Caracterización del comportamiento en fractura de paneles sándwich de placas de cartón-yeso y lana de roca

Abstract

1.- Objetivos Las grietas en tabiques de edificación están relacionadas con el comportamiento en fractura del material que constituye el tabique y con la flecha del forjado. En este trabajo se ha realizado la caracterización experimental de las propiedades mecánicas de este panel sándwich y sus componentes, proponiéndose un modelo de carácter predictivo que permita determinar las flechas máximas admisibles en forjados, para evitar su fisuración cuando se utilicen como particiones verticales. 2.- Metodología Se ha obtenido la energía específica de fractura GF de los paneles sándwich estudiados en este trabajo por método de ensayo descrito en la recomendación 50 – FMC de la RILEM . La placa de yeso laminado se ensayó a: tracción, flexión y fractura. La placa de yeso y la lana de roca se ensayaron a fractura por separado. Por último, el papel que forma las caras se ensayó a tracción y a fractura, pero en modo III. Con los parámetros obtenidos, se han realizado simulaciones numéricas del comportamiento en rotura del panel. Los resultados numéricos se han comparado con los valores obtenidos en los ensayos obteniendo un ajuste adecuado. 3.- Resultados Se han obtenido los valores de la energía de fractura de los paneles sándwich completos y de sus componentes, y las curvas completas de carga aplicada frente a desplazamiento flexión mediante un modelo de fisura cohesiva adaptado a este material. 4.- Conclusiones En primer lugar se observa que la energía de fractura está condicionada por el espesor de la lana de roca, y no por el espesor de la placa. Esto se debe a la composición de la lana de roca, formada por fibras aglomeradas, lo que genera un gran número de microfisuras que obligan a aumentar la energía necesaria para el avance de la fisura. El mismo proceso se produce en la placa de cartón – yeso, donde la estructura fibrosa de la celulosa del papel, produce el mismo mecanismo. Por último, con una caracterización de las propiedades de cada uno de los componentes por separado, puede simularse el comportamiento conjunto del panel en fractura, mediante el modelo de elementos finitos adoptado en este trabajo, con un buen ajuste. Este resultado permite extrapolar los resultados de laboratorio al estudio de paneles de otros espesores y dimensiones.