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Las estructuras de hormigón reforzado con bambú siguen el mismo diseño, proporciones de mezcla y técnicas de construcción que las reforzadas con barras de refuerzo. Reemplaza solo el refuerzo de hierro con refuerzo de bambú. Este artículo describe las características del refuerzo de bambú, la formulación del hormigón, el diseño y la tecnología de construcción del hormigón armado con bambú. El bambú, un material natural, ha sido ampliamente utilizado para diversos fines. Principalmente como material de retención de la fuerza. Se ha utilizado para la construcción de refugios desde la antigüedad. El bambú se utiliza en andamios, soportes de encofrado y gran parte de los trabajos de construcción. Estos se limitan a proyectos medianos y grandes. La existencia del bambú se ha descubierto durante siglos, pero el bambú como material de refuerzo es una innovación en el campo de la ingeniería civil. Esta innovación se basa en la investigación de Clemson realizada en la Universidad Agrícola de Clemson. El bambú tiene propiedades biodegradables y renovables. Por su origen natural, es energéticamente eficiente y medioambientalmente sostenible. Estas propiedades han obligado su uso en el sector de la construcción durante siglos.
En la siguiente sección se proporciona más información sobre cómo el bambú puede ser una alternativa eficiente a las barras de hormigón.
Tabla de contenido
- Importancia del hormigón armado con bambú
- Bambú como material de refuerzo para estructuras de hormigón
- Selección de Bambú para Estructuras de Hormigón Armado
- Propiedades materiales del bambú para hormigón armado.
- Principios de diseño del hormigón armado con bambú.
- Mezcla de hormigón de hormigón armado con bambú.
- Estructura de hormigón armado con bambú
Importancia del hormigón armado con bambú
El acero como refuerzo es una demanda que aumenta día a día en la mayoría de los países en desarrollo. Hay una situación en la que no hay suficiente producción para satisfacer la demanda de acero. Por lo tanto, es imperativo tener una alternativa digna al acero. La abundancia y la resistencia del bambú lo convierten en un sustituto ideal del acero, satisfaciendo la demanda como material de refuerzo. Las propiedades de resistencia a la tracción, un requisito importante para el refuerzo, se encuentran considerablemente en el bambú en comparación con otros materiales, incluido el acero. La estructura del bambú desde su origen le otorga esta propiedad. Las estructuras tubulares huecas son altamente resistentes a las fuerzas del viento cuando se encuentran en su hábitat natural. Abordar las debilidades del bambú y traer innovaciones en el bambú como alternativa al acero estructural sería una excelente opción.
Bambú como material de refuerzo para estructuras de hormigón
Los materiales utilizados como refuerzo en el hormigón deben exhibir todas las propiedades necesarias para que el elemento sea estructuralmente activo bajo carga. Para el acero, fabricamos el acero en las proporciones deseadas y lo probamos para valores básicos de resistencia como control de calidad. Lo mismo ocurre con el bambú. El bambú se encuentra en la naturaleza y tiene muchas especies diferentes. Cada especie se diferencia en sus características, textura, grosor y resistencia. Por lo tanto, es fundamental saber qué especies son las más adecuadas para el enriquecimiento y cuáles no.
Selección de Bambú para Estructuras de Hormigón Armado
La selección de bambú para refuerzo se puede hacer en base a estos factores
- Color y Edad – Se utiliza bambú con un color marrón claro. Esto indica que el bambú tiene al menos 3 años.
- Diámetro – Use tallos grandes y largos
- Cosecha – Evite el corte de bambú en primavera o verano.
- Carrera – De las 1500 especies de bambú, las mejores deben ser revisadas y probadas para cumplir con los requisitos de refuerzo.
Propiedades materiales del bambú para hormigón armado.
El bambú es inherentemente un material ortotrópico. Tiene fibras en ella. Adquiere alta resistencia a lo largo de la fibra y baja resistencia en sentido transversal. El bambú tiene una estructura compuesta en la que las fibras de celulosa están dispuestas verticalmente. El bambú tiene fibras gruesas cerca de su longitud exterior, que es la razón principal por la que resiste las enormes fuerzas del viento.
Figura 1: Diagrama esquemático de bambú con eje centroide ‘Z’ y altura ‘L’
La Figura-1 muestra un diagrama esquemático de una muestra de bambú. Los nudos que parecen bambú están representados por n. Se aplica una carga lateral ‘p’ y el momento máximo se produce en el apoyo. Forma una disposición en voladizo.
absorción de agua de bambú
El requisito principal para el bambú cuando se usa como refuerzo es la preocupación por la absorción de agua. La capacidad de absorción de agua ha sido estudiada en varias especies. De la DG y Dendrocalamus giganteus, conocida como Bambusa vulgaris hard, la BVS es la que menos agua absorbe. La absorción de agua también puede reducirse mediante ciertos tratamientos.
Fig. Tasa de absorción de agua de las especies de bambú a lo largo del tiempo.
Se han realizado determinados tratamientos para aumentar su eficacia en la impermeabilización. Las sustancias de tratamiento contenidas en el bambú deben considerar tres factores principales:
- Adhesión a bambú y hormigón.
- Formación de superficie rugosa de bambú para una unión perfecta
- Repelencia al agua del material tratado
Fuerza del bambú para la adhesión.
Al igual que con las barras de refuerzo acanaladas que facilitan la unión adecuada con el concreto, el bambú también debe adherirse bien al concreto. La fuerza de unión se basa en las propiedades adhesivas de este cemento y las fuerzas de compresión que se forman en la superficie de la barra de refuerzo. El bambú sin tratar afecta la fuerza de unión de las siguientes maneras:
a) por desplazamiento del hormigón, por expansión del bambú
b) por la formación de vacíos en el hormigón
c) por la formación de grietas como producto de la formación de huecos
Fig. Acción del bambú sin tratar como material de refuerzo.
Estos problemas se abordan con éxito mediante el tratamiento adecuado del bambú.
Durabilidad del material de bambú.
Su propiedad de ser un producto natural lo hace susceptible a factores ambientales e insectos. El proceso de curado permite el manejo del contenido de humedad y el almidón que contiene. Esta es la principal razón para atraer insectos. El endurecimiento solo funciona si el bambú que eliges es el correcto. Como se menciona en la selección de bambú.
El endurecimiento del bambú se puede hacer de una de las siguientes maneras:
- curar en su lugar
- proceso de inmersión
- por calentamiento
- cura de humo
El tratamiento debe hacerse mientras el bambú está seco para que pueda penetrar completamente. Cualquier tratamiento de conservación dado al bambú para su durabilidad no debe afectar su composición química. El tratamiento en sí debe durar bajo condiciones de mucha agua sin ser lavado. La durabilidad es una gran preocupación para los materiales de bambú. Se puede ver que las propiedades físicas y químicas del bambú son más altas con menos humedad. Este bajo contenido mantiene a raya los mohos de bambú.
Figura A Refuerzo de vigas de bambú después de 15 años de exposición a la intemperie
Fig. Columna de 10 años cerca de barras de refuerzo expuestas
Los refuerzos de bambú demuestran ser más duraderos que el acero cuando se tratan adecuadamente.
Principios de diseño del hormigón armado con bambú.
El diseño del hormigón armado con bambú es similar al del hormigón armado. Las propiedades mecánicas del refuerzo de bambú utilizado en el diseño se pueden asumir como se muestra en la siguiente tabla.
Tabla: Propiedades mecánicas del refuerzo de bambú.
naturaleza mecanica | símbolo | valor (psi) |
resistencia última a la compresión | — | 8,000 |
Tensión de compresión admisible | s | 4,000 |
resistencia a la tracción | — | 18,000 |
Tensión de tracción admisible | s | 4,000 |
Tensión adhesiva admisible | tú | 50 |
módulo de elasticidad | imagen | 2.5×106 |
Al utilizar las propiedades mecánicas de las barras de refuerzo de bambú en lugar de las barras de refuerzo para el cálculo, los procedimientos de diseño y las fórmulas de cálculo del hormigón armado se pueden aplicar al diseño del hormigón reforzado con bambú. El bambú en elementos de flexión, como vigas y losas, tiene un módulo de elasticidad bajo, por lo que se producen algunas grietas bajo cargas de trabajo normales. Si tales grietas en el bambú son inaceptables para los miembros estructurales, se puede realizar el diseño estructural y el diseño debe basarse en partes reforzadas o no reforzadas con acero. La unión de hormigón y bambú como material de refuerzo es esencial en el diseño. Cuando se usa como material de refuerzo, el bambú partido se adhiere mejor al concreto que la caña entera. El bambú debe partirse y dotarse de una capa de refuerzo más compacta para una mejor adherencia al hormigón.
Mezcla de hormigón de hormigón armado con bambú.
La relación agua-cemento juega un papel importante en la resistencia y durabilidad del hormigón armado. El bambú, que es un material de construcción natural, tiene la propiedad de absorber agua como se mencionó anteriormente. El bambú se expande cuando absorbe agua. Por lo tanto, la formulación del concreto reforzado con bambú debe tener la relación agua-cemento más baja posible. También debe considerar usar concreto con cemento de alta resistencia inicial para minimizar el agrietamiento de las protuberancias de bambú. El diseño de la mezcla de concreto se puede hacer de acuerdo con los requisitos de resistencia estructural según el diseño estructural. El uso de barras de refuerzo no afecta los requisitos de resistencia a la compresión del concreto, por lo que la mezcla de concreto reforzado con bambú puede ser igual al diseño de la mezcla de concreto reforzado con acero.
Estructura de hormigón armado con bambú
El método de construcción para concreto reforzado con acero también se puede aplicar al concreto reforzado con bambú. Es solo acero reforzado con bambú. Otros procesos para la construcción con hormigón reforzado con bambú son los mismos que para la construcción con hormigón convencional.
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