Connection between a Column and its Foundation for Guadua Angustifolia Structures under Lateral Loads

Abstract

In Colombia, as in other developing regions, social housing shortage related problems has led local authorities to propose low cost housing projects that allow its quickly and easy construction. Among the requirements of this type of construction are solicitations for vertical and lateral loads caused by wind or earthquake forces, as well as the sustainable use of natural resources Considering this, the use of Guadua angustifolia Kunth (Guadua a.) as a structural material has awaken a great interest, considering its renewability, high-speed growth, ecological benefits and because is easily obtainable all across the country. Due to the lack of additional information, structural joints in this type of materials, are usually pinned, assuming that there is no moment transmission between the different elements, however, some types of connections can partially restrict the rotation in the supports. Additionally, the degree of constrain that any support can provide to the column is a variable that has not been studied enough, despite being essential for modeling and structural design.In this work a connection between a column of Guadua a. and its foundation was studied. The influence of each component on the connection behavior under horizontal loads was assessed, testing seven different configurations. Monotonic and dynamic testing of connections as well as the characterization of the materials used in its construction were included in the experimental schedule. It was determined that the presence of mortar grouting together with the use of longitudinal bolts slightly increases the connection strength as drastically reduce its ductility. The use of transversal bolts is the best alternative to obtain a strong, stiff and ductile connection, especially when are combined with the use of hoops.

En Colombia, al igual que en otras regiones en desarrollo, los problemas de escasez de vivienda social han llevado a las autoridades locales a proponer proyectos de vivienda de bajo costo que permitan su rápida y fácil construcción. Entre los requerimientos de este tipo de construcción se encuentran las solicitudes de cargas verticales y laterales causadas por fuerzas de viento o sismo, así como el uso sostenible de los recursos naturales. Considerando esto, el uso de la Guadua angustifolia Kunth (Guadua a.) como material estructural ha despertado un gran interés, considerando su renovabilidad, alta velocidad de crecimiento, beneficios ecológicos y porque es fácilmente obtenible en todo el país. Debido a la falta de información adicional, las uniones estructurales en este tipo de materiales, suelen ser con pasadores, asumiendo que no hay transmisión de momentos entre los diferentes elementos, sin embargo, algunos tipos de uniones pueden restringir parcialmente la rotación en los soportes. Adicionalmente, el grado de restricción que cualquier apoyo puede proporcionar a la columna es una variable que no ha sido suficientemente estudiada, a pesar de ser esencial para el modelado y diseño estructural.En este trabajo se estudió una conexión entre una columna de Guadua a. y su cimentación. Se evaluó la influencia de cada componente en el comportamiento de la conexión bajo cargas horizontales, ensayando siete configuraciones diferentes. En el programa experimental se incluyeron ensayos monotónicos y dinámicos de las conexiones, así como la caracterización de los materiales utilizados en su construcción. Se determinó que la presencia de lechada de mortero junto con el uso de pernos longitudinales aumenta ligeramente la resistencia de la conexión como reduce drásticamente su ductilidad. El uso de pernos transversales es la mejor alternativa para obtener una conexión fuerte, rígida y dúctil, especialmente cuando se combinan con el uso de aros.