Estudio de la aplicabilidad de materiales compuestos en la construcción de edificios industriales

Abstract

En general, los materiales compuestos (MC) poseen la gran ventaja de tener una muy baja densidad con unas muy buenas propiedades mecánicas, permitiendo el diseño de elementos constructivos muy ligeros y una construcción amena. En el sector de la construcción industrial, los MC ya se están usando en la actualidad pero mayoritariamente en elementos secundarios. <br/><br/>El objetivo principal de la Tesis Doctoral es el estudiar y demostrar la aplicabilidad de los materiales compuestos avanzados (matrices poliméricas reforzadas con fibras), como elementos constructivos en las edificaciones industriales. Se ha centrado su estudio en la aplicación de estos materiales al sistema constructivo estructural, al sistema constructivo fachadas y al sistema constructivo cubierta. La aplicabilidad se analiza desde los aspectos de viabilidad técnica, tiempo de ejecución, costes de ejecución, seguridad en la construcción, e impactos medioambientales producidos por la aplicación de los materiales compuestos avanzados en los sistemas constructivos indicados a lo largo del ciclo de vida de un edificio industrial (desde la fase de construcción hasta la desconstrucción y la posterior revalorización de los materiales usados). Todo ello comparado con soluciones constructivas consideradas "tradicionales" en el sector de la construcción industrial.<br/><br/>El esquema del trabajo desarrollado en la Tesis queda reflejado en los puntos siguientes:<br/>1) Búsqueda de información general de materiales compuestos. Tipos de materiales y tipos de procesos de fabricación de los mismos. Aplicaciones de MC en la construcción.<br/>2) Comparación entre los distintos materiales compuestos realizando estudios completamente teóricos. Comparación entre los MC y los materiales convencionales más habituales.<br/>3) Estudio y elección del material compuesto y del proceso de fabricación más adecuado para la finalidad de la tesis doctoral a desarrollar. Se llega a la conclusión que el material compuesto concreto más adecuado, actualmente, para usarse en elementos estructurales de edificios industriales es el formado por una matriz de poliéster isoftálico reforzado con fibras de vidrio E. En cuanto a la tecnología de fabricación, la que mejor se adapta a las exigencias concretas de este material para la construcción industrial, es la pultrusión.<br/>4) Ensayos en laboratorio de perfiles del material compuesto escogido. Caracterización del material a través de los resultados obtenidos en los ensayos realizados.<br/>5) Modelización y simulación de perfiles con MC mediante software de elementos finitos.<br/>6) Estudio de métodos de unión entre elementos constructivos de materiales compuestos y determinación de métodos de unión concretos para cada tipo de unión en un edificio industrial.<br/>7) Análisis y determinación de las secciones mejoradas para perfiles estructurales del material compuesto seleccionado mediante software de elementos finitos. Se ha obtenido un perfil con una sección mejorada para los esfuerzos a soportar por parte de una estructura de un edificio industrial. A esta se le ha llamado Elemento Resistente Mejorado (ERM). <br/>8) Determinación de las dimensiones de un edificio industrial tipo para las PYMES españolas, y sus cargas máximas a considerar. Desglose unitario de partidas constructivas para los sistemas constructivos estudiados.<br/>9) Comparación de costes, tiempos, seguridad e impactos medioambientales en la aplicación de distintos materiales (MC y tradicionales) para los sistemas constructivos analizados.<br/>10) Conclusiones de las comparaciones realizadas y sobre la aplicabilidad de los materiales compuestos avanzados en la construcción de edificios industriales.<br/>11) Validación de resultados obtenidos.<br/><br/>La conclusión general extraída, en vistas de los resultados obtenidos, es que la aplicabilidad de los MC en la construcción industrial es posible, y que hoy día, ya es parcialmente ventajosa respecto a otras soluciones consideradas tradicionales.