El presente documento inicia con el avance, a nivel mundial, del conocimiento de las constantes elásticas del bambú y particularmente de la guadua en latinoamérica. Se identifica así, que actualmente se han realizado estudios parciales para caracterizar las constantes elásticas y la resistencia de la guadua considerencia su anisptropía y que por lo tanto es necesario complementar estos estudios. Posteriormente, se revisan las teorías generales de la mecánica de sólidos y la normativa de ensayos vigente tanto para el bambú como para la madera. Se diseñan aparatos, dispositivos y probetas que permiten obtener las nueve constantes elásticas y que están descritos con detalle dentro del texto.
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- Tabla de contenido
- 1. Introducción
- 1.1 Usos del bambú
- 1.2 Ubicación geográfica
- 1.3 Material sostenible
- 1.4 Material durable
- 1.5 Material económico
- 1.6 Geometría y composición de la guadua
- 1.7 Descripción de la anisotropía del bambú con la ley de Hooke
- 1.8 Propiedades mecánicas del bambú
- 1.8.1 Módulo de elasticidad longitudinal y relación de Poisson
- 1.8.2 Resistencia a la compresión
- 1.8.3 Resistencia a flexión
- 1.8.4 Resistencia a cortante paralelo a la fibra
- 1.8.5 Módulo de elasticidad circunferencial y relación de Poisson radial-circunferencial
- 1.9 Secciones compuestas de guadua
- 1.10 Análisis de la inercia de elementos compuestos
- 2. Determinación de const antes elásticas con pruebas de flexión
- 2.1 Formulación teórica
- 2.1.1 Vigas se sección transversal constante, caso de los culmos y las vigas prismáticas
- 2.1.2 Deformación por flexión de vigas de sección transversal variable, caso de los casquetes
- 2.1.3 Deformación por cortante de vigas de sección transversal variable, caso de los casquetes
- 2.2 Metodología de cálculo
- 2.2.1 Vigas de sección transversal constante, caso de los culmos y las vigas prismáticas
- 2.2.2 Vigas de sección transversal variable, caso de los casquetes circulares
- 2.3 Estudio de caso: pruebas a flexión de Guadua Angustifolia Kunth tipo exportación
- 2.3.1 Materiales
- 2.3.2 Tratamiento estadístico de los datos – Análisis de Varianza ANOVA
- 2.3.3 Diseño del experimento y manejo estadístico de los datos
- 2.3.4 Tipo ycantidad de probetas
- 2.3.5 Montaje para el ensayo de culmos a flexión
- 2.3.6 Montaje para el ensayo de prismas a flexión
- 2.3.7 Montaje para el ensayo de casquetes a flexión
- 2.3.8 Resultados
- 2.3.8.1 Módulos de corte G13 y G23
- 2.3.8.2 Módulos de elasticidad E2 y E3
- 2.3.9 Discusión
- 2.3.10 Conclusiones
- 3. Determinación de const antes elásticas con pruebas de compresión
- 3.1 Formulación teórica
- 3.1.1 Módulo de elasticidad E2 en anillos de guadua sometidos a compresión diametral
- 3.1.2 Resistencia a tracción circunferencial en anillos de guadua sometidos a compresión diametral
- 3.1.3 Probetas prismáticas sometidas a compresión axial
- 3.2 Metodología de cálculo
- 3.2.1 Módulos de elasticidad E2
- 3.2.2 Resistencia a la tracción circunferencial (anillo)
- 3.2.3 Módulos de elasticidad E1 y E3 (probeta prismática)
- 3.2.4 Relaciones de Poisson (prismas)
- 3.2.5 Tratamiento estadístico de los datos – Análisis de Varianza ANOVA
- 3.3 Estudio de caso: pruebas a compresión de Guadua Angustifolia Kunth tipo exportación
- 3.3.1 Montaje para obtener el módulo de elasticidad E2 y la resistencia circunferencial de la guadua
- 3.3.2 Montaje para obtener el módulo de elasticidad E1
- 3.3.3 Montaje para obtener el módulo de elasticidad E3
- 3.3.4 Montaje para determinar las relaciones de Poisson
- 3.3.5 Resultados
- 3.3.5.1 Módulos de Elasticidad E1, E2 y E3
- 3.3.5.2 Relaciones de Poisson
- 3.3.5.3 Resistencia a la tracción circunferencial
- 3.3.6 Discusión
- 3.3.7 Conclusiones
- 4. Comport amiento de vigas compuest as de guadua
- 4.1 Formulación teórica
- 4.2 Estudio de caso: pruebas a flexión de vigas de Guadua Angustifolia Kunth tipo exportación
- 4.2.1 Metodología de cálculo
- 4.2.2 Resultados
- 4.2.2.1 Inercias teóricas de vigas compuestas y su influencia en el cálculo de las deflexiones
- 4.2.2.2 Deflexiones experimentales y momento de inercia efectivo de las vigas compuestas
- 4.2.2.3 Curva elástica y corrimiento lateral
- 4.2.3 Discusión
- 4.2.4 Conclusiones
- 5. Análisis de elementos finitos de vigas simples y compuestas
- 5.1 Metodología
- 5.1.1 Desarrollo de la geometría del modelo y asignación de las propiedades de los materiales
- 5.1.2 Verificación
- 5.1.3 Validación
- 5.1.4 Predicción
- 5.1.5 Construcción del modelo ydescripción de la carga y las condiciones de borde
- 5.1.6 Convergencia
- 5.1.7 Validación de las vigas simples
- 5.1.8 Validación de los modelos de las vigas compuestas
- 5.1.9 Predicciones de los modelos de EF - Influencia de las constantes elásticas
- 5.1.10 Predicciones de los modelos de EF - Influencia de la presencia de nudos naturales
- 5.1.11 Predicciones de los modelos de EF- según el NSR-10
- 5.2 Resultados
- 5.2.1 Convergencia
- 5.2.2 Validación de los modelos de los culmos simples
- 5.2.3 Validación de los modelos de las vigas compuestas
- 5.2.4 Influencia de las constantes elásticas en la deflexión
- 5.2.5 Influencia en la deflexión de los nudos naturales
- 5.2.6 Predicción del modelo de EF según el NSR-10
- 5.3 Discusión
- 5.4 Conclusiones
- 6. Conclusiones generales y recomendaciones
- 6.1 Conclusiones
- 6.2 Recomendaciones
- 7. Bibliografía
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