Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El siguiente trabajo presenta un estudio del comportamiento de hormigones tradicionales al ser reforzados con microfibras de polivinilo de alcohol. Específicamente, este analiza cambios en propiedades mecánicas de este material como lo son su resistencia y su ductilidad. Esto último, sin dejar de lado la posibilidad de estudiar otros fenómenos que se pudieran observar a lo largo de la investigación. Esta investigación consiste tanto en experimentación en laboratorio como en análisis mediante el uso de software computacional. La primera parte mencionada contempla la elaboración de tandas de probetas cilíndricas de hormigón con y sin fibra. Diferentes cantidades de fibra son utilizadas en distintas mezclas buscando contrastar resultados con mezclas sin fibra. De igual manera, las proporciones agua/cemento y áridos/cemento y el tamaño máximo de árido en cada set de probetas son diferentes con el fin de obtener un espectro mayor de resultados y de esta forma poder realizar un análisis más completo. Existe un primer grupo de probetas que se elabora para llevar a cabo ensayos preliminares a modo de prueba y obtener algún tipo de tendencia general. Un segundo grupo para ajustar dosificaciones y un último grupo, mucho más amplio en cantidad que el primero, el cual es necesario para efectuar un estudio más complejo y global del comportamiento del hormigón tradicional reforzado con microfibras de PVA. De las probetas finales, cuyas variables más características son: la cantidad de fibra y el tamaño máximo de árido (0%, 1% y 2% de fibra y tamaños de árido de 0.3 mm, 4.75 mm y 9.5 mm), se obtiene que a compresión la resistencia siempre es mayor (entre 5% y casi 400% veces) sin microfibra que con microfibra, mientras que la deformación última, en casos con PVA puede llegar a ser hasta 8 veces mayor. De esta etapa, sin embargo, no es posible obtener resultados claros a tracción. Por otro lado, con lo que respecta a la parte computacional, diferentes softwares se utilizan como herramienta para procesar la información obtenida en el campo experimental. Además, se realizan parametrizaciones que representen las curvas obtenidas y así obtener fórmulas generales. Dichas modelaciones, provenientes de combinar modelos ya ampliamente conocidos con regresión de datos experimentales, son utilizadas en un análisis de tipo Pushover en el programa SAP2000 con el fin de tener una idea general del comportamiento estructural del hormigón fibroreforzado. Para efectos prácticos, el análisis es llevado a cabo en una torre de 10 pisos de muros con confinamiento de borde. De esto último y empleando las mismas cantidades de fibra e iguales tamaños máximos de árido que en las probetas finales, se puede constatar que para todos los casos, previo a los 0.6 metros de desplazamiento de techo, la carga requerida es siempre mayor en hormigones sin PVA alcanzando a ser esta, en casos extremos como aquellos con árido de 9.5 milímetros, hasta 1.2 veces mayor.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Mecánica / El presente trabajo es un estudio de carácter exploratorio sobre el tema de materiales compuestos de alcohol polivinílico y diferentes nanopartículas. El objetivo es estudiar la influencia del tipo, tamaño y morfología de nanopartículas sobre las propiedades mecánicas de PVA reforzada con ellas. El alcohol polivinílico es un polímero no tóxico para el ser humano, esta característica hace que sea interesante de estudiar en aplicaciones como transporte de fármacos y revestimiento de heridas. En estos casos los materiales compuestos nanopartículas pueden actuar como agentes transportadores de los fármacos y la matriz de PVA actúa aglomerando estas nanopartículas. Además tienen amplias aplicaciones como membranas. El estudio mecánico de este tipo de materiales es relevante a la hora de la fabricación en masa. En este caso se observa que los materiales tienen propiedades similares al PVA con respecto al módulo de Young y al esfuerzo de fluencia y no así con respecto a la deformación. La síntesis de las nanopartículas puede ser controlada mediante el pH y la temperatura. En este caso se utilizan cantidades similares de NaOH y temperatura de 80°C para todas las nanopartículas. El análisis mediante TEM muestra que estas condiciones de síntesis no son las ideales para la mayoría de las nanopartículas. En la síntesis de las nanopartículas y nanocompuestos con ferritas es necesario disminuir la temperatura de 80°C a 30-40°C y controlar cuidadosamente el pH de la solución en 9.5 u 11 para obtener partículas de menor tamaño con desviaciones estándar más acotadas. El impacto de la morfología y tamaño en las propiedades mecánicas no es del todo claro. Sí se observa una tendencia general a mejorar el módulo de Young y el esfuerzo de fluencia con la adición de nanopartículas, sin embargo, existen excepciones como la muestra de CuO/CoFe2O4 en la que disminuye E y el esfuerzo de fluencia. El incremento de E ocurre porque las nanopartículas tienden a generar enlaces secundarios entre las cadenas de polímeros, generando un efecto de reticulación, dándole mayor rigidez al sistema. El cambio en el esfuerzo de fluencia depende más de la interacción entre nanopartículas y matriz que de los enlaces. Depende de si la matriz tiene un contacto uniforme con las nanopartículas, de si las nanopartículas se aglomeran y de la morfología de las mismas nanopartículas. Estas características no pueden ser estudiadas con los resultados obtenidos en este estudio. El estudio puede ser continuado de distintas maneras. En primera instancia se puede orientar a caracterizar un tipo de material separando las nanopartículas según tamaño. Se puede estudiar el área superificial para buscar una correlación entre este valor y las propiedades mecánicas. Además, como el PVA es un material viscoelástico se sugiere hacer otras pruebas de estabilidad térmica y de dinámica de las piezas.