Selección de un material compuesto de matriz polimérica para la construcción de puentes

Sánchez Pajas, Carolina (2017). Selección de un material compuesto de matriz polimérica para la construcción de puentes. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM).

Descripción

Título: Selección de un material compuesto de matriz polimérica para la construcción de puentes
Autor/es:
  • Sánchez Pajas, Carolina
Director/es:
  • Ruíz Román, José Manuel
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Fecha: Julio 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM)
Departamento: Ingeniería Geológica y Minera
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras se desarrollaron inicialmente para el sector aeroespacial y de defensa. Son un tipo de materiales con un gran potencial para su uso en infraestructuras de ingeniería civil. Desde la construcción del primer puente all-composite en Miyun, China en 1982, estos materiales han ido ganando aceptación gradualmente como nuevos materiales de construcción. Durante los últimos 35 años han demostrado su eficacia en nuevas áreas de aplicación, principalmente en forma de elementos de refuerzo, cómo láminas o tiras, en estructuras de puentes ya existentes e incluso como barras de refuerzo sustituyendo al acero como refuerzo del hormigón armado. Así mismo se han llevado a cabo una serie de construcciones en las cuales los materiales compuestos FRP han sustituido a materiales tradicionales empleados como elementos estructurales en forma de vigas, cubiertas de puentes o cables fijos. Entre estas construcciones existe una cantidad relativamente grande de estructuras de puentes híbridos, donde solo una parte de la súper estructura está realizada en material FRP, y una menor cantidad de estructuras de puente all-composite con súper estructuras hechas exclusivamente de este material. El propósito de este proyecto es presentar el estado del arte de las características y usos de los materiales compuestos FRP en la ingeniería civil, particularmente en la construcción de puentes. Además se realizará un análisis comparativo y posterior selección de un material de este tipo para dicho fin. Para ello, este trabajo de análisis, comparación y finalmente selección se realizará con la ayuda del software CES EDUPACK, programa de Granta Design, compañía fundada en 1994 por dos profesores de la Universidad de Cambridge, Mike Ashby y David Cebon, y es propiedad de la Universidad y de la organización ASM Internacional, que es la organización más grande del mundo de materiales. El programa empezó como un producto de ayuda a la enseñanza en la universidad pero ha evolucionado hasta su utilización en la industria, en la selección de materiales. De la gran variedad de posibles materiales que el programa nos dará, para hacer la selección final, recurriremos a ir haciendo un proceso de descarte, introduciendo una serie de limitaciones y especificaciones de las propiedades que queremos principalmente que se cumplan, tales como la densidad, la rigidez (medida por el Módulo de Young), una buena relación entre ambas, que es lo que sobre todo buscamos, resistencia a compresión, resistencia a la fatiga, el precio, las propiedades de procesamiento, durabilidad, reciclabilidad. Se comparará también la energía y la huella de CO2. Y en base a esto tomaremos la decisión de elegir el más apropiado. Fiber reinforced polymer composites, developed primarily for the aerospace and defense industries, are a class of materials with great potential to use in civil infrastructure. Since the construction of the first all-composite bridge superstructure in Miyun, China, in 1982, they have been gradually gaining acceptance from civil engineers as new construction material. During these 35 years, their usefulness has been proved in a few areas of application: mostly in form of sheets and strips for strengthening existing bridge structures, and to some extent, as reinforcing bars substituting steel as concrete reinforcement. Also, a number of constructions have been built, in which FRP composites replaced traditional materials for structural elements (e.g. girders, bridge decks, stay-cables). Among these constructions there is a relatively big amount of hybrid bridge structures, where only a part of the superstructure is made of FRP composites, and a much smaller amount of all-composite bridge structures, with superstructures made of exclusively this material. The purpose of this paper is to present the state of the art in the use of FRP composites in bridge engineering. Also, a comparative analysis and a subsequent selection of a material of this type will be carried out for this purpose. To do this, the work of analysis, comparison and finally selection will be carried out with the help of the software CES EDUPACK, from Granta Design, company founded in 1994 by two professors of the University of Cambridge, Mike Ashby and David Cebon. It is property of The University and the ASM International organization, which is the world's largest materials organization. The program started as a teaching aid product in the university but has evolved to its use in industry, in the selection of materials. From the great variety of possible materials that the program will give us, to make the final selection, we will resort to going through a process of discarding, inserting a series of limitations and specifications of the properties that we mainly want to be fulfilled, such as density, stiffness (measured by the Young Module), a good relationship between the two, which is what we mainly seek, compressive strength, fatigue strength, price, processing properties, durability, recyclability, and also compare the energy and CO2 footprint. Finally, based on this we will make the decision to choose the optimum between the two of them

Más información

ID de Registro: 47366
Identificador DC: http://oa.upm.es/47366/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:47366
Depositado por: Biblioteca ETSI Minas y Energía
Depositado el: 27 Jul 2017 09:17
Ultima Modificación: 27 Jul 2017 09:18
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