Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales (RLMM)
Published August 18, 2023 | Version v1
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MODELO FUERZA - DEFLEXIÓN DE VIGAS I FABRICADAS CON RESINA POLIÉSTER Y CASCARILLA DE ARROZ Y SOMETIDAS A CARGAS VERTICALES PUNTUALES

Creators

  • 1. Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales, Manizales, Caldas. Colombia

Description

La resina poliéster reforzada con cascarilla de arroz ha sido propuesta como material compuesto con potenciales aplicaciones en elementos estructurales. A la fecha, son escasas las validaciones experimentales y numéricas de elementos estructurales con este material compuesto. Este artículo describe el comportamiento fuerza-deflexión de vigas I fabricadas con resina poliéster y cascarilla de arroz y sometidas a cargas verticales puntuales. 13 vigas I fueron ensayadas con cargas verticales puntuales en los tercios de la luz y 3 probetas prismáticas del mismo material de las vigas fueron ensayadas a compresión. Los resultados muestran que la curva fuerza-deflexión de las vigas I es trilineal y que las tres zonas de esta curva corresponden a los casos: viga con primeras fisuras, viga con fisuras estabilizadas y viga en la falla. El mecanismo de falla de las vigas I es atribuido a momento flector o a una combinación de cortante y momento flector. El mecanismo de falla de las vigas I inicia con fisuras en la aleta inferior a tensión; estas fisuras se propagan a través del alma de la viga hasta alcanzar la aleta a compresión produciendo la falla de la viga. Este mecanismo de falla se considera semi- dúctil debido a que las deflexiones son fácilmente observables antes de la falla de la viga. La semi-ductilidad de este mecanismo se atribuye la adición de la cascarilla de arroz a la resina poliéster, la cual disminuye la fragilidad de la resina poliéster. Los resultados también muestran que el módulo de elasticidad de la resina poliéster con cascarilla de arroz puede considerarse de 7.250 MPa para esfuerzos axiales compresivos inferiores a 200MPa y de 18.205 MPa para esfuerzos axiales compresivos entre 200 MPa y 1.000 MPa. Un modelo para predecir la curva fuerza-deflexión de las vigas I fue propuesto basado en las 3 zonas observadas experimentalmente de esta curva. Con la variación de los parámetros del modelo, dos curvas teóricas que envuelven el 70% de las curvas fuerza-deflexión experimentales, fueron propuestas.

Abstract (English)

The polyester resin reinforced with rice husk has been proposed as a composite material with potential applications on structural elements. To date, experimental and numerical validations of structural elements with this composite material are scarce. This paper describes the force-deflection behaviour for I beams made of polyester resin and rice husk, and under vertical joint loads. 13 I beams were tested under joint loads at the thirds of the beam span, and 3 prismatic coupons of thebeam material were tested in compression. Results show the force –deflection curve for the I beams is trilinear, and the three zones of the curve correspond to the cases: beam with first cracks, beam with stabilized cracks, and beam at the failure. The collapse mechanism for the I beams is attributed to bending moment or a combination between bending moment and shear. The collapse mechanism of the beams starts with cracks on the beam bottom flange in tension, and these cracks spread through the beam web until reaching the beam top flange in compression, thus producing the beam failure. This collapse mechanism is considered as semi-ductile since the deflections can be easily observed before the beam failure. The semi-ductility of this mechanism is attributed to the addition of rice husk to the polyester resin, which reduced the fragility of the polyester resin. Results also show the elastic modulus of the polyester resin with rice husk can be considered of 7.250MPa for compressive stresses less than 200MPa, and of 18.205MPa for compressive stresses of 200MPa –1000MPa. A model for predicting theI beam force –deflection curve based on the 3 zones experimentally observed was proposed. By the variation of the parameters in the model, two theoreticalcurves that envelope70% of the force –deflection curvesexperimentally obtained, were proposed.

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1220-Texto del artículo-5573-3-10-20230824.pdf

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