Características de los elementos resistentes tipo sandwich construidos en materiales compuestos avanzados a partir de tejidos tridimensionales

Sandwich-type structures have proved to be alternatives of great success for several fields of application, and specially in the building sector. This is due to their outstanding properties of .specific rigidity and strength against bending loads and other range of advantages like fatigue and impact resistance, attainment of flat and smooth surfaces, high electric and thermal insulation, design versatility and some others. However, traditional sandwich structures present problems like their tendency towards delamination, stress concentrations in bores or screwed Joints, and pre resistance. These problems are alleviated thanks to the use of new sandwich structures built using three dimensional structures of advanced composite materials, maintaining the present advantages for more traditional sandwich structures. At this rate, these new structures can be applied in several areas where conventional sandwich structures used to be like walls, partitions, floor and ceiling structures, domes, vaults and dwellings, but with greater success.Las estructuras tipo sándwich han demostrado ser alternativas de gran éxito para diversos campos de aplicación y, en concreto, en el sector de la construcción, listo es gracias a sus excelentes propiedades de rigidez y resistencia específica frente a cargas de flexión y otra larga lista de ventajas, a la que pertenecen, por ejemplo, su buena resistencia a fatiga, resistencia al impacto, obtención de superficies lisas y suaves, elevado aislamiento térmico y eléctrico, versatilidad de diseño y otras. Sin embargo, las estructuras sándwich, tradicionales presentan una problemática consistente en su tendencia a la delaminación, concentraciones de tensiones ¿aparecidas ante la existencia de agujeros o uniones atornilladas y resistencia al fuego. Estos problemas son pifiados gracias a la aplicación de estructuras novedosas tipo sándwich, construidas a partir de tejidos tridimensionales de materiales compuestos avanzados, manteniéndose las ventajas existentes para las estructuras sándwich tradicionales. De este modo, estas nuevas estructuras pueden ser aplicadas en diversas áreas donde se venían aplicando las estructuras sándwich convencionales, pero con mayor éxito. Como son muros, tabiques, suelos, bóvedas, cúpulas, estructuras de suelo y techo y viviendas

Materiales compuestos en la construcción: Introducción

Not availabl

Hacia la fibra de carbono en la construcción

There are two mainstreams in the building industry in the area of carbon fibers: rehabilitation and use as building material. The using of carbon fiber as a building material is taking place slower than as rehab system due to the very low cost of traditional building materials, the limitations of composite structure manufacturing processes and the conservative building regulations concerning materials in all the industrialized countries. However, these three issues are being solved in a very efficient way, as we will see along the coming paragraphs of this paper. This paper is split in two parts, first the carbon fiber as a material system, its typologies, manufacturing processes and industrial presentations will be described. Second, rehab and building applications will be analyzed.En el área de fibra de carbono en la construcción hay actualmente dos líneas de trabajo: reparaciones e implantación en obra: La implantación en la obra civil está avanzando más despacio que la utilización en reparaciones debido al bajo coste de los materiales tradicionales, a la limitación de procesos de fabricación de estructuras de materiales compuestos y al conservadurismo de las normativas de edificación y obra civil en todos los países industrializados. Sin embargo, los tres asuntos mencionados están siendo abordados con eficiencia, como se explicará más adelante. En el presente artículo, se va a describir, el primer lugar, la fibra de carbono, sus tipos, procesos de fabricación y presentaciones industriales. En segundo lugar se tratarán las aplicaciones en la construcción, haciendo énfasis en las reparaciones y en la implantación en obra civil

Proyecto sobre refuerzo de estructuras con composites avanzados

Restoration, strengthening and rehabilitation of buildings becomes one of the more interesting aspects of the use of composites. Construction industry has not yet accepted the wide structural use of these new materials because it does not know the advantages of composites in comparison with traditional materials, such as concrete or steel. Engineers involved in design and construction are conservative and resist to changes. They require codes and specifications, what makes that an entity should lead the use of the new material or technology. At present, the experience needed to prepare those codes does not exist. Experimental tests and successful cases are necessary for the acceptance of these materials in construction. A project is presented, with the aim to provide the experimental basis, needed to update design codes and standards, and the technology for the use of these new composites in building and civil structures strengthening, taking actual pathology, quality and durability into account, as well as urban aesthetics. Research specialists in composites, structural analysis and testing, and in structural pathology, as well as composites and adhesives manufacturers and users, designers and final users will co-work in this project. This will allow that all relevant aspects of the problem be considered.La restauración, refuerzo o rehabilitación de estructuras resulta ser uno de los campos de aplicación de mayor interés y más directamente relacionado con los nuevos materiales compuestos. La Industria de la Construcción no ha aceptado aún el uso estructural extenso de los nuevos materiales compuestos porque todavía no conoce bien sus ventajas respecto a los materiales tradicionales, tales como el hormigón o el acero. Los profesionales implicados en el proyecto y en la ejecución de obras suelen ser conservadores y resistirse a los cambios. Para aceptar un nuevo material requieren disponer de normativa relativa a la nueva tecnología, lo que hace necesario que alguna entidad lidere la aceptación del nuevo material o tecnología. Actualmente no existe ni a nivel nacional ni internacional la experiencia precisa para el desarrollo de tal normativa. Para ello es necesario tener la adecuada base experimental y de realizaciones con éxito. Se presenta un proyecto orientado a proporcionar la base experimental requerida para poner a punto en un próximo futuro normas y recomendaciones para el proyecto y la tecnología para el uso de estos nuevos materiales compuestos en el refuerzo de estructuras de edificación y obra civil, atendiendo a su patología, calidad y durabilidad del refuerzo, y a la estética urbanística. En él colaboran especialistas en investigación en materiales compuestos y en análisis teórico y experimental y en patología de estructuras, fabricantes y aplicadores del material y adhesivos, proyectistas y usuarios finales, lo que permitirá considerar todos los aspectos del problema

Nuevas estructuras tipo "sandwich" configuradas a partir de tejidos tridimensionales

Poor interlaminar properties as well as poor-skin-to-core adhesion properties are very often the common existing problems we find when designing with "sandwich" structures. A new type of 3D-fabric "sandwich" structure is being developed in order to avoid these problems. Although the manufacturing process is very simple, a very complex "sandwich" structure is obtained as a result of the complexity of the 3D-fabric used. This 3D-fabric is a 3D woven glass fabric produced on velvet weaving machines with glass yarns. It is an integrally woven "sandwich" laminate for all kinds of composite products. The strength of the vertical fibers makes, that also after impregnation with a resin matrix, the "sandwich" structure is maintained. The result is a laminate with high strength and stiffness and low weight. On each side of this "sandwich" laminate additional reinforcement materials can be laminated and a synthetic foam can be injected in the hollow structure. This will allow to establish the mechanical properties of a finished product.Las pobres propiedades, tanto interlaminares como de adhesión entre piel y núcleo, constituyen uno de los grandes problemas cuando se diseñan estructuras utilizando paneles tipo "sandwich". Un nuevo tipo de panel "sandwich", configurado a partir de tejidos tridimensionales, está siendo desarrollado en la actualidad con el objetivo de eliminar esos problemas. Aunque el proceso de fabricación es muy simple, el panel "sandwich" obtenido es de estructura compleja, como resultado de la complejidad del tejido tridimensional utilizado. Este tejido tridimensional (3D) es un tejido de fibra de vidrio producido en máquinas de tejer especializadas. La resistencia de las fibras verticales hace que, después de la impregnación con una resina, se mantenga la configuración tipo "sandwich". El resultado es un laminado de alta resistencia, gran rigidez y bajo peso. Sobre cada uno de los lados del panel "sandwich" se pueden laminar otros materiales de refuerzo, a la vez que se puede inyectar una espuma sintética en el hueco existente entre las pieles del "sandwich". Esto permitirá establecer las propiedades mecánicas finales del producto acabado

Experimental study on AR fiberglass connectors for bridges made of composite materials

6 páginas, 11 figuras, 1 tabla.[ES] Un aspecto relevante dentro del proyecto de un puenterealizado en materiales compuestos es el estudio de losconectores. El caso mas frecuente de puente en materialescompuestos es aquel que presenta un tablero de materialescompuestos soportado por vigas metalicas o de hormigonarmado. En este trabajo se analizaran los tipos deconectores mas utilizados en este tipo de puentes Se analizaran tambien los conectores utilizados en elKing Stormwater Channel Bridge, donde ademas deltablero en fibra de vidrio, se fabricaron las vigas en fibrasde carbono rellenas de hormigon. En este articulo se propondran varios tipos de conectoresy se presentaran los resultados experimentales correspondientesal ensayo de “push-out” de varios prototipos condiferentes geometrias. Tras evaluar los resultados, se determinara el mas idoneopara su implantacion en el Paso Superior de la Autovia delCantabrico, de 46 metros de luz y que presenta las vigasen fibra de carbono y los conectores de vidrio AR.[EN] One highly relevant aspect in composite material bridge desing is the study of the shear connectors to be used. Composite material bridges most commonly comprise a composite deck resting on steel or reinforced concrete girders. This article analyzes the connectors most frequently used in such bridges. It also reviews the connectors used in the King Stormwater Channel Bridge, whose fibreglass deck is supported by girders made of concrete-filled carbon fibre girders. The paper advances proposals for several types of connectors and discusses the results of push-out test run on a number of prototypes with different geometries. The results are analyzed to identify the optimum model for the “Autovía del Cantábrico” Overpass, with its 46-m span, carbon fibre girders and AR glass shear connectors.Peer reviewe

Desarrollo de un nuevo sistema de material compuesto: resistente al fuego y altamente estructural

Infrastructure and rail sectors share two singularities in terms of materials: highly structural performance and strict fire requirements. Moreover, there is a common growing interest in both sectors: the use of organic matrix composite materials due to their high performance, lightweight and in-service behavior. Traditionally, fire fillers have been added to the matrix, decreasing its mechanical performance in a critical way. A study about composite materials formed by three different matrices and four different carbon fibers will be presented in this paper. A number of laminates have been manufactured by using these composite materials in order to analyze both the resin processing and the compatibility of the different matrices and fibers. This study is a need due to the fact that these matrices are fire-related and therefore further problems may arise in comparison with standard matrices.Los sectores de la construcción y del ferrocarril tienen dos aspectos en común en el ámbito de los materiales: la utilización de materiales altamente estructurales y la aplicación de estrictos requerimientos de fuego. Asimismo, en ambos sectores existe un interés creciente en el uso de materiales compuestos de matriz orgánica por sus excelentes prestaciones, ligereza y comportamiento en servicio. Tradicionalmente, se han aplicado cargas anti-fuego a la matriz orgánica, disminuyendo sus propiedades mecánicas de forma importante. En este artículo se presentará un estudio de materiales compuestos formados por tres matrices orgánicas diferentes y cuatro tipos de fibras de carbono. Con estos constituyentes se han fabricado diferentes laminados para analizar, por un lado, la procesabilidad de estas resinas, y, por otro, la compatibilidad de estas resinas con las fibras de refuerzo utilizadas. Este estudio es necesario debido a que al tratarse de resinas formuladas con características frente a fuego y humos, su fabricabilidad puede presentar problemas más complejos que en las resinas convencionales

Defining the design space for double-double laminates by considering homogenization criterion

The double–double (DD) laminate families that contain two continuous angles, which were proposed by Tsai (“Double–Double: New Family of Composite Laminates,” AIAA Journal, Vol. 59, No. 11, 2021, pp. 4293–4305), opened up a whole new era for composite layups, which are easy to manufacture and design. In the present study, the design space referred to as feasible regions is derived explicitly based on novel formulations for the lamination parameters of DD laminates. This enables the boundaries of the design space to be obtained analytically, providing mathematical support for DD families. The obtained result shows that their design space is larger than that of conventional quadaxial laminates in terms of industrial practices. A homogenization criterion is implemented into the design space, based on which a tailored DD laminate is proposed, expanding design possibilities and enabling homogenization to be achieved using only 16 plies/4 repeats. The work proposed offers significant benefits through practical solutions to making design, manufacturing, and testing simpler and more competitive