La fibra de carbono: más allá del refuerzo estructural

Abstract

La fibra de carboni és un material molt capaç per a l'arquitectura i la construcció, per les seves capacitats mecàniques i la seva lleugeresa. Actualment el seu ús queda reduït majoritàriament al reforç estructural. No obstant això, a poc a poc la indústria i alguns equips de recerca estan desenvolupant nous productes i tècniques perquè en un futur no gaire llunyà es generalitzi l'ús d'aquest material en l'arquitectura i la construcció. Aquest treball, analitza en primer lloc les propietats i el procés d’obtenció del material. En segon lloc, fa una revisió de l'ús actual de la fibra actual i se centra a buscar els productes i les noves tècniques basades en aquest material i, per últim es fa un estudi comparatiu de diferents elements estructurals de fusta amb elements estructurals composite de fusta i fibra de carboni, sotmesos a les mateixes condicions. Els resultats han mostrat que no és necessari afegir una gran quantitat de fibra de carboni per aconseguir resultats satisfactoris. Afegint únicament una làmina d’1,2 mm a l’element és possible reduir un 25% la deformació respecte a una biga del mateix cantell i assolir les mateixes capacitats resistents mecàniques que una biga de fusta amb un cantell 4 cm major. Amb un pes un 8% menor i per un preu similar. Una vegada realitzat el comparatiu dels elements i la part d’estudi de productes, s’ha observat i demostrat que la fibra de carboni pot ser un gran avenç per a realitzar no només estructures de fusta amb més capacitat sinó que pot aportar noves possibilitats al camp de l’arquitectura i la construcció.

La fibra de carbono es un material muy capaz para la arquitectura y la construcción, por sus capacidades mecánicas y su ligereza. Actualmente su uso queda reducido mayoritariamente al refuerzo estructural. Sin embargo, poco a poco la industria y algunos equipos de investigación están desarrollando nuevos productos y técnicas para que en un futuro no muy lejano se generalice el uso de este material. Este trabajo analiza en primer lugar las propiedades y el proceso de obtención del material, en segundo lugar, hace una revisión del uso actual de la fibra de carbono y se centra en la búsqueda de los productos y las nuevas técnicas basadas en este material y, por último, se realiza un estudio comparativo de diferentes elementos de madera con elementos estructurales composite de madera y fibra de carbono, sometidos a las mismas condiciones. Los resultados han mostrado que no es necesario añadir una gran cantidad de fibra de carbono para conseguir resultados satisfactorios. Añadiendo solamente una lámina de 1,2 mm al elemento es posible reducir un 25% la deformación respecto a una viga del mismo canto y conseguir las mismas capacidades resistentes mecánicas que otra viga de madera con un canto de 4 cm mayor. Con un peso un 8% menor y por un precio similar. Una vez realizado el comparativo y la parte de estudio de los productos que se están desarrollando, se ha observado y demostrado que la fibra de carbono puede ser un gran avance para realizar, no solamente estructuras de madera más capaces, sino que puede aportar nuevas posibilidades al campo de la arquitectura y la construcción.

Carbon fiber is a very capable material for architecture and construction due to its mechanical capabilities and lightness. Currently its use is largely reduced to structural reinforcement. However, the industry and some research teams are developing new products and techniques so that the use of this material becomes general in the not too distant future. This work first analyses the properties and process of obtaining the material. Secondly, it makes a review of the current use of the current fibre and focuses on looking for products and new techniques based on this material and, finally, a comparative study of different structural elements of wood with structural elements of wood and carbon fibre, subject to the same conditions. The results have shown that it is not necessary to add a large amount of carbon fiber to achieve satisfactory results. By adding only a 1.2 mm sheet to the element it is possible to reduce the deformation by 25% compared to a beam of the same edge and achieve the same mechanically resistant capacities as another wooden beam with a 4 cm larger edge. With a weight of 8% lower and for a similar price. Once the comparative elements and the product study part have been made, it has been noted and demonstrated that carbon fiber can be a major advance to not only make wood structures with more capacity, but can also bring new possibilities to the field of architecture and construction.