El Bambú Guadua en Puentes Peatonales

Este artículo presenta los diferentes usos del bambú como material de construcción, así como también una breve descripción del proceso de construcción en puentes peatonales.

Cuando se habla de puentes peatonales en bambú es conveniente estudiar de cerca las últimas obras que se producen en Colombia.

Estas innovadoras construcciones no solo permiten cruzar ríos y carreteras, sino que muestran la competitividad de este material en la ingeniería ecológica.

Puente sobre la Avenida Libertadores y Rotonda Arnulfo Briceño
Puente sobre la Avenida Libertadores y Rotonda Arnulfo Briceño, Jörg Stamm.

La propagación de este tipo de construcciones por todo el país denota que la Guadua ya forma parte de la cultura colombiana y de un estilo fresco y propio que ha dejado de relacionarse solo con pobreza o construcciones de interés social.

Además, se deja en evidencia que este material es una opción perfectamente viable para un país que, como el nuestro, está expuesto a avalanchas, inundaciones y sismos.

A pesar de que en un principio los puentes peatonales se construyeron para acortar distancias y superar barreras naturales, en las últimas décadas también se han convertido en una necesidad para la seguridad del transeúnte que está inmerso en un desmedido crecimiento urbano.

Sin embargo, y aunque existan diferentes alternativas para responder al mismo problema, casi todas ellas se posponen porque comúnmente requieren de inversiones a nivel estatal.

La inyección de concreto en los entrenudos del bambú permite desarrollar obras más acordes a las exigencias actuales, puentes con luces más amplias y, sobre todo, construcciones de bajo impacto, accesibles a los recursos económicos de pequeñas comunidades o empresas privadas.

El Bambú como Material de Construcción

La utilización de bambú como material de construcción se remonta a la época de los incas que ya contaban con puentes colgantes de diseños avanzados. También los indígenas paeces de Colombia demostraron ser verdaderos maestros en la construcción de puentes, pues lograron combinar el arco falso hecho con guadua, con tirantas del mismo material. Estas últimas las trabajaban a tracción amarrándolas a pilotes o árboles del lugar.

Los indígenas paeces de Colombia lograron combinar el arco falso hecho con guadua, con tirantas del mismo material.

Todo este conocimiento indígena sigue vigente en la actualidad y es a ellos a los que se recurre cuando se necesita reemplazar algún elemento constructivo. Sin embargo, los tiempos han cambiado y se ha iniciado una nueva era, con construcciones más grandes e innovadoras.

La utilización del bambú con mortero es una técnica que amplía las posibilidades constructivas con luces más largas y mayores cargas a compresión.

Puentes de Guadua

La idea de construir un puente de bambú viene ligada al empleo de materiales de la zona, maquinaria manual de bajo costo, pocos trabajadores y, sobre todo, una obra sin contaminación ambiental o destrucción de bosques.

En otras palabras, es una opción económica, ecológica y, al mismo tiempo, educativa porque un trabajador que aprende a construir con bambú tendrá la posibilidad de ejercer este oficio con recursos propios.

Para el diseño de este tipo de puentes no existen recetas porque cada caso tiene sus propias características funcionales, geológicas y topográficas.

Puente de Bambú en Indonesia
Puente de Bambú en Indonesia

Como el bambú es un material natural, sus cañas no pueden ser idénticas y, por lo tanto, el material se escoge y se separa en grupos de acuerdo a su diámetro y longitud.

Por ejemplo, las cañas más gruesas y derechas se utilizan para los postes y diagonales a compresión mientras que las intermedias se dejan para las diagonales tensionadas y correas. Las que tienen alguna curvatura se aprovechan en los arcos y barandales, y las que tienen más de dos curvaturas se dejan para los pie de amigo o para los rieles del piso chorreado.

En general, las guaduas que se utilizan en los puentes son largas y flexibles porque se acostumbran arquear hacia arriba, de esta forma la curvatura convexa hace que se neutralice la flexibilidad del bambú.

En las orillas o en los extremos del puente, las guaduas se tensionan entre rocas, piedras o cimientos de concreto. La estructura habitualmente está conformada por grupos de 5 a 8 guaduas que se colocan de forma alternada con el extremo grueso o el delgado.

Cuando el diseño del puente tiene vigas demasiado largas y la longitud de las guaduas es insuficiente, se deben unir cepa con cepa o cola con cola e introducir al final de ambas una varilla longitudinal que las sujete. Esta unión se rellena posteriormente con mortero.

Por otro lado, cuando se construye una viga compuesta por varias hileras de guaduas hay que ubicar la unión entre ellas de forma traslapada, como se pegan los ladrillos de construcción. Para que un grupo de guaduas se comporte como una viga compuesta o arco, es necesario, además, amarrar todas las piezas a través de tornillos perpendiculares cada 1,5 a 2,0 metros.

unión de guaduas longitudinalmente
Unión de guaduas longitudinalmente.
Unión de guaduas transversalmente
Unión de guaduas transversalmente

Este refuerzo es independiente del que se hace cuando la unión entre guaduas es longitudinal, pero, en general, todos los entrenudos que contienen tornillos se rellenan con mortero
para evitar el aplastamiento.

No obstante, este detalle constructivo añade sobrepeso a la estructura, pero, aunque es la única opción implementada, no parece ser la solución óptima.

Diseño Estructural

El diseño de la estructura puede aumentar o reducir la deflexión de una viga. Por ejemplo, dos guaduas puestas una al lado de la otra horizontalmente, se flexionan la mitad de lo que se flexionaría si la guadua estuviera sola. Pero dos guaduas unidas verticalmente reducen esa flexión a la mitad.

Estos sencillos pero lógicos y eficientes conceptos son la base del cálculo que se debe contemplar para realizar el diseño estructural.

Deflexión con una guadua
Deflexión con una guadua
Deflexión con dos guaduas unidas horizontalmente
Deflexión con dos guaduas unidas horizontalmente
Deflexión con dos guaduas unidas verticalmente
Deflexión con dos guaduas unidas verticalmente

Las cerchas son las estructuras más utilizadas en la construcción de puentes, pero su diseño se debe realizar cuidadosamente porque en sus elementos se genera gran cantidad de esfuerzos que trabajan tanto a compresión como a tensión.

Estas estructuras se construyen, por lo general, con una contraflecha, ya que con ella se obtiene una especie de arco que compensa en algo el inevitable asentamiento del armazón.

Vista Frontal de la Contraflecha en un puente de Jörg Stamm
Vista Frontal de la Contraflecha en un puente de Jörg Stamm

Recordemos que la estructura se diseña buscando el equilibrio de fuerzas, por ejemplo, una viga en cercha de Rey deflecta menos que una viga simple y, bajo las mismas condiciones de luz, la deflexión se puede minimizar aún más con una viga tipo celosía (simple o doble) o con una viga tipo arco y celosía.

La cercha “Rey” se utiliza de forma simple en puentes pequeños mientras que para luces de hasta 20 metros se puede emplear el “Rey” cruzado o “Howe”. Sin embargo, para puentes más largos, como el de la Universidad Tecnológica de Pereira (40 m), es recomendable combinar el Howe con un arco de carga.

La ventaja de la cercha es que tiene la posibilidad de ser construida a través de módulos idénticos, por eso una cercha de 20 metros se puede hacer con 4 módulos de 5 metros de longitud cada uno.

Cercha Rey cruzado en un puente de Jörg Stamm.
Cercha Rey cruzado en un puente de Jörg Stamm.

El diseño empleado para la construcción de puentes más largos incluye la cercha de módulos con el arco de carga que, por lo general, esta conformado por 4 a 6 guaduas en forma de racimo.

Arco compuesto por 6 guaduas. Jörg Stamm
Arco compuesto por 6 guaduas.

Cuando el arco es el elemento principal de la estructura, se trata de aprovechar las ventajas a compresión que tiene el bambú, basándose en las últimas investigaciones colombianas que han ratificado su empleo en esta condición.

En un puente de bambú es común hablar de arco de carga, arco de piso y arco de barandal. Todos ellos comúnmente se unen en el chaflán del estribo, sin embargo, la construcción de un puente se realiza en un inicio, en el suelo.

Arco de carga y arco del barandal
Arco de carga y arco del barandal. Puente en Cúcuta, Jörg Stamm.

Se trazan las cotas y los ejes, luego se preparan los arcos compuestos por varias guaduas. Después se encajan las diagonales en los respectivos arcos y, finalmente, se colocan los postes principales y los postes auxiliares que sirven para estabilizar el pandeo lateral del arco principal.

Para concluir, se procede a instalar los arcos en forma de sándwich.

Cálculo Estructural

El cálculo estructural debe contemplar las diferentes cargas que interactúan en un puente, desde el peso propio de la estructura, hasta las cargas correspondientes a las personas, el viento o un eventual terremoto.

En síntesis, se habla de cargas vivas y ocasionales, estas últimas se relacionan con la carga muerta de la estructura, pero pueden, en determinado momento, afectar la configuración del puente porque trabajan a compresión en barlovento (entrada de viento) y succionan la estructura en sotavento (salida de viento).

En los puentes de bambú, la carga permanente no sólo incluye el peso propio del material, sino de todos los demás elementos, como el concreto, las platinas y los pernos, además del entrepiso y la cubierta.

Es importante recordar que en las zonas rurales los puentes peatonales pueden ser utilizados para trasladar ganado y por eso es indispensable el cálculo de un ingeniero estructural, pues un rebaño puede llegar a pesar más que un automóvil.

El ingeniero estructural no trabajará simplemente con los límites o los extremos que puede soportar el material, sino que estará en capacidad de calcular las deformaciones que mantienen una seguridad aceptable. Es decir, con el valor que determinan los códigos, tales como el esfuerzo admisible.

Diseño Sísmico

Se debe recalcar que las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente (NSR-10) contemplan el diseño de casas de uno y dos pisos en bambú, pero los puentes no son considerados en ninguna de las normas de diseño estructural.

Sin embargo, en todo momento se debe recordar que una construcción antisísmica no necesariamente tiene que ser rígida, pero sí debe resistir las ondas de choque que la pueden flexionar en diferentes direcciones.

Por ser tan liviano, el bambú tiene la ventaja de que se mueve al ritmo que se mueve la tierra y por eso en Colombia lo catalogan como un material “sismo-indiferente”, en otras palabras, “antisísmico”.

Puente de Cúcuta, Jörg Stamm

Hemos considerado de mucho provecho traer a colación el último trabajo del constructor de puentes Jörg Stamm. Este alemán radicado en Colombia ha sabido combinar la carpintería alemana con las técnicas tradicionales de la construcción con guadua.

Stamm fundamenta su diseño en los puentes atirantados de los indígenas suramericanos, en las membranas de Otto Frei y en la arquitectura de Frank Gehri.  Aprovecha las características físicas de la guadua y en especial su flexibilidad para la construcción de formas geométricas que serían muy complicadas de lograr en materiales industriales.

Es así como ha logrado posicionar la guadua en un nivel mucho más contemporáneo y acorde con su belleza natural, tal es el caso del puente ubicado en Cúcuta, ciudad fronteriza con
Venezuela.

Puente en Cúcuta, Colombia.
Puente en Cúcuta, Colombia. Detalle de las tirantas

Este puente ha llegado a consolidarse como un símbolo para la población y hace un llamado a la reforestación de la guadua como una salida provechosa para Colombia.

Antes del puente en Cúcuta, Stamm construyó muchos otros en diferentes partes del mundo, de los que se destacan el de la Universidad de Pereira (40 m), el de Tierradentro (30 m), el de Salvajina, el del Liceo Francés (52 m) y el Green School en Bali (22 m).

En el puente de Cúcuta participaron el ing. Oscar Montoya, el maestro de obras Israel Collazos y un total de ocho trabajadores que laboraron durante solo tres meses. El primer mes se destinó para la construcción de los estribos, el segundo para la estructura en guadua y en el último mes se instaló la lona.

En septiembre del 2008 el puente estuvo terminado, pero su inauguración debió esperar hasta diciembre del mismo año, porque los trabajos de jardinería no estuvieron listos hasta entonces.

El puente fue cubierto con lona importada de Francia, cuya vida útil se estima en aproximadamente 25 años. Se trata de un material de PVC conocido como Ferrari 702 que tiene protección UV.

Como dato curioso cabe destacar que este material no se ensucia, porque él mismo repele la mugre. Su utilización va más allá del aspecto funcional, pues a nivel cromático contrasta con el bambú y sintetiza la unión entre lo natural y lo moderno.

Detalles Técnicos

En relación con la estructura de concreto, el puente tiene dos bases y un muro de contención. Como cualquier obra de ingeniería en materiales convencionales, el puente también debió cumplir con las normas básicas de resistencia y durabilidad, es decir, con una vida útil de al menos 30 años.

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Por esta razón el Ing. Herman Lehmann, quien tuvo a su cargo el cálculo estructural, mandó probar la estructura durante la construcción con una carga de 12 toneladas.

Las pruebas de resistencia se hicieron con barriles llenos de agua y los resultados demostraron que el arco bajó solo 3 cm en los 31 metros de luz que tiene el puente.

La carga simétrica de 450kg/ m2 (exigida para puentes peatonales), se probó en un tercio de la superficie en donde surgió una deformación de 9 cm. Sin embargo, ambas curvas regresaron a su forma original luego de dichas pruebas.

Estructura expuesta, arcos de guadua y tensores
Estructura expuesta, arcos de guadua y tensores

Según datos suministrados por Jörg Stamm, el puente cumplió con la regulación colombiana y tendrá la capacidad para soportar una carga viva equivalente a 40 personas. Antes del test también se realizaron pruebas de ajuste para prevenir la mordedura que tienden a hacer las roscas de los tornillos.

Es importante recalcar que a nivel estructural, el arco es el elemento principal de este puente. Visualmente parece que los cables de bambú son los que mantienen suspendido el puente, pero en realidad el 90% de su carga es absorbido por el arco y prueba de ello es que el test de resistencia se hizo sin los cables tensores de las torres.

Para la construcción del puente se utilizaron 600 guaduas de 10 a 14 cm de diámetro y de 6 a 10 m de largo, que corresponden a la cosecha anual de una hectárea.

La materia prima fue seleccionada minuciosamente y preservada contra insectos, con métodos no tóxicos para los humanos.

El costo aproximado de la obra (2008) en dólares americanos fue de $50.000 para la infraestructura de concreto que consistió básicamente en los estribos y en los accesos, $50.000 para la estructura de bambú y la misma cantidad para la membrana.

El puente pesa 130 toneladas, tiene 31 metros entre los apoyos principales y 29 metros entre los apoyos auxiliares. El proceso de diseño se fundamentó en la construcción de varias maquetas hasta que se llegó a la propuesta final.

Para concluir, es importante señalar que esta obra es una muestra de ingeniería ecológica donde la experiencia constructiva de Jörg Stamm se conjuga con la competitividad del bambú guadua.

Conclusión

Los puentes peatonales hechos con bambú no solo protegen y dan seguridad a las personas que circulan por ellos, sino que, al mismo tiempo, añaden ese calor y contacto con la naturaleza que falta tanto en nuestras ciudades.

No se trata de competir con otros materiales más duraderos, pero sí de ser pro-activos y de resolver nuestros problemas con los recursos que tenemos disponibles.

Recordemos que cualquier infraestructura urbana requiere de elevadas inversiones que pueden durar meses o hasta años para su tramitación, mientras que el bambú se puede usar como material temporal y de bajo impacto.

En época de crisis, cuando las poblaciones han quedado incomunicadas, cuando los daños son tan cuantiosos que la ayuda estatal tarda en llegar, debemos pensar en opciones alternativas de bajo costo y fáciles de construir.

Tecnología en Marcha, Vol. 23, N.° 1, Enero-Marzo 2010, P. 29-38

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