Refuerzo Estructural con Sistemas FRP

Sikawrap

Sika Carbodur

Principales Motivos para Reparación y Refuerzo

Incremento de Cargas

Recuperación de Miembros

Dañados o Débiles

Modificación del Sistema

Estructural

Incremento de la

Capacidad de la Estructura

Defectos en Diseño y/o

Construccion

Principales Motivos para Reparación y Refuerzo

Exposición a Solicitaciones no Previstas en Diseño

Original:

Incendios

Exposición Química Severa (ácidos concentrados u otros)

Solicitaciones mecanicas (impacto, abrasion)

Antecedentes Normativos

Nch 433 Of96 – Fija criterios y procedimientos para:

• Evaluar daño estructural

• Orientar la recuperación estructural

Se definen los conceptos:

Reparación: Restituir propiedades fundamentales de

una estructura dañada (i.e. resistencia, rigidez, masa).

Refuerzo: Modificar características de una estructura

dañada o sin daño de modo de alcanzar un nivel de

seguridad predeterminado mayor que el original.

Correcta selección de materiales en base a resistencia,

compatibilidad y aplicabilidad es fundamental.

Tecnologías de aplicación asociadas a evitar errores por

intrusión humana.

Selección de especialistas con importante experiencia

en el área.

Selección de sistemas más que materiales aislados!!!

Reparación Estructural

Reparacion Estructural – Inyeccion de fisuras

Cap 6.4. ACI 440 2R - 08:

Inyección de fisuras – fisuras mayores a 0,3mm de ancho pueden afectar el rendimiento de sistemas adheridos de FRP por delaminación. Se deben inyectar a presión con epoxy de acuerdo con ACI 224.1R.

Pequeñas fisuras expuestas a entornos agresivo pueden requerir la inyección de resina para evitar corrosión del acero de refuerzo.

Reparación Estructural – Inyectar fisuras

Resinas de Inyección de viscosidad adecuada para penetrar por

procedimiento gravitacional o inyección a presión.

Sikadur 52 – ancho fisuras 0,3mm – 5mm

Sikadur 55 SLV – ancho fisuras 0,05mm – 0,3mm

Sistema reparado con propiedades restituidas para ser

reforzado. i.e. casi siempre proyecto de refuerzo considera

etapa de reparación “Solución debe ser Integral”

Refuerzo Estructural

Refuerzo Estructural – Ventajas Sistemas FRP

Diseño y Aplicación

Considerablemente más resistente y liviano que el acero

Disponible con distintos módulos de elasticidad, en grandes longitudes

y en distintos tipos de sección

Disponibilidad de guías de diseño y programas especializados para

diseño y especificación

Funcionalidad y Costos

Fácil instalación y rápida puesta en servicio

Solución poco invasiva (bajos espesores manteniendo servicio)

Bajos Costos del Sistema comparado con Soluciones Convencionales

Durabilidad

Mejor comportamiento expuesto a intemperie que el acero (corrosión)

Refuerzo Estructural – Tecnologías CFRP

Pletinas Sika® Carbodur® (+ adhesivo Sikadur® 30)

Sika® Carboshear® L (+ adhesivos Sikadur® 30 y Sika® Anchorfix® 3+)

Sistemas preesforzados Sika®

Sika® Carbostress®

Refuerzo Estructural – Tecnologías CFRP

SikaWrap®: Tejidos de fibra de carbono, vidrio y aramida. Aplicados

con resinas de fijación Sikadur® 330 o Sikadur® 300.

Refuerzo Estructural – Aplicaciones FRP

Confinamiento y refuerzo a

flexión, corte y torsión de vigas

y columnas de hormigón

armado.

Refuerzo a flexión de vigas de

acero

Refuerzo al corte de muros de

albañilería y hormigón armado

Refuerzo a flexión de losas.

Pletinas pueden ser aplicadas

pre-esforzadas, para mayores

requerimientos de refuerzo y

control de deformaciones.

Refuerzo Estructural – Diseño Hormigón Armado

Fib-Bulletin 14-2001

ACI 440.2R-2008

Refuerzo Estructural – Materiales

Cap 4. ACI 440 2R - 08:

Los materiales descritos en este capítulo (para Sistemas de Refuerzo FRP) son genéricos y no aplican a todos los productos disponibles comercialmente.

Normas para métodos de ensaye están siendo desarrolladas por diversas organizaciones como ASTM, ACI and CSA para caracterizar ciertos productos FRP.

FRP para Refuerzo de Estructuras de Hormigón

Armado y Albañilería – Métodos de Ensaye de

sistemas FRP

ACI 440.3R-2012

440.3R-12 Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for

Reinforcing or Strengthening Concrete Structures

Refuerzo Estructural – Softwares

Softwares Específicos para Diseño en base Fib-Bulletin 14 y ACI 440 2R,

entre otros.

Refuerzo Estructural – Diseño Albañilería

AC 125-2012 ACI 440.7R-2010

Refuerzo Estructural – Diseño Acero

CNR DT 202 / 2012 CIRIA C595-2004

Refuerzo Estructural – Diseño Sísmico

Fib-Bulletin 35-2006

ACI 440.F

(aún no disponible)

Sistema reforzado debe estar protegido ante solicitaciones

eventuales que pueden ser esperables durante su servicio.

(La función del refuerzo debe ser sólo reforzar)

Incendios

Sistemas FRP – Aspectos Complementarios

Protección Contra Fuego de Sistemas de Refuerzo FRP

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 60 120 180 240

Time [Minutes]

Tem

per

atu

re [°

C]

ISO 834 (BS 476, DIN 4102, AS1530)

Hydrocarbon (HC) fire curve

Hydrocarbon Modified (HCM) firecurve

RABT-ZTV (train)

RABT-ZTV (car)

RWS, RijksWaterStaat

ASTM E119

Temperatura de Servicio <50°C

• Temperaturas de servicio en el largo plazo para resina epóxica curada a

temperatura ambiente ~50°C

• Si hay exposición directa contra fuego, la resina epóxica pierde su resistencia

(y estabilidad) en el conrto plazo

Protección Contra Fuego

Canada Ensayos Finales (Viga y Columna Tamaño Real)

Pruebas finalizadas y aprobadas 18 Junio 2010

Certificados según ASTM / ACI standards / ULC-Listing

Sistemas incluidos para vigas T (flexión y corte)

Tejidos de Fibra de Carbono

Tejidos de Fibra de Vidrio

Resinas para Tejidos

Pletinas de Fibra de Carbono

Sistemas incluidos para columna rectangular

Tejidos de Fibra de Carbono

Resinas para Tejidos

Protección contra fuego Sikacrete 213F

Protección Contra Fuego con Mortero Ignífugo

Wrapped Column Fire Test Sikacrete-213F / SikaWrap

0

200

400

600

800

1000

1200

0 50 100 150 200 250 300

Time / Minutes

Te

mp

era

ture

/ °

C

Furnance

Sikacrete-213F Surface

Sikacrete-213F - SikaWrap

SikaWrap - Concrete

Reinforcement

NOTA: 40mm de mortero ignífugo como protección

Resultados Ensayo en Columna Sikawrap + Sikacrete 213F

Refuerzo CFRP

25

Protección mecánica y química

Sikalastic Poliurea

26

•Resistencia tracción – abrasión/impacto (ASTM C1138 – C418)

•Alta flexibilidad. (Elongación rotura máx. 425%)

•Rápida puesta en servicio (curado 24 hrs)

•Puenteo fisuras en hormigón – DIN EN 1062-7

•Baja permeabilidad (Impermeable)

•Resistencia química (acida – básica)

Revestimientos Sikalastic Poliurea

Principales Características

Resumen del Procedimiento:

• Probeta del material a evaluar (300 mm de diámetro x 100 mm de altura), se sumerge en

agua en un tanque de acero -previo curado y saturación- a edad de evaluación deseada.

• Probeta puede estar revestida.

• Una carga de 70 bolas de acero al cromo (1,700 ± 200 g), abrasionan e impactan la

superficie de la probeta debido al giro de aspas a 1,200 rpm.

• Probeta se somete a 6 ciclos de abrasión de 12 horas cada uno (ciclo estándar, puede

incrementarse para mayor severidad).

• La pérdida de volumen de la probeta (mm3) se divide por el área expuesta (mm2)

entregando un Espesor Medio de Abrasión en mm (ADA, por su sigla en inglés).

Sikalastic Poliurea – Resistencia impacto predominante bajo agua

Sikalastic Poliurea – Resistencia impacto predominante bajo agua

6,92

0,89

0,000,00

2,00

4,00

6,00

8,00

AD

A (m

m)

Espesor Medio de Abrasión ADA (mm). ASTM C1138

Sikalastic Poliurea – Resistencia impacto predominante bajo agua

Resumen del Procedimiento:

• Probeta del material a evaluar de dimensiones 40 x 40 x 5cm, se somete a un chorro de

arena (sandblasting) de arena silica natural entre 600 y 850 um.

• Probeta puede estar revestida.

• Se posiciona probeta en superficie horizontal y perpendicular al eje de la boquilla a una

distancia de 150 +/- 2,5mm, por un tiempo de 15min.

• Se mide volumen de desgaste con arcilla moldeable (peso especifico 1,61g/cm3)

Sikalastic Poliurea – Resistencia abrasión en seco

Sikalastic Poliurea – Resistencia abrasión en seco

Sikalastic Poliurea – Resistencia abrasión en seco

Hormigón H30

Sikalastic Poliurea – Resistencia abrasión en seco

Hormigón H30 revestido con Sikalastic 841ST @ 6mm EPS

Sikalastic Poliurea – Resistencia abrasión en seco