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Ventajas
y desventajas del sistema constructivo con bamb frente al sistema de hormign
armado en viviendas de inters social
Advantages and
disadvantages of the bamboo construction system compared to there in forced
concrete system in low-income housing
Advantages and disadvantages of the bamboo construction
system compared to the reinforced
concrete system in low-income
housing
Correspondencia: jarbell-ing@hotmail.com
Ciencias Tcnicas y Aplicadas
Artculo de investigacin
*Recibido: 15 de agosto de 2021 *Aceptado: 08 de septiembre de 2021 * Publicado: 20 de septiembre de 2021
I.
Ingeniero
Civil, Estudiante de la Maestra en Ingenieria Civil, Mencin Construccin de Vivienda Social,
Instituto de Posgrado de la Universidad Tecnica de
Manab, Portoviejo, Ecuador.
II.
Diplomado
Superior en Diseo de Proyectos,
Ingeniero Civil, Abogado de los Juzgados y Tribunales de la
Republica, Licenciado en Ciencias
Polticas y Sociales,
Docente de la
Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas de la Universidad Tcnica de Manab,
Portoviejo, Ecuador.
Resumen
El
sistema constructivo con bamb actualmente en Ecuador se est empleando como
alternativa econmica, tcnica, ecolgica y social en la construccin de
viviendas. A partir, de la combinacin de tcnicas ancestrales y modernas se
realizan diseos sismo-resistentes y duraderos, protegindolas de los efectos
derivados a la exposicin de las precipitaciones y de los rayos ultravioletas
del sol. El propsito general de ste artculo cientfico es demostrar las
ventajas del bamb en la construccin de viviendas de inters social, frente a
las viviendas de hormign armado, con la finalidad de contar con una
alternativa econmica, rpida, amigable al ambiente, y as mitigar el alto
dficit de viviendas en la provincia de Manab. El artculo es de tipo
documental, ya que su basamento es la recopilacin de informacin bibliogrfica
sobre las ventajas y desventajas del sistema constructivo con bamb y el
sistema de hormign armado. El anlisis comparativo de la vivienda de bamb y
el hormign armado, es el corto tiempo de construccin, es antissmico, bajo
coste e impacto ambiental mnimo, posee la gran desventaja que su vida til es
corta en relacin al hormign. Actualmente, con las nuevas tecnologas de
diseo y construccin se puede minimizar esta limitacin. Es importante
verificar los valores de las propiedades fsicas y mecnicas de la GaK con lo especificado en la Norma Tcnica de construccin
en caa guada, avalada por el Ministerio de
Desarrollo Urbano y Vivienda del Ecuador, de igual manera los diseos y construccin
deben estar inspeccionadas por mano de obra calificada como arquitectos,
ingenieros y conocedores del material de la zona.
Palabras clave: Sistema
constructivo; alternativa ecolgica; vida til; sismo-resistente; dficit.
Abstract
The
construction system with bamboo currently in Ecuador is being used as an
economic, technical, ecological and social alternative in the construction of
houses. From the combination of ancestral and modern techniques,
earthquake-resistant and durable designs are made, protecting them from the
effects derived from exposure to rainfall and the sun's ultraviolet rays. The
general purpose of this scientific article is to demonstrate the advantages of
bamboo in the construction of social interest housing, compared to reinforced
concrete housing, in order to have an economic, fast, environmentally friendly
alternative, and thus mitigate the high housing deficit in the province of
Manab. The article is of a documentary type, since its foundation is the
compilation of bibliographic information on the advantages and disadvantages of
the bamboo construction system and the reinforced concrete system. The
comparative analysis of bamboo housing and reinforced concrete, is the short
construction time, it is anti-seismic, low cost and minimal environmental
impact, it has the great disadvantage that its useful life is short in relation
to concrete. Currently, with new design and construction technologies, this
limitation can be minimized. It is important to verify the values of
the physical and mechanical properties of the GaK
with what is specified in the Technical Standard for construction in cane guada, endorsed by the Ministry of Urban Development and
Housing of Ecuador, in the same way the designs and construction must be inspected
by qualified workforce such as architects, engineers and connoisseurs of the
material in the area.
Keywords: Construction system; ecological alternative; use full if e;
earthquake; resistant; deficit.
Resumo
O sistema construtivo
com bambu, atualmente no Equador, est sendo utilizado como alternativa econmica,
tcnica, ecolgica e social na construo
de casas. A partir da combinao de tcnicas ancestrais e modernas, so feitos designs resistentes a
terremotos e durveis, protegendo-os
dos efeitos derivados da exposio
s chuvas e aos raios ultravioleta do sol. O objetivo geral
deste artigo cientfico demonstrar as vantagens do bambu na construo de moradias de interesse social, em comparao com
as moradias de concreto armado, de forma a ter uma alternativa econmica, rpida
e ecologicamente correta, e
assim mitigar o elevado dficit habitacional na regio. provncia
de Manab. O artigo do tipo documental, pois tem como fundamento a compilao de informaes
bibliogrficas sobre as vantagens e desvantagens do sistema construtivo
de bambu e do sistema de concreto armado. A anlise comparativa da carcaa de
bambu e concreto armado, o curto tempo de construo, anti-ssmica, de baixo
custo e mnimo impacto ambiental, tem
a grande desvantagem que sua
vida til curta em relao
ao concreto. Atualmente, com as novas tecnologias de design e construo, essa limitao pode ser
minimizada. importante verificar os valores das propriedades
fsicas e mecnicas do GaK com o que est especificado na
Norma Tcnica para construo em
cana-de-acar guada, endossada pelo Ministrio de Desenvolvimento Urbano e Habitao
do Equador, da mesma forma
que os projetos e a construo
deve ser fiscalizada por mo
de obra qualificada, como arquitetos,
engenheiros e conhecedores
do material da rea.
Palavras-chave:
Sistema construtivo; alternativa ecolgica; uso total
se e; resistente a terremotos; dficit.
Introduccin
La construccin sostenible actualmente
es uno de los temas ms importantes en la cual el Ingeniero Civil se preocupa
para que las edificaciones tengan el menor impacto sobre el medio ambiente. Por
ello es que busca sistemas constructivos sencillos y a la vez tradicionales,
que los materiales de construccin sean obtenidos en la zona y totalmente sostenibles,
es decir, a travs de un equipo calificado de profesionales se estudia el
diseo y gestin de edificaciones saludables y a la vez resistentes,
fundamentados en principios ecolgicos y en el empleo eficiente de los recursos
naturales.
El bamb, explica Dans,
Chamba y Len, (2020) es un material estructural empleado para construccin
sostenible, siendo una de las ms sobresalientes en las edificaciones
populares. Actualmente es muy empleado en la construccin de viviendas de
inters social. Noticias ONU (2020) indica que es imperativo que las familias
de bajos ingresos y las poblaciones vulnerables tengan acceso a viviendas ms
segura y asequibles (p.1).
Es necesario recalcar que el trmino
bambes, plantea la Red Internacional de Bamb y Ratn-INBAR (2015) pertenece
al plural que aglutina a un grupo amplio de gneros y especies gramneas
distribuidas en los cinco continentes, algunas de las cuales son endmicas,
otras nativas de determinadas bio-regiones y varias
han sido introducidas en pases de Amrica Latina, entre estos el Ecuador
(p.11). Por su adaptabilidad, los bambes se encuentran en una amplia
distribucin geogrfica en el mundo.
De acuerdo a Yedra, (2014), a nivel
mundial existen aproximadamente 1.600 especies de bamb, donde el 64% son nativas
del suroeste de Asia, el 33 % de ellas crece en Latinoamrica y el resto en
frica y Oceana, a excepcin de Europa la cual no se produce. En Norteamrica
solo existen 3 especies nativas, cotejadas con las 440 de Amrica Latina, es
decir, crece mayormente en zonas tropicales y subtropicales a nivel global. En
la figura 1 se puede observar la distribucin mundial del bamb.
Figura 1. Distribucin
mundial del bamb.
Fuente: Yedra, (2014).
Como se aprecia en la figura 1,
Latinoamrica es el territorio ms rico en trminos de diversidad y nmero de
especies de bamb leoso, se han estudiado 20 gneros y 429 especies los cuales
estn distribuidos desde Mxico hasta Chile. La siembra del bamb en una escala
comercial en Latinoamrica se circunscribe a la especie Guada
angustifolia, G. amplexifolia, adems se han
introducido al mercado ciertas especies asiticas como Bambusavulgaris,
B. tuldoides, Phyllostachys
aurea y Dendrocalamusspp (Red Internacional de Bamb
y Ratn, INBAR, 2015).
Dentro de la diversidad ecolgica, la
Repblica del Ecuador alberga un grupo significativo de gneros de bambes, 45
especies en total, entre ellos se encuentran los gneros Guada,
Chusquea, Arthrostylidium,
Moya, Neurolepis (Red Internacional de Bamb y Ratn,
INBAR, 2015). El gnero Guada angustifolia resalta
entre los bambes leosos, importante por sus fibras naturales y muy fuertes,
adems por su relevancia social, econmica y cultural, tambin por ser la especie
ms empleada en el pas para edificaciones (Fernndez, 2018). La Guada angustifolia es nativa de Ecuador, destaca por sus culmos que llegan hasta 30 metros de alto y 25 centmetros
de dimetro. Entre todos los bambes americanos la Guada
angustifolia, se caracteriza por sus optimas propiedades fsico-mecnicas y por
su empleo comprobado en la industria de la construccin.
La guada
suele ocupar las inmediaciones de quebradas y riberas de los ros. Castro et
al. (2018) exponen que la especie presenta pequeas diferencias, marcadas por
su coloracin (bicolor o negra). En el caso ecuatoriano predomina la tonalidad
verde, con franjas blancas en los nudos (p. 82). Su geografa de cultivo es
amplia, puede hallarse y producirse en reas costeras, tambin en zonas por encima
de 1.500 msnm. En Ecuador, el bamb se ubica en un 66.5% en la costa
ecuatoriana, el 23.5% de la Amazonay el 10% en la
sierra, distribuidas en 16 provincias del pas y estas especies son abundantes
debido a las condiciones edafoclimticas (Ministerio
de Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial del Bamb, Red Internacional del
Bamb y el Ratn, 2018). En el cuadro 1, se puede apreciar que Manab es la
provincia donde existe ms presencia del bamb (24.3%) en Ecuador:
Cuadro 1. Superficie
de las principales zonas con presencia de bamb en Ecuador
|
Provincia |
Hectreas |
% |
|
El
oro |
4.370 |
0,7 |
|
Esmeraldas |
68.546 |
11,4 |
|
Guayas |
43.825 |
7,3 |
|
Los
Ros |
80.763 |
13,5 |
|
Manab |
145.529 |
24,3 |
|
Santa
Elena |
11.872 |
2,0 |
|
Santo
Domingo de los Tschilas |
44.126 |
7,4 |
|
Bolvar |
6.754 |
1,1 |
|
Cotopaxi |
19.047 |
3,2 |
|
Imbabura |
7.702 |
1,3 |
|
Pichincha |
26.581 |
4,4 |
|
Morona
Santiago |
42.806 |
7,1 |
|
Napo |
22.245 |
3,7 |
|
Orellana |
24.879 |
4,1 |
|
Pastaza |
23.467 |
3,9 |
|
Sucumbos |
27.515 |
4,6 |
|
Total |
600.025 |
100% |
Fuente: Ministerio de
Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial del Bamb, Red Internacional del Bamb
y el Ratn, 2018.
El bamb es un recurso que se encuentra
de manera cuantiosa en Ecuador como lo muestra el cuadro 1, es usado
tradicionalmente desde hace siglos en las regiones costeras del pas, tanto
para construcciones formales como informales. Por ello, es uno de los
materiales de construccin ecolgico muy utilizado en la provincia de Manab. Con
ste material se pueden edificar estructuras muy sostenibles y de bajo coste
para vivienda formal. Con el debido diseo y ejecucin, las estructuras
realizadas de bamb, son sismo-resistentes, donde se han evidenciado tras
varios terremotos en Latinoamrica (Red Internacional de Bamb y Ratn, INBAR,
2016).
En la Repblica del Ecuador, el bamb en
el campo de la construccin estaba subestimado y poco conocido, sin embargo, la
edificacin con bamb ha reivindicado su importancia luego del terremoto del 16
de abril de 2016, que devast las provincias de la costa ecuatoriana de
Esmeraldas y Manab, al respecto debo sealar que, quedaron destruidas las
edificaciones realizadas con sistemas constructivos convencionales (estructuras
de hormign armado), y luego de las evaluaciones a las viviendas, se reportaron
70.080 unidades habitacionales afectadas de las cuales 22.426 fueron
consideradas inseguras que deban ser demolidas (Cmara de Comercio de Quito, 2018).
Luego del sismo, Mero (2019) expone que el gobierno y las personas "se
dieron cuenta que a las construcciones en caa no les haba pasado nada y ahora
lo aprecian muchsimo" (p.1), es decir es un material que es sismo
resistente.
En Manab, el bamb se ha convertido en
el nuevo acero vegetal, por su gran
esbeltez y su angosto dimetro de espesor hueco, por su grado de sismo-resistencia
y flexibilidad, lo que soporta edificar desde pequeas a grandes construcciones
como galpones (Camino, 2011). Es necesario e imprescindible que el empleo de
ste material se realice de manera tcnica y responsable, combinando lo tradicional
con la ciencia y tecnologas modernas (Agencia EFE, 2019).
Consecuentemente, el Ministerio de
Desarrollo Urbano y Vivienda-MIDUVI acept la importancia del bamb como
material de construccin sismoresistente y sta
avalada por la Norma Ecuatoriana de la Construccin siendo un material
ecolgico, local y econmico, el cual representa un ahorro de cerca del 50% en
relacin a construcciones realizadas con materiales convencionales (El
Comercio, 2016). Actualmente, Ecuador cuenta con una Norma Tcnica de construccin
en caa guada, la cual permitir, realizar diseos
arquitectnicos y estructurales para construir con ste material de manera
legal, (GADP de Santo Domingo de los Tschilas,
2016).
Las excelentes propiedades fsicas y mecnicas del bamb de acuerdo a su relacin resistencia/peso lo hace de gran resistencia. Por su flexibilidad le otorga una caracterstica que es sismo-resistente, posee buena resistencia al corte paralelo, es resistente a la traccin y compresin, adems de ser un material ecolgico de bajo coste, sin embargo, su vida til es corta comparado al hormign armado, por lo que se debe tener en cuenta la calidad y cuidados del material.
Por consiguiente, el propsito general
de ste artculo cientfico es demostrar las ventajas del bamb en la
construccin de viviendas de inters social, frente a las viviendas de hormign
armado, con la finalidad de contar con una alternativa econmica y rpida y as
mitigar el alto dficit de viviendas en la provincia de Manab.
Es de resaltar, que el dficit
cuantitativo de viviendas en Manab para el 2016 era del 26,4%, cuando el
promedio nacional era del 12,3% siendo una diferencia alta en el mbito
habitacional de la provincia, principalmente por la precariedad de las
condiciones de construccin, los materiales inadecuados y la informalidad en la
planificacin, entre otros (Cmara de Comercio de Quito, 2018). A continuacin,
en el grfico 1, se muestra el dficit habitacional cuantitativo por provincia,
donde se describe que Manab posee el ndice ms alto del todo el territorio
ecuatoriano, por lo que es necesario encontrar soluciones constructivas con
materiales resistentes, amigables al medio ambiente, con baja huella de carbono
y econmicos.
Grfico 1. Dficit
habitacional cuantitativo por provincia
Fuente: NEC-ENEMDU, 2009
2017, citado por Empresa Pblica para Todos (2018).
Materiales
y mtodos
El artculo de revisin es una
investigacin de tipo documental, ya que su basamento es la recopilacin de
informacin bibliogrfica sobre las ventajas y desventajas del sistema
constructivo con bamb y el sistema de hormign armado en viviendas de inters
social. Los datos recolectados fueron obtenidos desde una
diversidad de fuentes, de enfoques cualitativos y cuantitativos a travs de
documentos, publicaciones periodsticas, libros, leyes y normas, artculos
cientficos, publicaciones arbitradas y registros de archivos. Adems, la
investigacin se encuentra bajo la modalidad descriptiva ya que se est
describiendo el bamb como material de construccin (Palella
y Martins, 2006). Esta
investigacin est basada en fundamentalmente en resultados obtenidos de
estudios previos sobre el tema.
Discusin
de los resultados
La calidad en la construccin de
edificaciones con bamb depende desde la seleccin de las caas que se
emplearn. Estas deben estar maduras porque sus fibras adquieren la mayor
resistencia. La madurez de ests gramneas se obtiene a los 4 aos de edad por
lo que hay que usar un mtodo seguro de conocer la edad como es sealarlas
desde su nacimiento. Para el uso de construccin de edificaciones se debe
considerar que las caas no estn sobremaduras, que
posea huecos o rajaduras, con deformaciones o conicidad alta, con entrenudos
muy largos o con pudricin o sntomas de enfermedad propias del bamb(Morn,
2015).
De igual manera para alcanzar la calidad
de la edificacin se deben utilizar mtodos de conservacin (tradicionales y
qumicos) para acrecentar la vida til del bamb e impedir que sea afectado por
microorganismos o por insectos. Tambin es necesario realizar el proceso de
secado para su debido uso y que alcance la resistencia deseada (Morn, 2015).
El bamb ideal para la edificacin es la
caa Guada angustifolia Kunth
(GaK), siendo un bamb nativo de Ecuador y se
encuentra en la mayora de las regiones, mayormente en la provincia de Manab.
Este gnero es el utilizado para construcciones ya que las propiedades
estructurales de sus tallos, como la relacin peso resistencia es mejor que
en otras especies.
As mismo, para lograr que una
edificacin sea de alto nivel, y que cumpla con las especificaciones tcnicas
que rige la norma de construccin en caa guada, la
cual es el bamb que est normalizado en Ecuador para construcciones de
edificaciones y avalado por Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda MIDUVI,
es decir, debe cumplir especficamente, con los requisitos de calidad para guada estructural. Esta norma est dirigida a productores,
proveedores y expendedores del bamb, donde se detallan las indicaciones que
deben tenerse con la GaK (desde la plantacin hasta
la comercializacin) para avalar su calidad. Adems, est enfocada a los
profesionales responsables del diseo y construccin con GaK,
ya que se detallan las particularidades generales que deben cumplir previamente
la caa para ser empleada como material de construccin (Norma Tcnica de
construccin en caa guada, 2016).
Propiedades
fsico-mecnicas del bamb como material de construccin
Para que el bamb sea empleado
eficientemente en la construccin de obras de ingeniera civil, es necesario
conocer sus propiedades fsico-mecnicas de ste por lo que se describen a
continuacin:
La estructura de la guada
est conformada por la parte exterior de una microestructura del tallo, la cual
es densa y nicamente con un espesor aproximado de 0,25 mm.
Esta capa posee una cantidad de slice considerable, siendo un elemento
protector para la gramnea. Igualmente contiene vasos, que se encargan de
transportar lquidos y fibras celulosas durante su vida. Esta propiedad que
tiene esta caa de distribuir slice y celulosa es de un 10% mayor que en otras
maderas, hacindola de alta resistencia como un acero en el exterior, pero en
su interior es como un acero dulce normal. Esta caracterstica de rigidez de la
Guk la convierte en un material de construccin
excelente para aguantar cargas ssmicas (Bonilla y Merino, 2017).
Los culmos de
caa guada estn formados por cscaras cilndricas,
esbeltas, y huecas, como se muestra en la figura 2. Sus cavidades son divididas
por diafragmas que actan como rigidizadores
naturales. Brand et al. (2015), revelan que una caracterstica distintiva
desde el punto de vista fsico es que tanto el espesor de la pared del culmo, como el tipo y porcentaje de fibras vara a lo largo
de toda la longitud del mismo (p.15). El cual debe ser considerado importante
al momento de hacer un anlisis del material por su influencia en el
comportamiento mecnico.
Figura 2.
Seccin transversal de culmo de Guadua
Fuente: Brand et
al.,2015).
Entre otras propiedades fsicas del
Bamb Gak se encuentra el contenido de humedad, el
cual es imprescindible analizar ante una construccin, explica Moreno y
Cendales (2018) que el comportamiento mecnico de la Guada
depende del grado de humedad de la muestra (p.28). La humedad natural del
tallo de la caa guada depende de las
caractersticas de sta, en funcin de la edad y su altura, tambin vara de
acuerdo a las pocas del ao, es decir, con el perodo lluvioso la humedad es
mayor y en perodos secos la humedad es menor (Castiblanco
y Torres, 2019).
La Norma Tcnica de construccin en caa
guada (2016), indica que la guada
es un material higroscpico y poroso que absorbe la humedad presente en el
ambiente ya sea en forma de vapor o de lquido. Si la humedad del material se
incrementa, este ser ms vulnerable al ataque de los factores biolgicos
(p.18), es decir, entre mayor sea el contenido de humedad de la caa, este
afecta su durabilidad, as como su resistencia ante cargas solicitadas, por lo
que el esfuerzo admisible tambin disminuye.
Por lo que es necesario que los culmos de GaK seleccionados para
la construccin deben ser secados hasta obtener un contenido de humedad igual o
menor a la de equilibrio de la regin. De acuerdo a la Norma Tcnica de
construccin en caa guada (2016), el valor ideal de
contenido de humedad de la Gak debe ser hasta el 12%,
sin embargo, esta norma explica: si las condiciones medioambientales en el
sitio de construccin hacen variar el contenido de humedad de la GaK por encima del 12%, se deben ajustar los valores
(p.29), de acuerdo a datos tabuladas en ella. A continuacin, se muestra en la
tabla 2 la humedad de equilibrio de la madera en la provincia de Manab.
Tabla 2.
Humedad de equilibrio de la madera en la provincia de Manab.
|
Localidad |
Temperatura media
Anual C |
Humedad relativa
promedio Anual % |
Humedad de equilibrio
de la madera (media anual) % |
|
El
Carmen |
23,7 |
86,6 |
20,1 |
|
La
Concordia |
23,8 |
86,4 |
20,1 |
|
Jama |
24,8 |
82,7 |
18,3 |
|
Charapot |
25,3 |
83,1 |
18,5 |
|
San
Vicente |
24,6 |
81,2 |
17,7 |
|
Baha
de Caraquez |
24,7 |
81,1 |
17,6 |
|
Pedemales |
24,8 |
82,3 |
18,2 |
|
Chone |
25,5 |
86,8 |
18,2 |
|
Tosagua |
25,7 |
83,6 |
18,8 |
|
Calceta |
25,6 |
76,8 |
15,8 |
|
Rocafuerte |
25,2 |
79,5 |
17,0 |
|
Flavio
Alfaro |
24,6 |
85,5 |
19,7 |
|
Manta |
25,0 |
77,6 |
16,2 |
|
Portoviejo |
24,7 |
76,4 |
16,0 |
|
Poza
Honda |
25,3 |
82,1 |
18,0 |
|
Santa
Ana |
25,5 |
82,1 |
18,0 |
|
Jipijapa |
21,6 |
80,8 |
17,7 |
Fuente: Norma Tcnica de
construccin en caa guada, 2016.
La densidad o peso especfico de un
material, se define como la cantidad de masa existente en una unidad de
volumen. Por consiguiente, manifiesta Moreno y Cendales (2018) la densidad del
culmo es medida en funcin de las sustancias slidas
(p.28). La densidad del bamb oscila en funcin de la humedad de ste, el de la
caa guada flucta entre 700 y 800 kg/m3,
va a depender de la calidad del sitio de cultivo, posicin de tallo, humedad,
entre otros factores. Es una propiedad muy importante ya que a travs de ella
se puede determinar algunas relaciones valiosas como el esfuerzo flector para
falla (Bonilla y Merino, 2017).
La contraccin en estas caas se produce
por la prdida de agua en el secado de la gramnea. Soler (2017) revela que la contraccin se
produce cuando pasa del estado verde al leoso (humedad del 20%) (p.24). Por
consiguiente, la longitud se reduce entre un 4 y 14% y el dimetro se contrae
entre un 3 y 12%.
Con relacin a las propiedades mecnicas
de la caa guada, la resistencia a la flexin es un
mecanismo idneo de asegurar la flexin aplicando una carga media entre los
centros de soporte de la carga. La caa guada
explica Bonilla y Merino, (2017) cuando es ensayada a flexin, las fibras se
rompen lo cual conlleva a que la forma circular de la seccin pierda fuerza, sin
embargo, ninguna de las fibras a lo largo del tallo sufre dao alguno. Esto
hace que una vez que la carga se retira, la viga de caa guada
regrese a su forma original (p.11), es decir, la caa guada
posee un comportamiento elstico.
Por otro lado, la GaK
en su seccin transversal, conserva membranas intermedias muy fibrosas, lo cual
hace que la resistencia a la compresin sea alta, a su vez la hace muy flexible.
Los esfuerzos cortantes distribuidos sobre una seccin, es mayor en el centro
de la caa y se hace nula en los extremos de ella. El bamb de construccin
tiene alta resistencia a la traccin, es su mejor propiedad mecnica (Moreno y
Cendales, 2018). Esta se produce de manera paralela a la fibra, llega a ser
hasta cuatro veces ms fuerte que en
compresin. Para el diseo de estructuras con ste material es recomendable que
se realice principalmente a flexin y compresin.
Las altas
resistencias que posee la caa guada se debe a su
relacin de peso y a sus caractersticas en su estructura fsica (seccin
redonda, hueca y con un diafragma rgido transversal) que permite que el
material se curvee sin romperse. Conociendo la resistencia de la guada, es un material de construccin indudable. Para
que estos elementos sean utilizados como material de construccin es
indispensable que cumpla con los valores mnimos establecido en la Norma
Tcnica de construccin en caa guada (2016).
El mdulo de elasticidad-E
expone Soler, (2017) es un coeficiente adimensional y se define como la
relacin lineal, conocida como la Ley de Hooke, entre la tensin debida a la
carga aplicada al material y su deformacin (p.24). De acuerdo a ensayos la
caa decrece entre un 5 a 10% con el aumento de la tensin. Esta autora tambin
explica que el mdulo de elasticidad de la caa guada
es casi el doble que el de la madera. De acuerdo a estudios de laboratorios de
Stuttgart el mdulo de elasticidad para la guada
angustifolia es: E compresin: 1,84 KN/cm2; E traccin: 1,79 KN/cm2
y E flexin: 2,07 KN/cm2.
Ventajas
y limitaciones del bamb como material de construccin
En la
actualidad existe la necesidad de disear edificaciones, sobretodo viviendas de
inters social que estn de acuerdo con los principios de sostenibilidad
social, ambiental y econmica, la cual encamine al desarrollo de nuevas
tecnologas y al redescubrimiento de materiales tradicionales (Soler, 2017).
El bamb posee mltiples ventajas para la construccin, entre ellas
estn:
Es una planta de rpido crecimiento, puede alcanzar su madurez entre los
4 y 6 aos. consiguiendo un rendimiento de 3.3 veces mayor que de la madera.
Evita la deforestacin y la desertificacin del suelo, luego de los cortes de
los tallos maduros (Soler, 2017).
El bamb efecta un rol ecolgico importante ya que brinda diferentes
servicios ecosistmicos como por ejemplo: regulacin
hidrolgica de micro cuencas, proteccin de las riveras de los cursos de agua,
preserva el suelo de la erosin y recicla nutrientes, reduce el riesgo de
deslizamientos, aloja flora y fauna local, captura y almacena dixido de
carbono y favorece a la belleza escnica de la regin (Aazco
y Rojas, 2015).
Posee extraordinarias caractersticas fsicas y mecnicas, permitiendo su
uso en todo tipo de miembros estructurales. Los nudos que posee la caa, tienen
un tabique o septo transversal que, a la vez le otorga mayor rigidez y
elasticidad, por lo que impide su ruptura al curvarse. Hacindola ideal para
estructuras sismo resistentes (Encalada, 2016).
De igual manera, el bamb es sometido a cargas de viento, y por su esbeltez,
y la presencia de sus entrenudos, optimizan su rigidez y elasticidad, evitando
su ruptura al curvarse (Aguilar, 2019).
El bamb no contamina, porque no deja residuos que no sean biodegradables
(Soler, 2017). Este material no tiene corteza o partes que se consideren
desperdicios (Encalada, 2016). Es un productor de materia orgnica porque las
hojas, ramas y todo lo que queda despus de la cosecha se reincorpora al suelo.
Permite el corte transversal y longitudinal debido a su composicin
fibrosa (Soler, 2017).
Su seccin circular, generalmente hueca, la hace ms liviana, fcil de
transportar y almacenar, permitiendo la construccin rpida de estructuras
temporales o permanentes. Su manejo es sencillo y no requiere especialista
(Encalada, 2016).
Es un material ecolgico, con un bajo precio, ya que en las mismas
poblaciones se puede cultivar, contribuyendo al creciente desarrollo sostenible
de las poblaciones rurales (Aazco y Rojas, 2015). Por
su bajo coste, es un material accesible para todas las clases sociales (Soler,
2016).
Para la construccin de viviendas de inters social la hace excepcional
ya es un material que posee flexibilidad y ligereza hacindola efectiva para
construcciones en zonas de riesgo ssmico. La capa externa de la caa es de
alta resistencia a traccin, comparable a la del acero. Su alta resistencia a
la compresin, es equiparable con el hormign y su dureza, resistencia y
flexibilidad hacen que sea un material eficiente para una infinidad de
elementos estructurales, de revestimiento, mobiliarios, de drenajes, etc, (Soler, 2017). Tambin puede combinarse con otros
materiales de construccin tales como: barro, madera, hormign,
celulosa-cemento, zinc, entre otros elementos ecolgicos y sintticos
(Encalada, 2016).
Tiene una gran ventaja social la cual es que aporta a la generacin de
empleo de las comunidades productoras del producto, as como de mano de obra
para la construccin de viviendas. Igualmente contribuye a la reproduccin
social de la unidad productiva y de quienes la habitan y por ltimo, pero no
menos importante el aporte al rescate cultural, ya que forma parte del
patrimonio material (viviendas antiguas) e inmaterial del pas (conocimientos
ancestrales),(Ministerio de Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial del Bamb,
Red Internacional del Bamb y el Ratn, 2018:18).
Luego de
exponer las ventajas y beneficios del bamb de construccin presenta algunos
problemas o limitaciones que a continuacin se explican:
La humedad constante la descompone, si no se protege de las
precipitaciones, o de la humedad por el contacto del suelo directo (Encalada,
2016).
En cuanto a forma el tronco del bamb pocas crecen totalmente rectas. La
forma cnica que presenta el bamb hace que el dimetro cambie en toda su
longitud. Su seccin redonda y la tendencia que tiene a la rotura obstaculiza
el anclaje de elementos, dificultando el diseo con ellos (Soler, 2017). Como
los dimetros no son constantes en toda la longitud del tallo adems de que los
espesores sonvariables en las paredes de los
entrenudos, se debe realizar una seleccin y colocacin minuciosa de los
elementos cuando se est edificando (Encalada, 2016).
Las uniones de miembros estructurales deben ser fortalecidas cuando se usan
los mismos tipos de unin de la madera. Por ello, se recomienda, usar su propia
carpintera. Las caas tienen la
tendencia a agrietarse si se usan clavos gruesos (Encalada, 2016).
El bamb es vulnerable a la agresin de hongos e insectos (Soler, 2017),
sin embargo, explica Encalada (2016) la GaK, es una
de las especies ms resistentes al ataque de insectos, principalmente del Dinoderusminutus- deben tomarse precauciones en su seleccin,
tiempo de Corte y de seccionamiento; su curado y secado deben realizarse
inmediatamente despus del seccionamiento (p.26), esto se realiza con el
objetivo de preservarlo de los ataques de hongos e insectos, asegurando una
mayor duracin de los elementos de construccin.
A pesar de que las desventajas del bamb de construccin son mltiples,
stas se pueden solventar a travs de diseos arquitectnicos y de ingeniera
civil para minimizarlas, tambin la importancia econmica y social, que trae a
las comunidades es mayor,al mismo tiempo brinda
aportes positivos al ambiente.
El
bamb frente al hormign armado para promover su uso en viviendas de inters
social.
Es importante comparar al bamb y al
hormign armado para la promocin de viviendas de inters social. Anteriormente
se describi las ventajas y desventajas del bamb, como material sismoresistente, econmico, ecolgico y de aceptacin
social actualmente en el Ecuador. El hormign armado lo definen Murcia et. al.
(1993) como un material mixto; hormign y acero; este se dispone en el
interior del primero en forma de barras (armaduras) (p.23).
Posee varias caractersticas resaltantes
ya que es un material con aceptacin universal, por la disponibilidad de los materiales que lo
componen (cemento, agregados como arena y piedra picada, acero, agua y opcional:
aditivos). Tiene una adaptabilidad de conseguir diversas formas, es decir, es
verstil, puede moldearse por medio de hormas. Posee alto grado de durabilidad
y el coste de mantenimiento es mnimo comparado al del acero o la madera.
El hormign armado es resistente al
fuego, Hernndez (2010), explica que es un material que se comporta muy bien, por sus caractersticas como
son baja conductividad trmica que lo protege del fuego, no lo alimenta
(p.39). Este tipo de edificaciones favorablemente predominan en Ecuador. En la
tabla 3, se establecen los materiales habituales para la construccin de
viviendas y su resistencia ante el fuego.
Tabla 3. Resistencia al
fuego de materiales de construccin que regularmente se emplean en la
construccin de viviendas.
Fuente: Vega y Burn, 2007.
Frente a estructuras metlicas es un
material que resulta ser econmico, sobretodo para
edificios de ms de diez pisos de alturas (Medina, 2008). El acero estructural
resulta ser un material con altos costos de inversin y muchas veces se tiene
que importar el acero, lo que acarrea un costo adicional al momento de la
compra del material y por ltimo, el acero requiere de mantenimiento y
supervisin constante, por ser altamente corrosivo, solicitando recubrimientos
especiales como anticorrosivos, galvanizado y otros productos, generando
sobrecostos, a mayor altura, el precio se acrecienta tambin. El hormign
necesita mantenimiento de menor costo y son materiales que se puede ubicar
fcilmente en la zona de construccin (Rojas y Arenas, 2008).
Los elementos constructivos esenciales
(columnas, vigas y losas) estn slidamente unidos entre s, proporcionndole a
la estructura una adecuada unin entre ellas y distribuyendo mejor los
esfuerzos (Crdova, 2014).
El hormign armado es el material que
ms se utiliza en la construccin de viviendas en la mayora de los pases a
nivel mundial. Como se ha apreciado, es un material con mltiples ventajas, sin
embargo, posee desventajas a nivel general como lo son: el gran peso que posee
y sus grandes secciones; la obra estructural es lenta debido a los perodos de
desencofrado; el curado debe ser preciso y cuidadoso; contracciones durante el
fraguado; la adaptacin a diversas formas ha trado como resultado diseos
arquitectnicos modernos e impactantes, pero con escaso comportamiento ssmico
(Medina, 2008).
El hormign armado no posee buena
resistencia frente a los esfuerzos de traccin, por lo que es necesario
realizar un diseo adecuado con armaduras de acero. El hormign armado no es
recuperable, Crdova, (2014) manifiesta que en el caso de querer retirar la
estructura se necesita una demolicin que provocara la prdida de todo el
material (p. 160).
En una revisin realizada por Ordez
(1999) cita a Janssen (1980) quien en la tabla 4
presenta valores de diseo de acuerdo a sus propiedades mecnicas de materiales
estructurales utilizados frecuentemente en la construccin y son comparados con
el bamb, aunque en el estudio no especifica bajo qu tipo de solicitacin se
determinaron los valores obtenidos, tambin se evidencia que los datos para
concreto corresponden al material sin refuerzo de acero.
Tabla 4.
Propiedades de diseo de materiales estructurales usados frecuentemente en la
construccin y del bamb.
|
Material |
Resistencia al
Diseo (R) (Kg/cm2) |
Masa por
Volumen (M) (Kg/cm2) |
Relacin de
Resistencia (R/M) |
Mdulo de
Elasticidad (E) (Kg/cm2) |
Relacin de
rigidez (E/M) |
|
Concreto |
82 |
2.400 |
0,032 |
127.400 |
53 |
|
Acero |
1.630 |
7.800 |
0,209 |
2.140.000 |
274 |
|
Madera |
76 |
600 |
0,127 |
112.000 |
187 |
|
Bamb |
102 |
600 |
0,170 |
203.900 |
340 |
Fuente: Janssen (1980) citado por Ordez, 1999.
El bamb frente al hormign armado
presenta la ventaja de que es un material de bajo costo, ideal para la
construccin de viviendas de inters social. El bamb es un recurso natural,
abundante en la provincia de Manab. Tambin es un recurso renovable cuyo
consumo favorece la explotacin forestal local y la proteccin medioambiental
(Soler, 2017).Esta misma autora explica que el bamb por ser un recurso natural
"consume menos energa primaria en su transformacin y produce menos
impactos que otros materiales a lo largo de todo el ciclo de vida del producto
(p.28). En la tabla 5 se muestra la tasa de energa para la produccin de
materiales de construccin (Eco-Costo):
Tabla 5.
Tasa de energa para la produccin de materiales de construccin (Eco-Costo).
|
Material |
Unidad |
Valor |
|
Bamb |
MJ/m3
por N/mm2 |
30 |
|
Madera |
MJ/m3
por N/mm2 |
80 |
|
Hormign |
MJ/m3
por N/mm2 |
240 |
|
Acero |
MJ/m3
por N/mm2 |
1500 |
Fuente: Janssen, citado por Fernndez, 2018.
De acuerdo con la tabla 5, el bamb es
un material donde el consumo de energa para su produccin de ellos sea mucho
menor, hacindolo un material sostenible, en relacin con el hormign y el
acero, no existe nivel de comparacin con la caa guadua en cuanto a ser
amigable con el medio ambiente. As mismo, indica Soler (2017) que
prcticamente no hay desperdicio durante los procesos de manufacturacin y se
trata de procesos sencillos y limpios (p.28). El bamb tambin es un material
econmico en relacin al hormign armado, adems, el bamb es un material sismo
resistente, resiste mejor a los terremotos que el hormign armado. Este
beneficio del material se evidenci en el sismo sucedido en el 2016 en las
Provincias de Manab y Esmeraldas, donde el MIDUVI calific 36.149 viviendas,
es decir, el 73% como daadas o destruidas, sin embargo, las viviendas
realizadas con caa guada resistieron mejor el
impacto. El diario El Productor (2016) report que las viviendas de bamb no
se destruyeron ante el sismo como algunas antiguas viviendas de este material
permanecan de pie al lado de otras de cemento que haban colapsado (p.1).
Por consiguiente, el hormign armado es
un material muy pesado, la caa guada es un material
liviano, por lo que los profesionales de la ingeniera recomiendan construir
con materiales ligeros ante acontecimientos ssmicos o de vientos fuertes.
Conjuntamente, con ste material se puede realizar las viviendas de inters
social en menor tiempo, en relacin al concreto, ya que no hay que esperar que
el material frage.
El
bamb como elemento constructivo, para superar el dficit de vivienda en la
provincia de Manab
El bamb como material de construccin,
por su bajo costo es una alternativa factible para el desarrollo de viviendas
de inters social en la provincia de Manab, ya que se encuentra en la zona y
en abundancia. Por otro lado, el bamb es una material ecolgico y sostenible,
por su rpida velocidad de renovacin del medio ambiente.
La construccin con bamb, aporta a la
Agenda de Desarrollo Sostenible 2030, para contrarrestar el dficit de
viviendas de acuerdo a su Objetivo 1, en lo que se refiere en poner fin a la pobreza en todas sus formas:
desde el manejo del bamb que est en el bosque hasta el pre-procesamiento y
transformacin, posee un potencial para mantener al menos 241,630 empleos en
reas rurales. Adems,implica la participacin del
ncleo familiar rural, lo que magnifica su importancia como medio de subsistencia
(Ministerio de Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial del Bamb, Red Internacional
del Bamb y el Ratn, 2018).
Con respecto al objetivo 7, la cual es garantizar el acceso a una energa
asequible, segura, sostenible y moderna para todos: las plantaciones de
bamb abastecen recursos sustentables por largo perodo en materia prima para
bioenerga sin causar deforestacin. En relacin al objetivo 11 de la Agenda,
se refiere a lograr que las ciudades y
los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes
y sostenibles: estas viviendas sern construidas con GaK,
las cuales son estructuras fuertes y flexibles, diseadas con tcnicas
modernas, sismo-resistentes y asequibles. En la Repblica del Ecuador, la caa guada est siendo considerado por diversos programas de
vivienda social para la construccin de unidades habitacionales (Ministerio de
Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial del Bamb, Red Internacional del Bamb
y el Ratn, 2018).
El objetivo 12, de la agenda de
desarrollo sostenible se describe que se debe garantizar modalidades de consumo y produccin sostenibles: el
empleo del bamb en lugar del hormign armado la hace una importante
alternativa sostenible y eficiente para proteger el ambiente del consumo de
energas no renovables (Ministerio de Agricultura y Ganadera, Mesa Sectorial
del Bamb, Red Internacional del Bamb y el Ratn, 2018).
En otro orden de ideas, el dficit
cuantitativo de viviendas en la provincia de Manab para principios de 2016 era
del 26,4%, cuando el promedio nacional era del 12,3% (Cmara de Comercio de Quito, 2018); datos obtenidos antes del
sismo, por consiguiente, las cifras del dficit de viviendas son mayores, siendo
una diferencia alta en el mbito habitacional, por lo que la construccin de
desarrollo habitacionales es indispensable en sta regin.
Luego del anlisis comparativo de la
vivienda construida con bamb, con la realizada de hormign armado, podemos
sealar que en cuanto al ahorro de tiempo de construccin, bajo coste e impacto
ambiental mnimo, posee la gran desventaja la cual es su corta vida til en
relacin al hormign. Actualmente, con las nuevas tecnologas de diseo y
construccin se puede minimizar esta limitacin.
La Red Internacional de Bamb y Ratn,
INBAR, (2016), revelan que la forma ms eficaz de proteger las estructuras de
bamb de la descomposicin, es
edificando con caa preservada y seca, adoptando un diseo y detalles
adecuados, esto se realiza de la siguiente manera:
1. El bamb debe ser adquirido antes de la construccin que est
limpio, curado y seco.
2. Adems,
el bamb debe mantenerse seco a lo largo de la vida de la estructura, por lo
que se debe colocar indispensablemente debajo de un techo impermeable con
aleros largos para protegerlo de las precipitaciones cuando son acompaadas de
fuertes vientos. El diseo debe proporcionar detalles de goteo, evitar las
trampas de agua, especialmente en las bases de las columnas y paredes, con el
objetivo de que se produzca putrefaccin y tambin evitar el ataque de
escarabajos y termitas. Las paredes exteriores se deben proteger con
recubrimientos impermeables. Permitir al bamb que respire ya que si est
cubierto totalmente con algn material (bitumen o un producto qumico similar)
es probable que se pudra.
3. El
bamb debe estar aislado del terreno de construccin, con una barrera,
preferiblemente una losa de hormign sobre el suelo.
4. Por
el alto riesgo de ataque de termitas en la madera seca y escarabajos, la caa guada debe tratarse con preservante
para que alcance una vida til considerable. Es necesario resaltar que a pesar
de que aumentar ligeramente el costo inicial del material, reducir el costo
general durante la vida til de la estructura.
5. Para
garantizar una construccin de calidad se requiere de mano de obra calificada.
En Ecuador, hay muy buenos profesionales con experiencia en construccin con
bamb. Coloquialmente se les denomina carpinteros
especializados en estructuras de bamb. Hay que tomar en cuenta que el
grupo de expertos es reducido, el conocimiento debe ser difundido a la
comunidad y a profesionales de la construccin como ingenieros y arquitectos.
Conclusiones
El bamb posee caractersticas fsicas y mecnicas
que lo hacen apto para el uso estructural y construccin de viviendas. La forma
circular hueca lo hace un material liviano, por lo que lo hace de fcil
transporte, y permite una construccin rpida y econmica. Por su rigidez y
elasticidad, que evita su ruptura al curvarse es ideal para construcciones
sismo-resistentes. Puede ser combinados con otros materiales de construccin.
Su mecanizacin es simple, requiere de herramientas habituales.
Comparar al bamb y al hormign armado
para la promocin de viviendas de inters social a pesar de que ste ltimo es
el ms empleado en la construccin de viviendas a nivel mundial, es importante
resaltar que las caractersticas favorables del bamb de construccin lo hacen
un material sismoresistente, econmico, ecolgico y
de aceptacin social. A pesar
de las limitaciones que tiene el bamb, sobretodo que se puede pudrir por la
accin constante de la humedad y al ataque de insectos se puede solventar
mediante recomendaciones clave para el diseo y conservacin de la vivienda
para mayor durabilidad.
Es importante verificar el contenido de humedad de
la guada ya que un aumento en el valor de humedad
reduce considerablemente la resistencia mecnica del material. De acuerdo a la
Norma ecuatoriana el valor ideal es de 12 %, sin embargo, este mismo criterio
indica que si las condiciones medioambientales en el lugar de edificacin hacen
modificar el contenido de humedad por encima de ese valor, se deben ajustar los
valores de acuerdo a indicaciones en esta misma norma.
Los diseos e inspeccin de viviendas
con caa guada deben estar inspeccionadas por personal
calificado como arquitectos, ingenieros y conocedores del material de la zona
denominados carpinteros especializados en bamb. Por lo que es significativo
apoyar el desarrollo del conocimiento terico y prctico la construccin con
ste material bondadoso que brinda la naturaleza, con el objetivo de tener en
la comunidad mano de obra bien preparada al momento de construir.
Las construcciones de viviendas de
inters social con bamb en Ecuador estn avaladas por el Ministerio de
Desarrollo Urbano y Vivienda, del mismo modo garantizada por la Norma Ecuatoriana
de la Construccin siendo un material ecolgico, local y econmico, adems
estn regidas por la Norma Tcnica de construccin en caa guada.
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por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y
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