“Año de la Consolidación Económica y Social del Perú”

XXII CURSO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL PARA OPTAR EL TITULO DE XXII CURSO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL BAJO LA MODALIDAD DE SUFICIENCIA PROFESIONALINGENIERO CIVIL BAJO LA MODALIDAD DE SUFICIENCIA PROFESIONAL

TEMA :TEMA :““DISEÑO DE REFUERZO POR FLEXION EN VIGAS DE CONCRETO,DISEÑO DE REFUERZO POR FLEXION EN VIGAS DE CONCRETO,

CON LA UTILIZACIÓN DE LAMINAS DE FIBRA DE CARBONOCON LA UTILIZACIÓN DE LAMINAS DE FIBRA DE CARBONOADHERIDAS EXTERNAMENTE”ADHERIDAS EXTERNAMENTE”

Presentado por el Bach. Victor Adrian Ormeño Morales Presentado por el Bach. Victor Adrian Ormeño Morales

Magdalena, Abril de 2010Magdalena, Abril de 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREALUNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREALFACULTAD DE INGENIERIA CIVILFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

IntroducciónIntroducción

El reforzamiento esta dirigido a incrementar la capacidad de carga y el estado de serviciabilidad de una estructura existente. Esto se vuelve necesario cuando:

• Los diseños estándares son adaptados para cubrir nuevas solicitaciones • Cuando existen errores en el diseño.• Inadecuada mano de obra en la etapa de construcción• Eventos ocasionales que ponen en peligro a funcionabilidad (sismos).

La Fibra de Carbono de alta resistencia Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP), incrementa altamente la facilidad en el reforzamiento de una estructura, adicionando a esta un tiempo de vida mas larga.

Existen estructuras tanto en obras de edificación como civiles que requieren de su adecuación al uso, y reparación debido a la degradación, actualización a nuevas normativas, cambios de uso.

El atractivo de los refuerzos de polímeros reforzados con fibras reside en sus altas resistencias a la tracción, durabilidad (resistentes a la corrosión); propiedades muy interesantes versus los refuerzos tradicionales de platabandas de acero u otros. A esto le debemos añadir su alta relación resistencia/peso, proporcionando unos materiales muy manejables y rápidos de colocar.

Un filamento de carbono de 6 μm de diámetro (desde abajo a la izquierda hasta arriba a la derecha), comparado con un cabello humano

Tela de fibra de carbono

MATERIALES CONSTITUYENTESMATERIALES CONSTITUYENTES

Los sistemas compuestos estructurados con fibra de Los sistemas compuestos estructurados con fibra de carbono, CFRP, son construidos con dos elementos carbono, CFRP, son construidos con dos elementos distintos y fundamentales:distintos y fundamentales:

La matriz polimérica.La matriz polimérica.

El elemento estructural, constituido por fibras de El elemento estructural, constituido por fibras de carbono. carbono.

MATERIALES CONSTITUYENTESMATERIALES CONSTITUYENTES

RESINASRESINASUna gran variedad de resinas es utilizada en los sistemas compuestos, Una gran variedad de resinas es utilizada en los sistemas compuestos, incluyendo aquí los imprimadores primarios, los regularizadores de incluyendo aquí los imprimadores primarios, los regularizadores de superficie, los saturantes y los adhesivos. Son corrientemente empleadas superficie, los saturantes y los adhesivos. Son corrientemente empleadas resinas a base de epóxicos, ésteres de vinilo y poliésteres.resinas a base de epóxicos, ésteres de vinilo y poliésteres.

Imprimantes : Imprimantes : Los imprimadores primarios son utilizados con el objetivo Los imprimadores primarios son utilizados con el objetivo de penetrar en el substrato de concreto para permitir, por medio de su de penetrar en el substrato de concreto para permitir, por medio de su adhesivo especifico la construcción de un puente de adherencia para la adhesivo especifico la construcción de un puente de adherencia para la resina de saturación u otros adhesivos a ser aplicados posteriormente.resina de saturación u otros adhesivos a ser aplicados posteriormente.

Regularizadores de Superficie :Regularizadores de Superficie : Los regularizadores de superficie son Los regularizadores de superficie son utilizados para el relleno de vacíos o corrección de imperfecciones utilizados para el relleno de vacíos o corrección de imperfecciones superficiales buscando propiciar una superficie lisa y nivelada sobre la superficiales buscando propiciar una superficie lisa y nivelada sobre la cual el sistema compuesto será pegado.cual el sistema compuesto será pegado.

Resinas de Saturación :Resinas de Saturación : Las resinas d saturación son utilizadas para la Las resinas d saturación son utilizadas para la impregnación de las fibras que constituyen el refuerzo estructural de los impregnación de las fibras que constituyen el refuerzo estructural de los compuestos, fijándolas en el local y garantizando un medio efectivo para compuestos, fijándolas en el local y garantizando un medio efectivo para la transferencia de las tensiones de corte entre el substrato de concreto la transferencia de las tensiones de corte entre el substrato de concreto previamente imprimado y el sistema compuesto.previamente imprimado y el sistema compuesto.

MATERIALES CONSTITUYENTESMATERIALES CONSTITUYENTES Adhesivos : Los adhesivos son utilizados para el pegado de sistemas Adhesivos : Los adhesivos son utilizados para el pegado de sistemas

compuestos pre-impregnados al substrato de concreto. Estos adhesivos compuestos pre-impregnados al substrato de concreto. Estos adhesivos establecen un medio de transferencia de las tensiones de corte entre el establecen un medio de transferencia de las tensiones de corte entre el substrato de concreto y el laminado, o incluso entre diversas capas de substrato de concreto y el laminado, o incluso entre diversas capas de compuestos laminados.compuestos laminados.

Revestimientos Protectores :Revestimientos Protectores : Los revestimientos protectores son Los revestimientos protectores son utilizados para proteger la superficie pegada de los sistemas utilizados para proteger la superficie pegada de los sistemas compuestos, de potenciales efectos dañinos producidos por el medio compuestos, de potenciales efectos dañinos producidos por el medio ambiente en el que se encuentra. Estos revestimientos protectores ambiente en el que se encuentra. Estos revestimientos protectores usualmente son aplicados en la cara exterior del sistema curado de los usualmente son aplicados en la cara exterior del sistema curado de los compuestos.compuestos.

MATERIALES CONSTITUYENTESMATERIALES CONSTITUYENTESFIBRAFIBRA

El peso específico (densidad) de las fibras de carbono varía de 1.6 a 1.9 g/cm3. El peso específico (densidad) de las fibras de carbono varía de 1.6 a 1.9 g/cm3. Se observa que el material tiene un peso especifico cerca de 5 veces menor que Se observa que el material tiene un peso especifico cerca de 5 veces menor que el del acero estructural, del orden de 7.85 g/cm3el del acero estructural, del orden de 7.85 g/cm3

Cuanto mayor sea la temperatura en que el proceso industrial se realiza mayor Cuanto mayor sea la temperatura en que el proceso industrial se realiza mayor será el módulo de elasticidad del material resultante, que varía de 100 GPa a será el módulo de elasticidad del material resultante, que varía de 100 GPa a 300 GPa para las fibras de carbono.300 GPa para las fibras de carbono.

El coeficiente de dilatación térmica de los compuestos unidireccionales de CFRP El coeficiente de dilatación térmica de los compuestos unidireccionales de CFRP varia según sus direcciones longitudinal y transversal y dependen del tipo de la varia según sus direcciones longitudinal y transversal y dependen del tipo de la fibra, de la resina y del volumen de fibra en el compuesto. A continuación se fibra, de la resina y del volumen de fibra en el compuesto. A continuación se muestra una tabla con los rangos para los coeficientes de dilatación térmica para muestra una tabla con los rangos para los coeficientes de dilatación térmica para un compuesto unidireccional de fibra de carbono típico sacado del ACI 440.2R-un compuesto unidireccional de fibra de carbono típico sacado del ACI 440.2R-0202

MATERIALES CONSTITUYENTESMATERIALES CONSTITUYENTES

CRITERIOS GENERALES DE CRITERIOS GENERALES DE DISEÑODISEÑO

RESISTENCIA MINIMA DEL SUBSTRATO DE RESISTENCIA MINIMA DEL SUBSTRATO DE CONCRETOCONCRETO

Para permitir la aplicación de los sistemas CFRP es imprescindible que Para permitir la aplicación de los sistemas CFRP es imprescindible que el substrato de concreto sea, si es necesario, recuperado según las el substrato de concreto sea, si es necesario, recuperado según las recomendaciones corrientes de las normas estructurales en vigencia.recomendaciones corrientes de las normas estructurales en vigencia.

Para una adecuada aplicación del sistema CFRP la tensión de Para una adecuada aplicación del sistema CFRP la tensión de tracción del substrato deberá ser como mínimo igual a 1.4 MPa ≈ 14 tracción del substrato deberá ser como mínimo igual a 1.4 MPa ≈ 14 kg/cm2, determinado por medio de la prueba de arrancamiento kg/cm2, determinado por medio de la prueba de arrancamiento mecánico.mecánico.

Además de esto los sistemas compuestos CFRP adheridos Además de esto los sistemas compuestos CFRP adheridos externamente no deben ser aplicados cuando el concreto tenga una externamente no deben ser aplicados cuando el concreto tenga una resistencia a la compresión inferior a 14 MPa ≈ 140Kg/cm2.resistencia a la compresión inferior a 14 MPa ≈ 140Kg/cm2.

LIMITES DE RESISTENCIALIMITES DE RESISTENCIA

Consideraciones de cuidado deben ser tomadas para el Consideraciones de cuidado deben ser tomadas para el establecimiento de límites razonables de resistencia estructural de las establecimiento de límites razonables de resistencia estructural de las piezas reforzadas con CFRP.piezas reforzadas con CFRP.

Estos límites son impuestos para garantizar que no ocurra el colapso Estos límites son impuestos para garantizar que no ocurra el colapso de la estructura reforzada debido a eventos tales como despegue del de la estructura reforzada debido a eventos tales como despegue del sistema CFRP, fuego e incendios, vandalismo, u otras causas.sistema CFRP, fuego e incendios, vandalismo, u otras causas.

LIMITES DE RESISTENCIALIMITES DE RESISTENCIA

Para el caso de estructuras que necesitan poseer resistencia al Para el caso de estructuras que necesitan poseer resistencia al fuego las evaluaciones necesarias están indicadas en el item fuego las evaluaciones necesarias están indicadas en el item 8.2.1 del ACI 440.2R-028.2.1 del ACI 440.2R-02

SELECCIÓN DEL SISTEMA CFRPSELECCIÓN DEL SISTEMA CFRP

Consideraciones AmbientalesConsideraciones Ambientales..

Consideraciones de carga.Consideraciones de carga. Tolerancia a impactosTolerancia a impactos.. Ruptura por Deformación y Fatiga.Ruptura por Deformación y Fatiga.

Durabilidad.Durabilidad.

Consideraciones para la elección del revestimiento Consideraciones para la elección del revestimiento protector.protector.

PROPIEDADES DE DISEÑO DE LOS PROPIEDADES DE DISEÑO DE LOS MATERIALESMATERIALES

(8.3)

(8.4)

(8.5)

Ref: ACI 440.2R-02

DISEÑO DE REFORZAMIENTO DISEÑO DE REFORZAMIENTO A FLEXIÓNA FLEXIÓN

SUPOSICIONES DE DISEÑOSUPOSICIONES DE DISEÑO

Ref: ACI 440.2R-02

Los estudios y los cálculos deberán ser efectuados con base en las Los estudios y los cálculos deberán ser efectuados con base en las dimensiones existentes de las secciones y de la cantidad y de la dimensiones existentes de las secciones y de la cantidad y de la distribución de los refuerzos de acero de la misma, así como de las distribución de los refuerzos de acero de la misma, así como de las propiedades y características mecánicas de los materiales propiedades y características mecánicas de los materiales constituyentes del elemento de concreto a ser reforzado.constituyentes del elemento de concreto a ser reforzado.

La deformación en el refuerzo y en el concreto es directamente La deformación en el refuerzo y en el concreto es directamente proporcional a la distancia desde el eje neutro.proporcional a la distancia desde el eje neutro.

No hay deslizamiento relativo entre el refuerzo CFRP y el concreto.No hay deslizamiento relativo entre el refuerzo CFRP y el concreto.

La deformación por corte dentro de la capa de adhesivo es La deformación por corte dentro de la capa de adhesivo es despreciada ya que la capa de adhesivo es muy delgada con despreciada ya que la capa de adhesivo es muy delgada con ligeras variaciones en su espesor.ligeras variaciones en su espesor.

SUPOSICIONES DE DISEÑOSUPOSICIONES DE DISEÑO

Ref: ACI 440.2R-02

La deformación máxima utilizable por compresión del concreto es La deformación máxima utilizable por compresión del concreto es de 0.003.de 0.003.

La resistencia a tracción del concreto es despreciada yLa resistencia a tracción del concreto es despreciada y

El refuerzo CFRP tiene una relación lineal elástica de esfuerzo El refuerzo CFRP tiene una relación lineal elástica de esfuerzo deformación hasta la falla.deformación hasta la falla.

RESISTENCIA POR CORTERESISTENCIA POR CORTE

Ref: ACI 440.2R-02

El potencial de la sección a fallar por corte debería ser considerado El potencial de la sección a fallar por corte debería ser considerado por comparación de la resistencia por corte de diseño de la sección por comparación de la resistencia por corte de diseño de la sección con la resistencia requerida por corte. Si es requerida una con la resistencia requerida por corte. Si es requerida una resistencia adicional por corte, laminas de CFRP orientadas resistencia adicional por corte, laminas de CFRP orientadas transversalmente a la sección pueden ser usadas para resistir transversalmente a la sección pueden ser usadas para resistir fuerzas de corte.fuerzas de corte.

DEFORMACIÓN EXISTENTE EN EL DEFORMACIÓN EXISTENTE EN EL SUBSTRATOSUBSTRATO

Ref: ACI 440.2R-02

El substrato al cual el CFRP es aplicado estará deformado. Estas El substrato al cual el CFRP es aplicado estará deformado. Estas deformaciones deberían ser consideradas como deformaciones deformaciones deberían ser consideradas como deformaciones iniciales y deberían ser excluidas de la deformación en el CFRP.iniciales y deberían ser excluidas de la deformación en el CFRP.

El nivel de deformación inicial en el substrato de adherencia El nivel de deformación inicial en el substrato de adherencia bibi puede ser determinado de un análisis elástico de los elementos puede ser determinado de un análisis elástico de los elementos existentes, considerando todas las cargas que estarán aplicadas en existentes, considerando todas las cargas que estarán aplicadas en el elemento durante la instalación del sistema CFRP, es el elemento durante la instalación del sistema CFRP, es recomendable que el análisis elástico del elemento existente sea recomendable que el análisis elástico del elemento existente sea basado en las propiedades de la sección agrietada.basado en las propiedades de la sección agrietada.

Distribución de Deformación y Esfuerzopara un Análisis Elástico de los Elementos Existentes

RESISTENCIA NOMINAL POR FLEXIÓNRESISTENCIA NOMINAL POR FLEXIÓN

Ref: ACI 440.2R-02

En el procedimiento de diseño por resistencia, el requisito básico es que la Resistencia por flexión de diseño exceda al Momento Ultimo como se expresa en la ecuación (9-1).

La Resistencia por flexión de diseño Mn se refiere al Momento Nominal de un elemento multiplicado por un factor de reducción de resistencia, y el Momento Ultimo Mu se refiere a los efectos de las cargas, calculadas con las cargas mayoradas. (por ejemplo DLMDL + LLMLL +...).

El ACI 440.2R-02 recomienda que el Momento Ultimo de una sección sea calculado mediante el uso de los factores de cargas del ACI 318-99 y el uso de los factores de reducción de resistencia del ACI 318-99 con un factor de reducción de resistencia adicional de 0.85 aplicado solamente a la contribución del refuerzo de CFRP en flexión (f =0.85)

MODOS DE FALLA POR FLEXIÓNMODOS DE FALLA POR FLEXIÓN

Ref: ACI 440.2R-02

La resistencia a flexión de una sección depende del modo de falla que controle.

1) Aplastamiento del hormigón a compresión antes de la fluencia del acero de refuerzo.

2) Fluencia del acero en tensión seguido por la rotura de la lámina CFRP.

3) Fluencia del acero en tensión seguido por el aplastamiento del hormigón.

4) Despegue del laminado desde su extremo en su interfase con el hormigón.

5) Despegue del laminado en su interfase con el hormigón a partir de una fisura intermedia.

6) Delaminación del recubrimiento de concreto por corte o tensión

MODOS DE FALLA POR FLEXIÓNMODOS DE FALLA POR FLEXIÓN

MODOS DE FALLA POR FLEXIÓNMODOS DE FALLA POR FLEXIÓN

MODOS DE FALLA POR FLEXIÓNMODOS DE FALLA POR FLEXIÓN

La delaminación del recubrimiento o despegue del sistema CFRP puede ocurrir si los esfuerzos que estuvieran ocurriendo en las fibras no pudieran ser absorbidos por el substrato de concreto.

Con el objetivo de prevenir el despegue del laminado de CFRP una limitación debe ser introducida a nivel de deformación desarrollada en el laminado.

Se muestran las expresiones que determinan el coeficiente m, establecido en función del pegante.

Ref: ACI 440.2R-02

n Número de capas del refuerzo con CFRP.Ef Modulo de elasticidad del CFRP (MPa). tf Espesor de una capa del sistema CFRP (mm).fu Deformación de ruptura del refuerzo con CFRP (mm/mm).

MODOS DE FALLA POR FLEXIÓNMODOS DE FALLA POR FLEXIÓNEl coeficiente m definido anteriormente tiene un valor inferior a 0.90 y debe ser multiplicado por la deformación de ruptura del laminado de CFRP para definirse una limitación de deformación que prevenga el despegue.

En la expresión se observa que laminados con mayores espesores están mas predispuestos a la delaminación.

Este coeficiente establece un limite superior para la fuerza total que puede ser desarrollada en un laminado de CFRP, teniendo en consideración el número de capas utilizadas.

Ref: ACI 440.2R-02

NIVEL DE DEFORMACIÓN EN EL NIVEL DE DEFORMACIÓN EN EL REFUERZO CFRPREFUERZO CFRP

Es importante determinar el nivel de deformación en el refuerzo CFRP en el estado límite último.

El nivel de deformación máximo que puede ser alcanzado en el refuerzo CFRP será regido por el nivel de deformación del CFRP desarrollado ya sea: En el punto en el cual se produce el aplastamiento del concreto, El punto en el cual se produce la rotura del CFRP, ó El punto en el cual se produce el desprendimiento del CFRP del substrato.

El nivel de deformación efectiva en el refuerzo CFRP en el estado límite último puede ser encontrado a partir de la Ecuación (9-3).

Ref: ACI 440.2R-02

Para cualquier profundidad asumida del eje neutro, c; se calcula el nivel de deformación en el refuerzo CFRP. Si el primer término de la ecuación controla, el aplastamiento del concreto controla la falla a flexión de la sección. Si el segundo término controla, la falla en el CFRP (rotura o desprendimiento) controla la falla a flexión de la sección.

εcu = 0.003, máxima deformación del concreto.εbi = deformación inicial del hormigón.εfu = deformación de ruptura de la fibra de carbono.h = altura del elementoc = distancia al eje neutro desde fibra superior.

NIVEL DE ESFUERZO EN EL CONCRETONIVEL DE ESFUERZO EN EL CONCRETO

Cuando la ruptura sea controlada por el aplastamiento del concreto el bloque de tensiones propuesto por Whitney puede ser utilizado sin modificaciones con profundidad 0.85c para concretos con resistencia hasta 27.5MPa (280kg/cm2). Arriba de ese valor de 1 debe ser disminuido en una tasa constante de 0.05 para cada 6.9MPa (70kg/cm2).

Si el control de la ruptura es determinado por la ruptura del CFRP o por la delaminación del recubrimiento del concreto el bloque de tensiones de compresión determinado por Whitney suministra resultados mas acertados si utilizamos el siguiente valor de 1.

Ref: ACI 440.2R-02 y Fibras de Carbono, Dimensionamiento práctico - BASF.

εc = deformación del concreto.f´c = esfuerzo ultimo del concreto.Ec = Módulo de elasticidad del concreto

c

cc E

f '71.1'

cc

cc

2'6

'.41

12

2

1 .)'(3

'.3

c

ccc

NIVEL DE ESFUERZONIVEL DE ESFUERZOEN EL REFUERZO CFRPEN EL REFUERZO CFRP

El nivel de esfuerzo efectivo en el refuerzo FRP es el nivel máximo de esfuerzo que puede ser desarrollado en el refuerzo CFRP antes de la falla a flexión de la sección.

Este nivel de esfuerzo efectivo puede ser encontrado a partir del nivel de deformación en el FRP, asumiendo un comportamiento perfectamente elástico.

Ref: ACI 440.2R-02

CALCULO DEL MOMENTO CALCULO DEL MOMENTO RESISTENTERESISTENTE

El momento resistente de una viga de concreto armado reforzada con El momento resistente de una viga de concreto armado reforzada con sistemas CFRP puede ser expresada de la siguiente manera:sistemas CFRP puede ser expresada de la siguiente manera:

Como se observa en la formula un factor de reducción de resistencia adicional Como se observa en la formula un factor de reducción de resistencia adicional de 0.85 aplicado solamente a la contribución del refuerzo de CFRP en flexión de 0.85 aplicado solamente a la contribución del refuerzo de CFRP en flexión ((ff =0.85) ha sido considerado.=0.85) ha sido considerado.

'

2

.'.')

2

..(

2

.. 111 d

cfA

chfA

cdfAM ssfefssn

ysss fEf .

fuffeffe EEf ... m

ysss fEf .'

DUCTILIDADDUCTILIDADEl uso del refuerzo CFRP adherido externamente para el reforzamiento a flexión reducirá la ductilidad del elemento original.

Para mantener un grado suficiente de ductilidad, se debe verificar el nivel de deformación del acero en el estado límite último.

Se obtiene ductilidad adecuada si la deformación del acero en el punto de aplastamiento del concreto o de falla del CFRP, incluyendo delaminación o desprendimiento, es al menos 0.005.

El enfoque tomado en el ACI 440.2R-02 sigue la filosofía de ACI 318-99 Apéndice B, donde una sección con baja ductilidad debe ser compensada con un alta reserva de resistencia.

La mayor reserva de resistencia es lograda mediante la aplicación de un factor de reducción de resistencia de 0.70 a las secciones frágiles, en oposición a 0.90 para secciones dúctiles.

Ref: ACI 440.2R-02 y ACI 318-99

DUCTILIDADDUCTILIDAD

Ref: ACI 440.2R-02 y ACI 318-99

ESTADO DE SERVICIOESTADO DE SERVICIO

El estado de servicio de un elemento (deflexiones y ancho de fisuras) bajo cargas de servicio debe satisfacer las provisiones aplicables del ACI 318-99.

El efecto del refuerzo externo de CFRP en el estado de servicio puede ser calculado usando el análisis elástico de la sección transformada.

El esfuerzo en el acero bajo cargas de servicio debe ser limitado al 80% del esfuerzo de fluencia, para prevenir la fluencia del acero existente bajo niveles de cargas de servicio, como se muestra en la ecuación (9-6).

Ref: ACI 440.2R-02 y ACI 318-99

kdhkd

hEAdkddkd

EAkddkd

dEA

Ekddkd

hEAM

f

ffssss

sffbis

ss

3''

3'

3

3,

Distribución de Deformación y Esfuerzopara un Análisis de Esfuerzos de Trabajo

ESFUERZOS LIMITES PARA LA ESFUERZOS LIMITES PARA LA RUPTURA POR CREEP Y FATIGARUPTURA POR CREEP Y FATIGA

Para evitar la ruptura de los materiales componentes de los sistema CFRP, sometidos a una carga constante de larga duración después de un periodo de tiempo conocido como Capacidad de sustentación de las tensiones (creep) y por la fatiga debido a las tensiones cíclicas, los niveles de tensión actuantes en el refuerzo de CFRP bajo estas condiciones deberán ser verificados.

Desde que los niveles de tensión permanezcan dentro del rango elástico del elemento estructural, los esfuerzos podrán ser evaluados usando un análisis elástico.

Ref: ACI 440.2R-02

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO DE DISEÑOEJEMPLO DE DISEÑO

PANEL FOTOGRÁFICOPANEL FOTOGRÁFICO

Proceso de Reforzamiento Sede EDELNOR - Lima

Proceso de Reforzamiento Sede EDELNOR - Lima

Instalación de la fibra en vigasInstalación de la fibra en vigas

RETIRO DE TARRAJEO RETIRO DE TARRAJEO EXISTENTEEXISTENTE

Preparación de la superficiePreparación de la superficie

Resane de superficieResane de superficie

PRUEBA DE PULL OUT PARA VERIFICAR SI EL SUSTRATO PRUEBA DE PULL OUT PARA VERIFICAR SI EL SUSTRATO TIENE COMO RESISTENCIA A LA TENSIÓN MÍNIMA 14 KG/CM2 TIENE COMO RESISTENCIA A LA TENSIÓN MÍNIMA 14 KG/CM2

(200 PSI)(200 PSI)

Aplicación del EpóxicoAplicación del Epóxico

Aplicación de la fibraAplicación de la fibra

Vista final de vigasVista final de vigas

Vista final de columnasVista final de columnas

Vista final del edificioVista final del edificio

CONCLUSIONESCONCLUSIONES1.-1.- La aplicación de laminados compuestos CFRP en el refuerzo de estructuras La aplicación de laminados compuestos CFRP en el refuerzo de estructuras

de concreto y además en estructuras metálicas, de madera, de piedra, etc. de concreto y además en estructuras metálicas, de madera, de piedra, etc. comienza a constituir, en el momento presente, una auténtica alternativa al comienza a constituir, en el momento presente, una auténtica alternativa al sistema de refuerzo convencional mediante la adhesión de chapas de acero sistema de refuerzo convencional mediante la adhesión de chapas de acero (fundamentalmente en refuerzos a flexión), o encamisetado de vigas, tanto (fundamentalmente en refuerzos a flexión), o encamisetado de vigas, tanto por sus mejores prestaciones mecánicas específicas y resistencia a la por sus mejores prestaciones mecánicas específicas y resistencia a la corrosión, como por los ahorros obtenidos en el proceso total del refuerzo, corrosión, como por los ahorros obtenidos en el proceso total del refuerzo, gracias a la ligereza que presentan los materiales compuestos, facilitando gracias a la ligereza que presentan los materiales compuestos, facilitando su transporte, manejo y puesta en obra, empleando medios auxiliares su transporte, manejo y puesta en obra, empleando medios auxiliares ligeros durante cortos periodos de tiempo.ligeros durante cortos periodos de tiempo.

2.-2.- El rango de aplicación del sistema de refuerzo mediante materiales El rango de aplicación del sistema de refuerzo mediante materiales compuestos es muy amplio, pudiéndose llevar a cabo no sólo donde los compuestos es muy amplio, pudiéndose llevar a cabo no sólo donde los requerimientos de altas prestaciones y/o la maniobrabilidad y rapidez de la requerimientos de altas prestaciones y/o la maniobrabilidad y rapidez de la ejecución constituyan un punto importante, sino, también, donde el ejecución constituyan un punto importante, sino, también, donde el planteamiento sea estrictamente económico, gracias al ahorro que se planteamiento sea estrictamente económico, gracias al ahorro que se obtiene por la utilización de medios auxiliares ligeros con plazos de obtiene por la utilización de medios auxiliares ligeros con plazos de ejecución mínimos (del orden de hasta un 25% frente a otras alternativas ejecución mínimos (del orden de hasta un 25% frente a otras alternativas de refuerzo más convencionales). La reducción importante de los plazos de de refuerzo más convencionales). La reducción importante de los plazos de ejecución le convierte en un sistema de refuerzo muy adecuado donde se ejecución le convierte en un sistema de refuerzo muy adecuado donde se produzcan interrupciones de tráfico, etc.produzcan interrupciones de tráfico, etc.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES3.-3.- Se evidencia la necesidad de no tomar las resistencias a corto plazo como Se evidencia la necesidad de no tomar las resistencias a corto plazo como

referencia en el diseño de estructuras reforzadas con materiales referencia en el diseño de estructuras reforzadas con materiales compuestos, sino las propiedades a largo plazo.compuestos, sino las propiedades a largo plazo.

4.-4.- A pesar del comportamiento constitutivo completamente elástico lineal de A pesar del comportamiento constitutivo completamente elástico lineal de los materiales compuestos, puede obtenerse una respuesta seccional de la los materiales compuestos, puede obtenerse una respuesta seccional de la estructura (concreto + refuerzo) dúctil si se diseña adecuadamente el estructura (concreto + refuerzo) dúctil si se diseña adecuadamente el refuerzo, permitiendo la plastificación del acero de refuerzo antes de que el refuerzo, permitiendo la plastificación del acero de refuerzo antes de que el refuerzo de fibra de carbono alcance su deformación última.refuerzo de fibra de carbono alcance su deformación última.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

1.-1.- Verificar las características del ambiente al cual va a estar expuesta Verificar las características del ambiente al cual va a estar expuesta la estructura a reforzar con el fin de verificar que en las la estructura a reforzar con el fin de verificar que en las especificaciones técnicas del producto de fibra de carbono a utilizar, especificaciones técnicas del producto de fibra de carbono a utilizar, se mencione que dicho producto esta preparado para soportar se mencione que dicho producto esta preparado para soportar dichas características ambientales.dichas características ambientales.

2.-2.- Para el uso de este método de reforzamiento en pórticos de Para el uso de este método de reforzamiento en pórticos de concreto, ante cargas dinámicas, se tendrá que hacer un estudio concreto, ante cargas dinámicas, se tendrá que hacer un estudio experimental que abarque dicho tema para conocer la influencia de experimental que abarque dicho tema para conocer la influencia de este tipo de cargas sobre la adherencia de los CFRP en el este tipo de cargas sobre la adherencia de los CFRP en el concreto.concreto.

3.-3.- Tener mucho cuidado al momento de definir el modo de falla de la Tener mucho cuidado al momento de definir el modo de falla de la estructura ya que en base a este supuesto se calculan las estructura ya que en base a este supuesto se calculan las deformaciones finales antes de la falla de la sección, y deformaciones finales antes de la falla de la sección, y subsecuentemente los esfuerzos en cada elemento para verificar el subsecuentemente los esfuerzos en cada elemento para verificar el equilibrio.equilibrio.

FIN DE LA FIN DE LA PRESENTACIONPRESENTACION

GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN