Revista de Ingeniería y Región

2014 (II): 85-90

Estudio Multifactorial de Resistencia Última a Tensión Paralela a la Fibra en Muestras de Guadua angustifolia Kunth

Multifactorial Study of Last resistance to Parallel tensión to the Fiber in Samples of Guadua angustifolia Kunth

Caori Takeuchi T.\ Mauricio Duarte T.\ John E. Alarcón G.¹ y Jairo F. Olarte F.²

Resumen

Este artículo presenta la relación de la resistencia última a tensión paralela a la fibra de probetas de Guadua angustifolia procedentes de cuatro zonas del municipio de Pitalito-Huila, con factores como sección inferior, medio o superior y zona, determinada mediante un análisis de varianza multifactorial. La metodología para el corte de los culmos, obtención de las probetas y pruebas de resistencia a tensión, se basó en las normas NTC5300, NTC5525, NSR10 e ISO/TC 165N315, y en los protocolos para corte de culmos, probetas y determinación de la resistencia a tensión paralela a la fibra de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá. Fueron ensayadas 120 probetas en la Universidad Nacional de Colombia sede Bogoti El promedio de resistencia a la tensión paralela fue de 61,0 Mpa. El análisis multifactorial del diseño experimental, permitió identificar la significancia estadística de los factores sección y zona sobre la resistencia a la tensión con un valor-p inferior a

0,05 y un nivel de confianza del 95%, la interacción de segundo orden no fue significativo.

Palabras clave: Guadua angustifolia; resistencia a la tensión paralela a la fibra; factores.

Abstract

This artide presents the Parallel tensión to the Fiber Strength in Samples of Guadua angustifolia specimens from four areas of Pitalito Huila in relation to factors such as base, intermedíate or hig-her area, performed by multifactorial analysis of variance. The methodology for cutting the culms, obtaining test samples and tensile strength testing was based on the rules NTC5300, NTC5525, NSR10 and ISO / TC 165N315, and the cutting of culms protocols, test sample and determination of the tensión parallel to the fibers strength of the Universidad Nacional de Colombia in Bogotá. 120 tests were performed at the Universidad Nacional de Colombia in Bogoti The average valué of the parallel tensión strength was 61.0 MPa. Multivariate analysis of the experimental design, helped to identify the statistical significance of the section factors and area on the resistance to tensión with a p-value less than 0.05 and a confidence level of 95%, the second-order interaction was not significan t.

Keywords: Angustifolia Guadua; resistance to parallel tensión to the fibers, factors.

En Colombia, desde la época de la colonización, la guadua fue utilizada para la construcción de viviendas rurales y urbanas. Para los colonizadores antioqueftos la guadua fue el símbolo de la civilización en dichas tierras. Este material también ha sido utilizado para la construcción de vivienda tradicional en los sectores menos favorecidos de la población (Garzón, 1996, citado por Gutiérrez etaL 2011).

Actualmente la Guadua angustifolia es considerada como alternativa ambiental y material estructural de grandes construcciones alrededor del mundo gracias a arquitectos como Simón Vé-lez que han motivado el interés de trabaiar con materiales naturales como éste, contribuyendo al mejoramiento ambiental muy afectado por el uso de los materiales cotidianos en construcción.

1. Introducción

En el municipio de Pitalito ubicado en el sur del departamento de Huila, se encuentra la especie Guadua angustifolia, la cual ha sido utilizada en su gran mayoría en el sector artesanal y constructivo. Las experiencias de sus pobladores debido a tradiciones familiares, han servido para la construcción de estructuras de tipo agrícola como secadores solares, corrales, establos y be-neficiaderos de café. La falta de conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas de la guadua en la región, y la mala información generada por algunos propietarios de los rodales que la consideran como maleza, hace que se ignore el verdadero aprovechamiento industrial de la especie como alternativa económica generadora de empleo e ingresos para las comunidades rurales del municipio de Pitalito-Huila.

Lo mencionado anteriormente, hace importante el estudio de las propiedades físico-mecánicas de la guadua de este municipio y específicamente su comportamiento a tensión paralela a la fibra. Con la determinación del esfuerzo máximo a tensión paralela a la fibra, resulta apropiado analizar su comportamiento en relación con factores como procedencia de culmos y sección complementando investigaciones como las realizadas por López y Trujillo (2002), lanssen (2002), Castrillón & Malaver (2004), Osorio & Vélez (2005), Lozano et ai. (2010), Gutiérrez (2011), donde se ha observado el incremento de la resistencia a tensión paralela con la altura del culmo de guadua.

2. Metodología

2.1. Localización

El material objeto de la investigación, provino del municipio de Pitalito al sur del departamento del Huila. En total se seleccionaron 4 rodales (zona de estudio A, B, C, D), y la selección de los sitios de muestreo se realizó de forma aleatoria. El rango de altitud de la zona de estudio fue de 1000 a 1800 m.s.n.m, con una temperatura media anual de 19 a 22°C. Los límites de la zona de estudio, de acuerdo con el sistema de referencia de coordenadas MAGNA-SIRGAS fueron: Latitud 1°56>40.95»N - 1°50>26.30»N y Longitud 76⁰57’15.00”O - 76^<>08)02.38»O.

2.2. Etapas para el desarrollo del proyecto

Para la selección, corte, caracterización física, determinación del comportamiento del esfuerzo a compresión paralela a la fibra, densidad básica y contenido de humedad, se trabajó con las siguientes normas, leyes y protocolos:

•    Norma unificada para el manejo y aprovechamiento de la Guadua, (Carder, 2002).

•    Ley foresta] 1021 de 2006.

•    ISO/TC 165N315, 2001. “Laboratory manual on testing methods for determination of phy-sícal and mechanical properties of bamboo”

•    NTC5300 “Cosecha y postcosecha del culmo de Guadua angustifolia Kunth” (Icontec, 2008).

•    NTC5525 “Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua” (Incotec, 2007).

por punionamiento o por daños producidos por las mordazas. La velocidad de aplicación de carga fue de de 0,01 mm/s aproximadamente. Una vez finalizados los ensayos de resistencia a la tensión paralela a la fibra, se procedió a determinar el contenido de humedad para cada probeta; para este ensayo se extrajo una lamina de la probeta para luego ser Introducidas al homo de secado a una temperatura de I03°C ± 2”C, como lo establece la Norma Técnica Colombiana NTC 5525,

2.2.4 Análisis estadístico (ANOVA MULTI-FACTOR)

Para el análisis estadístico se utilizó un diseño de variaría» multifactorial totalmente aleatorio, donde se evaluaron las resistencias a tensión paralela a la fibra de las probetas ensayadas, Previamente se descartaron los valores atipicos mediante análisis exploratorio; la normalidad se verificó mediante la prueba de Shapiro-Wilk. La variable respuesta para el diseño ANO VA mult [factorial, los factores y niveles de factor se muestran en la tabla 1.

labia 1. Factores y niveles de factor cuyos efectos sobre la resistencia a la compresión fueron evaluados.

El nivel de confiabilidad minino para los resultados fue del 95%, los datos se organizaron y se procesaron en el software STATGRAPHICS CENTURION versión 15.2.06 asumiendo como hipótesis la normalidad, homocedasticidad e independencia de los mismos.

3. Resultados

Las probetas ensayadas a tensión paralela a la fibra, presentaron una densidad anhídrida promedio de 087,08 kg/m'con una desviación estándar de 53,90 kg/m³ y contenidos de humedad promedio de 101,25% con una desviación estándar de 11,91%. Se analizaron 115 probetas en el ANO-VA multifactorial, la aleatoriedad en el muestreo obtención de probetas y ejecución de ensayos, garantizaron la normalidad, independencia y he-terocedasticidad de los residuos.

3.1 ANÜVA Multifactorial

El análisis de variania multifactorial presentado en la tabla 2, permitió identificar la significancia estadística del tactor sección y tona sobre la resistencia a la tensión paralela a la fibra con un valor-p inferior a 0,05 y un nivel de confianza del 95%; las interacciones de segundo grado no produjeron efectos significativos sobre la resistencia déla guadua.

Tabla 2. Análisis de varianza multifactorial para resistencia a la tensión paralela a la fibra.

3.2 Pruebas de múltiples rangos (Efectos principales)

La comparación múltiple entre los niveles del factor zona que se presenta en la tabla 3, demues-

Tabla 3. Prueba de múltiples rangos para resistencia a la compresión por Zona.

tra diferencias significativas entre la zona li y las demás, con el valor más bajo de resistencia promedio. Se evidencia homogeneidad entre la resistencia de la guadua de las zonas A, C y D, lo que significaría condiciones similares de sitio.

fuerzo último promedio fue de 190.70 MPa. Por otra parte Castrillón & Mala ver (2004) de los ensayos realizados obtuvieron un esfuerzo último promedio de 9I.&7 MPa. Del mismo modo fans-sen (2002) presenta un valor promedio de 148.40 MPa. Siguiendo las normas del 1NBAR, López y Truiillo (2002) hallaron un valor de esfuerzo ultimo promedio de 53.5 MPa.

ierras diferentes para ia medra indican difemneias esíadtstlcamentE d£-fí[ficGí Jvar cor un flJre/ de confianza del 95%.

Se encontró que la sección del culmo de la Gun-dua angustifoUa es significativa sobre la resistencia a la tensión paralela a la fibra de acuerdo con el análisis de varianza. La parte superior es la más resistente y difiere significativamente de los valores promedio de las secciones media e inferior; tal como se indica en la tabla 4. Se confirma lo indicado por investigadores como Gutiérrez (2011), López &Gorreal (2009), Pacheco (2006), Uribe & Duran (2002), entre otros; que han descrito que la resistencia de los culmos a tensión es mayor en la sección superior disminuyendo hacia la sección interior.

Otros estudios de algunos autores, han encontrado diferentes valores para referirse a la resistencia última a tensión en probetas de guadua. Por ejemplo, Gutiérrez (201 i) encontró un valor promedio de esfuerzo último de 86.96 MPa. Lozano et al, (2010) hallaron un valor de esfuerzo último promedio de 61.40 MPa. Giro, Osorio & Vélez (2005) encontraron que el valor promedio de es

Tabla 4, Prueba de múltiple rangos para resistencia ala tensión por Sección.

Letras diferentes para ia medía indican diferencias trs!atírsI re¿r.werrIí¹ íig-nificaitvas con un ntvel de confianza dei 05!fc.

4. Conclusiones

El factor zona es significativo sobre la variable respuesta resistencia a la tensión paralela a la fibra, con un valor-p de 0,01. Solo se encontró para la zona B diferencias minimas significativas en comparación con las demás zonas de estudio según lo establecido por la prueba LSD de Fisher.

La sección del culmo es un factor significativo sobre la resistencia a la tensión con valor-p de 0,04, Se encontraron diferencias estadisticámente significativas entre valores de resistencia promedio de las secciones inferior y media frente al valor obtenido por la sección superior. Los valores promedio para las cuatro zonas para las secciones inferior y media fueron de: 60,.77 y 59,46 Mpa respectivamente; valores que se encuentran por debajo de la resistencia alcanzada para la sección superior 62,&9 Mpa.

Los efectos de las interacciones entre factores no

son significativos. El valor-p para la interacción

entre zona y sección fue de 0,73.

5. Referencias Bibliográficas

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2.    Cira V., Jairo A., Vélez, R., Juan y OSORIO, S., 2005. Determinación de la resistencia mecánica a tensión y cizalladura de la Guadua Angustifolia Kunth. Medellin: Rev.Fac.Nal.Agr. V.58, No l.p. 2709-2715

3.    Garzón, C., (ennv. V., 1996. Optimización de uniones en guadua; Trabajo estructural de uniones a tensión. Universidad Nacional de Colombia

4.    Giraldo, E, Sabogal, A., 2002. La GUADUA una alternativa sostenible. Publicación de la corporación autónoma regional del Quindio, CRQ. Quindio, 1999.42 p. Citado por: UR1BE, Maritza y DURAN, Alejandro. Estudio de elementos solicitados a compresión armados por tres guaduas. Tesis de grada Bogotá; Universidad Nacional de Colombia. Departamento de Ingeniería Civil. 125 p

5.    Icontec, Instituto colombiano de normas técnicas,

2007.    Métodos de ensayo para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la Guadua angustifolia Kunth. NTC 5525. Bogotá D.C

6.    Icontec, Instituto colombiano de normas técnicas,

2008.    Cosecha y postcosecha del culmo de Guadua angustifolia Kunth. NTC 5300. Bogotá D.C

7.    Lozano, J., Luna, Patricia., Takeuchi, Caori., 2010. Validación de la Guadua angustifolia como material estructural para diseño, por el método de esfuerzos admisibles. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. 190 pp

8.    López, L, TYujillo, D., 2002.Disefto de uniones y elementos en estructuras de guadua. Pereira: Seminario - Taller Avances en la investigación sobre guadua.

9.    Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo-resistente NSR10, 2010. Titulo G “Estructuras de madera y estructuras de Guadua. Bogotá D.C.

10.    Pacheco, C., 2006. Resistencia a la tracción perpendicular a la fibra de la guadua angustifolia. Trabajo de grada Bogotá. Universidad Nacional de Colombia. Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola. 132 p.

11.    The International organization for standardization, 2001. Laboratory manual on testing methods for determination of physical and mechanical proper-ties ofbamboo. ISO/TC 165N315

12.    Universidad Nacional de Colombia, 2008. Protocolos de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Corte de culmos y probetas, determinación de la resistencia a tensión paralela a la fibra, medición del contenido de humedad para la Guadua angustifolia Kunth. Bogotá

13.    Uribe, M., Durán, A., 2002. Estudio de elementos solicitados a compresión armados por tres Guaduas. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. Departamento de Ingeniería Civil. 125 pp.

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   Ingenien) Agrícola. Universidad Surcolombiana. Av. Pastrana Borren) carrera 1* Neiva. E-maiL rooney.guüig'hotmail.com

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   Ingeniero Agrícola. Universidad Surcolombiana. Av. Pastrana Borren) carrera 1* Neiva. E-maiL franchescoli82iiihotmiil.com Recibido 30 de septiembre de 2013    Aprobado 29 de octubre de 2013