 5%, debe construirse un sistema de cimentación que siga la inclinación del terreno. De tal manera, el sobrecimiento habrá de construirse con sistemas de muros estructurales con altura constante en los muros paralelos a las curvas de nivel y una altura variable o "escalonada" en los muros perpendiculares a las curvas de nivel. La retícula de muros nace sobre las vigas de cimentación y llega hasta el nivel del primer piso útil. Los muros pueden fabricarse conmampostería confinada o con mampostería reforzada, siguiendo las requerimientos del Título D o del Capítulo 2 del Título E de las Normas NSR-98. Sobre los muros se vacía una viga de amarre. De allí en adelante, la losa tiene un detallado similar al expuesto para terreno plano. La viga de amarre debe tener al menos cuatro barras longitudinales No 3 (3/8") ó 10 M (10 mm), dos arriba y dos abajo y estribos de barra No 2 (1/4") ó 6 M (6 mm), espaciados cada 200 mm. En las esquinas deben evitarse los dobleces en ángulo recto de la armadura a más de 50 mm de la cara exterior. La resistencia del acero no debe ser menor de 240 Mpa (2400 kg/cm2). Puede usarse acero de mayor resistencia y el diámetro de las barras puede modificarse manteniendo constante el producto del área de la barra por su resistencia. El concreto especificado para las vigas de amarre debe tener una resistencia igual o mayor que 17.5 Mpa (175 kg/cm2). CIMENTACIONES - Instalaciones hidrosanitarias Las instalaciones hidrosanitarias no deben atravesar los elementos estructurales de cimentación. Para ello, las tuberías pueden pasarse por debajo de la cimentación, si es factible, o a través de los muros de sobrecimiento, impermeabilizando adecuadamente los puntos de paso. Cuando no exista otra alternativa que atravesar un elemento estructural con una tubería, debe cumplirse con las siguientes condiciones: a) El diámetro del tubo que atraviesa no debe ser mayor de 150 mm. b) El tubo se debe ubicar en el tercio central del elemento de concreto reforzado. c) Las perforaciones en los elementos de cimentación no pueden tener alturas mayores de 150 mm ni longitudes mayores de 300 mm. d) Para tuberías que exijan aberturas mayores que el 50% de la altura proyectada para el elemento, esta debe modificarse de manera que la abertura no exceda este límite en la altura del elemento modificado. e) En perforaciones de altura superior o longitud superior a 150 mm, se deben colocar dos estribos adicionales a cada lado de la perforación a 50 mm de Se pueden perforar las vigas de amarre con tuberías de diámetro menor o igual a 60 mm sin requisitos especiales. Cuando las instalaciones hidrosanitarias se ubiquen por debajo del sistema de cimentación, la distancia vertical entre el fondo de la malla y el borde superior de la tubería debe ser mayor de 100 mm. En la elaboración del concreto ciclópeo puede utilizarse agregado pétreo con un tamaño máximo igual a la mitad del ancho de la sección del ciclópeo, pero no mayor que 250 mm. El concreto que conforma la matriz del ciclópeo debe ser de las mismas características del concreto de laviga de corona. MUROS - Acera de los Muros, Muros estructurales arriostrados, Muros estructurales no arriostrados, Muros no estructurales, Diafragmas, Longitud de muros en cada dirección, Simetría de la distribución de muros MUROS - Acera de los Muros Los muros de una casa de uno o dos pisos de bahareque encementado dentro del alcance del presente Manual, se clasifican en tres tipos. 1. Muros estructurales arriostrados 2. Muros estructurales no arriostrados 3. Muros no estructurales También veremos en detalle los Diafragmas, la longitud de muros en cada dirección y la simetría de la distribución de muros MUROS - Muros estructurales arriostrados Son los compuestos por solera inferior, solera superior o carrera, pie derecho, elementos arriostradores inclinados y recubrimiento con base en mortero de cemento, con o sin esterilla de guadua, colocado sobre malla de alambre. Además de recibir cargas verticales, resisten fuerzas horizontales de sismo o viento. Las esquinas de la casa y los extremos de cada muro deben estar constituídos por muros estructurales arriostrados, en ambas direcciones. Los muros estructurales deben tener continuidad desde la cimentación. MUROS - Muros estructurales no arriostrados Compuestos por solera inferior, solera superior o carrera, pie derecho y recubrimiento con base en mortero de cemento, con o sin esterilla de guadua, colocado sobre malla de alambre. Carecen de elementos inclinados de arriostramiento. Deben utilizarse para recibir solamente cargas verticales. Se recomiendan en dos direcciones no esquineros, y son los que se deben usar para situar puertas y ventanas. Tanto los muros cargueros arriostrados como los no arriostrados deben construirse coincidiendo con la malla de vigas de cimentación. Los muros estructurales deben tener continuidad desde la cimentación. MUROS - Muros no estructurales Los muros que no deben soportar otra carga que su propio peso se conocen con el nombre de muros no estructurales. No tienen otra función que la de separar espacios dentro de la vivienda. Los muros no estructurales interiores deben vincularse con los muros perpendiculares a su plano y con los diafragmas. Conformación Los muros de bahareque encementado se conforman con un entramado de guaduas y/o madera compuesto por elementos horizontales llamados soleras (la solera superior también se llama carrera), elementos verticales llamados pié derechos, y recubrimiento de mortero de cemento. El recubrimiento de mortero se aplica sobre una malla de alambre delgado (como malla de pollo o malla cuadrada) o sobre malla de lámina expandida como la que se utiliza para revoques. La malla se puede clavar directamente sobre las guaduas o sobre esterilla de guadua que, a su vez, se clava contra las guaduas. El espesor de los muros estructurales recubiertos por dos lados se calculará con base en el diámetro promedio de las guaduas que lo conforman más el espesor de los recubrimientos de cada lado, constituidos por la esterilla (si la hay), la malla de alambre y la primer capa de mortero en la que se embebe la malla, antes de la capa de acabado. Para muros con recubrimiento por sólo un lado, se calculará de manera similar, pero con un solo recubrimiento. Las soleras tendrán un ancho mínimo igual al diámetro de las guaduas usadas como pie derecho. Se recomienda construir las soleras, inferior y superior de cada muro en madera aserrada, ya que sus uniones permiten mayor rigidez y son menos susceptibles al aplastamiento que los elementos de guadua. En lo posible, los muros de bahareque encementado deben tener recubrimiento por ambos lados. Si no es posible, la longitud efectiva del muro con recubrimiento por un solo lado debe considerarse como la mitad de la longitud total real del muro. MUROS - Diafragmas Las soleras deben conformar conjuntamente con los entrepisos y las estructuras de la cubierta un diafragma que traslade las cargas horizontales a los muros estructurales. Debe tenerse especial cuidado en las uniones o vínculos entre los muros y los diafragmas (ver Capítulo 8 - Uniones). Para garantizar el efecto de diafragma, sobre los muros, en el nivel de solera superior, deben colocarse tirantes y cuadrantes que aseguren el trabajo de los muros estructurales como un sistema íntegro. Los cuadrantes bastan cuando los espacios rectangulares entre muros no superan relaciones de 1:1,5 entre lado menor y lado mayor; para relaciones mayores, debe ponerse tirantes que dividan los espacios rectangulares en espacios con relaciones menores de 1:1,5. Los diafragmas deben existir en los niveles de entrepisos y de cubierta. MUROS - Longitud de muros en cada dirección Para repartir en forma uniforme la capacidad para resistir las fuerzas sísmicas, los muros estructurales que se dispongan en cada una de las direcciones principales deben cumplir con las siguientes condiciones. Longitud Mínima: La longitud de muros en cada dirección debe satisfacer la siguiente ecuación: donde: Longitud total de muros continuos, sin aberturas, en la dirección i. Área de la cubierta, para viviendas de un piso, y el área del entrepiso o el área de la cubierta, para cada nivel en viviendas de dos pisos. MUROS - Simetría de la distribución de muros Los muros deben estar distribuidos de manera aproximadamente simétrica. Por lo tanto, debe cumplirse con la siguiente relación: donde: Longitud de cada muro en la dirección i. La distancia perpendicular desde cada muro, en la dirección i, hasta un extremo del rectángulo menor que contiene el área de la cubierta o entrepiso. El lado, perpendicular al muro, del rectángulo menor que contiene el área de la cubierta o entrepiso. Rectángulo menor que contiene el área de cubierta o entrepiso ENTREPISOS - Generalidades, Conformación, Detalles de entrepiso con viguetas de guadua sobre muros de soleras en madera ENTREPISOS - Generalidades El entrepiso debe soportar las cargas verticales establecidas en el Titulo B de las Normas NSR-98. Debe poseer suficiente rigidez en su propio plano para garantizar su trabajo como diafragma. El entrepiso no debe fabricarse con una losa de concreto, sino que debe consistir en: (a) Largueros, viguetas o alfardas que soportan el recubrimiento o piso. (b) El recubrimiento que debe resistir la fuerza cortante y que puede hacerse de esterilla de guadua, alambron y mortero de cemento, malla expandida, alambron y mortero de cemento, o de tablas de madera. (c) Las soleras o carreras, que enmarcan el diafragma y forman parte del sistema de resistencia en su plano. Como se señala en el Capitulo 4, los entrepisos deben formar un diafragma que trabaje como un conjunto. Para ello, los elementos del entrepiso deben estar debidamente vinculados para asegurar el trabajo del conjunto. Sin embargo, no es necesario que el entrepiso funcione como un diafragma rígido. ENTREPISOS - Conformación En la construcción con bahareque encementado, se sugiere que el entrepiso o, por lo menos las soleras o carreras, se construyan conmadera densa. Sin embargo, en el caso de construir la estructura de entrepiso en guadua, deben colocarse guaduas dobles, una encima de la otra, zunchadas entre si, haciendo de largueras a distancias, centro a centro entre 30 y 40 cm. Debe colocarse, como friso de borde, una vigueta de madera de sección vertical equivalente a la altura de las dos guaduas que constituyen los largueros y secciones de vigueta entre cada par de guaduas; de tal manera que se reduzca el riesgo de aplastamiento de las guaduas. Los canutos donde se apoyan las guaduas y los que entren en contacto con los muros deben llenarse con mortero de cemento. Como recubrimiento de piso puede usarse un mortero de cemento reforzado con malla electro soldada D50 o equivalente, es decir, que aporte alrededor de 0,5 cm ENTREPISOS - Detalles de entrepiso con viguetas de guadua sobre muros de soleras en madera Si el entrepiso se construye con madera aserrada, los largueros deben ser mínimo de sección transversal de 12 cm x 4 cm, para luces máximas de 4 m, separados máximo a 40 cm (centro a centro). El recubrimiento puede ser de listones o tablones de madera de 15 mm de espesor mínimo. Se requieren atraques intermedios para evitar la flexión de los largueros en su mismo plano. Los voladizos deben construirse con elementos continuos, de madera o guadua. Si se construye cielo raso debajo de la estructura de entrepiso, debe facilitarse una corriente de aire en los espacios interiores. COLUMNAS Y CUBIERTAS- Generalidades COLUMNAS - Generalidades Deben diseñarse para cargas verticales u oblicuas. Pueden construirse en guadua, evitando la acción directa del sol y del agua. Necesariamente deben aislarse del piso por medio de un dado y una unión. Las columnas de guadua deben estar debidamente vinculadas a las partes de obra que le son correspondientes, base-columna, columna-superficie de muro, columna-cubierta. Las columnas deben arriostrarse entre sí y con los muros estructurales vecinos Dependiendo de las cargas, luces y proporciones de la edificación, pueden conformarse columnas con una, dos o más guaduas. CUBIERTAS - Generalidades Los elementos portantes de la cubierta deben conformar un conjunto estable para cargas laterales, para lo cual tendrán los anclajes y arriostramientos requeridos. Las correas o los elementos que transmitan las cargas de cubierta a los muros estructurales de carga, deben diseñarse para que puedan transferir las cargas tanto verticales como horizontales y deben anclarse en la carrera o solera superior que sirve de amarre de los muros estructurales. Las correas pueden construirse en madera aserrada o guadua. Cuando las correas se construyen en guadua, los cantos en contacto directo con el muro deben rellenarse de mortero de cemento fluido. Cuando se utilicen cubiertas de teja de barro, debe evitarse su contacto directo con la guadua, mediante un aislamiento impermeable, pues estas trasmiten la humedad por capilaridad provocando pudrición de las correas. UNIONES - Uniones, Uniones clavadas, Uniones pernadas, Uniones zunchadas, Uniones estructurales UNIONES - Uniones Todos los miembros y elementos estructurales deberán estar anclados, arriostrados, empalmados e instalados de tal forma que garanticen la resistencia y fluidez necesarias para resistir las cargas y transmitirlas con seguridad. El presente capitulo enumera algunas uniones entre elementos constitutivos del sistema constructivo con guadua y madera. Estas uniones han sido experimentadas con clavos, pernos, varillas y pletinas. Otras diferentes pueden utilizarse, siempre y cuando se pueda garantizar la rigidez diseñada. UNIONES - Uniones clavadas Las uniones clavadas se reservan para esfuerzos muy bajos entre elementos de madera aserrada y guadua, como por ejemplo de pie derecho a solera en muro. No se recomiendan, expresamente, para la unión de dos o más elementos rollizos de guadua. La penetración y el impacto de los clavos producen fisuración de la guadua debido a la preponderancia de fibras longitudinales. Las uniones clavadas deben usarse solamente para ajuste temporal del sistema durante el armado y no deben tenerse en cuenta como conexiones resistentes entre elementos estructurales. UNIONES - Uniones pernadas Cuando sea necesario perforar la guadua para introducirle pernos, debe usarse taladro de alta velocidad y evitar impactos. Todos los cañutos a través de los cuales se atraviesen pernos o barras deben rellenarse con mortero de cemento. El mortero debe ser lo suficientemente fluido para penetrar completamente dentro del cañuto. Puede prepararse el mortero de relleno, por volumen, utilizando una relación 1 a 0,5 entre el cemento y el agua y sin exceder la relación 4 a 1 entre el agregado fino y el cemento. Para vaciar el mortero se perfora la guadua con taladro y se colocar con un embudo o con una pequeña bomba casera. Los pernos pueden fabricarse con barras de refuerzo roscadas en obra o con barras comerciales de rosca continua. UNIONES - Uniones zunchadas Las uniones zunchadas pueden utilizarse para fabricar conexiones articuladas. Para conexiones que deban resistir tracción, la pletinadebe diseñarse para garantizar que no es el vínculo débil de la unión. La unión no debe trabajar, en total, con más de 10 kN (1000 kg) de esfuerzo de tracción. UNIONES - Uniones estructurales Una vez se fábrica el bahareque, el material compuesto no depende de la resistencia de las uniones de las guaduas, sino de su rigidez. De tal manera, las uniones entre los elementos de guadua dentro de los muros de bahareque resultan secundarias y pueden ser simplemente clavadas entre sí. Sin embargo, las uniones entre elementos de bahareque y entre componentes de bahareque con la cimentación y con la cubierta deben cumplir funciones estructurales, tanto de rigidez como de resistencia. Las uniones entre componentes se clasifican en: 1. Unión Cimiento-Muro Los muros deben estar conectados efectivamente con la cimentación, sea directamente con las vigas de cimentación o con los sobrecimientos. Los muros de bahareque encementado pueden fabricarse utilizando solamente elementos de guadua o combinando madera aserrada con elementos de guadua. De hecho, como se ve en el Capítulo 4, se recomienda que las soleras de los muros sean de madera aserrada. 2. Unión con soleras de madera aserrada Cuando se utiliza madera aserrada para las soleras, la conexión con los cimientos o los sobrecimientos se realiza con barras roscadas que atraviesan las soleras y se anclan con tuercas y arandelas. La madera debe separarse del concreto o de la mampostería con papel impermeable u otra barrera similar. 3. Unión con soleras de guadua Para muros fabricados sólo con elementos de guadua, los muros deben conectare a los cimientos utilizando los elementos verticales, tal como se haría para conectar columnas de guadua. La guadua no debe estar en contacto directo con el suelo, la mampostería o el concreto. De tal manera, la guadua se apoya sobre un separador de metal u otro material impermeable. Las fuerzas de compresión se transmiten a través del separador, por lo que debe apoyarse en forma continua contra la cimentación. Las fuerzas de tracción se transmiten a través de conexiones pernadas. Un perno atraviesa el primer o el segundo cañuto de la guadua. El cañutoatravesado y cualquier cañuto por debajo de éste, deben rellenarse con mortero. El añuto debe tener un nudo en su extremo inferior. El perno se ancla al cimiento a través de pletinas o barras con ojales, o barras dobladas. Esta conexión resiste tracción. No es apropiada para resistir momento. Por lo tanto, no es necesario atravesar pernos en ambas direcciones. El separador debe actuar como elemento resistente a corte, es decir, como tope para el movimiento horizontal entre el muro y el cimiento. Para ello, el separador debe abrazar el elemento de guadua. Debe existir un separador-retenedor por lo menos cada 4 m, o en las esquinas de muros, o en los bordes de aberturas para puertas. El separador-retenedor debe ser una pletina de acero con, por lo menos, 3,2 mm de espesor y la misma anchura de la guadua que retiene. Un separador más eficiente para cortante es un tubo dentro del cual se empotra la guadua. EL tubo, a su vez, está empotrado en el concreto del cimiento. Cuando no se requiere que la conexión resista tracción ni cortante, la guadua puede empotrarse en el concreto, y separarse de éste mediante una membrana bituminosa, como brea o asfalto. Las conexiones con los cimientos descritas hasta este momento sirven también para anclar columnas formadas con más de una guadua. Dosel Bambú Dosel Bambú es actualmente la única empresa que importa varas de bambú, y en el mercado nacional son pioneros en satisfacer la necesidad de trabajar esta noble madera. Como empresa le da importancia a satisfacer el mercado nacional, aportando el uso de recursos sustentables y las materias primas para que el profesional como arquitectos, diseñadores, y paisajistas puedan lograr la innovación y desarrollar de nuevas alternativas en la construcción de sus proyectos. Dosel Bambú promueve el uso de del bambú en Chile, gestionando proyectos de revestimientos y mueblería. Pero sobre todo, otorgando materia prima para que tanto arquitectos, como, realicen sus propios proyectos con bambú. Usando una canaleta de bambú con paja de palmera • Los tratamientos químicos que reducen el riesgo de incendio, la descomposición orgánica y erosión climática son posibles, pero ninguno es barato, permanente o de buena efectividad, e imposibilita la recolección de agua de lluvia. Más información: Bibl. 12.02, 12.03 y 23.11, o contactar Nicolas Hall, 48a Hormead Road, London W9, U. K Estructura de bambú para techos CARACTERÍSTICAS: Propiedades especiales Alta resistencia, flexible, gran variedad de formas Aspectos económicos Bajo costo Estabilidad Buena Capacitación requerida Habilidad en trabajos tradicionales con bambú Equipamiento requerido Herramientas para cortar, partir, amarrar bambú Resistencia sísmica Muy buena Resistencia a huracanes Buena Resistencia a la lluvia Depende de medidas de protección Resistencia a los insectos Baja Idoneidad climática Climas cálidos y humedos Grado de experiencia Experimental BREVE DESCRIPCIÓN: Las principales ventajas del uso del bambú para la construcción de techos son: • Es una tecnología tradicional, que es bien conocida por los artesanos locales. No son necesarias herramientas especiales. • La utilización de bambú en gran escala no tiene consecuencias ecológicas desastrosas (como en el caso de madera), ya que puede ser reemplazado en un lapso de 4 o 5 años. • Gracias a sus cualidades físicas, el bambú es un material ideal para construcciones en zonas sísmicas. • Comparado con otros materiales de construcción, el bambú es barato para comprar, procesar y mantener. Sin embargo existen desventajas que deben ser mencionadas, por ejemplo: • durabilidad limitada, mayormente debido a excesivo humedecimiento y secado, ataques de hongos y de insectos, impacto físico y desgaste; • (imitada aceptación social, debido a la limitada durabilidad del bambú. Más información: Bibl. 13.05,13.06, 13.07. Bóveda de Cañon (Bibl. 13.05) • Este sistema de construcción fue desarrollado en el Laboratorio de Investigación para la Construcción Experimental del "Kassel College of Technology", de la República Federal de Alemania, dirigido por el Prof. Gernot Minke. • Muestra un uso inédito del bambú, en el cual las construcciones alcanza su estabilidad por medio de fuerzas de compresión, que actúan perpendicularmente al eje del bambú. • Basado en el principio de las bóvedas de Cañon de mampostería, se colocan cañas de bambú de sección completa en forma horizontal, uno encima del otro, siguiendo una curva, definida por una catenaria invertida. (Esta es una curva formada por una cadena suspendida libremente entre dos puntos. La tensión generada por la fuerza de gravedad sigue la línea que conecta los puntos de contacto de los elementos de la cadena. Dado que la curva se mantiene estable al ser invertidas, las direcciones de las fuerzas, una catenaria invertida, es la forma ideal para una bóveda de barril.) • Se cuelgan tiras de bambú de igual longitud de forma tal que sus extremos estén exactamente separado a la misma distancia que la luz del techo. Se colocan cañas de bambú de sección completa en forma horizontal, formando la bóveda invertida. Después se colocan tiras de bambú en el interior, exactamente opuestas a las exteriores. Se taladran perforaciones a través de las tiras y del bambú y se fijan con tornillo o remache. • La estructura es invertida y se fija en la parte superior de los muros, que de preferencia deben tener una viga de madera o de concreto, a la cual se fija el techo. • El techo debe ser cubierto por una membrana impermeable. Además debe ser cubierto por una capa de material de paja, o mejor por una capa de 10 cm de tierra, sobre el cual puede crecer hierba. Para prevenir el deslizamiento de la tierra, éste debe ser reforzado por una red (usada para pescar). La densa estructura del tejado cubierto de hierba le dará a la cobertura de tierra su estabilidad final. A - Bóveda de Cañon B - Bóveda de Cañon Cúpula Geodésica Pequeña (Bibl. 13.05) • Este sistema constructivo también fue desarrollado y ensayado por el Prof. Minke y su equipo de trabajo. • La estructura portante de la cúpula esta compuesta por cañas enteras de bambú de 1.5 m de largo, unidos en una serie de triangulos, logrando así la rigidez necesaria. El largo de los elementos de bambú son determinados por el diseño geométrico, que require de un corte muy exacto, para lograr una forma regular. Sin embargo, el simple sistema de unión permite ajustes durante el montaje. Para una mayor exactitud en los nudos de unión, en los cuales alternativamente se unen cinco y seis cañas, los extremos del bambú son achaflanados (biselado). • En el ejemplo descrito, la luz de la bóveda fue de 5 m, un tamaño fácil de prefabricar y transportar manualmente con 5 personas. • Latas llenas de arena sirvieron como bases, para permitir ligeros ajustes por cargas diferenciales. Estas se colocaron en cimentaciones hechas de bidones viejos de acero que fueron llenados con desperdicios de construcción y hormigón. • Una membrana impermeable y resistente es necesaria para cubrir la cúpula, sobre la que se puede colocar varios materiales de cobertura, ej. hojas de palmera, paja de hierba flexible, o tejas de madera sobre listones. En la estructura levantada en el "Kassel College of Technology" se coloco paja. Detalle de la unión Cúpula Geodésica Pequeña Retícula laminar sobre una Base Cuadrada (Bibl. 13.05) • El objetivo de este proyecto, llevado a cabo por el "Aachen Technical College", en Alemania, fue el desarrollo de una estructura de techo para países del Tercer Mundo, de bajo costo, asísmica, y basada en el uso de materiales y herramientas locales. El resultado fue una retícula laminar, que es prefabricada sobre una base plana y posteriormente elevada en el centro, para lograr su forma final. • La caña de bambú usada tiene un diámetro promedio de 30 mm y un largo de aprox. 4 m. Para lograr el largo requerido de 7.2 m, cada barra de la retícula está compuesta por dos cañas. Los ensayos demostraron que la unión más resistente se logra insertando una pieza de bambú más delgada en la cavidad de las cañas a conectarse, fijándola con un pequeño pasador. • Con estas barras alargadas, se arma la retícula sobre el piso, formando sectores de 50 x 50 cm. Cada nudo se une por un tarugo y además se amarra con una cuerda, para evitar que se suelte, y permitir un movimiento de tijera. Después de elevar el centro de la retícula a la altura requerida, se ubican cañas de 1 m en forma diagonal en las retículas rómbicas, en dirección de la pendiente, y son firmemente amarradas a la estructura, dándole estabilidad. • Los bordes de la retícula laminar forman un cuadrado de 6 x 6 m, correspondiendo con las dimensiones de los muros. Una pieza vertical de bambú se fija en cada esquina de los muros, a la que se sujeta una especie de viga solera de bambú. Ésta ubica y sujeta la retícula láminar en su lugar. El techo es cubierto por una membrana impermeable y un material de paja local adecuado, que no sea hierba de tallo rígido. Una posible alternativa es una cobertura de ferrocemento, que se mantendría en su sitio incluso en el caso que la estructura de bambú deje de soportarla. Retícula laminar sobre una Base Cuadrada Junta de bambú con pieza más delgada insertada en la cavidad Detalle de esquina con viga solera - a. planta Detalle de esquina con viga solera - b. corte Retícula Laminar de Forma Irregular (Bibl. 13.05) • Para construir estructuras espaciales curvas usando barras relativamente delgadas, se aplica el mismo sistema de catenarias invertidas descrito en "Bóveda de Cañon". La forma de ésta retícula laminar por lo tanto no se calcula, más bien se determina usando modelos suspendidos (ej. con una red de cadenas). Varias de éstas estructuras usando tiras de bambú se han desarrollado y construidos en un proyecto conjunto del "Institute of Lightweight Structures, Stuttgart, Alemania", y la "School of Architecture", en Ahmedabad, India. • La retícula se ensambla sobre el piso con la forma que se obtuvo con la red de cadenas y cada nudo se amarra. Como la base es irregular, cada barra tiene una longitud diferente, que se mide en el modelo suspendido. Como las tiras de bambú se dobla en función de la pendiente de la retícula, no se pueden usar pasadores, pero las uniones amarradas mantienen la curvatura de la estructura en forma armoniosa. Modelo de red de cadenas suspendida Retícula Laminar de Forma Irregular Cerchas de Bambú (Bibl. 13.06, 13.07) • En muchas regiones, el bambú se usa tradicionalmente para construcciones de cerchas, pero a menudo se usa más bambú del necesario y no siempre son estructuralmente seguro. • En un proyecto de investigación, dirigido por el Dr. Jules Janssen de la "Eindhoven University of Technology", en Holanda, se desarrollaron y ensayaron cuatro tipos de uniones y un diseño mejorado de cerchas. • Unión 1: madera contra chapada en ambos lados del bambú sujetados por pernos de acero. • Unión 2: la barra diagonal se apoya sobre pinas insertados a través de la barra superior, por lo cual los pinas soportan ambas, la correa y la barra diagonal. Una elemento intermedio (una especie de arandela) aumenta considerablemente la resistencia. • Unión 3: dos "cuernos" al final de la diagonal se insertan en dos huecos de la barra superior. (Desventaja: requiere operarios especializados, tiempo y excluye prefabricación). • Unión 4: pin de bambú atravesando tres barras de bambú, siendo las dos exteriores paralelas. • La viga de celosía especial, construida con la Unión 2 y de una luz de 8 m, fue sometida a pruebas de laboratorio, colocándola en el piso y simulando cargas verticales con un sistema de gatas hidráulicas que actúan horizontalmente. Cerchas de Bambú Estructura de techo de madera rolliza CARACTERÍSTICAS: Propiedades especiales Más barato y resistente que madera cortada Aspectos económicos Costos bajos a medianos Estabilidad Buena Capacitación requerida Carpintero Equipamiento requerido Herramientas de carpintería Resistencia sísmica Muy buena Resistencia a huracanes Buena Resistencia a la lluvia Depende de medidas de protección Resistencia a los insectos Baja Idoneidad climática Todos los climas en parte tradicional, Grado de experiencia En parte experimental BREVE DESCRIPCIÓN: • Madera redonda sin procesar es más barata y fácil de obtener que madera cortada, y es mayormente usada para estructuras, ej. bastidores para muros y techos, vigas de celosía, etc. • Las ventajas de usar madera rolliza de arboles jóvenes (5 - 7 años) comparada a la usada para madera cortada son numerosas. Las más importantes son: • Se elimina el costo y los desperdicios del aserrado. • 100 % de la resistencia natural de la madera es aprovechada, mientras que la inmensa resistencia original de los grandes troncos de madera se pierde en el corte, o en los desperdicios del aserrado. • Una madera rolliza es más resistente que una madera cortada de la misma sección, porque las fibras fluyen suavemente alrededor de defectos naturales y no terminan bruscamente en una superficie cortada. • La madera rolliza aumenta fuertemente su resistencia a los esfuerzos alrededor de su perímetro, esto le ayuda a incrementar la resistencia a la compresión en la superficie de un rollizo sometido a flexión. • La madera aserrada es un producto de arboles que han crecido durante varias décadas. Ya que su reforestación toma mucho tiempo, su excesiva explotación puede causar serios problemas ambientales. • Por razones económicas, características de resistencia y acceptabilidad ambiental, el uso de madera rolliza es en muchas construcciones más apropiado, que el uso de madera aserrada. Conexiones con chapa metálica plegada (Bibl. 00.39) • Ésta técnica simple y barata, desarrollada en el "Intermediate Technology Workshop" en Cradley Heath, G.B., usa una delgada placa de metal, cortadas al tamaño y forma requerida, dobladas alrededor de la conexión y firmemente clavadas a la madera. • La aplicación más adecuada para este método es la prefabricación de cerchas de madera rolliza. Para asegurar dimensiones uniformes, las cerchas son fabricadas sobre el suelo con la ayuda de una plantilla y son sujetadas por estacas de madera o de acero. Los rollizos se colocan en la plantilla, para ser cortados a la medida y se conectan como se describió con anterioridad. Detalle de la junta Conexiones con chapa metálica plegada Conexión con Cartelas de Acero (Bibl. 14.10) • La conexión con cartelas de acero clavada, desarrollada en el "Building Research Establishment", Garston, G.B., consiste de planchas de acero laminado insertadas en cortes longitudinales en la madera rolliza y fijados por clavos que atraviesan la madera y la plancha de acero, en ángulo recto a ésta. • Las planchas de acero laminado de hasta 1 mm de espesor se pueden atravesar con clavos de acero, sin necesidad de perforar previamente. Planchas más gruesas requieren perforar o usar clavos especiales. Los ensayos han demostrado que para la mayor parte de las aplicaciones y de las maderas dos planchas de acero de 1 mm tienen la resistencia requerida en las conexiones. (Consideraciones de costo sugieren que es preferible aumentar el numero de planchas de 1 mm en lugar de aumentar su espesor.) Las maderas más resistentes pueden requerir planchas de acero de mayor grosor lograr esfuerzos de diseños adecuados. • La capacidad de las conexiones con cartelas de acero clavadas, de seguir sosteniendo cargas, aun después del inicio de un colapso, es una característica muy valiosa en zonas sísmicas o de vientos huracanados. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Conexiones de Madera con Tarugos (Bibl. 14.02) • Los clavos y las uniones con planchas dentadas son casi imposibles de usar con maderas duras. Cuando se usan con madera blanda, tienden a soltarse cuando la madera se contrae. • Una alternativa más apropiada, desarrollada en la Universidad de Nairobi, Kenya, es el uso de tarugos, que son colocados en huecos perforados. Si es estructuralmente posible, es mejor usar tarugos de madera que son más baratos y no se oxidan. En todo caso se debe prever, que no puedan soltarse, fijándolos con clavos insertados desde diferentes ángulos. • Alternativamente, se pueden perforar huecos en los extremos de los tarugos de madera, para insertar cuñas de madera dura, que presionan el tarugo en su lugar. así la perforación en la que se inserta el tarugo puede ser un poco más grande, facilitando y acelerando el trabajo. • Pernos y tuercas de acero son más adecuadas en las conexiones donde se necesitan de mucha resistencia pero son muy caros y cuestan tres o cuatro veces más que las barras de acero, de la que ellos están hechas. Utilizar las barras de acero directamente como tarugo es más barato e igualmente efectivo. Para evitar que se suelten de la madera, se deben perforar unos huecos de 10 - 12 mm de profundidad en los extremos del tarugo, como se describió anteriormente en el caso de los tarugos de madera. Con un corte en forma de cruz, los extremos pueden ser doblados como un pétalo de una flor, presionándolos contra una arandela. Diámetro del tarugo Tarugo Secunda cuña Doblez de 4-5 mm. sobre la pared Conexiones para Estructuras Espaciales (Bibl. 23.10) • Un método, que usa madera rolliza de longitud corta en estructuras espaciales para techar grandes áreas (como salas de reuniones, talleres, mercados, etc.), fue desarrollado en Suecia por Habitropic. El sistema se basa en el uso de conexiones para estructuras espaciales, que comprenden un componente en forma de cruz de acero soldado, y conectares con una lengüeta, con tornillos, arandelas y tuercas. • Todos los rollizos son cortados a la misma longitud, digamos 1.5 m, y en los extremos se hace un corte longitudinal con una sierra. Los huecos para los pernos son perforados en ambos extremos, se inserta el conector con la lengüeta en el corte y se fila con el tornillo, la arandela y la tuerca. Después de prefabricar todos los rollizos requeridos, estos son ensamblados sobre el piso, exactamente debajo de su posición final, para ser elevados posteriormente con un sistema de poleas . • Con un diámetro de rollizo de 5-6 cm el peso por m² es de 20 kg. y el material requerido por m² es aproximadamente 3.5 rollizo y 1.1 conectares para las estructuras espaciales. A - Conexiones para Estructuras Espaciales B - Conexiones para Estructuras Espaciales Construcciones de Techo "Hogan" (Bibl. 23.16) • Los Indios Norteamericanos Navajo tradicionalmente construyen sus viviendas (hogans) con este simple método. Un "hagan" es usualmente una casa octogonal cubierta por varias capas de madera rolliza, que son colocados transversalmente a las esquinas de la capa inferior, reduciendo así el vacío con cada nueva capa. El mismo sistema puede ser aplicado para cubrir estructuras triangulares, cuadradas o de otros polígonos, sin necesidad de soportes adicionales al perímetro del techo. • Un techo bien diseñado con los rollizos cortados e instalados en forma exacta debería teóricamente ser estable con solo algunas conexiones de tarugos o pernos en puntos estratégicos. Sin embargo es recomendable fijar cada rollizo firmemente al rollizo inferior, para evitar movimientos laterales, especialmente en zonas sísmicas o de huracanes. • Tradicionalmente los techos "hagan" son cubiertos con tierra para aumentar el aislamiento térmico, que es ventajoso en climas con grandes fluctuaciones de la temperatura diurna. Techos más livianos con menor aislamiento térmico también son posibles, construyendo solo unos marcos, recubiertos por una membrana impermeable con una cobertura liviana (ej. listones de madera y tejas, esteras o paja). Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Referencias: http://www.catalogoarquitectura.cl/ensambles-en-bambu-dosel-bambu/ http://www.fastonline.org/CD3WD_40/CD3WD/CONSTRUC/SK01AE/ES/SK01MS0L.HTM http://www.arquba.com/curso-construccion-sismo-resistente-cana-bambu/los-principios-sismo-resistencia/ ENTRADAS REACIONADAS Elaborado por Oscar Perez Arquitecto especialista en gestion de proyectos si necesitas desarrollar algun proyecto arquitectonico en Bogota contacteme en el 3196955606 o visita mi pagina en www.arquitectobogota.tk