06CAPITOL3

CAPITULO 3
LOS MATERIALES COMPUESTOS Y SUS
APLICACIONES EN EL REFUERZO A
CORTANTE DE ESTRUCTURAS
En el presente, la industria de la construcción e ingeniería ha empezado a conocer las
bondades y ventajas de nuevos materiales estructurales de naturaleza sintética,
provenientes de procesos químicos sofisticados; hoy en día conocidos como
materiales compuestos. Dichos materiales en un principio sóloeran usados como
materiales arquitectónicos o decorativos, pasando después a tener aplicaciones
estructurales en construcción, en aeronáutica y posteriormente aplicaciones de
reparación tanto estructural como estético, llegando a ser conocidos estos materiales
como compuestos estructurales.

Es cada vez más evidente la aplicación de materiales compuestos desde la última
década, ya que tiempoatrás, su aplicación era prácticamente inexistente. Las ventajas
de estos materiales se hicieron cada vez más evidentes al empezar a aplicarlos en
diversas construcciones sometidas a las acciones de ambientes agresivos,
plataformas marinas, depósitos, anclajes al terreno, construcciones no conductivas y
no magnéticas, refuerzos de estructuras, armaduras pasivas, armaduras activas,
cables, recubrimientode túneles y pasarelas.

Para poder entender y predecir hasta cierto punto el comportamiento de los materiales
compuestos es necesario conocerlos un poco más, tanto en las características de los
materiales como en el comportamiento de éstos durante su proceso de aplicación, sin
necesidad de entrar necesariamente en aspectos

muy complejos de ingeniería

química.

3.1 CONCEPTO DE MATERIALESCOMPUESTOS
Un compuesto estructural es un sistema material consistente de dos o más fases en
una escala macroscópica, cuyo comportamiento mecánico y propiedades están
diseñados para ser superiores a aquellos materiales que lo constituyen cuando actúan
independientemente.

Una de las fases es usualmente discontinua, conocida

7

8

Capítulo 3.

regularmente como fibra la cual es un material rígido yotra fase débil en continuo que
es llamada matriz.

Las propiedades de un material compuesto dependen de las propiedades de los
elementos, geometría, y distribución de las fases. Uno de los parámetros más
importantes es la fracción en volumen o en peso de fibras en el material compuesto.
La distribución del refuerzo determina la homogeneidad o uniformidad del sistema del
material. Lo más no uniformees la distribución del refuerzo, lo más heterogéneo
causará una alta probabilidad de falla en las áreas débiles. La geometría y orientación
del refuerzo afecta la anisotropía del sistema.

Las fases del sistema compuesto tienen diferentes funciones que dependen del tipo y
aplicación del material compuesto. En el caso de un material compuesto de bajo o
medio comportamiento, el refuerzo esusualmente en la forma de fibras cortas o
partículas, proporcionando alguna rigidez, pero sólo frente a esfuerzos locales del
material, ver la Fig. 3.1. La matriz en cierta forma es el principal elemento que soporta
cargas gobernando las propiedades mecánicas del material. En el caso de
compuestos estructurales de lato comportamiento, son usualmente reforzados con
fibra continua, la cual es la columnavertebral del material que determina la rigidez y
refuerzo en la dirección de la fibra y los esfuerzos locales se transfieren de una fibra a
otra. La interfase a pesar de su corto tamaño, puede jugar un importante rol en
controlar el mecanismo de fractura, la fuerza para fracturar y en conjunto el
comportamiento, esfuerzo – deformación del material.

MATRIZ

FIBRA

a)

b)
Fig. 3.1 Material compuestoa)Compuestos reforzados con partículas
b)Compuestos reforzados con fibras

Materiales compuestos y sus aplicaciones

9

Una de las ventajas más importantes de los materiales compuestos es, que el alto
coste de las materias primas se compensa con el bajo coste del equipamiento y mano
de obra en el proceso de preparación, ensamblado, y aplicación de los materiales
compuestos directamente en los...