Diseño conceptual topológico de un paso de fauna a base de plásticos reciclados e impresión 3D
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2024
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Resumen
Esta investigación busca generar una nueva idea innovadora en cuanto al uso del tereftalato de polietileno (PET) como material estructural alternativo, esto en combinación con el diseño topológico e impresión 3D para la construcción de un paso de fauna aéreo, y de esta manera, evaluar su factibilidad estructural mediante una prueba de carga a un modelo a escala reducida. Este último busca mitigar la fragmentación de especies terrestres causada por la construcción de carreteras en ambientes rurales rodeados de bosques, además de reducir los accidentes de tránsito por atropello de animales. La conceptualización del paso de fauna aéreo se determinó a partir de investigaciones previas para polímeros compuestos, definiéndose un ancho de 20 m, un largo de 2 5m y una altura de 5 m. Se realizaron pruebas experimentales al material para determinar propiedades mecánicas como el esfuerzo máximo en tensión y compresión, y la densidad, parámetros que son insumos necesarios para el análisis y diseño conceptual llevados a cabo en un análisis de elemento finito y una optimización topológica en el programa de análisis de elementos finitos ANSYS. Esto permitió encontrar la geometría óptima para transmitir los esfuerzos generados por la carga de diseño hacia los apoyos. Posteriormente, el prototipo se construyó con una máquina de impresión 3D para aplicar la prueba experimental al modelo. Finalmente, la prueba de carga sobre el modelo permitió la calibración de un modelo bilineal del material que se ajusta al comportamiento global de la estructura ante la carga, resultados a partir de los cuales se validó la funcionalidad del diseño conceptual ante esfuerzos y deformaciones admisibles. Una vez validado el prototipo, se extrapolan los resultados para determinar un costo en materia prima de ₡439 380 000 y se mencionan posibles soluciones constructivas para los apoyos, las fundaciones y la conexión terreno-estructura.
Descripción
Tesis (licenciatura en ingeniería civil)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil, 2024
Palabras clave
CONVERSION DE RESIDUOS, DISEÑO DE ESTRUCTURAS, FAUNA - PROTECCION, IMPRESION TRIDIMENSIONAL, INGENIERIA SOSTENIBLE, OPTIMIZACION ESTRUCTURAL - SIMULACIÓN POR COMPUTADORA, TEREFTALATO DE POLIETILENO