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1 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural EL BAHAREQUE, UN SISTEMA CONSTRUCTIVO SISMORESISTENTE Y SUSTENTABLE PARA SOLUCIONES DE VIVIENDA SOCIAL EN MÉXICO Verónica María Correa Giraldo 1 , Mathieu Queiros 1 , Víctor Rubén Ordoñez Candelaria 2 , Luis Felipe López Muñoz 3 , Esteban Flores Méndez 1 , Janis Zapata López 4 RESUMEN Este documento presenta la problemática de la industria de la construcción en México y el mundo, y la importancia de rescatar y validar sistemas constructivos vernáculos para dar soluciones sustentables al déficit de vivienda en México. Se explica el sistema constructivo denominado bahareque, se presentan resultados relevantes de cuatro estudios sobre el comportamiento sísmico de muros de bahareque”, y finalmente se plantea una propuesta metodológica con resultados de algunos ensayos preliminares, del proceso de desarrollo y validación de un sistema prefabricado a base de bambú, madera y otros materiales; el cual propone ser una alternativa segura, durable, confortable y resistente para implementarse en soluciones de vivienda social en México, cumpliendo con las normas nacionales e internacionales vigentes. Los estudios revisados y los paneles ensayados, demuestran que el baharequeposee una alta capacidad para disipar energía cuando se somete a la acción de cargas laterales. ABSTRACT This paper presents an overview of the issues about the construction industry in Mexico and the world, and the importance of rescuing and validate vernacular building systems to provide sustainable solutions to the housing deficit in Mexico. A constructive system called “bahareque” is explained, relevant results of four studies about the seismic behavior of baharequewalls are presented, and finally, a methodological proposal to develop and validate a prefabricated system of bamboo, wood and other materials, which give a safe, durable, and comfortable solutions to be implemented in social housing in Mexico, is proposed. This validation complies national and international standards. Some results of preliminary tests are presented. The reviewed studies and panels tested show that the “bahareque” has a high capacity to dissipate energy when is subjected to the action of lateral loads. INTRODUCCION LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION EN MEXICO Y EL DESARROLLO SOSTENIBLE El sector Construcción ocupa el quinto lugar en participación del Producto Interno Bruto (PIB), después de los sectores de la Industria Manufacturera, el Comercio, los Servicios inmobiliarios y la Minería (INEGI, 2012), generando el 7.9% del total del PIB a nivel nacional. De acuerdo con INEGI (2009), se ha encontrado que la edificación residencial representa aproximadamente el 27% del mercado abarcado por el sector de la construcción y de acuerdo con el Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018, se conoce que actualmente existen en México 2.8 millones de viviendas que necesitan ser reemplazadas, y 11.8 millones que requieren algún tipo de mejoramiento o ampliación. Además, para atender el crecimiento de la población, se estima que en los próximos 20 años se demandarán 10.8 millones de soluciones de vivienda debido a la creación de nuevos hogares. Ante este panorama, en marzo del 2014, la SEDATU (2014) proyectó la construcción de 475 mil viviendas nuevas, a través de planes de subsidios, créditos y financiamiento, principalmente enfocados a la producción de “vivienda 1 [email protected] Kaltia Ingeniería y Arquitectura, Salvador Díaz Mirón 210, Col. Santa María la Ribera, Del. Cuauhtémoc, C.P. 06400, México D.F., México, tel.: 52 55 56159617. 2 Instituto Nacional de Ecología A.C. 3 Especialista internacional y Consultor independiente para la empresa Bambuterra S.A.P.I. de C.V. 4 Responsable técnico del proyecto 213505 DESARROLLO DEL PRODUCTO BAMBOOWALL - COMPONENTES MODULARES PREFABRICADOS CON BAMBÚ PARA MUROS ESTRUCTURALES” apoyado parcialmente por Conacyt dentro del Programa de Estímulos a la Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2014, de la empresa Bambuterra S.A.P.I. de CV.

EL BAHAREQUE, UN SISTEMA CONSTRUCTIVO … · de la construcción, se pueden citar los diseños de arquitectos como Antonio Gaudí, Herzog, Santiago Calatrava, Frank Lloyd Wright (Franco,

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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

EL BAHAREQUE, UN SISTEMA CONSTRUCTIVO SISMORESISTENTE Y SUSTENTABLE PARA SOLUCIONES DE VIVIENDA SOCIAL EN MÉXICO

Verónica María Correa Giraldo1, Mathieu Queiros1, Víctor Rubén Ordoñez Candelaria2,

Luis Felipe López Muñoz3, Esteban Flores Méndez1, Janis Zapata López4

RESUMEN

Este documento presenta la problemática de la industria de la construcción en México y el mundo, y la importancia

de rescatar y validar sistemas constructivos vernáculos para dar soluciones sustentables al déficit de vivienda en

México. Se explica el sistema constructivo denominado “bahareque”, se presentan resultados relevantes de cuatro

estudios sobre el comportamiento sísmico de muros de “bahareque”, y finalmente se plantea una propuesta

metodológica con resultados de algunos ensayos preliminares, del proceso de desarrollo y validación de un sistema

prefabricado a base de bambú, madera y otros materiales; el cual propone ser una alternativa segura, durable,

confortable y resistente para implementarse en soluciones de vivienda social en México, cumpliendo con las normas

nacionales e internacionales vigentes. Los estudios revisados y los paneles ensayados, demuestran que el

“bahareque” posee una alta capacidad para disipar energía cuando se somete a la acción de cargas laterales.

ABSTRACT

This paper presents an overview of the issues about the construction industry in Mexico and the world, and the

importance of rescuing and validate vernacular building systems to provide sustainable solutions to the housing

deficit in Mexico. A constructive system called “bahareque” is explained, relevant results of four studies about the

seismic behavior of “bahareque” walls are presented, and finally, a methodological proposal to develop and validate

a prefabricated system of bamboo, wood and other materials, which give a safe, durable, and comfortable solutions

to be implemented in social housing in Mexico, is proposed. This validation complies national and international

standards. Some results of preliminary tests are presented. The reviewed studies and panels tested show that the

“bahareque” has a high capacity to dissipate energy when is subjected to the action of lateral loads.

INTRODUCCION

LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION EN MEXICO Y EL DESARROLLO SOSTENIBLE

El sector Construcción ocupa el quinto lugar en participación del Producto Interno Bruto (PIB), después de los

sectores de la Industria Manufacturera, el Comercio, los Servicios inmobiliarios y la Minería (INEGI, 2012),

generando el 7.9% del total del PIB a nivel nacional. De acuerdo con INEGI (2009), se ha encontrado que la

edificación residencial representa aproximadamente el 27% del mercado abarcado por el sector de la construcción y

de acuerdo con el Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018, se conoce que actualmente existen en México 2.8

millones de viviendas que necesitan ser reemplazadas, y 11.8 millones que requieren algún tipo de mejoramiento o

ampliación. Además, para atender el crecimiento de la población, se estima que en los próximos 20 años se

demandarán 10.8 millones de soluciones de vivienda debido a la creación de nuevos hogares.

Ante este panorama, en marzo del 2014, la SEDATU (2014) proyectó la construcción de 475 mil viviendas nuevas, a

través de planes de subsidios, créditos y financiamiento, principalmente enfocados a la producción de “vivienda

[email protected] Kaltia Ingeniería y Arquitectura, Salvador Díaz Mirón 210, Col. Santa María la Ribera,

Del. Cuauhtémoc, C.P. 06400, México D.F., México, tel.: 52 55 56159617. 2 Instituto Nacional de Ecología A.C. 3 Especialista internacional y Consultor independiente para la empresa Bambuterra S.A.P.I. de C.V. 4 Responsable técnico del proyecto 213505 “DESARROLLO DEL PRODUCTO BAMBOOWALL - COMPONENTES

MODULARES PREFABRICADOS CON BAMBÚ PARA MUROS ESTRUCTURALES” apoyado parcialmente por

Conacyt dentro del Programa de Estímulos a la Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2014, de la empresa

Bambuterra S.A.P.I. de CV.

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formal”, la cual obliga al beneficiario a adquirir deudas a pagar en periodos largos, y cuyos programas difícilmente

pueden favorecer al 65% de la población económicamente activa del país, que vive de la economía informal y no

cuenta con acceso a prestaciones sociales (Torres, 2006).

Los procesos de Producción Social de Vivienda (PSV) se consideran “informales”, pese a que producen las dos

terceras partes del total de las viviendas del país. Las políticas surgidas en los años 90, ignoraron y combatieron,

llegando a criminalizar algunas de las prácticas de la PSV, lo que produjo que la población desprotegida ocupara de

manera desordenada terrenos alejados de los polos urbanos, sin infraestructura adecuada, principalmente ubicados en

zonas de riesgo o en áreas naturales protegidas. Torres (2006) anota, después de un amplio estudio de campo en siete

barrios y colonias de México construidas en procesos de PSV, que para la mayoría de los mexicanos la vivienda no

constituye una mercancía y menos aún un activo que pueda ser hipotecado para financiar otros proyectos. Más bien

se trata del principal componente del patrimonio familiar y por lo tanto para su construcción dedican los mayores

esfuerzos bajo una lógica distinta a la del mercado inmobiliario actual, pagando de manera individual altos costos

por la adquisición de materiales, y sin ninguna asesoría técnica, lo cual ha propiciado que la mayoría de las

soluciones tengan un aspecto precario, se componga de materiales de baja calidad y presenten alta vulnerabilidad.

Desde una perspectiva ambiental, se estima que el sector mexicano de vivienda produce el 32% de las emisiones de

GEI en México (INE, 2006) lo que representa el 16.2% del consumo total de energía y el 26% del consumo total de

electricidad (CONAVI, 2013-1). La creciente tendencia en el incremento poblacional y la urbanización,

especialmente en los países en vías de desarrollo, aunada a incentivos financieros que resultan en la expansión de la

mancha urbana en las ciudades, han aumentado la presión sobre los gobiernos locales para la prestación de servicios

públicos eficaces y eficientes. De no promoverse acciones en este sentido, las viviendas nuevas, estimadas en 5 a 10

millones, que se construirán en México durante la próxima década, generarán más de 70 millones de toneladas de

emisiones de GEI para el año 2020.

CONSTRUCCION SUSTENTABLE

La Comisión Brundtland en 1987 definió el Desarrollo Sostenible como aquel “que satisface las necesidades del

presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades”. El papel

que desempeñan los edificios y las ciudades es fundamental para la consecución del desarrollo sostenible (Edwards,

2011).

Actualmente el mundo enfrenta una crisis energética generalizada, en la cual la construcción juega un papel

relevante, ya en 1992, en un estudio realizado por el Pensylvania Housing Research Center, estimaba que los

edificios consumen el 50% del total de energía consumida al año en EEUU (Staib et al., 1992), esto se debe en parte

a que paulatinamente se han reemplazado los materiales de construcción locales, adaptados a un clima específico,

por otros materiales industrializados que, además de tener que ser transportados del lugar de producción al de

construcción, no tienen un desempeño eficiente desde el punto de vista térmico. Tanto la obtención de la materia

prima, la industrialización de los materiales actuales, el transporte de los mismos y el uso indiscriminado de aquellos

que no están adecuados a las condiciones climáticas de un lugar han aumentado el coste ambiental de la

construcción, llegando a estimarse que cada m2 de construcción conlleva una emisión de 0.5 toneladas de CO2 y un

consumo energético aproximado de 1600KWh, considerando solamente el impacto asociado a los materiales

(Zabalsa et al., 2014).

Ante este panorama global, México se ha propuesto metas vanguardistas que se alinean con la minimización de los

impactos ambientales, tales como la NAMA (Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas) de Vivienda

Sustentable, la cual es la primera de su tipo a nivel mundial. Esta propone mitigar las emisiones en el sector

residencial en por lo menos 2 millones de toneladas de emisiones de CO2, a través de la implementación de eco-

tecnologías, mejoras en el diseño arquitectónico y el uso de materiales de construcción eficientes. Cabe aclarar que

las NAMA, son mecanismos de mercados emergentes, que permiten a las economías en desarrollo alinear su

desarrollo sostenible con sus prioridades estratégicas y económicas nacionales (CONAVI, 2013-2).

Existen diversas herramientas para evaluar la sustentabilidad de un proyecto en su ciclo de vida. Algunas se centran

en el consumo de energía, mientras que otras adoptan una perspectiva más amplia. Se pueden citar algunos modelos

como el Modelo SAM (Modelo de Evaluación Sostenible, Sustainable Assessment Model por sus siglas en inglés), el

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EMAS (Plan de Ecogestión y Auditoría, Eco-Management and Audit Scheme por sus siglas en inglés), así como

herramientas específicas como BREDEM, BREEAM, LEED, EMS y SEAM. También existe el sistema de gestión

ambiental desarrollado por la norma ISO 14001. En México se ha desarrollado la Norma de Edificación Sustentable

(NMX-AA-164-SCFI-2013), que especifica los criterios y requerimientos ambientales mínimos de una edificación

sustentable para contribuir en la mitigación de impactos ambientales y el aprovechamiento sustentable de los

recursos naturales, sin descuidar los aspectos socioeconómicos que aseguran su viabilidad, habitabilidad e

integración al entorno urbano y natural la cual, de tener un carácter más optativo (voluntario) que reglamentario,

abarca principalmente recomendaciones sobre el funcionamiento de una edificación en materia de energía, agua,

acústica, impacto visual, confort térmico, etc., pero no ahonda especificaciones asociadas con el impacto debido al

ciclo de vida de los materiales usados para las construcciones.

LA ARQUITECTURA VERNÁCULA, LA BIOMIMÉTICA Y LA INNOVACIÓN TECNOLÓGICA

Arboleda (2006) hace un análisis profundo de la relación entre la arquitectura vernácula y el entorno exterior que

incita a retomar técnicas sencillas, más económicas y con un rendimiento mucho más eficaz, como por ejemplo las

técnicas de construcción con bambú, desarrolladas a lo largo del continente americano. Por su parte, en un análisis

del estado del arte global sobre estudios y escritos de la arquitectura vernácula del mundo, cuya evidencia data desde

inicios del siglo XX, Torres (2000), define a este tipo de arquitectura como la tradición regional más auténtica,

definiendo el término “vernáculo” como popular, de masas, primitivo, campesino, indígena o rural, de acuerdo con

las definiciones de otros autores. Prieto (1982), afirma que estas construcciones “le confieren carácter propio y

singular a cada región, (…) constituyen la tradición arquitectónica más genuina e integran una parte importante del

patrimonio cultural del país”. Con relación a los diferentes materiales que se emplean en la vivienda vernácula en

México, Prieto y otros autores hace referencia al empleo del carrizo y otros materiales fáciles de cortar, para la

construcción de techos y muros combinados con arcilla y paja, que dan como resultado el “bajareque”, en varias

zonas del territorio nacional (Torres, 2000).

Torres (2009) afirma, que en la arquitectura vernácula, los materiales al ser regionales, son manejados de manera

tradicional y una vez terminada su vida útil, fácilmente se puede reintegrar al medio natural, Además, de que dicha

arquitectura se produce en procesos de participación comunitaria utilizando tecnologías que son producto de la

evolución del conocimiento colectivo, de la región, generando así construcciones sustentables. Este término no

solamente se asocia a sociedades del pasado, o no occidentales, o rurales, por ejemplo, la arquitectura victoriana,

corresponde a un estilo vernáculo urbano americano (Arboleda G., 2006).

La biomimética, por su parte, se refiere a los procesos de diseño inspirados en la lógica de la naturaleza. Es una

nueva ciencia que se basa en el estudio de los modelos, sistemas, procesos y elementos naturales con el propósito de

imitarlos y así encontrar soluciones prácticas a necesidades humanas, con la condición de que éstas sean sustentables

(Rocha et. al., 2012). A partir de su aplicación, diseñadores e ingenieros usan la información del desarrollo obtenido

a través de millones de años de evolución para obtener un diseño que resuelve un problema complejo. En el ámbito

de la construcción, se pueden citar los diseños de arquitectos como Antonio Gaudí, Herzog, Santiago Calatrava,

Frank Lloyd Wright (Franco, 2014). Algunos ejemplos de esta arquitectura usando bambú se pueden apreciar en la

arquitectura contemporánea, como se aprecia en la figura 1.

El bambú presenta características importantes como material sustentable, que se pueden resumir en la tabla 1.

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Figura 1. Ejemplo de espacio diseñado bajo principios de biomimética (http://arquitecturamixta.com/).

EL BAHAREQUE O BAJAREQUE COMO SISTEMA CONSTRUCTIVO

La palabra “bahareque” o “bajareque” es un americanismo que significa “pared de cañas y/o maderas y tierra”. Se

trata de un sistema constructivo vernáculo, con funciones estructural y térmica, principalmente. Este sistema

constructivo se puede encontrar en edificaciones en todo el mundo, diferenciándose entre sí de acuerdo con la

aplicación de materiales locales, propios de la región en dónde se use. El “entramado” es la base del bahareque, y

está conformado por una serie de elementos verticales llamados “pie derecho” o “poste”, que se fijan a otros

horizontales llamados “soleras” y con otros elementos inclinados entre los dos llamados diagonales, formando un

marco estructural. A este marco se fija un recubrimiento que puede ser a base de tableros de “esterilla” (caña de

bambú abierta), paneles de madera aglomerada, tela asfáltica y malla metálica, sobre los cuales se coloca un acabado

exterior de mortero, aglomerado de tierra con paja, lámina metálica, pintura, etc.

En Latinoamérica existen variadas técnicas para la construcción y el uso del bahareque. En Ecuador existe el

bahareque con entramado de madera rústica relleno con arcilla, el bahareque mejorado con entramado de madera

aserrada relleno con adobe prensado y el bahareque prefabricado con entramado de madera aserrada relleno con

paneles de bambú. En Panamá, se conoce como quincha un cerramiento que posee un entramado de madera rústica

con relleno de barro. En Brasil existe un sistema llamado tapia conformado por un entramado de madera relleno de

tierra. En Argentina, la técnica del estanteo-quincha consiste en un entramado de madera rústica montado sobre

horcones (postes de madera) con franjas horizontales y revoque de tierra con cal. En Bolivia se conoce la técnica

denominada tabique con entramados de madera rellenos de barro. En Venezuela existen cuatro sistemas, el

bahareque tradicional con entramado de madera con horcones y cañas relleno de tierra y paja, el bahareque

prefabricado con entramado formado por paneles de madera prefabricados fijados al piso, relleno de la pared con

arcilla, paja y cal, el bahareque con piedra con entramado de madera con horcones y cañas relleno con piedra ligada

con tierra-cemento y el bahareque con coco con entramado de madera y cañas relleno de concha de coco ligados con

arena y cemento. (Flores, 2003). En Colombia, inicialmente se desarrolló un sistema constructivo denominado

“estilo temblorero” que era la combinación de un primer piso en tapia pisada o mampostería de ladrillo y los pisos

superiores en bahareque de tierra. Con la aparición de nuevos materiales de construcción se comenzó a dar una

evolución y optimización de las técnicas constructivas del bahareque, de tal manera que se conocen cuatro tipologías,

el bahareque de tierra que es el más antiguo, el bahareque metálico, el bahareque de tabla y el bahareque

encementado, que es el más moderno y para el cual se creó dentro de las Normas Colombianas de Diseño y

Construcción Sismo Resistente, el capítulo E-7 “Casas de uno y dos pisos en bahareque encementado” del Título E

(Casas de uno y dos pisos).

Ejemplos de los distintos tipos de bahareque se presentan en las figuras 2 a 5.

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Tabla 1. Ventajas de la utilización del bambú para la construcción

Ambientales Económicas Socioeconómicas

Tiene un rápido crecimiento, alcanza su madurez en un lapso de 4-6 años, los árboles requieren de 15 años mínimo, y su rendimiento por hectárea es similar o mayor que el de algunas especies maderables.

Con más de 5 mil usos documentados y una industria que genera a nivel mundial siete mil millones de dólares al año, puede ofrecer alternativas potenciales de producción rentable

Fortalecer el desarrollo regional a través de unidades de producción, de agregación de valor y organización para la comercialización de productos del bambú.

Es la planta perenne que más bióxido de carbono. En su primer año captura 62 ton/Ha/año. En otras palabras consume dióxido de carbono 4 veces más rápido que cualquier otra planta y produce alrededor de 35% más oxigeno que un árbol.

Las especies como la “Guadua” son una opción excelente para la construcción de viviendas, al ser un material más liviano que el acero, más fuerte que el concreto, con resistencia sísmica y más económico que los de materiales convencionales

Mejora las condiciones ambientales y de sustentabilidad en las comunidades.

Las plantaciones de bambú ayudan al control de riberas y taludes.

Interactúa con actividades económicas como: ganadería, agricultura y eco-turismo.

Mediante las unidades de producción se genera la transferencia de tecnología y fortalecimiento de capacidades locales, que pueden dar solución a la problemática del desempleo regional, así como disminuir el déficit o rezago de vivienda, es decir, el uso del bambú ayuda a erradicar la pobreza de patrimonio.

Existen más de mil 300 especies de bambú, en nuestro país se encuentran presentes 38 especies nativas de las cuales catorce son endémicas.

Generación de empleos: viveros, culmos preservados, muebles, laminados artesanías, construcción, papel, carbón activado

Mejora la calidad de suelo, retiene la erosión e importantes cantidades de agua ( la retención de agua en el subsuelo es por su sistema de raíces que aumentan los niveles freáticos 40 lt/planta)

Las innovaciones de negocios: •Parcelas de transferencia de tecnología con especies adecuadas •Viveros certificados ( tamaño de planta de 60 cm mínimo, cuatro brotes, tres meses en bolsa, 25x15, en sustrato 60% tierra, 20% composta y arena) •Talleres de primer proceso ( sierra cortadora, cepilladora, spliter, boucherie; bambú preservado, reglillas, paneles para vivienda, materia prima de laminados) •Vivienda prototipo •Cabañas, restaurante, hotel, muebles

Especialización y generación de empleos: •Profesionales agrónomos, agroforestales, diseñadores industriales y especialistas en marketing. •Productores, artesanos y obreros acreditados en manejo del bambú, viverismo, conservación, construcción, muebles, papel, carbón, vinagre, cerveza artesanal. •Desarrolladores inmobiliarios, arquitectos, textileros, paisajistas, diseñadores de jardines, clubes de amas de casa.

Tiene resistencias muy altas, en general superiores a las de la madera

No se acaba con la planta cuando se realiza su aprovechamiento.

En cuanto a sus propiedades mecánicas (Alta relación resistencia/peso; rigidez/peso) presenta una gran ventaja sobre algunas maderas que se utilizan regularmente en la construcción.

El uso de esta planta en la construcción, representa una disminución en los costos de producción de hasta un 40 por ciento en comparación con el precio de los materiales tradicionales.

Elaboración propia: Información extraída de: Ordoñez, V.R. C (1999), (2005), Janssen (2000) y fuentes en línea.

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Figura 2. Esquema del bahareque de tierra hueco y casa de bahareque de tierra en Anserma-Colombia AIS (2002) Foto: Robledo E. (1993).

Figura 3. Esquema del bahareque metálico e iglesia de bahareque metálico en Circasia-Colombia AIS (2002) Foto: Robledo E. (1993).

Figura 4. Esquema del bahareque de tabla y casas de bahareque de tabla en Pensilvania-Colombia AIS (2002) Foto: Robledo E. (1993).

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Figura 5. Esquema del bahareque encementado tradicional y edificio de bahareque encementado en Manizales-Colombia) AIS (2002) Foto: Robledo E. (1993).

En México, el uso del bahareque (o bajareque) se ha encontrado en los estados de Veracruz, Jalisco (CONAFOR,

2002), Oaxaca y en regiones del Centro y Sureste del territorio del país (Torres, 2000). Con variantes que usan

madera, tierra, carrizo y bambú. Así mismo, se ha encontrado que se usa bambú en la construcción de viviendas

rurales (CONAFOR, 2012), y desde hace más de diez años, algunos arquitectos han usado este material (bambú)

para la construcción de obras de uso público y privado en ciudades y municipios de los estados de Puebla, Oaxaca,

Veracruz, Morelos y la Ciudad de México, principalmente. En México se han registrado 36 especies de bambúes

leñosos y 4 herbáceos, que se distribuyen principalmente en los estados de clima tropical desde el nivel del mar hasta

más de 4,000 m.s.n.m. Las especies más comúnmente usadas para la construcción son las guaduas (angustifolia,

amplexifolia, y aculeata), aunque también la bambusa Old Hamii y Bambusa Vulgaris (Bejarano, 2002). Otras

especies de bambú, se usan en México para la producción de muebles, artesanías, cerveza y papel. Cabe resaltar que

en el mundo se han registrado cerca de 1048 usos diferentes de este material.

Figura 6. Uso del bambú en construcciones en México

Es importante mencionar, que aunque el uso del bambú en México comienza a re-adoptarse y a aplicarse no sólo en

construcciones de pequeña magnitud sino en grandes obras (figura 6), existe poca bibliografía y estudios que

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permitan conocer datos relacionados con las propiedades mecánicas de las especies de bambú mexicanas o cultivadas

en México, para realizar diseños estructurales que se ajusten a las normas de diseño locales.

Debido a lo anterior, los ingenieros estructuristas han recurrido a la adopción de normas extranjeras y metodologías

propias de la mecánica estructural para realizar diseños conservadores (en los mejores casos) de las construcciones.

Cabe anotar que muchas construcciones no recurren a diseños estructurales, dado que se trata de la reproducción de

técnicas vernáculas de construcción, como es el caso de las construcciones que usan bahareque. Por lo anterior, este

sistema constructivo (el bahareque), desde una perspectiva estratégica, no es considerado como replicable y sujeto de

apoyos de gobierno para su implementación en soluciones numerosas de vivienda, dado que no cuenta con algún

soporte normativo legal nacional.

Así, el proyecto aquí tratado, busca fundamentarse en trabajos pasados desarrollados en México, Costa Rica y

Colombia, que estudian el comportamiento de diferentes configuraciones de paneles construidos a partir del uso de la

técnica del bahareque, para proponer una metodología para el desarrollo de un sistema constructivo alternativo de

muros estructurales para la producción de vivienda, con tecnología nacional, que logre aprovechar de manera

sustentable especies locales de bambú.

REVISIÓN DE ESTUDIOS DEL COMPORTAMIENTO SISMICO DE MUROS DE BAHAREQUE

Varios estudios del comportamiento sísmico de muros de bahareque de diferentes tipos se han llevado a cabo en los

últimos 20 años. Aquí presentamos cuatro estudios relevantes sobre el comportamiento de muros sometidos a cargas

laterales.

MUROS DE CORTANTE EN ESTRUCTURAS DE MADERA (ORDÓÑEZ, 1995)

Este estudio se realizó en México, usando muros construidos con bastidores de madera y diferentes forros

estructurales para proporcionar rigidez y resistencia a los muros en su plano. En el estudio se ensayaron seis forros

diferentes fijados sobre un bastidor de madera estándar (ASTM, 1981), con dimensiones de 122 cm x 244 cm, como

se detalla a continuación:

Contrachapado de madera de pino de 9 mm de espesor, conectado con clavos de 51 mm, con una separación

de 15 cm en el perímetro del tablero y de 30 cm en los apoyos interiores.

Contrachapado de madera de pino de 12 mm de espeso, conectado con clavos de 63.5 mm, con una

separación de 15 cm en el perímetro del tablero y de 30 cm en los apoyos interiores.

Duela machihembrada de madera de pino de 19 x 87 mm de sección, colocada horizontalmente, para la

conexión se usaron dos clavos en el cruce de cada duela con los elementos verticales del bastidor.

Duela machihembrada de madera de pino de 19 x 87 mm de sección, colocada diagonalmente, sujeta a

cargas de tensión para la conexión se usaron dos clavos en el cruce de cada duela con los elementos

verticales del bastidor.

Duela machihembrada de madera de pino de 19 x 87 mm de sección, colocada diagonalmente, sujeta a

cargas de compresión para la conexión se usaron dos clavos en el cruce de cada duela con los elementos

verticales del bastidor.

Forro con aplanado de mortero cemento: arena de 15 mm de espesor y reforzado con malla metálica (tela de

gallinero) fijado con grapas galvanizadas, con una separación de 20 cm en el perímetro de los tableros y de

30 cm en los apoyos interiores.

El bastidor de madera para construir los muros de cortante se muestra en la figura 6. Para la construcción, montaje de

las pruebas y el procedimiento de carga, se siguió la norma ASTM E72-80 (1981).

La resistencia y rigidez de los muros se calcularon conforme a lo establecido en la norma ASTM E564-76 (1976).

Los valores promedio de rigidez y resistencia se muestran en la tabla 1, también se presenta en esa tabla una

propuesta de valores de diseño que se obtuvieron aplicando un factor de seguridad de 3 (FS=3) en un caso y en el

otro limitando los desplazamientos horizontales de entrepiso a 1/240 de su altura (H/240).

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Tabla 2. Valores promedio y mínimo de resistencia y rigidez de los forros estudiados (Ordóñez, 1995)

Tipo de forro Resistencia (kg/m) Rigidez (kg/m) Resistencia de diseño (kg/m)

FS=3 H/240

Contrachapado de 9 mm de espesor (5 pruebas) 992 115 600 331 394

Contrachapado de 12 mm de espesor (5 pruebas) 1 183 140 200 394 465

Duela machihembrada de pino colocada horizontalmente (4 pruebas)

203 7 000 68 80

Duela machihembrada de pino en diagonal y sujeta a cargas de tensión (4 pruebas)

2 219 122 500 740 510

Duela machihembrada de pino en diagonal y sujeta a cargas de compresión (4 pruebas)

755 80 400 252 287

Aplanado de cemento: arena en proporción de 1:3 y refuerzo con malla metálica (3 pruebas)

785 246 800 262 388

Figura 7. Bastidor de madera para construir muros de cortante para diversos tipos de forros estructurales (ASTM E72, 1981)

El valor de resistencia de los muros con duela machihembrada cubre un rango amplio, la desventaja con el uso de

duelas colocadas horizontalmente es que el muro presenta grandes deformaciones bajo las cargas laterales. Con la

duela inclinada sujeta a cargas de tensión se mejoran los valores de resistencia gracias a las duelas de la franja central

que actúan como diagonales, así como el número de conectores que interactúan para obtener un diafragma. Con la

duela inclinada sujeta a cargas de compresión, las duelas de la franja central generan cargas sobre los elementos

verticales de los extremos del bastidor generando la falla de estos. Teniendo en cuenta que la acción de las fuerzas

sísmicas es alternada, los valores de los muros con duela sujeta a cargas de compresión son los que rigen el

comportamiento global de este sistema.

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La resistencia de los muros con aplanado de cemento es de valor intermedio y depende directamente de la resistencia

del alambre de la malla metálica, con lo que se concluye que para aumentar su resistencia, se puede incrementar el

número de conectores o el diámetro del alambre. Estos muros presentan la mayor rigidez, con la particularidad de

tener un comportamiento frágil con baja absorción de energía; ese comportamiento no es recomendable para

estructuras solicitadas por sismo o viento.

La madera contrachapada se confirma como un buen forro estructural recomendado para muros en estructuras

solicitadas por sismo o viento, ya que la energía que puede absorber es mayor que aquella absorbida por los demás

materiales. La falla de esos muros está gobernada por la deformación de los conectores en las esquinas y son los

muros con mayor valor de resistencia.

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE MUROS DE BAHAREQUE BAJO CARGAS CICLICAS (GONZÁLEZ Y GUTIÉRREZ, 2005)

Este estudio se realizó en Costa Rica y se ensayaron siete muros. Los especímenes ensayados están basados en las

técnicas usadas en Costa Rica para construir muros de bahareque. En la figura 6 se muestra una descripción de los

muros.

Los especímenes fueron sometidos a cargas laterales cíclicas aplicadas con un gato hidráulico con una capacidad de

50 toneladas. La cimentación del dispositivo de ensayo se compone de una base de concreto de 350 x 1500 x 4500

mm con varias muescas y huecos para fijarla en el piso y conectarla con otros elementos. La cimentación cuenta

también con una hilera de bloques de concreto con huecos (los mismos que se usan en una construcción típica para

aislar los paneles de la humedad y de las termitas) y de conectores de acero para fijar el espécimen a la cimentación.

Unas placas verticales de acero contra el volteo se instalan en cada extremo del muro para evitar fallas en la base del

anclaje, la rotación del muro y los esfuerzos a tensión debido al momento de volteo. Un sistema de guías laterales

impide los desplazamientos fuera del plano.

Figura 8. Descripción de los muros ensayados (las dimensiones están en mm) (González y Gutiérrez, 2005)

11

Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

De los siete muros ensayados, cuatro muros se fabricaron con caña brava (C-01, C-02, C-03, CW-01) y tres con

bambú (B-01, B-02, BW-01), los muros CW-01 et BW-01 contienen una apertura tipo ventana. Los tres primeros

ensayos sirvieron para la calibración y evaluación del dispositivo de ensayo. Los resultados de los ensayos de

calibración se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Resultados de los ensayos de calibración (k1=rigidez inicial; k2=rigidez del muro) (González y Gutiérrez, 2005)

Parámetro medido Nivel de desplazamiento

1 2 3 4 5

Desplazamiento (mm) ±10 ±20 ±24 ±36 ±48

Carga (kN)

Ensayo del muro C-01 15.0 29.4 31.8 --- ---

Ensayo del muro CW-01 9.4 13.7 14.5 --- ---

Ensayo del muro B-01 15.1 31.5 24.3 43.9 45.6

Rigidez (kN/mm)

k1 (Ensayo del muro B-01) 0.42 0.37 0.37 0.26 0.18

k2 (Ensayo del muro B-01) 4.4 4.4 3.9 3.5 2.9

Los resultados de los otros cuatro ensayos se muestran en las tablas 4 y 5.

Tabla 4. Resultados experimentales de falla (González y Gutiérrez, 2005)

Muro ensayado Fu (kN) Δ a Fu (mm) Tipo de falla

B-02 63.1 20 Falla en los anclajes

BW-01 82.1 50 Viga de madera aplastada por las arandelas

C-02 157 60 Doblado de la viga de la base

C-03 161 60 Doblado de la viga de la base

Tabla 5. Rigidez del muro obtenida de las curvas cargas-desplazamiento en kN/mm (González y Gutiérrez, 2005)

Nivel de

desplazamiento (mm)

Muro ensayado

B-02 BW-01 C-02 C-03

+5 8.8 8.9 17.7 14.1

-5 8.4 7.1 11.2 10.7

+10 9.3 6.9 14.2 11.1

-10 7.6 5.9 9.3 8.5

+15 7.3 4.8 11.6 8.6

-15 7.5 4.9 8.4 7.8

+20 5.5 2.5 10.4 7.4

-20 4.3 7.6 6.3

+30 8.3 7.1

-30 6.8 5.2

+40 6.9 6.9

-40 5.0 4.2

+60 5.5

-60 4.2

XIX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2014

El comportamiento de los muros durante los ensayos se puede resumir como sigue. Se observan tres fases en la

aplicación de la carga en un sentido, en la primera fase hay una rigidez inicial muy baja debido al acomodo del

dispositivo de ensayo, en la segunda fase la rigidez aumenta porque el muro empieza a resistir la carga y la tercera

fase corresponde a la descarga y muestra una rigidez elástica. Estas tres fases se repiten cuando la carga se aplica en

el sentido opuesto. Con el aumento del número de ciclos, la rigidez del panel empieza a degradarse, con la pérdida de

rigidez de algunas conexiones internas. El segundo ciclo da una rigidez y una resistencia más baja que el primer

ciclo, sin embargo la diferencia entre el segundo y el tercer ciclo es muy pequeña. Con el aumento de número de

ciclos, el panel alcanza una carga estable. Con el aumento del nivel de desplazamiento, la rigidez se degrada, sobre

todo después de que algunas conexiones empiezan a fluir y que la primera falla ocurre. Después de alcanzar la carga

máxima, el muro pierde su capacidad con el aumento del nivel de desplazamiento (figura 9).

Figura 9. Curva de carga vs desplazamiento para el muro C-02 (González y Gutiérrez, 2005)

COMPORTAMIENTO SISMO-RESISTENTE DE ESTRUCTURAS DE BAHAREQUE (SILVA Y LÓPEZ, 2000)

Este estudio se realizó en Colombia, se ensayaron tres sistemas constructivos. El primero se nombró como “Sistema

constructivo en bahareque prefabricado”, el segundo como “Sistema normalizado en guadua y madera” y el tercero

“Sistema de vivienda rural en guadua”. Todos los paneles fueron cubiertos con esterilla dispuesta de forma

horizontal sujeta a la estructura por hileras verticales de clavos y alambre de amarre. También se puso por ambas

caras una malla de gallinero sobre la cual se aplicó una capa de mortero. La nomenclatura para poder diferenciar los

paneles se compone de un primer número que representa el sistema constructivo, una letra que indica el tipo de panel

y otro número separado por un guión que designa el número del espécimen. Para los paneles sin diagonal la

nomenclatura es la misma pero la sigla –SD- antecede el número del espécimen.

Sistema constructivo número uno: estos paneles están construidos totalmente en guadua y presentan gran

variedad de formas dependiendo de su ubicación y función principal en la estructura; dichas formas van

desde paneles estructurales hasta paneles tipo puerta o tipo ventana. Los diferentes tipos de muro se

muestran en la figura 10.

13

Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

Figura 10. Esquema de los diferentes tipos de muro del sistema constructivo uno (Silva y López, 2000)

En los ensayos de paneles se cortaron las extensiones en la base para tratar de hallar la resistencia real del muro.

Todos los paneles tienen una altura de 2.45 m y un ancho de 1.4 m, excepto el tipo B que tiene un ancho de 0.7 m.

Sistema constructivo número dos: Este sistema es el que más se asemeja al bahareque tradicional, pues

integra la madera aserrada con la guadua. Se compone de un marco hecho de cuartones de sajo (no

clasificada como madera estructural), de sección 40 x 80 mm. La guadua constituye la parte interior del

panel, dispuesta según la función de cada uno. Al igual que el anterior sistema también presenta gran

variedad de formas dependiendo de su ubicación o función en la estructura. Las dimensiones de esos muros son 2.4 x 1.2 m. Los diferentes tipos de muro se muestran en la figura 11.

Figura 11. Esquema de los diferentes tipos de muro del sistema constructivo dos (Silva y López, 2000)

Sistema constructivo número tres: En contraposición a los anteriores, éste no puede clasificarse como un

sistema modular, pues por sus dimensiones no es viable la prefabricación en planta de producción; es más

adecuada la construcción en el sitio, de manera que con un solo panel se obtiene un muro completo. La

estructura de estos módulos se construye totalmente en guadua. Las dimensiones de esos muros son de 2.2

m de alto y 2.85 m de largo. Los diferentes tipos de muro se muestran en la figura 12.

Figura 12. Esquema de los diferentes tipos de muro del sistema constructivo tres (Silva y López, 2000)

XIX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2014

Los cañutos en los que se aplicaron cargas, al igual que aquellos en los que se restringió el desplazamiento de los

paneles, fueron rellenados con mortero para impedir la falla local por aplastamiento en estos puntos de concentración

de esfuerzos. Para cada panel se obtuvo la gráfica carga vs desplazamiento lateral. La deformación máxima de cada

panel ocurre en el nodo superior opuesto al de la aplicación de la carga y es esta deformación la que determina el

comportamiento del panel.

La carga máxima es la carga de falla de sistema y la deformación máxima no equivale necesariamente a la carga

máxima, sino a la deformación a la cual se suspendió el ensayo. La carga y la deformación en el límite proporcional

corresponden al instante hasta cuando el panel se mantuvo en el rango elástico. La letra en minúscula que está en el

nombre del panel 1E indica el lado en el cual se aplicó la carga, i para izquierdo y d para derecho.

Al evaluar la resistencia de cada sistema por metro lineal de panel, se encontró que los paneles del sistema 2 fueron

los más resistentes de todos. Los paneles del sistema 3 tienen una resistencia superior a la del 1, lo que podría

deberse a que los paneles del sistema 3 tienen una mayor densidad de material por metro lineal y además que por su

gran tamaño hay una mejor distribución de fuerzas en sus elementos. La razón para explicar la mayor resistencia de

los paneles del sistema 2 son las uniones, en efecto, las uniones de los paneles de los sistemas 1 y 3 requieren ser del

tipo “boca de pescado” y éstas no garantizan un buen acople entre elementos debido a la irregularidad del material,

facilitando la falla local en los puntos de conexión.

Tabla 6. Promedio de resultados de paneles de bahareque ensayados (Silva y López, 2000)

Tipo de panel Carga máxima

(kN)

Deformación máxima (mm)

Carga máx/m

(kN/m)

Carga en el límite

proporcional (kN)

Deformación en el límite proporcional

(mm)

Rigidez en el límite

proporcional (kN/mm)

% Aporte de la

diagonal

1A 17.90 89.00 12.79 12.26 29.27 0.42 30.3

1A-SD 13.74 54.00 9.81 11.04 24.34 0.45

1B 8.50 70.00 12.14 6.38 33.40 0.19 39.3

1B-SD 6.10 59.00 8.71 4.66 32.72 0.14

1D 14.20 89.00 10.14 12.26 57.76 0.21 100.0

1D-SD 7.10 90.00 5.07 6.14 41.15 0.15

1E-d 10.30 103.00 7.36 8.34 48.67 0.17 0.0

1E-i 17.17 97.00 12.26 9.81 28.42 0.35 12.9

1E-SD-d 10.30 69.00 7.36 6.87 58.70 0.12

1E-SD-i 15.21 118.00 10.86 4.91 23.27 0.21

2A 36.80 142.00 30.67 24.53 65.46 0.37 41.5

2A-SD 26.00 107.00 21.67 22.07 72.26 0.31

3A 51.50 48.00 18.07 49.05 51.31 0.96

3B 58.70 34.00 20.60 58.86 34.11 1.73

COMPORTAMIENTO ANTE CARGAS LATERALES DE MUROS DE CORTANTE TRADICIONALES Y NO-TRADICIONALES DE BAMBU (ARBELAEZ Y CORREAL, 2012)

Este estudio se realizó en Colombia y trata sobre diferentes tipos de muros de cortante que usan guadua. Los autores

se enfocaron en ensayos con cargas monótonas y analizaron los parámetros principales como la carga lateral

máxima, la rigidez elástica y la ductilidad de los muros. Los muros tienen una dimensión de 2.4 x 1.2 m y un marco

de guadua, la conexión entre dos elementos de guadua de marco se hace con “boca de pescado” y varilla roscada de

3/8” de diámetro, rellenando cada entrenudo de las conexiones con mortero. En todas las conexiones entre el muro y

la cimentación se usan varillas roscadas de 1/2” de diámetro. A continuación se describen los tres diferentes muros

ensayados:

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Muro de bahareque contemporáneo. Se compone de un marco de guadua con una diagonal de guadua.

Unas franjas de madera se conectan a cada 50 cm de manera horizontal al marco con pijas en sus extremos.

Con clavos y alambre se fija una malla de acero a las franjas de madera. Sobre esa malla se aplica una capa

de mortero de cada lado. Se ensayaron cinco sub-tipos de este muro, el primer sub-tipo es el marco simple

(sin recubrimiento) con la diagonal sometida a tensión (DT M-I), el segundo es el marco simple con la

diagonal sometida a compresión (DC M-I), el tercer tipo es el muro completo (con recubrimiento) con la

diagonal sometida a tensión (DT M-Imv), el cuarto es el muro completo con la diagonal sometida a

compresión (DC M-Imv) y el quinto es el muro completo sin diagonal pero con un elemento vertical de

guadua en el centro (M-mv).

Muro con marco de guadua con barras y tensores (M-II). Cuenta con cuatro ángulos de acero de 1/4” de

espesor en cada esquina los cuales conectan los tensores y las barras roscadas (1/2” de diámetro).

Muro con marco de guadua con recubrimiento de triplay (M-III). Cuenta con un elemento vertical de

guadua en el centro y un recubrimiento con hoja de triplay (madera contrachapada), la cual se conecta al

marco con pijas (tornillos) en cada nudo de los elementos de guadua (separación de aproximadamente 30

cm).

Figura 13. Esquema de los muros tipo bahareque contemporáneo (Arbeláez y Correal, 2012)

Figura 14. Esquema de muros tipo M-II y M-III (Arbeláez y Correal, 2012)

Los ensayos se realizaron bajo la especificación de la norma ASTM E 564. Los parámetros calculados fueron la

carga lateral máxima, la distorsión, la rigidez en el rango elástico y la ductilidad. La rigidez y la ductilidad se

calcularon a partir de la curva EEEP (Equivalent Energy Elastic-Plastic curve) como se indica en la norma ASTM E

2126. Los resultados se muestran en la tabla 7.

XIX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2014

Tabla 7. Resultados experimentales de los ensayos (Arbelaez y Correal, 2012)

Tipo de muro Carga lateral máxima (kN) Distorsión (%) Rigidez (kN/mm) Ductilidad

DT M-I 4.2 6.2 0.13 ---

DC M-I 9.9 5.5 0.32 ---

DT M-Imv 12.3 2.0 1.15 9.1

DC M-Imv 13 2.9 0.93 7.2

M-mv 10.9 2.8 0.65 6.8

M-II 7.3 1.6 0.41 2.9

M-III 7.7 3.5 0.28 4.3

Los resultados muestran que el tipo de muro bahareque contemporáneo (los primeros cinco) soporta una carga lateral

mayor con la diagonal trabajando a compresión (DC M-I y DC M-Imv). Respecto a los muros con recubrimiento de

malla de acero y mortero (DT M-Imv, DC M-Imv y M-mv), los resultados muestran un incremento de la rigidez del

sistema en un 69% y de la carga lateral máxima en un 40%.

El muro tipo bahareque contemporáneo presenta el mejor comportamiento de los tres tipos de muro ensayados en

términos de carga lateral máxima, rigidez y ductilidad. El tipo de muro con triplay (M-III) presenta valores bajos de

carga lateral máxima, rigidez y ductilidad, en comparación con el tipo de muro bahareque contemporáneo. La falla

ocurre en las conexiones del triplay con el marco. Se podría mejorar el comportamiento del muro aumentando el

número de conectores. El tipo de muro con las barras roscadas (M-II) presenta un comportamiento frágil, lo que

explica el valor de ductilidad bajo, sin embargo la carga lateral máxima es parecida a la carga máxima del muro M-

III y su rigidez es dos veces mayor. El comportamiento frágil está directamente relacionado con el tipo de falla, ya

que el tensor falló de manera súbita sin permitir al muro desarrollar todo su potencial. Se podría mejorar este

comportamiento usando unos tensores de mejor calidad pero subiría el costo del muro.

METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO A PARTIR DE LA TÉCNICA DEL BAHAREQUE

De acuerdo con los resultados de los trabajos estudiados, y considerando tanto las prácticas locales (mexicanas)

constructivas que implementan bambú, se propone la siguiente metodología para el proceso de validación estructural

dentro del desarrollo del producto Bamboowall®, a partir de paneles prefabricados para la construcción de muros

estructurales. Cabe resaltar que este proyecto se está desarrollando gracias al apoyo del Programa de Estímulos a la

Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación de Conacyt, 2014.

1. Caracterización mecánica de especies de bambú no estudiadas a la fecha. Ensayos de flexión, tensión

paralela y perpendicular a la fibra, compresión paralela y perpendicular a la fibra y cortante paralelo a la

fibra.

2. Caracterización del comportamiento de conexiones típicas, de acuerdo con el capítulo G.12 del título G de

las Normas Colombianas de Sismo Resistencia (NSR-10).

3. Estudio del comportamiento de paneles prefabricados considerando las siguientes variaciones

a. 3 especies de bambú

b. 3 variaciones de recubrimiento

c. 2 variaciones del espaciamiento de la fijación del recubrimiento

d. 3 relaciones de aspecto

4. Análisis de resultados para la obtención de expresiones simplificadas de diseño, en función de la longitud y

el tipo de panel.

5. Generación de modelos numéricos de comportamiento estructural para reproducir los resultados de los

prototipos finales.

El proceso experimental, a la fecha se encuentra en desarrollo, por lo que a continuación se presentan los resultados

preliminares obtenidos para cuatro prototipos de paneles ensayados.

17

Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

La descripción de los prototipos preliminares ensayados es la siguiente:

M1-1: Muro con soleras de madera y postes de bambú, con forro de triplay de 12 mm, tornillos a cada 15

cm, sin diagonal.

M1-2: Muro con soleras de madera y postes de bambú, con forro de triplay de 12 mm, tornillos a cada 15

cm y con diagonal de solera de acero y pernos de diámetro 3/8”.

M2-1: Muro con soleras de madera y postes de bambú sin forro.

M3-1: Muro con soleras de madera y postes de bambú sin forro y con diagonal de solera de acero.

Se ensayaron los muros siguiendo lo especificado en la norma ASTM E72-05 y ASTM E564-06. En la tabla 8, se

muestran los resultados de los ensayos.

Tabla 8. Resultados de los ensayos

Tipo de muro Carga máxima (kN) Desplazamiento máximo (mm)

Rigidez en el rango elástico (kN/mm)

M1-1 10.03 61.0 0.18 M1-2 16.64 113.1 0.27 M2-1 3.51 100.7 0.04 M3-1 4.16 111.2 0.07

En la figura 15 se muestra las curvas de carga vs desplazamiento obtenidas de los ensayos los prototipos ensayados.

Figura 15. Curvas de carga vs desplazamiento para los cuatro prototipos preliminares ensayados

CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN FINAL

La actual problemática ambiental, producida por el uso desmedido de recursos naturales no renovables, el consumo

excesivo de combustibles fósiles, la deforestación y el inadecuado manejo de los residuos, ha generado un proceso de

cambio climático que podría ser letal para la especie humana y probablemente otros seres vivos que habitan nuestro

planeta, cambio del cual la industria de la construcción es responsable en aproximadamente un 40%. Se suma a esta,

la problemática social relacionada con la inequidad en la distribución de la riqueza y por ende el crecimiento de las

ciudades a partir de asentamientos irregulares que alojan aproximadamente la tercera parte de la población (UN-

HABITAT, 2012). Ante este panorama, México se ha propuesto metas vanguardistas alineadas con la política global

de reducción de gases efecto invernadero, como la NAMA de vivienda sustentable, la cual es la primera de su tipo a

nivel mundial.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 20 40 60 80 100 120

Car

ga (

N)

Desplazamiento (mm)

M1-1

M1-2

M2-1

M3-1

XIX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2014

En este contexto, y considerando la tendencia global hacia la generación de soluciones para la industria de la

construcción alineadas con los principios del desarrollo sostenible, que van desde retomar técnicas vernáculas, hasta

usar principios de biomimética, bioclimática e innovación tecnológica; en este trabajo se presentan los primeros

resultados del proyecto Bamboowall®, que busca el desarrollo de un sistema constructivo inspirado en la técnica del

bahareque, para resolver muros estructurales prefabricados, usando bambú, madera y otros materiales.

Hasta el momento, se han llevado a cabo los primeros ensayos experimentales de validación estructural. Los

resultados obtenidos nos permiten concluir que el procedimiento de ensayos es correcto, dado que hemos obtenido

resultados similares a estudios anteriores (ver tablas 5 y 6) en resistencia y rigidez. De manera cualitativa se puede

observar que el elemento del muro que aporta resistencia y rigidez al sistema es el forro. La solera de acero permite

aumentar la rigidez del sistema.

A la fecha estamos trabajando en el proceso de preparación y ejecución de los demás ensayos de validación

estructural, razón por la cual no podemos concluir en el presente documento con valores promedio o porcentajes de

eficiencia de los prototipos ensayados, dado que sólo se tienen dados de un solo espécimen por prototipo.

El proceso de desarrollo tecnológico del sistema constructivo, además de validaciones de tipo estructural, también

incluirá validaciones del comportamiento térmico (de acuerdo con principios de arquitectura bioclimática),

comportamiento acústico, estudios de impacto ambiental a través de Análisis de Ciclo de Vida, estudios de

comportamiento contra fuego, durabilidad ante intemperismo, entre otros. Además, actualmente, la estrategia de

innovación tecnológica avanza en el desarrollo de estudios de mercado para el diseño comercial del producto, y el

diseño de las estrategias de posicionamiento y comercialización, además del diseño del plan de negocio de las

soluciones, bajo un proceso de transferencia tecnológica a una empresa Bio-constructora.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos el apoyo brindado por la empresa Bambuterra S.A.P.I. de C.V., por brindarnos los resultados más

recientes del proceso de validación estructural de los prototipos preliminares del producto Bamboowall® que se

encuentra en proceso de desarrollo.

Agradecemos al Programa de Estímulos a la Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2014, de Conacyt

por apoyar parcialmente el desarrollo del proyecto y al Instituto de Ecología A.C. por colaborar en la validación

experimental y la interpretación de los resultados obtenidos.

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