Caracterización Mecánica de un material compuesto de matriz termoestable reforzado con fibra de guadua obtenido por el procesos de estratificación manual

Debido a conocer los beneficios que puede otorgar un material compuesto reforzado con fibras naturales, este trabajo de grado estudiaron las fibras de guadua angustifolia (bambú) como refuerzo dentro de una matriz polimérica termoestable, con el fin de conocer sus propiedades mecánicas a la flexión y compresión para así ver sus características como un material estructural. Las fibras fueron evaluadas bajo un diseño experimental ya que se pretendió observar su resistencia a la tensión variado la edad del cultivo. La extracción de las fibras de guadua del culmo, se realizó mediante un ataque alcalino en base de un hidromódulo generando así una digestión que proporcione un grado de delignificación y propiedades mecánicas adecuadas para favorecer el compuesto en la fase de refuerzo. En la fabricación del material compuesto se utilizó la técnica de estratificación manual, se analizó el comportamiento de la variación de la configuración de refuerzo al 10%, 20% y 30% presente en el compuesto. En los ensayos mecánicos efectuados bajo normas ASTM respectivamente, se registró un incremento en las propiedades mecánicas directamente proporcional al aumento del refuerzo, de igual manera, esto se vio reflejado en la disminución de la densidad al no exceder más de 1,35g/c. Se evidencio que un material compuesto reforzado con un 30% de fibra de guadua presento las mejores propiedades con respecto a la reforzada con 10%, con un aumento en su comportamiento a la flexión alrededor del 40% y en un 50% en compresión.Universidad Libre – Facultad de Ingeniería -- Ingeniería MecánicaDue to knowing the benefits that a composite material reinforced with natural fibers can provide, this degree work studied the fibers of guadua angustifolia (bamboo) as reinforcement within a thermosetting polymeric matrix, in order to know its mechanical properties to bending and compression in order to see its characteristics as a structural material. The fibers were evaluated under an experimental design since it was intended observe its resistance to tension varied the age of the crop. The extraction of the guadua fibers from the culm was carried out by means of an alkaline attack based on a hydromodule, thus generating a digestion that provides a degree of delignification and adequate mechanical properties to favor the compound in the reinforcement phase. In the manufacture of the composite material, the manual stratification technique was used, the behavior of the variation of the reinforcement configuration at 10%, 20% and 30% present in the composite was analyzed. In the mechanical tests carried out under ASTM standards, respectively, an increase in the mechanical properties directly proportional to the increase in reinforcement was recorded, in the same way, this was reflected in the decrease in density as it did not exceed more than 1.35g/c. It was evidenced that a composite material reinforced with 30% guadua fiber presented the best properties with respect to the one reinforced with 10%, with an increase about 40% in its bending behavior and 50% in compression

Métodos de tratamiento superficial y su efecto en las propiedades físico mecánicas de fibras de guadua

 The use of vegetable fibers as reinforcement of polymeric composites for application in civil engineering requires the implementation of surface modification methods. In this paper the evaluation of the effect of the surface modification on the properties of fibers extracted from the top of Guadua bamboo culm is presented. The fibers were obtained by means of a mechanical crushing process. Surface modification was carried out using two treatment methods: alkaline and plasma treatment. To observe the chemical composition of the fibers and their morphology, images were obtained by means of scanning electron microscopy (SEM). The roughness of the untreated fibers was determined by atomic force microscopy (AFM). The crystallinity index was determined by X-ray diffraction (XRD). The mechanical characterization focused on tensile tests. The results of physical and mechanical characterization allow to verify that when carrying out a superficial treatment it is possible to partially remove the lignin, the hemicellulose and other impurities, which contributes to increase the strength and the roughness of the fibers promoting a better adherence with the resins usually used in the elaboration of composite materials. Fibers treated by plasma showed an increase on the strength and their stiffness values. Results show that by using of this type of treatment is an increase nearest to 25% on the tensile strength of fibers, it is possible.El uso de fibras vegetales como refuerzo de compuestos poliméricos de aplicación en ingeniería civil requiere la implementación de métodos de modificación de su superficie. En este trabajo se presenta la evaluación del efecto de la modificación de la superficie en las propiedades de fibras extraídas del varillón de culmos de bambú Guadua Angustifolia Kunth. La obtención de las fibras se realizó por medio de un proceso de trituración mecánica. La modificación superficial se realizó utilizando dos métodos de tratamiento: alcalino y tratamiento con plasma. Para observar la composición química de las fibras y su morfología fueron obtenidas imágenes por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB). La rugosidad de las fibras sin tratamiento fue determinada mediante microscopia de fuerza atómica (AFM). El índice de cristalinidad fue determinado mediante Difracción de Rayos X (XRD). La caracterización mecánica se centró en ensayos de resistencia a tensión. Los resultados de la caracterización física y mecánica permiten comprobar que al realizar un tratamiento superficial es posible remover parcialmente la lignina, la hemicelulosa y otras impurezas, lo cual contribuye a incrementar la resistencia y la rugosidad de las fibras promoviendo una mejor adherencia con las resinas usadas habitualmente en la elaboración de materiales compuestos. Fibras tratadas con plasma mostraron un incremento en su resistencia y rigidez. Los resultados obtenidos demuestran que al emplear este tipo de tratamiento, es posible incrementar la resistencia a tensión de las fibras hasta en un 25%

Métodos de tratamiento superficial y su efecto en las propiedades físico mecánicas de fibras de guadua

 The use of vegetable fibers as reinforcement of polymeric composites for application in civil engineering requires the implementation of surface modification methods. In this paper the evaluation of the effect of the surface modification on the properties of fibers extracted from the top of Guadua bamboo culm is presented. The fibers were obtained by means of a mechanical crushing process. Surface modification was carried out using two treatment methods: alkaline and plasma treatment. To observe the chemical composition of the fibers and their morphology, images were obtained by means of scanning electron microscopy (SEM). The roughness of the untreated fibers was determined by atomic force microscopy (AFM). The crystallinity index was determined by X-ray diffraction (XRD). The mechanical characterization focused on tensile tests. The results of physical and mechanical characterization allow to verify that when carrying out a superficial treatment it is possible to partially remove the lignin, the hemicellulose and other impurities, which contributes to increase the strength and the roughness of the fibers promoting a better adherence with the resins usually used in the elaboration of composite materials. Fibers treated by plasma showed an increase on the strength and their stiffness values. Results show that by using of this type of treatment is an increase nearest to 25% on the tensile strength of fibers, it is possible.El uso de fibras vegetales como refuerzo de compuestos poliméricos de aplicación en ingeniería civil requiere la implementación de métodos de modificación de su superficie. En este trabajo se presenta la evaluación del efecto de la modificación de la superficie en las propiedades de fibras extraídas del varillón de culmos de bambú Guadua Angustifolia Kunth. La obtención de las fibras se realizó por medio de un proceso de trituración mecánica. La modificación superficial se realizó utilizando dos métodos de tratamiento: alcalino y tratamiento con plasma. Para observar la composición química de las fibras y su morfología fueron obtenidas imágenes por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB). La rugosidad de las fibras sin tratamiento fue determinada mediante microscopia de fuerza atómica (AFM). El índice de cristalinidad fue determinado mediante Difracción de Rayos X (XRD). La caracterización mecánica se centró en ensayos de resistencia a tensión. Los resultados de la caracterización física y mecánica permiten comprobar que al realizar un tratamiento superficial es posible remover parcialmente la lignina, la hemicelulosa y otras impurezas, lo cual contribuye a incrementar la resistencia y la rugosidad de las fibras promoviendo una mejor adherencia con las resinas usadas habitualmente en la elaboración de materiales compuestos. Fibras tratadas con plasma mostraron un incremento en su resistencia y rigidez. Los resultados obtenidos demuestran que al emplear este tipo de tratamiento, es posible incrementar la resistencia a tensión de las fibras hasta en un 25%

Estudio de la resistencia mecánica del concreto reforzado con fibras de guadua angustifolia Kunth

Trabajo de InvestigaciónLa presente tesis contiene el estudio de resistencia mecanica (a compresion) a cilindros de concreto reforzados con fibras de guadua angustifolia Kunth, se realizaron ensayos de resistencia a 4 tipos de muestas (concreto sin fibras, concreto con fibras en estado natural, concreto con fibras expuestas a radiacion UVB, concreto con 50% mas de fibras que el ensayo inicial) con el fin de establecer diferencias, y determinar si las fibras de guadua sirven como material de refuerzo en el concretoINTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES 3. ANÁLISIS DE DIFERENCIAS DE RESISTENCIA MECÁNICA ENTRE UN CONCRETO TRADICIONAL, Y UN CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE GUADUA EN ESTADO NATURAL Y EXPUESTAS A RADIACIÓN UVB 4. CONCLUSIONES 5. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍAPregradoIngeniero Civi

Caracterización de material compuesto (poliuretano de baja densidad) reforzado con fibras cortas naturales (guadua) obtenido por el método de inyección

En el desarrollo de nuevos materiales, los compuestos forman parte esencial en la consecución de nuevos campos de acción, donde la combinación de las propiedades de la fibra de refuerzo y la matriz son parte fundamental propiciando el estudio de nuevos materiales de refuerzo que generen mayor resistencia, disminuyendo del peso y bajando los costó de producción. Dada las características mecánicas, físicas y químicas de las fibras naturales como la guadua y aspectos ambientales como su fácil obtención. Se realizó un estudio comparativo de las propiedades mecánicas de materiales reforzados con fibras cortas de guadua tratadas con procesos alcalinos para remoción de la lignina presente de forma natural en estas, transformadas en proceso de inyección para la obtención de especímenes los cuales fueron expuestos a pruebas de tracción, flexiona e impacto para general datos comparativos con respecto al material estándar utilizado

Caracterización del comportamiento mecánico de un material compuesto de matríz epóxica con fibras de guadua Angustifolia Kunth mediante simulación a través del software Ansys

Trabajo de investigaciónEl proyecto plantea la estructuración de una metodología que permita la simulación de un material compuesto de fibras de matriz epóxica con fibras guadua Angustifolia Kunth por medio de elementos finitos través del software ANSYS. Esta investigación es planteada con el fin de demostrar la simulación del comportamiento mecánico a tracción y flexión de una resina epóxica reforzada con fibras de guadua.INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES JUSTIFICACIÓN PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA OBJETIVOS MARCO DE REFERENCIA METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍAPregradoIngeniero Civi

Evaluación de las propiedades físico-mecánicas de paneles reforzados con fibras de caña brava

Introducción: Actualmente, el uso de compuestos elaborados con materiales de origen vegetal ha ganado importancia en diversas áreas de la ingeniería, fundamentalmente en la construcción civil. Objetivo: El objetivo de esta investigación es analizar el comportamiento físico y mecánico de paneles elaborados con fibras de caña brava y resina vegetal. Metodología: Para la elaboración de los paneles, las fibras fueron extraídas usando un triturador mecánico. Las fibras fueron tratadas con solución de hidróxido de sodio. La eficacia del tratamiento químico se evaluó mediante microscopía electrónica de barrido. La rugosidad de las fibras se determinó usando la técnica de microscopía de fuerza atómica. Para la elaboración del compuesto, se utilizó el método de compresión. La caracterización física de los paneles se centró en la evaluación de la absorción efectiva, la densidad y el porcentaje de hinchamiento. Para evaluar el comportamiento mecánico, se llevaron a cabo pruebas de flexión estática y fractura mecánica. El análisis de la degradación del material se llevó a cabo utilizando pruebas de termogravimetría. Resultados: A partir de los resultados obtenidos, es posible verificar que los paneles elaborados con fibras de caña brava y resina vegetal pueden presentar un incremento en su estabilidad dimensional cuando se comparan con paneles elaborados con fibras de guadua Angustifolia Kunth, y, asimismo, muestran mayores valores de resistencia y rigidez que los paneles elaborados con fibras de coco y bambú. Conclusiones: Considerando que la caña brava es una planta invasiva, su aplicación como refuerzo de paneles compuestos resulta una opción viable para impulsar el desarrollo y aplicación de nuevos materiales en la construcción civil.Introduction− The use of composites made of vegetable origin materials has gained importance in some areas of engineering, mainly in civil construction.Objective−The objective of this paper is to analyze the physical and mechanical behavior of panels made with caña brava fibers and vegetal resin. Methodology−For the elaboration of the panels, the fibers were extracted using a mechanical crusher. The fibers were treated with a sodium hydroxide solution. The effect of the chemical treatment was evaluated by scanning electron microscopy. The roughness of the fi-bers was determined using the atomic force microscopy technique. For the manufacture of the composite, a com-pression method was used. The physical characteriza-tion of the panels was focused on the evaluation of the effective absorption, density, and percentage of swelling. To evaluate the mechanical behavior, static bending and mechanical fracture tests were performed. To evaluate the degradation of the material with the temperature, a thermogravimetric test was executed.Results− From the results, it is possible to verify that panels made with caña brava fibers and vegetal resin can present an increase in their dimensional stability when compared to panels made with Guadua Angustifolia Kunth fibers and show higher values of strength and stiffness than panels elaborated with coconut and bamboo fibers. Conclusions−Considering that caña brava is an invasive plant, its application as reinforcement of composite panels is a viable option to promote the development and applica-tion of new materials in civil construction

Diseño arquitectónico y estructural de una vivienda de interés social rural en guadua (angustifolia Kunth)

Trabajo de InvestigaciónLa guadua, en la actualidad, se constituye como un material de construcción alternativo y sostenible, gracias a sus propiedades físico mecánicas, que le brindan una resistencia comparada con el acero, por tanto, su uso como material estructural para viviendas se hace cada vez más fuerte. Por lo anterior en el presente artículo se muestran los resultados de la investigación desarrollada, la cual tuvo como objetivo elaborar el diseño arquitectónico y estructural de una vivienda de interés social rural en guadua Angustifolia Kunth que cumpla con los requerimientos de sismo resistencia exigidos por normatividad colombiana, como alternativa de vivienda para poblaciones ruralesINTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. REQUERIMIENTOS DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y ESTRUCTURAL DE 3. CARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE LA 4. DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA DE INTERÉS 5. CONCLUSIONES 6. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOSPregradoIngeniero Civi

Comportamiento a tracción del bambú Guadua angustifolia teniendo en cuenta el deslizamiento en la interfaz fibra - matriz

En las últimas décadas se ha desarrollado un extenso número de investigaciones acerca del comportamiento de materiales vegetales, con ello se buscan nuevas alternativas renovables para el medio ambiente que permitan la construcción de estructuras seguras y habitables. El bambú Guadua angustifolia es una especie abundante en Colombia y de un desarrollo fácil y rápido, conveniente para ser usado en construcción de viviendas. La heterogeneidad de este material amerita una caracterización mecánica compleja ya que, por su sección compuesta de fibras y matriz, los ensayos típicos de tensión empleados en otras maderas no muestran un comportamiento típico del material. Se propone un ensayo con la elaboración de una probeta diferente a la habitual. Con los resultados allí obtenidos se utilizó un modelo constitutivo para representar el comportamiento del bambú Guadua angustifolia cuando es sometido a esfuerzos normales de tracción paralela a las fibras. Se concluyó que el comportamiento a tracción corresponde a un modelo de plasticidad unidimensional combinado con un modelo de probabilidad de Weibull. Se concluyó que el comportamiento a tensión de una lámina bambú Guadua angustifolia, bajo cargas paralelas a las fibras es combinado entre la tensión en las fibras y la fricción entre fibras y matriz.Abstract: Nowadays it have been developed a large number of researches to study the behavior of natural materials, regarding in renewable new alternatives that allow the construction of safety and habitable structures. Bamboo Guadua angustifolia is an abundant specie in Colombia, which has fast and easy growth, important parameters for a construction material. The heterogeneity of this material merits complex mechanical characterization as its composite section of fibers and matrix, typical tensile tests used in other woods not show a typical behavior of the material. A trial with the development of a different standard specimen is proposed. With the results obtained, a constitutivel model was used to represent the behavior of bamboo Guadua angustifolia when subjected to normal tensile stresses parallel to the fibers. It was concluded that the tensile behavior corresponds to a model of one-dimensional plasticity. It was concluded that the tension behavior of bamboo Guadua angustifolia laminated, under loads parallel to the fibers is combined between the tension in the fibers and the friction between fibers - matrix.Maestrí