Browsing by Subject "Material compuesto"
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Publication Open Access Comportamiento de un elemento estructural construido en madera laminada con fibra de vidrio(Universidad EIA, 2018) Ospina Salazar, Ana María; Ruiz Ramírez, David; Blandón Uribe, Carlos AndrésEn la actualidad la madera se utiliza generalmente para pequeñas edificaciones debido a su baja resistencia comparada con otros materiales más usados como el concreto y el acero. En décadas recientes se han desarrollado materiales compuestos con fibras en los que se aumenta la resistencia mecánica del elemento, pero sin aumentar considerablemente su peso, sin embargo, aún se tiene escaso conocimiento sobre su implementación y criterios de diseño limitando así su uso a gran escala en la construcción. El problema es que hay poco registro experimental y numérico sobre el comportamiento de elementos armados con madera laminada y reforzados con fibras a partir del cual se puedan definir criterios para diseñar este tipo de elementos. Por eso es necesario evaluar el comportamiento mecánico de un elemento de madera laminada reforzada con fibra de vidrio, para esto se diseñaron cuatro prototipos cada uno con diferente fracción volumétrica de refuerzo, con base al análisis estructural, la mecánica de materiales, investigaciones anteriores, y demás bases de datos. Posterior a la construcción de los tres especímenes de las cuatro configuraciones y a otros tres especímenes sin ninguna clase de refuerzo de referencia, se realizaron los ensayos mecánicos y se determinó la resistencia de los elementos. Los resultados mostraron una capacidad de carga mayor a la esperada, pero no hubo aumento de resistencia en las vigas reforzadas con fibra de vidrio. La baja fracción volumétrica (2%-3%) y la ubicación del refuerzo fueron dos de los problemas principales. Con esta investigación se propone una optimización de la distribución de la fibra de vidrio, con una capa de mayor espesor y en la parte inferior de la viga o también en forma de U, donde no se afecte las juntas entre las lamelas y cause una delaminación, además se ve necesario el uso de otro pegante epóxico para una correcta unión entre la fibra y la madera.Publication Open Access Desarrollo de un sustituto al poliestireno a partir de residuos agroindustriales colombianos y micelio de un hongo comercial(Universidad EIA, 2022) Aristizábal Gutiérrez, Sofía; Quinchía Figueroa, Adriana; Montoya Álvarez, MarybelRESUMEN: El cambio climático y la creciente contaminación de los ecosistemas ejercen cada vez mayor presión en el desarrollo de materiales renovables, biodegradables y ecológicos que permitan disminuir el impacto antropogénico en el medio ambiente. Recientemente han surgido numerosas alternativas al uso del plástico mediante materiales hechos a base de recursos renovables provenientes de plantas y residuos agrícolas. Entre ellas se encuentra una alternativa bastante innovadora para sustituir el poliestireno, la cual involucra una mezcla de hongos y residuos agrícolas para producir un material con características aislantes y de protección similares al poliestireno expandido. El interés por este sustituto al poliestireno ha crecido notablemente en los últimos años, y numerosas investigaciones se han dedicado a analizar sus propiedades y las potenciales aplicaciones que tiene en el mercado. Varios autores han concluido que el tipo de residuo agroindustrial y la especie de hongo utilizados en el desarrollo del material tienen un efecto directo en sus propiedades y, por ende, en sus aplicaciones. En el presente trabajo se seleccionan diferentes residuos agroindustriales colombianos para desarrollar un material compuesto a base del micelio de hongos filamentosos. Dichos materiales son luego sometidos a una caracterización física y mecánica para evaluar sus propiedades y determinar su viabilidad ´para sustituir al poliestireno como material de embalaje. Dentro de los residuos seleccionados para el desarrollo del material a base de micelio se encuentran el aserrín, el vástago de banano y la borra de café. Estos tres residuos fueron inoculados con esporas del hongo trichoderma asperellum, y una vez el hongo invadió los sustratos y formó el material, estos fueron secados mediante un proceso térmico para detener el crecimiento del hongo. El material desarrollado con cada uno de los residuos agroindustriales colombianos fue sometido a pruebas morfológicas, de resistencia a la compresión, de densidad y de absorción de humedad. Luego, los resultados se compararon con una muestra comercial de un material a base de micelio.Publication Open Access Desarrollo de una correa hueca de material compuesto de resina-tejido vegetal mediante tecnología VARTM (Proceso de Moldeo por Transferencia de Resina Asistida por Vacío)(Universidad EIA, 2017) Gutiérrez Monsalve, Laura; Jurado Montoya, María Camila; Restrepo Montoya, José WilliamEn la industria de la construcción distintos materiales como el concreto, acero, fibrocemento y madera, son usados en la fabricación de soportes para tejados de casas, bodegas y edificios. Por lo tanto, con el fin de encontrar un material de buena calidad y que cumpla con características requeridas para correas de cubiertas, bastantes investigaciones se han realizado al respecto. Entre los requisitos mencionados previamente se encuentran la durabilidad, tenacidad, la resistencia y el peso del elemento, lo que lleva a indagar sobre compuestos que puedan soportar estos factores, pero que también cumplan con el factor costo-beneficio y que también ofrezcan una apariencia que permitan un buen uso arquitectónico. Este trabajo de grado tiene como propósito el desarrollo de nuevos materiales que puedan ser empleados en las construcciones civiles, en donde su fin es evaluar y determinar si es posible emplear un material compuesto de una matriz polimérica, compuesta de fibras vegetales y resinas sintéticas, como elemento estructural (correa) en una cubierta, debido a que ningún estudio demuestra que este tipo de materiales hayan sido usados con este fin.Item Open Access Desarrollo y evaluación de material compuesto aligerado basado en residuos industriales y urbanos para impresión 3D(2024-09) Valencia, A.; Restrepo Montoya, Jose WilliamCon el fin de mitigar el impacto ambiental de la industria, los esfuerzos por adoptar materiales más ecológicos y prácticas de economía circular en el sector de la construcción se han hecho cada vez más necesarios. Esta investigación hace un aporte al respecto, mediante la creación de un material de construcción basado en residuos. Los materiales de desecho, como las cenizas volantes (CV) y los residuos de ladrillo (RL) de arcilla, y pequeñas adiciones de cemento Portland (CP) se aprovechan para crear un aglutinante híbrido con activación alcalina, que a su vez forma un compuesto mediante la incorporación de lodo papelero (LP) como agregado ligero. El objetivo es desarrollar un material con densidad reducida y mejores propiedades de aislamiento térmico, junto con una huella de carbono inferior a la de materiales tradicionales a base de Portland. A partir de una mezcla sólida de CV/RL/CP (en proporciones 45/45/10), se sintetizaron diferentes cementantes híbridos. Utilizando la metodología estadística de superficie de respuesta, se prepararon diferentes soluciones activadoras alcalinas compuestas de silicato de sodio e hidróxido de sodio. Estas soluciones se formularon en función de las proporciones molares de SiO2/Al2O3 y Na2O/SiO2 de los aglutinantes. Se evaluó la resistencia a la compresión a los 28 días y la fluidez en estado fresco de todos los ligantes. Se calculó una regresión de superficie de respuesta para ambas propiedades dentro del rango de relaciones molares seleccionado. Basándose en los modelos, se identificó un cementante optimizado y se llevó a cabo una amplia evaluación de sus propiedades, que abarcó la resistencia a la compresión a una edad temprana, la huella de carbono, consideraciones de coste y el comportamiento en estado fresco. El cementante optimizado mostró una resistencia a la compresión de hasta 50 MPa a los 28 días. Con las relaciones líquido/sólido (l/s) adecuadas, resultó adecuado para aplicaciones de extrusión lineal e impresión 3D. Además, se incorporó a este LP en porciones de 15%, 25% y 35% en volumen. Se evaluaron el comportamiento en estado fresco y las propiedades mecánicas del material compuesto. Este material demostró su idoneidad tanto para la impresión 3D como para la aplicación de extrusión lineal. En particular, mostró una densidad reducida y una mayor conductividad térmica. Estos resultados muestran que es posible integrar flujos de residuos en los materiales de construcción, abriendo camino a prácticas de construcción más rentables y sostenibles, y con una amplia aplicabilidad.Item Open Access Factibilidad del uso de fibra de carbono en puentes: análisis del comportamiento a largo plazo(Universidad EIA, 2023) Bedoya Giraldo, María José; Yepes Cardona, Verónica; Blandón Uribe, Carlos AndrésRESUMEN: los materiales compuestos de fibra de carbono se utilizan cada vez más en la ingeniería civil debido a su alta resistencia y ligereza. Este trabajo de grado busca analizar la viabilidad de emplear estos materiales como alternativa a los convencionales en la construcción de puentes peatonales rurales considerando un análisis de la estabilidad de sus propiedades en el largo plazo. Se realizaron ensayos de carga estática para evaluar el comportamiento de las vigas reforzadas con materiales compuestos de fibra de carbono, construidas en el año 2011 y que han estado instaladas como parte de un puente peatonal en la Universidad EIA. Estos ensayos implican aplicar gradualmente cargas a las vigas y medir las deformaciones y tensiones resultantes. Esto permitirá comprender la respuesta de los materiales compuestos de fibra de carbono ante las cargas y su capacidad para soportar las demandas estructurales a largo plazo de un puente. Además de los ensayos de carga estática, se llevaron a cabo ensayos de carga dinámica para simular las cargas generadas por el paso de personas en un puente. Se medirán las vibraciones y resonancias inducidas por estas cargas para evaluar la capacidad de los materiales compuestos de fibra de carbono para resistir y amortiguar dichas cargas dinámicas. Se realizó una prueba destructiva a tracción para evaluar la resistencia máxima de los materiales compuestos de fibra de carbono. Esta prueba consiste en someter muestras de los materiales a tensiones crecientes hasta que se produzca la falla. Se midió la carga máxima soportada de los materiales para determinar su resistencia y capacidad de absorber energía antes de la rotura. Para una evaluación a largo plazo, se comparó los resultados de las pruebas mencionadas con resultados de pruebas obtenidas en programas de ensayos similares realizados en el año 2011 y el año 2013. Finalmente, se utilizó una matriz multicriterio para comparar el costo beneficio de los materiales compuestos de fibra de carbono con los materiales convencionales en la construcción de puentes. Esta matriz considero criterios como el costo inicial de los materiales, la durabilidad a largo plazo, la facilidad de instalación y mantenimiento, así como el impacto ambiental. Mediante esta evaluación, se determinó si los materiales compuestos de fibra de carbono son una alternativa viable y económicamente beneficiosa en comparación con los materiales convencionales.