Un equipo de investigación de China analizó el comportamiento a flexión de sistemas de bambú laminado encolado de placa delgada (glubam) para plataformas fotovoltaicas flotantes.

“Los sistemas de glubam muestran un potencial prometedor para plataformas fotovoltaicas flotantes debido a su elevada relación resistencia-peso, su baja huella de carbono y su equilibrio favorable entre flexibilidad y rigidez a flexión”, señalaron los investigadores. “Este estudio investiga el comportamiento a flexión de conjuntos de glubam de placa delgada, de tres capas y unidos mediante pernos para estructuras fotovoltaicas flotantes sometidas a carga monotónica”.

Los investigadores probaron diferentes conjuntos de glubam mediante ensayos de flexión en cuatro puntos con distintas configuraciones y espesores de placas, junto con simulaciones numéricas y análisis paramétricos. También desarrollaron modelos basados en la mecánica para determinar la rigidez a flexión y la capacidad última.

Para la parte experimental del estudio, los investigadores construyeron seis configuraciones de glubam y probaron dos especímenes de cada una. Todos los especímenes tenían 200 mm de ancho y contaban con placas superior e inferior continuas de 2.000 mm, una placa intermedia segmentada de 15 mm, una placa inferior de 10 mm y pernos M10. Para crear las seis configuraciones, combinaron dos espesores de placa superior —20 mm y 25 mm— con tres disposiciones de la capa intermedia: 1.200 + 1.200 mm, 600 + 600 + 600 mm y 600 + 600 + 600 + 600 mm.

Los investigadores sometieron los especímenes a ensayos de flexión en cuatro puntos. Los especímenes descansaban sobre apoyos separados 1.500 mm, con cargas aplicadas en dos puntos separados 700 mm.

El equipo registró la carga, la deflexión en el centro del vano y la deformación de las placas a medida que los especímenes se aproximaban a sus cargas máximas. A continuación, desarrolló modelos ABAQUS de las seis configuraciones y comparó la rigidez y las cargas máximas previstas con los resultados experimentales.

Posteriormente, los científicos utilizaron los modelos para evaluar cómo el diámetro de los pernos, la separación entre ellos y el espesor de las placas afectaban la capacidad portante.

“La falla a flexión de los conjuntos estuvo determinada por el esfuerzo cortante por rodadura de la capa intermedia, seguido por el agrietamiento de la placa superior”, señalaron. “La rigidez a flexión mostró una sensibilidad limitada a la longitud y configuración de los segmentos de la capa intermedia dentro del rango investigado, mientras que la capacidad última dependió de si una discontinuidad de la capa intermedia estaba situada dentro del tramo sometido a cortante”.

En comparación con la disposición de 1.200 + 1.200 mm, la configuración de 600 + 600 + 600 + 600 mm redujo la capacidad de carga última en un 10,00% con la placa superior de 25 mm y en un 28,22% con la placa superior de 20 mm. Para la configuración de 600 + 600 + 600 mm, las reducciones correspondientes se limitaron al 6,22% y al 2,49%, respectivamente.

El análisis paramétrico mostró que aumentar el diámetro de los pernos de 10 mm a 12 mm mejoró la capacidad última a momento entre un 8,43% y un 12,11%, aunque el beneficio disminuyó con diámetros mayores. Reducir la separación entre pernos de 200 mm a 100 mm resultó más eficaz, al aumentar la capacidad en un 40,39%, siempre que se cumplieran los requisitos mínimos de separación y distancia al borde.

“Aumentar el espesor de la placa superior de 15 mm a 20 mm incrementó la capacidad en un 20,54%, mientras que un aumento adicional de 25 mm a 30 mm elevó la capacidad solo un 3,19%”, señalaron los investigadores. “Con un espesor total fijo, asignar un mayor espesor a las placas exteriores, en particular a la placa inferior, produjo un aumento mayor de la capacidad última que destinarlo a la placa intermedia”.

El estudio,  “Flexural behavior of three-layer thin-plate glubam assemblies for floating photovoltaic platforms” (Comportamiento a flexión de conjuntos de glubam de placa delgada y tres capas para plataformas fotovoltaicas flotantes), fue publicado en Structures. En el trabajo participaron investigadores de la Universidad de Ingeniería de Hebei, la Universidad de Tianjin, la Universidad Tecnológica de Tianjin y la Universidad Politécnica de Hong Kong.