DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR ECO ...

FACULTAD DE INGENIERÍA

Carrera de Ingeniería Civil

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR ECO SOSTENIBLE A BASE DE BAMBÚ

DE INTERES SOCIAL EN EL DISTRITO DE MORROPON EN LA REGION DE PIURA

Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico de

Bachiller en Ingeniería Civil

GRUBER POZO ANCHO (0000-0002-5662-8038)

JEREMIAS RODRIGUEZ CONDOR (0000-0002-5972-4199)

CRISTOFER REMMY YUPARI BRAVO (0000-0002-4822-2257)

Asesor:

MSc.Ing. Samir Arevalo Vidal (0000-0002-6559-0334)

Lima – Perú

2020 – II

2

INDICE

RESUMEN ...................................................................................................................................... 8

1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA DEL PROYECTO ...................................................... 10

1.1. Descripción de la realidad problemática ........................................................................ 10

1.2. Delimitación de la Investigación .................................................................................... 12

1.2.1. Alcance .................................................................................................................... 12

1.2.2. Limitaciones ............................................................................................................ 12

1.3. Formulación del problema de investigación ................................................................... 13

1.3.1. Problema primario ................................................................................................... 13

1.3.2. Problemas Secundarios ........................................................................................... 13

1.4. Objetivos ......................................................................................................................... 13

1.4.1. Objetivo general: ..................................................................................................... 13

1.4.2. Objetivo específico .................................................................................................. 13

1.5. Justificación e Importancia ............................................................................................. 14

1.5.1. Justificación ............................................................................................................. 14

1.5.2. Importancia .............................................................................................................. 15

2. EXPEDIENTE TÉCNICO. ................................................................................................... 16

2.1. Memoria Descriptiva. ..................................................................................................... 16

2.1.1. Antecedentes ........................................................................................................... 16

2.1.2. Ubicación ................................................................................................................ 17

2.1.3. Climatología ............................................................................................................ 19

2.2. Alcances de la Propuesta. ............................................................................................... 19

2.2.1. Área Involucrada. .................................................................................................... 19

2.2.2. Normas y Códigos Vigentes .................................................................................... 20

2.2.3. Especificaciones Técnicas ....................................................................................... 20

2.3. Geología y Sismicidad. ................................................................................................... 29

2.3.1. Geología .................................................................................................................. 29

3

2.3.2. Sismicidad ............................................................................................................... 30

3. PROPUESTA DE DISEÑO .................................................................................................. 32

3.1. Descripción del Proyecto. ............................................................................................... 32

3.2. Software de Modelamiento y Análisis. ........................................................................... 32

3.3. Propiedades Mecánicas de los Materiales. ..................................................................... 33

3.3.1. Esfuerzos Admisibles a compresión. ...................................................................... 33

3.3.2. Esfuerzos Admisibles a Corte. ................................................................................ 34

3.4. Análisis Dinámico. ......................................................................................................... 41

3.4.1. Metrado de Cargas. ................................................................................................. 41

3.4.2. Parámetros Sísmicos ............................................................................................... 43

3.5. Análisis Estructural del Modelo. .................................................................................... 48

3.6. Análisis de los Resultados. ............................................................................................. 56

3.6.1. Derivas .................................................................................................................... 56

4. MEMORIA DE CALCULO ................................................................................................. 58

4.1. Diseño de Elementos Estructurales en Bambú. .............................................................. 58

4.1.1. Diseño de Columnas. ............................................................................................... 58

4.1.2. Diseño de Vigas. ..................................................................................................... 66

4.1.3. Diseño de techo. ...................................................................................................... 71

4.2. Diseño de Cimentaciones ............................................................................................... 76

5. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN. .................................................................................... 82

6. PRESUPUESTO Y ANÁLISIS DE COSTO ........................................................................ 86

7. JUEGO DE PLANOS ........................................................................................................... 95

8. PROTOTIPO ....................................................................................................................... 101

9. CRITERIOS ALCANZADOS Y NO ALCANZADOS ..................................................... 106

9.1. Criterios Alcanzados ..................................................................................................... 106

9.2. Criterios No Alcanzados ............................................................................................... 106

10. RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO. .......................................... 106

4

10.1. Salud Publica y Seguridad. ....................................................................................... 106

10.2. Cultural y Social ....................................................................................................... 106

10.3. Económico ................................................................................................................ 107

10.4. Ambiental .................................................................................................................. 107

11. ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................... 107

12. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 110

13. RECOMENDACIONES .................................................................................................. 111

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 112

5

Índice de Imágenes

figura 1 : Producción Mundial de cemento (Van Oss, 2018) ........................................................ 10

figura 2: Correlación entre producción de cemento y emisiones de CO2 (Lehne & Preston, 2018)

....................................................................................................................................................... 11

Figura 3: Mapa regional de Piura (INEI,2016). ............................................................................ 18

Figura 4: Resistencia a la compresión paralela Fuente: norma E100, RNE ................................. 22

Figura 5: Tracción paralela. Fuente: norma E100, RNE ............................................................... 22

Figura 6: Esfuerzo a Corte. Fuente: norma E100, RNE ................................................................ 23

Figura 7: Esfuerzo admisible a flexión. Fuente: norma E100, RNE ............................................. 23

Figura 8: Compresión perpendicular Fuente: norma E100, RNE ................................................. 23

Figura 9: PLANCHA DE YESO VOLCANITA RESISTENTE AL FUEGO (RF) fuente: Sistema

Drywall Volcán. ............................................................................................................................ 24

Figura 10: Zonificación sísmica del Peru. Fuente: reglamento nacional de edificaciones, (E030)

2018 ............................................................................................................................................... 31

Figura 11: Modelamiento de la vivienda unifamiliar con el programa ETABS. Elaboración Propia.

....................................................................................................................................................... 32

Figura 12: Representación gráfica del efecto del viento. Fuente: Propio. ................................... 43

Figura 13: Zonificación sísmica del Perú. Fuente: reglamento nacional de edificaciones, (E030)

2018 ............................................................................................................................................... 44

Figura 14: Espectro de Respuestas pseudoacelaraciones (Sa) en función al periodo(T) de la

Estructura. Elaboración Propia ...................................................................................................... 48

Figura 15: Modelamiento de la Estructura. Fuente propia ............................................................ 48

Figura 16: Creación del material a utilizar para el modelo. Fuente: ETABS V16 (propia). ......... 49

Figura 17: Creación de las secciones del modelo. Fuente: ETABS V16 (propia) ........................ 50

Figura 18: Definición de los patrones de carga. Fuente: ETABS V16 (propia) ........................... 51

Figura 19: Definición del espectro sísmico. Fuente: ETABS V16 (propia) ................................ 51

Figura 20: Asignación de carga muestra en el techo. Fuente: ETABS V16 (propia) ................... 52

Figura 21: Figura No 9: Asignación de carga de viento en la cubierta. Fuente: ETABS V16 (propia)

....................................................................................................................................................... 53

Figura 22: Asignación de carga de viento sobre la pared. Fuente: ETABS V16 (propia) ............ 53

Figura 23: Espectro de respuestas. Fuente: ETABS V16 (propia) ................................................ 54

Figura 24: Combinaciones de carga tanto por sismo y viento. Fuente: ETABS V16 (propia) ..... 55

Figura 25: Asignación de Restricciones Fuente: ETABS V16 (propia) ....................................... 55

6

Figura 26: Casos a corregir antes de analizar el modelo. Fuente: ETABS V16 (propia) ............. 56

Índice de Tablas

Tabla 1: Porcentaje de contenido de humedad. ............................................................................. 21

Tabla 2: Densidad Básica .............................................................................................................. 21

Tabla 3: Composición Interna de Bambú. ..................................................................................... 22

Tabla 4 Redimiendo de la mano de la mano de obra en las diferentes partidas en la construcción

con bambú. .................................................................................................................................... 25

Tabla 5: : Esfuerzo admisibles a compresión "dendrocalamus asper" húmedo ............................ 33

Tabla 6: Esfuerzos admisibles a compresión "dendrocalamus asper" relativamente seco ............ 34

Tabla 7: Esfuerzos admisibles a compresión "guadua angustifolia" húmedo ............................... 34

Tabla 8: Esfuerzas admisibles a compresión "guadua angustifolia" relativamente seco. ............. 34

Tabla 9: Esfuerzas admisibles a corte "dendrocalamus asper" húmedo ....................................... 35

Tabla 10: Esfuerzos admisibles a corte "dendrocalamus asper" relativamente seco .................... 35

Tabla 11: Esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia" húmedo. ...................................... 36

Tabla 12: Esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia" relativamente seco. ..................... 36

Tabla 13: Esfuerzos admisibles a tracción "dendrocalamus asper" húmedo. ............................... 37

Tabla 14: Esfuerzos admisibles a tracción dendrocalamus asper en estado seco. ........................ 37

Tabla 15: Esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia" húmedo................................... 37

Tabla 16: Esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia" relativamente seco. ................. 38

Tabla 17: Esfuerzos admisibles a flexión "guadua angustifolia" relativamente seco. .................. 38

Tabla 18: Esfuerzos admisibles a flexión "Dendrocalamus Asper" relativamente seco ............... 39

Tabla 19: Resumen esfuerzos admisibles a compresión “guadua angustifolia”. .......................... 39

Tabla 20: resumen esfuerzos admisibles a corte “dendrocalamus asper” ..................................... 39

Tabla 21: Resumen esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia" ...................................... 40

Tabla 22: Resumen esfuerzos admisibles a tracción “dendrocalamus asper” ............................... 40

Tabla 23: Resumen esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia" ................................. 40

Tabla 24: Resumen esfuerzos admisibles a flexión "guadua angustifolia" ................................... 41

Tabla 25: Factores de forma para la cobertura y las paredes ........................................................ 42

Tabla 26: Resultado de las presiones para la cobertura y las paredes ........................................... 42

Tabla 27: Factor de Zona “Z”. ...................................................................................................... 44

Tabla 28: Clasificación de los Perfiles de Suelo. .......................................................................... 45

Tabla 29: Factor de Suelo “S”. ...................................................................................................... 45

Tabla 30: Periodo TP y TL ............................................................................................................. 45

7

Tabla 31: Determinación del Coeficiente de Reducción en los Diferentes Sistemas Estructurales

....................................................................................................................................................... 46

Tabla 32: Categoría de las Edificaciones y Factor “U” .............................................................. 47

Tabla 33: Resumen de los Parámetros Sísmicos. ......................................................................... 47

Tabla 34: Derivas por sismo en el eje X. ...................................................................................... 57

Tabla 35: Derivas por sismo en el eje Y. ...................................................................................... 57

Tabla 36: Derivas de piso por cargas de viento ............................................................................ 58

Tabla 37: Análisis de Desempeño Estructural ........................................................................... 107

Tabla 38: Esfuerzos Admisibles de la Guadua Angustifolia ....................................................... 108

Tabla 39: Costo de Construir una Vivienda Unifamiliar ............................................................ 109

8

RESUMEN

Desde tiempos antiguos se han empleado distintos tipos de materiales para la

construcción de edificaciones, tales como el cemento, concreto, acero y otros materiales

tradicionales (IECA, 2017) que a lo largo del tiempo fueron cambiando y perfeccionando

sus propiedades para obtener una construcción de calidad y de larga duración (Sánchez,

2010), sin embargo, en el proceso de obtención de estos materiales de construcción se

llevan a cabo una serie de actividades que provocan diversos tipos de contaminación,

principalmente, la contaminación atmosférica por la emisión de polvos y gases como el

CO2 que causan el calentamiento global (García, Gil, & Rico, 2015). Además, estos

materiales de construcción tradicionales tienen un elevado costo de adquisición,

especialmente en las zonas más alejadas de nuestro país. Por tal motivo, la sociedad y las

empresas promueven y buscan construcciones sostenibles, mencionando además que el

siglo XXI será el siglo del medio ambiente. Introduciendo así nuevos materiales eco

amigables tales como la madera, el adobe y principalmente el bambú para la construcción

de viviendas que buscan reducir los problemas ambientales por ser materiales de fácil

renovación y de bajo costo. Este material de construcción nos brindara una opción distinta

a los materiales tradicionales y poseerán una mayor accesibilidad por parte de las familias

del distrito de Morropón (Silva et al., 2015).

Existe una larga tradición del uso del Bambú como principal material para la

construcción de viviendas, pues el Bambú, acoplado a un desarrollo tecnológico

sostenible y amigable, puede reemplazar o disminuir el uso de materiales convencionales

como el acero, el cemento (Romo & Carlos, 2006), generando oportunidades de empleo

para campesinos, productores y profesionales. Adicionalmente, el Bambú por sus

características de material local y renovable, nos ofrece la posibilidad de bajar la huella

ecológica de las edificaciones, lo que resulta importante para uno de los sectores

industriales más contaminantes del planeta (García, Gil, & Rico, 2015).

El uso del Bambú como material de construcción busca reducir la problemática en el

uso actual de los materiales de construcción tradicional, el impacto que generan en el

medio ambiente, el alto costo en la adquisición de estos materiales y la dificultad en la

accesibilidad a estos materiales por parte de la población con menores recursos.

Por tal motivo, la presente investigación tiene como fin realizar un diseño estructural

de una vivienda sostenible con el uso exclusivo del Bambú como material principal en la

construcción. Con la finalidad de demostrar que este material ofrece diversas ventajas en

9

sus propiedades mecánicas, su durabilidad, su costo de construcción y por ser un material

renovable en comparación con otros materiales como el cemento o adobe (Linares, 2019).

Para este fin realizaremos un diseño estructural, arquitectónico, programación de la

ejecución y el análisis de costo de la construcción de una vivienda unifamiliar de carácter

social en la región de Piura.

Finalmente se detallará el análisis del ciclo de vida del Bambú, las ventajas y

desventajas del empleo de este material, las investigaciones actuales en el Perú, así como

en otras partes del mundo y finalmente algunas aplicaciones recientes en la industria de

la construcción dando como ejemplo la Costa Norte del Perú como Piura y Tumbes.

Palabras clave: Bambú, costo, materiales tradicionales, problemas medioambientales.

10

1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA DEL PROYECTO

1.1. Descripción de la realidad problemática

A nivel mundial el concreto es considerado como el material más utilizado en la

construcción de viviendas sociales (INEI, 2018). Dicho material además de contener

materiales como los agregados pétreos, agua y aditivos tiene como elemento principal el

cemento, el cual es producido de manera masiva en el todo mundo. En la figura 1 se

muestra el incremento continuo de la producción mundial del cemento a partir de 1990,

donde se observa que el principal productor de cemento es China representando el 56%

de la producción mundial en el año 2017 (Robbie, 2018).

En el Perú, la producción de cemento entre los años 2010 y 2017 fue alrededor de

10000 TM anuales con tasas de crecimiento entre 1.1% y 4.1% (ASOCEM, 2018),

resultando una relación proporcional entre la producción y contaminación. Por cada

tonelada de cemento producido, se genera alrededor de media tonelada de CO2

(Hoddinott, 2013), basado en dicha relación, en el 2018 se emitieron alrededor de 5000

toneladas de CO2 a la atmósfera debido a la producción de cemento.

figura 1 : Producción Mundial de cemento (Van Oss, 2018)

Asimismo, para la obtención del cemento se incinera el Clinker a temperaturas

mayores a 1450 oC, el cual genera emisiones de dióxido de carbono (CO2), por

consecuencia, el cemento es uno de los principales contribuyentes en el deterioro de

nuestro planeta y al cambio climático (Navas de García et al., 2015). Como se observa en

la figura 2, cada año se produce más de 4 billones de toneladas de cemento, lo que

representa aproximadamente el 8% de las emisiones globales de CO2 (Lehne & Preston,

2018). Además, el grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático

11

(IPCC), indica que por cada tonelada de cemento producido se libera 0.5 toneladas de

CO2 a la atmosfera.

figura 2: Correlación entre producción de cemento y emisiones de CO2 (Lehne & Preston, 2018)

En el ámbito social y económico, el alto costo de la construcción con los sistemas

tradicionales como la madera o albañilería reforzada, vienen sufriendo una variación

constante en el alza de los precios en los últimos años del cemente, acero, ladrillo y

madera (INEI, 2018). Además del aumento de los precios de la mano de obra calificada

y a la dificultad de encontrar nuevas canteras para la obtención de agregados implican un

aumento en el presupuesto final en la construcción. Pues en el 2019 según las cotizaciones

que realizan diversas empresas, el precio de construcción de una vivienda de concreto,

cuesta aproximadamente S/ 1400.00/m2 (mil cuatrocientos soles el m2) según la empresa

cotizadora TuCasa.

Estas cifras evidencian que cada vez es más difícil para la población con menores

recursos acceder a una vivienda digna al alcance de sus posibilidades económicas, por lo

tanto, es importante brindar alternativas que permitan a un mayor número de personas

satisfacer sus necesidades habitacionales (Gálvez, 2017). Además, Según el Ministerio

de Vivienda, Construcción y Saneamiento hasta 2017, el déficit habitacional en el país

ascendía a 1,860,692 millones de unidades. De este déficit habitacional, el 61%

corresponde a viviendas en mal estado y sin servicios básicos disponibles, el restante 39%

a familias carecen de vivienda propia.

Por lo tanto, teniendo en cuenta los problemas mencionados en los tres ámbitos,

es necesario que se incorpore nuevas alternativas utilizando materiales que sean más

amigables con el medio ambiente y que se incline más al desarrollo sostenible, social y

12

que no requiera de grandes procesos industrializados para ser más accesible desde el

punto de vista económico para todas las familias.

En el Perú y principalmente en Piura, el bambú es un material de fácil producción y que

por sus propiedades físicas, mecánicas y su bajo costo de adquisición, representa una

alternativa constructiva para la solución de estos problemas.

El bambú, como material de construcción es capaz de convertirse en una opción

ecológica y económica para la construcción de vivienda sismorresistente, pues es

considerado como el acero vegetal en diversos países como Ecuador, Colombia y entre

otros países del continente asiático que por muchos siglos hicieron uso de este material

para la construcción de sus viviendas. Además de contribuir al desarrollo social de la

población beneficiada.

1.2. Delimitación de la Investigación

1.2.1. Alcance

Presentar memorias de cálculo, planos de diseño estructural, costos y presupuesto

de la construcción y la modelación en programas de diseño estructural para la vivienda

de interés social en Bambú del tipo Guadua Angustifolia Kunth, verificando que cumpla

con los requerimientos técnicos exigidos por las normas nacionales en el distrito de

Morropón en la región de Piura.

1.2.2. Limitaciones

En el desarrollo de la investigación se presentaron diversas dificultades que

influyeron el logro de los objetivos planteados:

• Limitación en la disponibilidad y obtención de información documental

relacionad con diseños de viviendas de este tipo, ya que en el país es un

tema relativamente nuevo por cuanto no se han realizado muchos estudios

al respecto limitándose la revisión de experiencias y lecciones aprendidas

en el manejo de la guadua Angustifolia Kunth como material de

construcción.

• Restricción con la realización de los ensayos de laboratorio, debido a la

situación actual por el cual atraviesa el Perú.

• La falta de recursos económicos y la accesibilidad a laboratorios

especializados cohíbe la realización de los ensayo

• s pertinentes para determinar las diferentes propiedades del material.

13

• Uso de programas que permitan calcular y modelar el diseño estructural

debido a que el sistema estructural del bambú es no convencional.

1.3. Formulación del problema de investigación

1.3.1. Problema primario

¿Cuáles serían los resultados que debe tener el diseño estructural de los elementos de

Bambú en el comportamiento sismorresistente de una vivienda unifamiliar en el distrito

de Morropón?

1.3.2. Problemas Secundarios

• ¿Las propiedades físico-mecánicas del material serán las adecuadas para

el diseño de la vivienda de acuerdo a ensayos de esfuerzos admisibles?

• ¿Cuáles son los resultados del análisis sísmico de la vivienda proyectada?

• ¿El diseño de la vivienda como razón social cumple con los requisitos

estructurales establecidos por la norma E.100?

• ¿Cuál será el presupuesto y el tiempo de ejecución de la construcción de

la vivienda unifamiliar?

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo general:

Realizar el análisis y diseño estructural de una vivienda unifamiliar de interés social

con el uso del Bambú como principal material de construcción en el distrito de

Morropón en la región de Piura.

1.4.2. Objetivo específico

• Identificar las propiedades físico-mecánicas del Bambú a través de la

recopilación de datos de ensayos previamente realizados.

• Analizar las condiciones de habitabilidad de la vivienda construida con

bambú y que vayan alineados de acuerdo a las exigencias de la

normativa peruana.

• Realizar el diseño de la vivienda de acuerdo con la normatividad

nacional.

• Realizar el análisis y diseño estructural de la vivienda para determinar

los requerimientos de cada elemento estructural.

14

• Realizar los estudios de cronograma, costos y presupuestos para

determinar el costo del proyecto y el tiempo de ejecución.

1.5. Justificación e Importancia

1.5.1. Justificación

La siguiente investigación busca implementar el bambú como material de

construcción de viviendas sostenible que sean de interés social, económico y ambientales.

Con la finalidad de aprovechar este material y brindar soluciones de vivienda a personas

de bajos recursos en el área rural de la región de Piura (Nieto & Trujillo, 2019).

Según cálculos de la revista HABITAT, las necesidades de vivienda de la población

mundial se duplicarán a mediados del presente siglo, por tal motivo hay una necesidad de

construir viviendas de bajos costos que puedan ser solventadas por las familias en Piura.

Pues para la construcción de viviendas de estas viviendas según experiencias de

construcciones ya realizadas en diversos países con Bambú sólo se requieren entre 75-

100 dólares por metro cuadrado (Romo & Carlos, 2006).

Por otro lado, la construcción con este material brinda a las estructuras resistencia

suficiente para poder soportar eventos sísmicos continuos, así lo demuestra experiencias

vividas en Costa Rica, durante el terremoto en Puerto Limón de 1991, las únicas viviendas

que resistieron fueron las construidas con bambú. Las experiencias vividas en Colombia

con la construcción de viviendas a base de bambú con el “Estilo Tembloreo” que

evidencio una alta resistencia de este material frente a sismos (J. Carlos, 2006), por tal

motivo este, este material fue denominado como acero vegetal en Ecuador y diversos

países.

Otro aspecto a considerar en las construcciones con bambú es la ventaja de aislar el

calor y los ruidos por las cámaras de gas que se forman en su interior. Además, este

material es resistente al fuego, pues según la Norma alemana DIN 4102, la corteza puede

resistir muy bien frente a incendios gracias a su elevado contenido de ácido silícico que

funciona como si fuera una protección ignífuga. Así lo demuestran los pobladores del SE

asiático, en dicho lugar siguen utilizando troncos de bambú como ollas, pues

increíblemente puede soportar hasta los 400° C y llegaría a carbonizarse totalmente

solamente después de que la humedad que posee el Bambú se haya evaporado en su

totalidad.

15

En la actualidad se le da mayor importante al conocimiento y aplicación de las

tecnologías verdes, de procesos que reduzcan el impacto ambiental negativo, permitiendo

así la concepción y ejecución de proyectos arquitectónicos que incluyan la sostenibilidad

ambiental, siendo el bambú un elemento importante como material renovable de

construcción.

1.5.2. Importancia

En los últimos años, el Perú viene incrementando la construcción de viviendas de

concreto armado (INEI, 2018), siendo este el principal material de construcción. Pues una

de las principales razones del uso de este material es que brinda una mejorar la calidad de

vida y seguridad para quienes pueden financiar la construcción de sus viviendas

adecuadamente. Pero no se considera el gran impacto negativo que este material genera

al ambiente y su mal uso o falta de asesoría técnica en la autoconstrucción podría causar

daños humanos y materiales frente a sismos.

Para la obtención del concreto armado se requiere de materiales tales como:

agregado fino y grueso, agua y cemento. Para obtención de este último material se

incinera el Clinker a temperaturas muy elevadas por lo cual genera emisiones de gases al

ambiente. La producción de cemento genera aproximadamente 8% de las emisiones de

dióxido de carbono (CO2) (Rodgers, 2018) . El dióxido de carbono uno de los principales

gases que induce al cambio climático del ambiente.

Por otro lado, el Perú está ubicado en el cinturón de fuego, lo que significa que es un país

con alta actividad sísmica y se presenta el riesgo de posibles destrucciones de viviendas

construidas sin diseño sismo resiste. Esta condición presenta el 70 % de las viviendas de

la capital del Perú. (El Comercio, 2014).

Por tal motivo, es de suma importancia crear e informar a la población de nuevos

sistemas de construcción no convencionales que beneficien a los usuarios tanto como en

la reducción de costos, el cuidado del ambiente, reducción en el tiempo de ejecución y

mayor resistencia ante cargas de sismo. Para lograr el tercer Objetivo de Desarrollos

Sostenibles que es la Salud y Bienestar social.

Este sistema de construcción no convencional podrá beneficiar al Perú, pues

nuestro país tiene una alta tasa de desempleo y por causa de la pandemia se prevé que

más de 2 millones de peruanas pasaran al desempleo en el Perú, siendo la cifra más alta

en Latinoamérica. Por otro lado, el trabajo informal a nivel nacional es de 72.6% de la

PEA (INEI, 2019). Estos trabajadores informales no cuentan con beneficios tales como:

16

salario promedio, seguro médico, gratificaciones, asignación familiar, vacaciones y

licencia de maternidad/paternidad. También en el sector informal no se respeta las horas

de trabajo ni las condiciones en las que laboran. Con la implementación de la ODS 8

“trabajo decente y crecimiento económico” se estaría asegurando que los trabajadores

cuenten con los beneficios antes mencionados y cuenten con un trabajo decente, de esta

manera se podrá combatir con parte de la crisis económica y social que hoy en día es

causada por el COVID-19 en el país.

2. EXPEDIENTE TÉCNICO.

2.1. Memoria Descriptiva.

2.1.1. Antecedentes

La provincia de Morropón en la región de Piura, cuenta con 156 234 habitantes

en una superficie total de 3 793.14 km2 de territorio (INEI,2016). Según el censo nacional

del 2016 en la región de Piura más de 95% de las familias posee vivienda propia tanto en

el ámbito rural y urbano, con una ocupación de aproximadamente 4.2 habitantes por

vivienda. En ese sentido la INEI en su informe del 2016, indica que, en la región de Piura,

las viviendas construidas con cemento y ladrillo es del 50.2% y que están construidas

principalmente en las provincias de Piura y Sullana con más de 70% de ese material. Por

otro lado, en el distrito de Morropón en sus informes anuales indica que existen más de

4382 habitantes, con más de 65.33% de la población que reside en la zona urbana y

34.67% en la zona rural. Y con una estimación entre el 38% a 47% de la población que

vive en situación de pobreza y pobreza extrema según el censo del 2016.

El porcentaje de viviendas construidas con cemento y ladrillo es del 22.1%, siendo

la quincha y la madera los materiales más usados para la construcción de sus viviendas

con un 77.6%, esto debido al costo elevado para la construcción con el denominado

material noble y su accesibilidad que tienen a estos.

De esta manera se observa que en el distrito de Morropón no se cubren las

necesidades básicas que el hombre necesita para vivir, pues según la Revista Peruana de

Medicina y Salud Publica, en su iniciativa de viviendas saludables que es promovida por

Organización Panamericana de la Salud (OPS), indica que la salud de la población está

ligada estrechamente a la habitabilidad de su vivienda y el medio ambiente que lo rodea.

Pues el hombre tiene el derecho fundamental a las condiciones adecuadas de vida, a la

libertad, a la igualdad, en un medio ambiente de calidad, que permita una existencia con

17

dignidad y bienestar y que debe ser garantizada y atendida por el estado reduciendo al

máximo los factores de riesgo que puedan presentarse en los diferentes aspectos

geográficos, económico, social y técnico, con la finalidad de garantizar una adecuada

orientación y control para su ubicación, edificación, habilitación, adaptación, manejo y

uso de la vivienda por parte de sus residentes (Santa María, 2008).

Finalmente, según el Instituto Peruano de Economía (IPE) la situación actual

producto de la pandemia Covid-19 ha afectado a más de 870 mil trabajadores en la región

de Piura en los rubros de construcción, manufactura, restaurantes, hoteles, bares y entre

otros. Lo cual ha significado el aumento del porcentaje de la población más pobre y

vulnerable a falta de ingresos que sustentes sus gastos. En este sentido el Gobierno

peruano junto con el Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento (MVCS) viene

impulsando el financiamiento de la construcción de viviendas para las personas de

recursos limitados a través del Programa Techo Propio, el cual busca generar trabajo y

facilitar la construcción de viviendas seguras, dignas y de calidad para aquella población

que más lo requiera.

2.1.2. Ubicación

En área de estudio se ubica en el distrito de Morropón, el cual fue elevado al título

de Villa el 22 de noviembre de 1927 a través de la ley N° 5898, el cual posee una extensión

de 130 km2.

• Distrito: Morropón

• Provincia: Morropón

• Región: Piura

• Latitud: 05°10'57"

• Longitud: 79°58'00"

• Altura: 131m

18

Figura 3: Mapa regional de Piura (INEI,2016).

19

2.1.3. Climatología

El clima de la provincia de Morropón según la municipalidad distrital de

Morropón posee épocas muy marcadas de lluvia y estiaje, pues entre los meses de

diciembre y mayo la probabilidad de lluvia es muy alta y frecuente, por otro lado, hay

aproximadamente 7 meses entre mayo y diciembre donde la probabilidad de lluvia es casi

0 y donde la temperatura varía entre los 20° y 33°, y raras veces baja menos de los 19° y

sube hasta los 36°.

En la temporada de lluvia podemos observas que hay como mínimo en un día

precipitado 13mm de lluvia y con un promedio diario de 61mm de lluvia por día. La

humedad podría llegar hasta 65% en diversas épocas. La época de viento más

pronunciado esta entre los meses de junio a febrero con una velocidad promedio de 9.9

km/h y pudiendo llegar hasta los 11.1 km/h. (Weather Spark, 2020).

2.2. Alcances de la Propuesta.

2.2.1. Área Involucrada.

El proyecto busca realizar un diseño estructural y arquitectónico que cumplan todas

las normativas para la inversión social del distrito de Morropón a través del Gobierno

Regional de Piura, con el fin social de brindando todos los servicios básicos, seguridad,

comodidad y contribuyendo al cuidado del medio ambiente promoviendo el uso de los

materiales verdes y que se encuentran en dicha localidad de Morropón.

Para el desarrollo del proyecto, las dos principales áreas implicadas en el estudio

son la Geotecnia, Estructuras y los materiales de construcción como el Bambú. Para tal

fin realizaremos la caracterización de los suelos en el distrito de Morropón basándonos

en la NTE E.050 “Suelos y Cimentaciones”. Para el modelamiento de la vivienda haremos

uso del programa ETABS para observar el comportamiento del Bambú como material

estructural sometidas a las cargas estáticas y dinámicas, y para el diseño de los elementos

estructurales se utilizó la NTE E.100 “Construcción de Viviendas en Bambú” y la NTE

E.070 “Albañilería”. Con respecto a la elaboración del presupuesto y cronograma de

ejecución se detallará el costo de los materiales y la mano de obra basados en

investigaciones realizadas con respecto al rendimiento en este tipo de construcciones. Con

respecto al diseño estructural, se realizó el diseño de la cimentación, columnas, vigas,

Tabiquería, losa aligerada

20

2.2.2. Normas y Códigos Vigentes

Para la elaboración de este proyecto se hizo uso del Reglamento Nacional de

Edificaciones (RNE) y de sus diversas normas:

• Norma A.010 “Condiciones Generales de Diseño”

• Norma A.020 “Vivienda”

• Norma E.020 “Cargas”

• Norma E.030 “Diseño sismo resistente”

• Norma E.050 “Suelos y Cimentaciones”

• Norma E.070 “Albañilería”

• Norma E.100 “Construcción de Viviendas en Bambú”

2.2.3. Especificaciones Técnicas

Con la finalidad de tomar decisiones o criterios netamente constructivos con

respecto a los materiales a usar, dosificaciones, el procedimiento constructivo y entre

otros aspectos. Mostraremos las especificaciones técnicas de aquellas partidas más

incidentes y relevantes del proyecto.

Requisitos Para el Proyecto

Los requisitos necesarios para el desarrollo del proyecto de construcción de una vivienda

unifamiliar de 2 pisos y con un área de 40 m2, requieren los ensayos de campo y

laboratorios.

• Ensayo de mecánica de suelos.

• Propiedades físicas y mecánicas del Bambú:

o Ensayo de Compresión

o Ensayo de Tracción

o Ensayo de Corte

o Ensayo de Flexo compresión

o Ensayo de Flexión Pura

o Ensayo de Contenido de Humedad

• Diseño Arquitectónico

• Análisis sismo resistente

• Diseño Estructural

• Presupuesto del Proyecto

• Cronograma de Ejecución del Proyecto

21

01. El Bambú

Las características fundamentales para conseguir un buen diseño y

comportamiento de la estructura ante eventos extraordinarios es que se cuente con

materiales con las cualidades y parámetros que exige la normativa vigente E100,

empezando de la edad de cosecha que varía de los 4 a 6 años siendo esta un periodo vital

donde el material obtiene sus propiedades físicas y mecánicas óptimas para su uso como

elemento estructural , en cuanto a los demás características que se tiene que tener en

cuenta para el diseño , pasando desde que la humedad del material tiene que estar en

equilibrio con del lugar sin 38 tener deformaciones del eje mayor al 0.33% de su longitud,

sin presentar una conicidad del 1.0 % y agrietamientos mayores o iguales al 20% de su

longitud sin otras características desfavorables que puedan influenciar en el buen

comportamiento del material como elemento estructural. (Sapaico E, 2019).

01.01. Propiedades Físicas.

Contenido de humedad

El contenido de humedad es la relación de la masa contenida en la pieza y la masa

de la misma en estado seco (anhidra), expresada en porcentaje.

Tabla 1: Porcentaje de contenido de humedad.

Material Secado Inicial Secado al Aire

Bambú verde 194% 15%

Bambú maduro 86% rango (51%-127%) 135

Fuente 1: Construir con bambú- guadua. USMP.2014

Densidad Básica.

La densidad es la relación de la masa seca en gramos y el volumen de la muestra

en mm según la normativa.

Tabla 2: Densidad Básica

Densidad Básica

T/m3

Poder Calorífico

Kcal/kg

Guadua Angustifolia 0.703 4458

Fuente 2: Construir con bambú- guadua. USMP.2014

22

01.02.Propiedades Mecánicas

Las propiedades de las varas de bambú están determinadas por su estructura

anatómica, ya que ella define las propiedades mecánicas y por tanto el uso final del

material

Comprensión paralela.

Es el ensayo que se realizara para determinar la resistencia a la compresión axial o

paralela a la fibra del bambú.

Tracción paralela

Es el esfuerzo reaccionante paralelo a la fibra de la guadua (bambú).

Tabla 3: Composición Interna de Bambú.

Fuente 3: Evaluación de la estructura interna de la guadua con un modelo matemático (Osorio S. at al, 2009)

Figura 4: Resistencia a la compresión paralela Fuente: norma E100, RNE

Figura 5: Tracción paralela. Fuente: norma E100, RNE

23

Esfuerzo cortante

Esfuerzo realizado paralelo a la fibra Es el esfuerzo ultimo al corte paralelo a las fibras

en varas de bambú.

Esfuerzo a flexión

El objetivo de este ensayo es calcular la resistencia a la flexión, la curva de

esfuerzos vs deformación y el módulo nominal de la elasticidad del bambú. El esfuerzo

a flexión según el reglamento nacional de edificaciones de construcción en Bambú es

(E100):

Comprensión Perpendicular

La comprensión perpendicular es la resistencia a compresión perpendicular de la fibra

de bambú, obteniéndose así según el reglamento nacional de edificaciones (E100) el

valor de:

Figura 6: Esfuerzo a Corte. Fuente: norma E100, RNE

Figura 7: Esfuerzo admisible a flexión. Fuente: norma E100, RNE

Figura 8: Compresión perpendicular Fuente: norma E100, RNE

24

02. TABIQUERÍA:

PLANCHA DE YESO VOLCANITA RESISTENTE AL FUEGO (RF)

La placa Volcanita RF, son planchas a base de yeso y cartón hechas

principalmente para el uso de muros de tabiquerías, cielos rasos y entre otros usos.

Especialmente desarrollada para ser utilizada en aplicaciones con alto requerimiento de

resistencia al fuego. Las planchas se reconocen por su papel rosado y su cinta color rojo.

Las placas RF son fabricadas bajo los estándares de la norma internacional ASTM C

1396. Los ensayos de tabiquería corta fuego son realizados bajo las aprobaciones de

INACAL, cumpliendo con lo indicado en la reglamentación peruana.

Su componente principal para su elaboración es mezclas de yeso, aditivos especiales y

fibra de vidrio, revestido en ambas caras por cartón de alta resistencia

Figura 9: PLANCHA DE YESO VOLCANITA RESISTENTE AL FUEGO (RF) fuente: Sistema Drywall Volcán.

03. MANO DE OBRA.

Se determinó los rendimientos promedios de mano de obra en las partidas

creadas para la construcción con bambú G. angustifolia de manera artesanal, basándose

25

en el proceso constructivo a la Norma Peruana E.100 BAMBU y la publicación técnica

“Introducción al Estudio del Trabajo” de la Oficina Internacional del Trabajo, la cual

proporciona información para el estudio de tiempos en la industria de la construcción,

las cuales se muestran en el siguiente cuadro (Chinchallay L., 2016):

04. CONDICIONES GENERALES DE ACTIVIDADES

0.4.01. TRABAJOS PRELIMINARES

Limpieza de terreno manual (m2)

Son todos aquellos trabajos que son necesarios realizar para tener un terreno

límpido, eliminando montículos de desmonte, montículos de basura, material vegetal,

entre otros. Con la finalidad de dar inicio a los trabajos de replanteo, puesta de los

materiales requeridos al terreno donde se construirá la vivienda.

Trazo, niveles y replanteo preliminar (m2)

Tabla 4 Redimiendo de la mano de la mano de obra en las diferentes partidas en la construcción con bambú.

Fuente 4: “APORTES DE MANO DE OBRA Y MATERIALES, PARA LA CREACIÓN DE PARTIDAS EN LA CONSTRUCCIÓN CON BAMBÚ” (Chinchallay L., 2016).

26

La partida comprende el trazo, replanteo y niveles que tiene el proyecto en el

terreno. Este trabajo será realizado en forma inicial, para verificar la compatibilidad del

proyecto con el real trazo de la edificación y luego se realizará periódicamente o cada vez

que las necesidades del proyecto lo requieran.

04.02. MOVIMIENTO DE TIERRAS

Excavación para cimientos hasta 1.00m terreno natural (m3)

Esta partida se refiere a las excavaciones a ejecutar para alojar el cimiento y los

pedestales para que pueda descansar los bambús y los tabiques, las dimensiones estarán

especificadas en los planos. Las excavaciones constituyen la remoción de todo material,

de cualquier naturaleza, necesaria para preparar los espacios para el alojamiento de la

cimentación y el falso piso. El trabajo se realizará de manera manual con cuadrillas

correspondientes.

Nivelación interior apisonado manual (m3)

Son todos aquellos trabajos que serán necesarios debido a deficiencia del terreno,

de ser necesario se hará uso de un material de préstamos y se realizar la compactación

para mejorar la capacidad del suelo y garantizar estabilidad de la cimentación y de la

estructura.

Eliminación de material excedente con transporte R=25m3/día (m3)

Esta partida comprende el trabajo de transporte de todo el material excedente que

se produce en obra hasta los botaderos autorizados, fuera del radio urbano. La partida

comprende la remoción, carguío a los volquetes y transporte al destino final.

04.03. BRAS DE CONCRETO SIMPLE

Solado cemento – hormigón c:h (1:10) (m3)

El solado es una capa de concreto simple de escaso espesor que se ejecuta en el

fondo de excavaciones, en este caso específico para el cimiento, proporcionando una base

para el trazado de columnas y colocación de la armadura con la finalidad de evitar el

contacto previo del Bambú con el terreno natural, se empleara una mezcla de 1:10.

Cimiento corrido mezcla 1:10 con 30%piedra (m3) 1:8

27

Es la estructura inferior a los pisos acabados. Estará compuesto de concreto simple

de 10 cm de espesor y es construida previo al piso. Se empleará una mezcla de 1:8 y se

curará durante 4 días.

04.04 BAMBU

Cortes rectos de bambú para viguetas de losa (Pzas).

Es el corte recto realizado a una longitud de 4.9m de bambú como habilitación

para la construcción de viguetas de losa las cuales serán espaciadas cada 0.40cm.

Cortes rectos de bambú para columnas (Pzas).


para la construcción de columnas secundarias.

Preservación química al bambú (ML)

La preservación química al bambú se da por el método de inmersión, sus

componentes son Ácido Bórico y Bórax al 4%, perforación y colocación del bambú

guadua angustifolia a la solución de Penta borato.

Cortes rectos de bambú para vigas (Pzas).


para la construcción de vigas principales.

Cortes especiales e instalación de la columna de bambú guadua angustifolia

(f’c=140kg/cm2 en los apoyos) (Pzas).

Son cortes realizados al bambú para la construcción de las columnas perimétricas

y principales a una longitud de 4.6m con un corte recto en un extremo y un corte de boca

de pescado en el otro extremo.

El extremo con corte recto irá anclado al pedestal construido de manera que

queden fijados en la cimentación, el otro extremo irá fijado a las vigas principales

longitudinales.

Anclaje de Unión viga principal- columna (Und).

Corresponde a la partida de colocación de bambú como viga principal y su fijación

a las columnas principales con espárragos de 3/8” enganchadas a un anclaje transversal,

se usará en el anclaje un concreto de 210kg/cm2.

28

Anclaje de Unión viga Simple – columna (Und).

Corresponde a la partida de colocación de bambú como viga secundaria y su

fijación a las columnas secundarias con espárragos de 3/8” transversales

longitudinalmente, se usará en el anclaje un concreto de 210kg/cm2.

Habilitación y fijación de bambú con 2 cortes de bocas de pescado (Pzas).

Corresponde a la partida de colocación y fijación viguetas transversales para

sostener la cobertura con un corte de 1.0m.

04.04. PISOS Y PAVIMENTOS

Piso de madera estructural OSB e=15mm (m2).

Madera Osb es un aglomerado de virutas de madera de 15mm de espesor que será

colocada como piso encima de las viguetas de losa con una luz máxima de 0.40m fijadas

con espárragos de 3/8” a las vigas principales y con tornillos de 3” a las vigas de

secundarias.

04.05. CUBIERTAS

Cobertura UPVC e=2mm (m2).

Para la cobertura se colocarán planchas termo acústicas anticorrosivas de 2mm de

espesor con una luz máxima de 1.0m color rojo teja, serán fijadas al bambú con su

respectivo set de fijación dependiente únicamente de la marca.

04.06. CARPINTERIA DE MADERA

Puertas contra placadas de 35mm con triplay e=4mm incluye marco de cedro 2”X3”

(Und).

Las puertas deben tener 35mm de ancho con las dos caras de triplay fijadas con un

marco de cedro de 5cmX7.5cm, Las dimensiones de la puerta deberán ser de 0.8m de

ancho y de 2.0m de altura.

04.08 VIDRIOS Y CRISTALES

Vidrio semidoble incoloro crudo (m2).

Este vidrio será usado para las ventanas, será incoloro transparente de 6mm de

espesor como mínimo fijadas a un marco de bambú.

29

04.08 PINTURA

Pintura Interiores (m2).

Se iniciará realizando el imprimado para seguir con el semi empastado de la

tabiquería de drywall para luego ser lijada y acabada con pintura látex de color a gusto

del cliente.

Pintura Exteriores (m2).

Se aplicará dos manos de pintura sobre imprimante para muros, para evitar

saponificación, tendrá acabado mate. El espesor de la película seca será como mínimo de

1.5mils por capa.

04.09 MUROS Y TABIQUES

Pared con latillas de bambú guadua angustifolia 1 cara con latillas de bambú y la

otra preparada para tarrajeo (m2).

Se realizará el habilitado, colocado y fijado de caña aplastada de guadua en la

superficie de las columnas y vigas de la estructura principal, adicional se fijará la malla

de gallinero a la superficie vertical generada de la caña de guadua de manera que este

habilitado para el tarrajeo como fachada en las 4 caras de la vivienda.

Tarrajeo exterior sobre pared de bambú (Fachada) (m2).

El tarrajeo exterior se dará después del habilitado de las latillas de bambú con

malla de gallinero en la fachada exterior, la proporción de mezcla a usar será de 1:5.

Tabiquería de Drywall dos caras estructura metálica con volcanita RF (m2).

Para la tabiquería se usará Drywall, en específico Volcanita Resistente al Fuego el

cual será fijado a las columnas de bambú de la estructura principal, en el centro con rejillas

metálicas de acero galvanizado a una altura de 2.20m del piso terminado.

2.3. Geología y Sismicidad.

2.3.1. Geología

Por su ubicación geográfica la región de Piura está expuesta a fuertes lluvias

estacionales (diciembre a mayo) según lo informa el Instituto Geofísico del Perú (IGP),

principalmente en las cuencas media-altas donde las precipitaciones podrían llegar a

superar los 100 mm de lluvia en un día lluvioso. Esta condición climática cambia cuando

30

se presenta el fenómeno El Niño, pues según el Instituto Nacional de Defensa Civil

(INDECI), las lluvias que se producen en la región de Piura, incluyendo la zona costera

traen como consecuencia inundaciones fluviales, erosión de riberas y activación de

quebradas por la cuales discurrieron flujos de detritos (huaicos).

En los últimos años se presentó un evento excepcional denominado “Niño

Costero” el cual fue percibido en la primera quincena por el Centro Nacional de

Estimación, Prevención y Reducción de Desastres (CENEPRED) en el mes de enero del

2017 denominado “Niño Costero débil”, pero a inicios del mes de marzo se declara la

ocurrencia de un “Niño Costero moderado” acompañado con fuertes lluvias en las zonas

medias y bajas de las regiones Tumbes, Piura y Lambayeque, declinando su actividad a

fines de abril. Como consecuencia de este fenómeno en la región de Piura se registraron

18 996 damnificados, 225,492 afectados y 2 250 viviendas colapsadas (INDECI, 2017).

En tal sentido la zona de Morropón es afectada por flujos de detritos y flujos de

lodo, producto de las altas precipitaciones anuales y los fenómenos naturales ocurrido,

así lo informa la municipalidad distrital de Morropón. El cual detalla la ocurrencia

constante de deslizamientos en las quebradas que cruzan las carreteras y las inundaciones

urbanas. Causando daños en las viviendas de poblados asentados en las desembocaduras

o sobre depósitos de antiguos flujos.

2.3.2. Sismicidad

De acuerdo con la NTE E.030 “Diseño Sismo resistente”, Piura y el distrito de

Morropón se encuentra ubicada en la Zona Sísmica 4, siendo esta la que presenta mayor

peligro sísmico en el Perú.

En ese sentido es necesario el diseño sismo resistente adecuado para salvaguardar la vida

y propiedad de sus habitantes.

31

Figura 10: Zonificación sísmica del Perú. Fuente: reglamento nacional de edificaciones, (E030) 2018

32

3. PROPUESTA DE DISEÑO

3.1. Descripción del Proyecto.

La vivienda analizada presenta una vista en planta cuadrada con dimensiones de

5mx8m, que tendrá un uso unifamiliar y constará de 2 pisos. Siendo el techo del segundo

piso con caída a dos aguas.

• Primer piso: este nivel consta de 40m2, donde estará ubicado una sala, comedor,

escalera, baño y la cocina.

• Segundo piso: este nivel consta de 36m2, en este nivel encontraremos 3

habitaciones, con una habitación principal para los padres y dos habitaciones

para los hijos que tendrán escritorios de estudio.

3.2. Software de Modelamiento y Análisis.

Todas las estructuras diseñadas en la actualidad se encuentran sometidas a

distintos tipos de cargas, de las más comunes y siempre consideradas cargas muertas o

Figura 11: Modelamiento de la vivienda unifamiliar con el programa ETABS. Elaboración Propia.

33

propias de las estructuras, las cargas vivas o de los ocupantes, hasta las cargas que serán

ocasionadas por agentes externos como la naturaleza como los esfuerzos producidos por

el viento, la lluvia y en especial por los movimientos sísmicos. Estas fuerzas debido

provenientes de las edificaciones y otros agentes deben ser incluidas en el modelo

generado para su correcto análisis y su posterior diseño estructural. Para ese fin haremos

uso del software ETABS.

3.3. Propiedades Mecánicas de los Materiales.

Para este propósito haremos uso de las propiedades registradas en la norma E.100

para la construcción de viviendas en Bambú y de los ensayos realizados por Ing. Sapaico

Ramos Erlo Lisandro, en su trabajo de tesis titulado: ANALISIS Y DISEÑO

ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS EN BAMBU DE UNA EDIFICACION

DE LA MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SATIPO-2018. (Mendoza, 2019)

3.3.1. Esfuerzos Admisibles a compresión.

Haremos uso de resultados obtenidos de los diferentes ensayos para dos variedades

de bambú y diferentes dimensiones, las cuales son cultivados en diversas condiciones de

humedad y que nos mostraran los esfuerzos admisibles a compresión, corte, tracción y

flexión.

Resultados obtenidos de los ensayos a esfuerzos admisibles a compresión del bambú

de variedad “Dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a

compresión bajo una condición de húmedo mostrado en la siguiente tabla 5.

Tabla 5: : Esfuerzo admisibles a compresión "dendrocalamus asper" húmedo


de variedad “Dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a

compresión bajo una condición de humedad relativamente seco mostrado en la siguiente

tabla 6.

Fuente 5: ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS EN BAMBU DE UNA EDIFICACION DE LA MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SATIPO-2018 (Sapaico E, 2018).

34

Tabla 6: Esfuerzos admisibles a compresión "dendrocalamus asper" relativamente seco



de variedad “guadua angustifolia” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a

compresión bajo una condición húmedo realizado a los cúmulos mostrado en la siguiente

tabla 7.

Tabla 7: Esfuerzos admisibles a compresión "guadua angustifolia" húmedo



compresión bajo una condición relativamente seco realizado a los culmos mostrado en la

siguiente tabla 8.

Tabla 8: Esfuerzas admisibles a compresión "guadua angustifolia" relativamente seco.


3.3.2. Esfuerzos Admisibles a Corte.

Resultados obtenidos de los ensayos a esfuerzos admisibles a corte del bambú de

variedad “dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a


35

compresión bajo una condición húmeda realizado a los culmos mostrado en la siguiente

tabla 9.

Tabla 9: Esfuerzas admisibles a corte "dendrocalamus asper" húmedo


variedad “dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a


siguiente tabla 10.

Tabla 10: Esfuerzos admisibles a corte "dendrocalamus asper" relativamente seco

Resultados obtenidos de los ensayos a esfuerzos admisibles a compresión del

bambú de variedad “guadua angustifolia” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a


tabla 11.



36

Tabla 11: Esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia" húmedo.


variedad “guadua angustifolia” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a compresión

bajo una condición relativamente seco realizado a los culmos mostrado en la siguiente

tabla 12.

Tabla 12: Esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia" relativamente seco.

3.3.3. Esfuerzos admisibles a tracción

Resultados obtenidos de los ensayos a esfuerzos admisibles a tracción del bambú

de variedad “dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a


tabla 13.



37

Tabla 13: Esfuerzos admisibles a tracción "dendrocalamus asper" húmedo.


de variedad “dendrocalamus asper” de laboratorio para los esfuerzos admisibles a


siguiente tabla 14.

Tabla 14: Esfuerzos admisibles a tracción dendrocalamus asper en estado seco.




tabla 15.

Tabla 15: Esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia" húmedo.




38




siguiente tabla 16.

Tabla 16: Esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia" relativamente seco.


3.3.4. Esfuerzos admisibles a flexión

Resultados obtenidos de los ensayos a esfuerzos admisibles a flexión del bambú



siguiente tabla 17.

Tabla 17: Esfuerzos admisibles a flexión "guadua angustifolia" relativamente seco.


Resumen comparativo entre los resultados obtenidos de los ensayos realizados y los

datos según la norma E100.

• Esfuerzos Admisibles a Compresión.

Comparación entre los resultados obtenidos por ensayos en laboratorio de los

esfuerzos admisibles a compresión de la guadua angustifolia y los datos mostrados por

la norma E.100 del Dentrocalamus asper mostrados en la tabla 18.

39

Tabla 18: Esfuerzos admisibles a flexión "Dendrocalamus Asper" relativamente seco



esfuerzos admisibles a compresión de la guadua angustifolia y los datos mostrados por

la norma E.100 de la Guadua angustifolia mostrados en la tabla 19.

Tabla 19: Resumen esfuerzos admisibles a compresión “guadua angustifolia”.


• Esfuerzos Admisibles a Corte.


esfuerzos admisibles a corte de la guadua angustifolia y los datos mostrados por la

norma E.100 del Dentrocalamus asper mostrados en la tabla 20.

Tabla 20: resumen esfuerzos admisibles a corte “dendrocalamus asper”




norma E.100 de la Guadua angustifolia mostrados en la tabla 21.

40

Tabla 21: Resumen esfuerzos admisibles a corte "guadua angustifolia"

• Esfuerzos Admisibles a Tracción.


esfuerzos admisibles a tracción de la guadua angustifolia y los datos mostrados por la

norma E.100 del Dentrocalamus asper mostrados en la tabla 22.

Tabla 22: Resumen esfuerzos admisibles a tracción “dendrocalamus asper”



norma E.100 del Guadua angustifolia mostrados en la tabla 23.

Tabla 23: Resumen esfuerzos admisibles a tracción "guadua angustifolia"

• Esfuerzos Admisibles a Flexión.



norma E.100 del Guadua angustifolia mostrados en la tabla 24.




41

Tabla 24: Resumen esfuerzos admisibles a flexión "guadua angustifolia"


3.4. Análisis Dinámico.

Para el análisis estructural de la vivienda unifamiliar haremos uso de la NTE E.030,

teniendo en cuenta las características de la estructura y del suelo, así como del uso de la

estructura.

3.4.1. Metrado de Cargas.

Determinación de las cargas de servicio para la asignación sobre el techo, teniendo

en cuenta la utilización de la normativa vigente del reglamento nacional de edificaciones

(E-020), considerando cobertura de UPVC.

Peso de techo: 6.75 kg/m2

Acabados 2.25 kg/m2

Peso de la cobertura de UPVC 4.73 kg/m2

Sobrecarga 200 kg/m2

Tabiquería de drywall de VOLCANITA 9.35 kg/m2

Determinación de las cargas de viento

Se determinó la carga de viento siguiendo los lineamientos de la normativa del

reglamento nacional de edificaciones (E-020), clasificándose como una edificación de

categoría C por su característica que lo hace presentar problemas aerodinámicos y

mediante el mapa eólico se determina la velocidad del viento a una altura de 10m una

velocidad de 57 km/h

Determinación de la velocidad de diseño (Vh) para la altura de la vivienda de 5 m y V de

57 km/h.

𝑉ℎ = 𝑉 ∗ (ℎ

10)0.22

= 57 ∗ (5

10)0.22

= 64.392 𝑘𝑚/ℎ

Siendo el resultado menor que para una altura de 10 m según el RNE (E.020) que

pide que la Vh≥75km/h, por lo que se utiliza según el reglamento el valor de 75 km/h.

Cálculo de las presiones de viento

42

Tabla 25: Factores de forma para la cobertura y las paredes

ESTRUCTURA ANGULO BARLOVENTO SOTAVENTO

Techo inclinado entre 15o y 60o 0.7 -0.6

paredes 90o 0.8 -0.6

Fuente 25: Elaboración propia.

La presión viene dada por la siguiente formula

𝑃ℎ = 0.005 ∗ 𝐶 ∗ 𝑉ℎ2

Donde:

Ph: presión o succión del viento a una altura h en Kg/m2

C: factor de forma adimensional

Vh: velocidad de diseño a la altura h en km/m

Tabla 26: Resultado de las presiones para la cobertura y las paredes

Fuente 26: Elaboración Propia.

C Vh Ph C Vh Ph

0.8 64.39 16.59 -0.6 64.39 -12.44

C Vh Ph C Vh Ph

0.7 64.39 14.51 -0.6 64.39 -12.44

PRESION SUBDUCCION

PRESION SUBDUCCION

EN PAREDES VERTICALES

COBERTURA

43

Figura 12: Representación gráfica del efecto del viento. Fuente: Propio.

3.4.2. Parámetros Sísmicos

Determinación del espectro de aceleraciones

Según la normativa (E-030), para cada una de las direcciones horizontales analizadas se

utilizará un espectro inelástico de pseudo aceleraciones definido por.

𝑆𝑎 =𝑆 ∗ 𝑈 ∗ 𝐶 ∗ 𝑆

𝑅∗ 𝑔

Determinación de los parámetros sísmicos en función al tipo de suelo, estructura y lugar

donde se ubicará el proyecto.

Factor de Zonificación “Z”

El Perú se encuentra dividido en cuatro zonas sísmicas, en la que el factor Z se expresa

como una fracción de la aceleración de la gravedad.

44

Figura 13: Zonificación sísmica del Perú. Fuente: reglamento nacional de edificaciones, (E030) 2018

El presente proyecto de encuentra en el departamento de Piura el cual pertenece a la zona

4, por lo que le corresponde un factor de Z=0.45.

Tabla 27: Factor de Zona “Z”.

Fuente 27: NTE E.030.

45

Factor de suelo “S”

Tabla 28: Clasificación de los Perfiles de Suelo.


Tabla 29: Factor de Suelo “S”.


Parámetros de sitio (“TP” – “TL”)

Tabla 30: Periodo TP y TL


46

Coeficiente de reducción “R.” para ambas direcciones de análisis (X – Y)

Tabla 31: Determinación del Coeficiente de Reducción en los Diferentes Sistemas Estructurales


Factor de Reducción por dirección de análisis:

Rx = 7

Ry = 7

Tomando en consideración los parámetros de la normativa vigente para el análisis y

diseño sísmico RNE (E-030) se consideran factores para la determinación de las derivas

de piso.

REGULAR: 0.75R

IRREGULAR: 0.85R

Factor de amplificación sísmica “C”

De acuerdo a las características de sitio, se definió el factor de amplificación sísmica (C)

por las siguientes expresiones:

𝑇 < 𝑇𝑝 𝐶 = 2.5

𝑇𝑃 < 𝑇 < 𝑇𝑙 𝐶 = 2.5 ∗ (𝑇𝑝

𝑇)

𝑇 > 𝑇𝑙 𝐶 = 2.5 ∗ (𝑇𝑝 ∗ 𝑇𝑙

𝑇)

47

Factor de Uso “U”

Tabla 32: Categoría de las Edificaciones y Factor “U”

Fuente 32: NTE E.030

Resumiendo, el resultado de los parámetros sísmicos

Tabla 33: Resumen de los Parámetros Sísmicos.

Zona (Z4)-Piura 0.45

Suelo (S3)-suelo

blando

1.10

Uso (U)-vivienda 1

Tp(s) 1.0

Tl(s) 1.6

Rx,y 7


48

Determinación del espectro de respuesta (Pseudoaceleraciones)

Figura 14: Espectro de Respuestas pseudoacelaraciones (Sa) en función al periodo(T) de la Estructura. Elaboración

Propia

3.5. Análisis Estructural del Modelo.

Descripción del modelo

La estructura proyectada es la gerencia del ambiente de la municipalidad

provincial de Morropón, con una súper estructura en guadua. El sistema estructural

principal está conformado por pórticos compuesto de unidades de guadua que arriostrados

entre sí por diagonales mediante uniones mecánicas que en conjunto forman una

estructura con forma de cercha con la finalidad de lograr una estructura resistente.

Figura 15: Modelamiento de la Estructura. Fuente propia

49

Definición de las propiedades del material

Para la definición del tipo de material primero se tuvo que investigar el RNE (E-

100) Y EL LIBRO BAMBOO IN BUILDING STRUCTURES (JULlUS JOSEPH) en el

que se encontró gran parte de las propiedades del material escogido en este caso es

Guadua, teniendo esto se procede a crear el material con programa ETABS V16. Por

medio del menú:

Define / Materials, se puede observar un material que por defecto genera el sistema, se le

da clic en el botón Add News 133 Material para poder generar un nuevo material con las

propiedades de la guadua tales como módulo de elasticidad, coeficiente térmico de

expansión, peso por unidad de volumen como se puede observar a continuación.

Figura 16: Creación del material a utilizar para el modelo. Fuente: ETABS V16 (propia).

Definición de secciones

Para definir el tipo de secciones en ETABS V16 se realizó un pre

dimensionamiento de los elementos de la estructura en el cual se definen

constructivamente las posibles secciones a emplear en la estructura. Teniendo dicho pre

dimensionamiento se realizó la creación de elementos unidimensionales o “Frames” para

lo cual se realizan los siguientes pasos:

Define/Section Properties/Frame sections en este caso como son secciones que no se

encuentran predeterminadas por el programa se debe ingresar a crear nueva sección

rellenando los respectivos campos como base de material que es bambú el que creamos

50

anteriormente y hacemos clic en Section Designer. a partir de las 134 dimensiones del

material que vamos a utilizar creamos los diferentes tipos de secciones necesarios.

Figura 17: Creación de las secciones del modelo. Fuente: ETABS V16 (propia)

Definición de cargas (load patterns).

Adicional a las cargas de peso propio del modelo que por defecto asigna el

programa “DEAD” se generan las cargas como son: Carga muerta (DEAD), Carga Viva

(CV), Carga de Viento tanto barlovento y sotavento, así como el caso de carga sísmica

(SDX y SDY).

Estas cargas se definen mediante los siguientes pasos: Define Load Patterns / add New

Load Patterns y Define Load case / add New Load cases.

51

Figura 18: Definición de los patrones de carga. Fuente: ETABS V16 (propia)

Definición y concepción de las cargas de sismo que se deben completar en los

campos los valores obtenidos en el cálculo del espectro sísmico tales como factor de

amplificación, como se muestra a continuación.

Figura 19: Definición del espectro sísmico. Fuente: ETABS V16 (propia)

52

Asignación de cargas

Se asignarán cargas a los diferentes elementos “Shell” como cargas distribuidas,

se ingresa por menú/Assign/area loads/Surface pessure (All) este paso para cada elemento

y condición de viento teniendo en cuenta la las diferentes condiciones tanto para

barlovento y sotavento.

Asignación de cargas muerta sobre el techo.

Figura 20: Asignación de carga muestra en el techo. Fuente: ETABS V16 (propia)

Asignación de cargas de viento a barlovento y sotavento en la cubierta

53

Figura 21: Figura No 9: Asignación de carga de viento en la cubierta. Fuente: ETABS V16 (propia)

Asignación de cargas de viento a barlovento y sotavento sobre las paredes

Figura 22: Asignación de carga de viento sobre la pared. Fuente: ETABS V16 (propia)

Definición e importación del espectro para el análisis y diseño sísmico de la

estructura se realiza siguiendo los siguiente, menú/define/functions/response spectrum.

54

Figura 23: Espectro de respuestas. Fuente: ETABS V16 (propia)

Combinación de cargas

Las combinaciones de cargas se realizaron para las dos condiciones de análisis

tanto para cargas de viento y cargas de sismo todo en función a la norma RNE (E-020).

(1) D……………………………………………………………………………..1

(2) D + CV…………………………………..………………………….………..2

(3) D + (W ó 0,70 S) …………………………………………..……….………..3

(4) [D + CV + (W ó 0,70 S)]*α……………………………………..….………..4

(5) [D + (W ó 0,70 S)] *α………………………………………………………..5

(6) [D + CV + (W ó 0,70 S)+T] *α…………………………………………..…..6

Donde α es el factor que tendrá un valor mínimo de 0.75 para las combinaciones

(4) y (5); y de 0.67 para la combinación (6).

55

Figura 24: Combinaciones de carga tanto por sismo y viento. Fuente: ETABS V16 (propia)

Asignación de restricciones

Se asigna las restricciones al modelo asignándose apoyos fijos. Nos ubicamos al

nivel Z=0 y seleccionamos los nodos correspondientes siguiendo los siguientes pasos:

Menú/ assign/ Joint/ Restraints y se seleccionan las opciones como se muestra en la

siguiente figura:

Figura 25: Asignación de Restricciones Fuente: ETABS V16 (propia)

Análisis del modelo

Una vez ingresado todos los valores y configuraciones al programa ETABS V16

se realiza el procesamiento de la siguiente forma. Menú/Analyze/Run Analysis, obtenemos

este recuadro donde seleccionamos con qué casos se quiere que la estructura sea

analizada, damos Run Now para que el programa comience con el análisis.

56

Figura 26: Casos a corregir antes de analizar el modelo. Fuente: ETABS V16 (propia)

3.6. Análisis de los Resultados.

Una vez realizado los diferentes pasos metodológicos y configuraciones

propuestos en este caso para el diseño utilizando el programa ETABS V16 cuya

herramienta sirve para realizar un análisis estructural, con los datos obtenidos como

resultado del diseño de la estructura se procede a realizar las diferentes verificaciones

inicialmente calculando las derivas a partir de los datos arrojados en la tabla de

Desplazamientos en relación a las diferentes combinaciones de carga.

3.6.1. Derivas

Para verificar las derivas es necesario tener en cuenta la altura de cada uno de los

elementos que conforman el nivel de piso para así poder calcular las deflexiones y por

consiguiente si las derivas cumplen o no basándonos en la normativa del RN (E-030) y

reforzando con la normativa colombiana NSR – 10 donde: El máximo desplazamiento

relativo de entrepiso, calculado no excede la fracción de la altura de entrepiso (distorsión),

que para madera no debe exceder el 1% de la altura:

∆𝑖/ℎ𝑒𝑖 ≤ 0.010

Determinación de los desplazamientos por sismo aplicado en el eje X verificando así que

se encuentra dentro del límite establecido por el RNE donde Δ inelástico ≤ 0.01.

57

Tabla 34: Derivas por sismo en el eje X.

Fuente: propia

Determinación de los desplazamientos por sismo aplicado en el eje Y verificando así que

se encuentra dentro del límite establecido por el RNE donde Δ inelástico ≤ 0.01.

Tabla 35: Derivas por sismo en el eje Y.

Fuente: propia

Determinación de los desplazamientos por la envolvente de viento verificando así que se

encuentra dentro del límite establecido por el RNE donde Δ inelástico ≤ 0.01.

1 Sismo din. max X 0.00173 0.00027 0.00910 0.00144 0.01 Cumple Cumple








Norma

E.030

Deriva inelástica

YDeriva elástica y

Verificación

y

Verificación

xPuntos Caso Dirección Deriva elástica x

Deriva inelástica

X

1 Sismo din. max Y 0.00018 0.00110 0.00093 0.00577 0.01 Cumple Cumple








DirecciónCasoPuntosDeriva inelástica

YDeriva elástica y

Verificación

yVerificación

Norma

E.030

Deriva inelástica

XDeriva elástica Y

58

Tabla 36: Derivas de piso por cargas de viento

Fuente: propia

4. MEMORIA DE CALCULO

4.1. Diseño de Elementos Estructurales en Bambú.

Para el diseño de los elementos a compresión y flexo compresión se utilizó el

método de esfuerzos admisibles según la normativa del RNE (E-100), en función a las

combinaciones de carga.

4.1.1. Diseño de Columnas.

1 ENVOL. VIENTO 0.00165 0.00081 0.00868 0.00426 0.01 Cumple Cumple








Puntos CasoDeriva

elástica xDeriva elástica y

Deriva inelástica

X

Deriva inelástica

YNorma E.030

Verificación

x

Verificación

y

66

4.1.2. Diseño de Vigas.

71

4.1.3. Diseño de techo.

76

4.2. Diseño de Cimentaciones

82

5. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN.

El cronograma de ejecución de obra se hizo con el programa Ms Project e ira de

acuerdo al rendimiento mostrado en la Tabla N°4, el cual fue evaluado y analizado en las

diferentes partidas que serán necesarias tomar en cuanta.

En tal sentido la ejecución de la construcción de la vivienda Unifamiliar a base de bambú

con un área de 40 m2 2 pisos tendrá una duración estimada de 23 días hábiles.

86

6. PRESUPUESTO Y ANÁLISIS DE COSTO

Presupuesto

Presupuesto: 0102004 Vivienda unifamiliar a base de Bambú

Cliente: MIVIVIENDA VERDE

Lugar: PIURA - MORROPON – MORROPON

Costo al 17/11/2020

01 ESTRUCTURAS 10,244.73

01.01 OBRAS PRELIMINARES 373.12

01.01.01 010101030202-0102004-01 LIMPIEZA DEL TERRENO MANUAL m2 40.00 1.74 69.60

01.01.02 010101020105-0102004-01 TRAZO Y REPLANTEO INICIAL Y DURANTE LA EJECUCION DE OBRA

m2 56.00 5.42 303.52

01.02 MOVIMIENTO DE TIERRAS 1,193.68

01.02.01 010104010003-0102004-01 EXCAVACION PARA CIMIENTOS HASTA 1.00 m m3 10.40 30.60 318.24

TERRENO NORMAL

01.02.02 010104040101-0102004-01 NIVELACION INTERIOR APISONADO MANUAL m2 40.00 2.61 104.40

01.02.03 010104030101-0102004-01 ELIMINACION CON TRANSPORTE (CARGUIO A MANO)

R=25 m3/día

m3 16.00 48.19 771.04

01.03 CONCRETO SIMPLE 2,406.22

01.03.01 010105010004-0102004-01 SOLADOS CONCRETO f'c=100 kg/cm2 h=2" m2 1.04 8.72 9.07

01.03.02 010105010110-0102004-01 CIMIENTOS CORRIDOS MEZCLA 1:10 CEMENTO-HORMIGON 30% PIEDRA

m3 10.26 233.64

2,397.15

01.04 BAMBU 6,271.71

01.04.01 011101010105-0102004-01 CORTES RECTOS DE BAMBU PARA VIGUETAS DE

pza 42.00 29.34 1,232.28

LOSA

01.04.02 011101010104-0102004-01 CORTES RECTOS DE BAMBU PARA COLUMNAS pza 32.00 8.04 257.28

01.04.03 011101010101-0102004-01 PRESERVACION QUIMICA AL BAMBU m 278.30 4.35 1,210.61

01.04.04 011101010103-0102004-01 CORTES RECTOS DE BAMBU PARA VIGAS pza 20.00 8.04 160.80

01.04.05 011101010106-0102004-01 CORTES ESPECIALES E INSTALACION DE LA und 14.00 52.55 735.70

COLUMNA DE BAMBU GUADUA ANGUSTIFOLIA (f'c=140kg/cm2 en los apoyos)

01.04.06 011101010107-0102004-01 ANCLAJE DE UNION VIGA PRINCIPAL - COLUMNA

und 38.00 55.17 2,096.46

01.04.07 011101010108-0102004-01 ANCLAJE DE UNION VIGA SIMPLE - COLUMNA und 15.00 21.54 323.10

01.04.08 011101010109-0102004-01 HABILITACION Y FIJACION DE BAMBU CON 2 CORTES DE BOCAS DE PESCADO

und 6.00 42.58 255.48

01 ARQUITECTURA 15,939.78

01.01 PISOS Y PAVIMENTOS 2,052.29

01.01.01 011101020101-0102004-01 PISO DE MADERA ESTRUCTURAL OBS DE 18mm

m2 80.64 25.45 2,052.29

01.02 CUBIERTAS 707.02

01.02.01 011101020102-0102004-01 COBERTURA DE UPVC e=2mm m2 44.72 15.81 707.02

01.03 CARPINTERIA DE MADERA 449.96

01.03.01 010111010302-0102004-01 PUERTA CONTRAPLACADA 35 mm CON TRIPLAY 4 mm INCLUYE MARCO CEDRO 2"X3"

und 7.00 64.28 449.96

01.04 VIDRIOS, CRISTALES Y SIMILARES 2,129.66

01.04.01 010113060102-0102004-01 VIDRIO SEMIDOBLE INCOLORO CRUDO p2 26.00 81.91 2,129.66

01.05 PINTURA 264.44

01.05.01 010114020104-0102004-01 BARNIZ EN VENTANAS DE MADERA m2 12.96 15.72 203.73

01.05.02 010114020103-0102004-01 BARNIZ EN PUERTAS DE MADERA m2 2.88 21.08 60.71

01.06 MUROS Y TABIQUES 10,336.41

01.06.01 011101010110-0102004-01 PARED CON LATILLAS DE BAMBU GUADUA m2 119.28 50.27 5,996.21

ANGUSTIFOLIA 1 CARA CON LATILLAS DE BAMBU Y LA OTRA PREPARADA PARA TARRAJEO

01.06.02 011101010112-0102004-01 TARRAJEO EXTERIOR SOBRE PARED DE BAMBU

m2 119.28 19.10 2,278.25

Item Código Descripción Und. Metrado Precio S/. Parcial S/.

95

7. JUEGO DE PLANOS

Vista en planta del Primer Piso:

SALA

COMEDOR

CO

CIN

A

BAÑO

96

Vista en Planta del Segundo Piso:

HABITACION 1

HABITACION 3

HABITACION 2

97

PLANO DE ELEVACION

98

Detalle de Uniones Viga-Losa:

99

Detalles de unión Viga Columna:

100

Detalles de armado de Muro:

101

8. PROTOTIPO

Prototipo de vivienda, vista desde afuera.

102

Vista del interior, cocina.

103

Vista interior de la casa, habitación principal.

104

Vista interior de la casa, Sala y comedor.

105

Vista interior de la casa, segunda habitación.

106

9. CRITERIOS ALCANZADOS Y NO ALCANZADOS

9.1. Criterios Alcanzados

Los criterios propuestos alcanzados fueron los siguientes.

Realizar el presupuesto de una vivienda unifamiliar de 2 niveles con un bajo costo de

construcción.

Realizar el cronograma de ejecución de proyecto para su construcción en corto tiempo.

Realizar el modelo dinámico.

9.2. Criterios No Alcanzados

Los criterios propuestos en el pre dimensionamiento estructural no llegaron a

cumplir los requerimientos estructurales mínimos, por lo cual fue necesario realizar

cambios al diseño estructural de la vivienda.

Inicialmente, el pre diseño de las columnas no requería el uso de arriostres, pero

el modelamiento de la estructura evidencio la necesidad de reforzar la estructura con el

uso de arriostres para evitar derivas mayores a lo permitido por las normas.

10. RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO.

10.1. Salud Publica y Seguridad.

El hombre necesita de condiciones básicas para vivir, así lo menciona la Revista

Peruana de Medicina y Salud Publica, en su iniciativa de viviendas saludables que es

promovida por Organización Panamericana de la Salud (OPS), indica que la salud de la

población está ligada estrechamente a la habitabilidad de su vivienda y el medio ambiente

que lo rodea.

En ese sentido la principal restricción que se encontró según los estudios, es la poca

información que se tiene de este material con respecto a la seguridad que posee frente a

eventos naturales (sismo, incendios), durabilidad de la estructura, la falta de aislamiento

sonoro y la preocupación de no ser seguras para el aislamiento social por la época en la

que vivimos actualmente (pandemia COVID-19).

10.2. Cultural y Social

La existencia de prejuicios sociales y el concepto errado que se tiene del bambú,

producto del desconocimiento de sus cualidades estructurales y las características que

posee como alternativa de construcción sostenible.

107

La idea errónea que se tiene sobre la construcción en material noble, considerada como

la más segura, rentable y duradera. Esto debido a la falta de información y practica en la

construcción con Bambú.

10.3. Económico

La desconfianza de la población del bajo presupuesto que se requiere para la

construcción de viviendas a base de Bambú.

Falta de financiamiento del estado a las familias de escasos recursos para obtener

viviendas de este material.

10.4. Ambiental

Las limitaciones para la construcción en Áreas protegidas, reservas naturales, ubicación

de sitios arqueológicos y la reducción de la vegetación producto de la urbanización en un

determinado territorio.

11. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Con la finalidad de realizar el diseño estructural de una vivienda unifamiliar eco

sostenible y de interés social, se optó por usar el bambú como material de construcción

en los diferentes elementos estructurales en la vivienda unifamiliar en lugar de usar los

materiales tradicionales como el acero o concreto. Como resultado se obtiene que la

utilización de elementos de bambú en la estructura genera cambios favorables tanto en el

desempeño estructural como en la disminución del costo de la vivienda.

Análisis del Desempeño Estructural

En cuanto al desempeño estructural, la configuración estructural planteada de

pórticos y arriostres es ideal ya que, con la presencias de arriostres en ambas direcciones

se pudo controlar las derivas de entrepiso sometidas a cargas dinámicas tanto por sismo

y viento, obteniendo resultados significativos en las derivas inelásticas del entrepiso,

corroborando que se encuentra dentro del rango establecido para los elementos de bambú

según la Normativa RNE (E-030) de diseño Sismo-resistente donde el máximo

desplazamiento es el 1% de la altura, como se muestra en la tabla 1.

Tabla 37: Análisis de Desempeño Estructural

Deriva

Inelástica

FUERZA EJE X FUERZA EJE Y VERIFICACION

x Y x y ≤ 10%

SISMO 0.00998 0.00725 0.00095 0.00578 cumple

VIENTO 0.009975 0.0084 0.009975 0.0084 cumple

Fuente 34: Elaboración Propia.

108

Observándose una diferencia significativa de la deriva inelástica por sismo en un

promedio de 19% en la dirección “x” y 60% en la dirección “y” de deriva inelástica por

viento, el cual se optó por utilizar las cargas de viento para el diseño y determinar los

esfuerzos máximos.

Se verifica que la estructura posea una rigidez adecuada en ambas direcciones de

análisis debido a la gran densidad de arriostres; En los resultados del análisis modal se ha

constatado que se ha superado el 90% de la masa participativa en el segundo piso para

ambas direcciones gobernando los periodos de Tx= 0.141 s y Ty = 0.123 s.

Se obtuvieron soluciones específicas, basados en las propiedades del material y al

tipo de esfuerzo al que estará sometido durante su vida útil, así como de los esfuerzos

admisibles y módulos de elasticidad que se determinaron mediante ensayos de laboratorio

para la variedad de bambú la “guadúa angustifolio” (SAPAICIO,2018), obteniéndose los

siguientes resultados, ver tabla 38.

Tabla 38: Esfuerzos Admisibles de la Guadua Angustifolia

De los resultados obtenidos se optó por utilizar los esfuerzos admisibles

registrados en los ensayos de laboratorio que son valores menores realizando un diseño

más conservador y así evitar futuras fallas aplicando un σ adm =120 kgf/cm2 para el

diseño de los elementos sometidos a cargas de flexo compresión axial, el cual para

controlar los momentos se optó por utilizar 2 culmos de bambú de 12cm de diámetro

obteniendo una columna más estable, así como para los elementos bajo cargas de flexión

tales como las vigas utilizó un σ adm = 50 kgf/cm2 logrando como ello estabilizar por

CODIGO VARIEDAD C.H E (ensayo) E (E-100)

% kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

cgs guadua 24.78 120 130 650.94 73000



cgs guadua 24.15 20 10 46.17 73000



cgs guadua 26.46 640 160 2456.2 73000



cgs guadua 25.1 127 50 30920.32 73000

ESFUERZOS ADMISIBLES A COMPRESION (ENSAYO)

ESFUERZOS ADMISIBLES A CORTE (ENSAYO)

ESFUERZOS ADMISIBLES A TRACCION (ENSAYO)

ESFUERZOS ADMISIBLES A FLEXION (ENSAYO)

MODULO DE

ELASTICIDAD

ESFUERZOS ADMISIBLES GUADUA ANGUSTIFOLIA

𝑎 𝑚 𝑎 𝑎 𝑚 ( 100)

𝑎 𝑚 𝑎 𝑎 𝑚 ( 100)

𝑎 𝑚 𝑎 𝑎 𝑚 ( 100)

𝑎 𝑚 𝑎 𝑎 𝑚 ( 100)

Fuente 35: SAPAICO, 2028

109

medio de 2 culmos de vigas de 12cm y para el caso de esfuerzo a tracción se utilizó el

esfuerzo admisible de σ adm =160 kgf/cm2 para el diseño estructural.

El método de esfuerzos admisibles es aplicable a estructuras livianas como es el

caso de viviendas construidas a base de bambú dando resultados favorables ya que están

diseñadas para soportar un porcentaje apropiado de la capacidad total del material

(Ordoñez, 2017).

Las cargas estructurales influyen de manera significativa en función de las

características físicas del material y la ubicación de ellas una en menor medida que en

otras tales como en las columnas que para un Pult = 539.60 kgf y Mult = 15 kgf-m donde

por compresión nos cumple para un solo 1 culmo de diámetro De=12 cm, pero por flexo

compresión no cumpliendo por ser una columna larga 𝝀= 75.70 (CK<𝝀<150), por lo que

se optó por considerar 2 culmos De=10 cm de diámetro de tal manera que suple las

deficiencias.

El diseño de las vigas está ligado directamente a la luz de la misma y los espesores

de las paredes y el diámetro exterior del bambú donde registran momentos máximos Mult

=98.08 kgf-m influyendo de manera significativa ya que los culmos son elementos de

sección circular y eje hueco por lo que tienen mayor susceptibilidad al aplastamiento por

una carga puntual por lo que la carga influye en la medida como se ha de aplicar por lo

que se utilizó 2 cañas de bambú para contrarrestar el aplastamiento y controlar las

deflexiones admisibles permisibles.

Costo de la Estructura

En cuanto a costo de la estructura, se puede inferir que la construcción de vivienda

a base de bambú es más económica que las viviendas construidas en Concreto Armado

(Cayatopa, 2019), el cual representa un 36.5% (ver tabla No 3), por esta razón la

construcción de la vivienda con bambú es la mejor alternativa económica.

Tabla 39: Costo de Construir una Vivienda Unifamiliar

Fuente 36: Cámara Peruana de Comercio (CAPECO, 2019)

110

12. CONCLUSIONES

Se concluye de esta investigación que el coste de construcción de una vivienda usando

el bambú como material principal de construcción representa solo el 36.5% de costo de

construir una vivienda de concreto armado. Además, el uso de este material como

reemplazo al concreto tendría como efecto la reducción de la propagación del CO2 en el

medio ambiente, por este motivo podemos afirmar que el bambú es un material eco

sostenible puesto que no solamente está en armonía con la ecología también es

económicamente viable.

Esta investigación propone el reemplazo del concreto por el bambú como material de

construcción debido a sus propiedades mecánicas y estructurales, las cuales cumplen

eficientemente los requerimientos físicos necesarios para asegurar la habitabilidad en una

vivienda.

La construcción de viviendas con bambú es efectiva solo si se hace un mantenimiento

adecuado al material, para esto debemos saber que el bambú es un material higroscópico

lo que significa que absorberá o expulsará la humedad de o hacia su entorno hasta que se

alcance un equilibrio. Por lo tanto, es importante mantener la humedad de esta manera se

puede extender su vida útil.

El estudio de “rendimientos de mano de obra para construcción en bambú” nos ayudó

a determinar el tiempo de ejecución del proyecto que corresponde a 23 días hábiles el

cual consideramos que es un periodo muy corto para un área construida de 80 m2 en

comparación al sistema convencional.

La buena configuración de materiales de construcción y la utilización de nuevos

recursos como el bambú, planchas termo acústicas, madera estructural y tabiquería de

Drywall RF hace que la vivienda brinde comodidad y confort a los usuarios, además de

ser materiales eco amigables trabajan en concordancia con los demás materiales por sus

propiedades mecánicas y físicas.

La vivienda ha sido diseñada con ciertos criterios de gestión de riesgos de manera que

reduzcan peligros inminentes como: Incendios, movimientos telúricos, fuertes vientos y

cambios bruscos de temperatura.

111

13. RECOMENDACIONES

Toda edificación de bambú requiere de un buen acabado para mantener su valor

estético y aumentar su durabilidad. El acabado de las cañas debe ser realizado con ceras,

lacas, barnices o pinturas. La periodicidad del mantenimiento depende del grado de

exposición y del nivel de exigencia estructural de las piezas. Por tal motivo se recomienda

capacitar al dueño del inmueble y/o residente el mantenimiento constante de la humedad

de la estructura de bambú para mantener y alargar su tiempo de vida.

Al emplear el bambú como material estructural para viviendas, las dimensiones de las

cañas a utilizar deben tener un diámetro mucho mayor, así como los nudos de ellas deben

estar más próximos entre sí. Esto proporciona a las viviendas mayor resistencia al pandeo.

Si no es posible encontrar cañas de más dimensión también se pueden elegir cañas más

pequeñas, que tengan las características estructurales más adecuadas, para amarrarlas

formando cúmulos que sirvan como pilares compuestos que proporcionen mayor

estabilidad.

La región de Piura, posee un clima cálido donde hay una dificultad de aislar el calor

en las viviendas y una lucha constante de soportar épocas de lluvias intensas, en ese

sentido se recomienda construir viviendas que contribuyan el flujo de aire como medio

de ventilación para mantener los ambientes frescos, construir viviendas seguras frente a

eventos extremos de lluvias.

El nivel de piso terminado del primer nivel de la vivienda construida debe estar por

encima de la vereda en 30cm como mínimo para asegurar la duración del bambú y de

todos los materiales de base los cuales son muy susceptibles al cambio cuando entran al

contacto con el agua.

Contratar la mano de obra calificada para cumplir los plazos previstos en el

cronograma y también para reducir los retrabajos, además esto ayudara a cumplir con los

estándares de calidad de construcción.

112

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