Análisis del comportamiento de muros en bahareque de tierra ante cargas horizontales
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Date
2024
Director
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Publisher
Pontificia Universidad Javariana Cali
Abstract
Este estudio investiga el comportamiento estructural de los muros de tierra de bahareque, un sistema de construcción tradicional de Colombia, específicamente del surocciodente colombiano, departamento del Valle del Cauca, municipio de Jamundí, comunidad La Estrella. Los muros de bahareque, compuestos por guadua o marcos de madera rellenos con mezclas de tierra, han demostrado una considerable resiliencia en zonas sísmicas debido a su naturaleza liviana y flexible. A pesar de su uso generalizado en estas comunidades, existen datos científicos limitados sobre su desempeño sísmico bajo cargas horizontales cíclicas en el plano. Esta investigación busca bordar esta brecha mediante la evaluación experimental del comportamiento sísmico de cinco modelos de muros, utilizando diferentes combinaciones de materiales de relleno de guadua, madera y tierra. La metodología siguió cuatro fases principales: visitas de campo para documentar las técnicas de construcción tradicionales, caracterización del material, pruebas de prototipos bajo cargas cíclicas y análisis del comportamiento mecánico. Se determinaron las propiedades clave del material, incluida la resistencia a la compresión y el módulo de Young, junto con las propiedades mecánicas y físicas del material de relleno, que incorporaba fibras naturales. Se realizaron pruebas cíclicas en cinco prototipos de muros, con diversas configuraciones de entramados de guadua y madera, tanto con cómo sin relleno de tierra. Los muros fueron sometidos a cargas horizontales en el plano para evaluar su capacidad de deformación, disipación de energía y mecanismos de falla. Los resultados indicaron que los muros con relleno de mezcla de tierra, específicamente las configuraciones GSHS (marco de guadua con franjas horizontales de guadua y relleno de mezcla de tierra) y TSHS (marco de madera con franjas horizontales de guadua y relleno de mezcla de tierra), demostraron el mejor desempeño sísmico, con una deriva del 4 % y 7.9 %, resistencias que oscilaron entre 6,4 y 6.7 kN. El estudio concluye que los muros de bahareque, particularmente aquellos que incorporan mezclas de tierra, exhiben alta resiliencia bajo condiciones sísmicas y brindan una construcción sustentable.
Abstract
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This study investigates the structural behavior of bahareque earth walls, a traditional construction system from Colombia, specifically from the southwestern Colombian department of Valle del Cauca, Jamundí municipality, and La Estrella community. Bahama walls, composed of guadua or wooden frames filled with earth mixtures, have demonstrated considerable resilience in seismic zones due to their lightweight and flexible nature. Despite their widespread use in these communities, there is limited scientific data on their seismic performance under cyclic in-plane horizontal loading. This research seeks to address this gap by experimentally evaluating the seismic behavior of five wall models, using different combinations of guadua, wood, and earth infill materials. The methodology followed four main phases: field visits to document traditional construction techniques, material characterization, prototype testing under cyclic loading, and mechanical behavior analysis. Key material properties were determined, including compressive strength and Young's modulus, along with the mechanical and physical properties of the filler material, which incorporated natural fibers. Tests were conducted Cyclic loads were tested on five wall prototypes, with various configurations of guadua and wood frames, both with and without earth fill. The walls were subjected to in-plane horizontal loading to evaluate their deformation capacity, energy dissipation, and failure mechanisms. The results indicated that walls with earth mixture infill, specifically the GSHS (guadua frame with horizontal guadua strips and earth mixture infill) and TSHS (timber frame with horizontal guadua strips and earth mixture infill) configurations, demonstrated the best seismic performance, with a drift of 4% and 7.9%, and strengths ranging from 6.4 to 6.7 kN. The study concludes that bahareque walls, particularly those incorporating earth mixtures, exhibit high resilience under seismic conditions and provide a sustainable construction.