Reparación y Refuerzo de nstrucción Estructuras de …portal.coaseg.com/Portals/2/3 SAT/3 2 FONDO...

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Reparación y Refuerzo de

Estructuras de Hormigón

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Especialidades para

la Construcción y

la Industria

Mónica Sangil

Dpto. Técnico

Sika, SAU

5 Julio de 2012

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Sika Líder en especialidades químicas

Construcción

Materiales

Industriales

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n 4

102 Años de

Historia…

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Sika Poder de Innovación desde su fundación en 1910

Fundada en 1910 por Kaspar Winkler

En constante crecimiento es uno de los proveedores mundiales líderes en productos químicos para construcción

Énfasis en soluciones integrales novedosas

Comprometidos con el medio ambiente y la sostenibilidad

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n 6

Sika Compañía líder multinacional con una red global de empresas

trabajando en especialidades químicas para la construcción y la

industria. Presente en 72 países con más de 12.000 empleados.

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n Sika Construcción

Campos de Mercado Integrados

7

Plantas de hormigón Salud, Educación y Ocio

Infraestructuras

Obras Hidráulicas Edificación

Mantenimiento Industrial

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Sika Construcción

Campos de aplicación

Impermeabili-

zación

Rellenos y Anclajes

Reparación, Refuerzo y Protección

Pavimentos y

revestimientos

Sellado y pegado

elástico

Producción

de Hormigón

y Mortero

Co

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n Reparacíón y Refuerzo de Estructuras de Hormigón

ÍNDICE: 1. Reparación de estructuras de hormigón

I. Causas de degradación de edificios

II. Introducción a la normativa Actual UNE EN 1504

y Marcado CE

i. Reparación Estructural

Reparación del hormigón

Refuerzo de la estructura

ii. Reparación No estructural

2. Refuerzo de estructuras

III. Tipos de refuerzo

I. Adicción de hormigón

II. Elementos metálicos adheridos

III. Composites de fibra de carbono

I. Sika Carbodur

II. Sika Wrap

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10

Reparación de hormigón

1. REPARACIÓN

i. Reparación de Estructuras

UNE EN 1504:3

Productos y Sistemas para la reparación de

estructuras de hormigón

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11


1. Reparación de estructuras

Los 10 documentos que forman la UNE 1504

contienen toda la información necesaria no

solo para la especificación y aplicación de los

productos sino también para la fabricación de

los mismos

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12


Contenido de la UNE 1504

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Red Comercial Dic 07 /

JGD /BU Constractor Reparación de hormigón Fases del proceso de reparación

UNE 1504-9 (B.4.1)

1. Evaluación del estado de la estructura

2. Identificación de las causas del deterioro

3. Definición de los objetivos de reparación

4. Selección de los principios para la reparación

5. Selección de los métodos

6. Definición de las propiedades de los productos

7. Especificación del mantenimiento posteriores a la reparación

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Ataque Mecánico Carbonatación

Reacciones Corrientes

Químicas Eléctricas

Erráticas

Degradación Física Contaminantes

Corrosivos

14 Reparación de hormigón

Causas de la degradación de las estructuras

Daños en el hormigón Daños de la

armadura

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Reparación de hormigón CAUSAS DE POSIBLES DAÑOS EN UNA

ESTRUCTURA DE HORMIGÓN (UNE 1504)

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Causas habituales de los daños

y deterioro en el Hormigón

Defectos y Daños en el Hormigón

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8



Defectos y Daños en el Hormigón

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Daños en el Hormigón debido a la corrosión de armaduras

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0




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Reparación de hormigón 22

CAUSAS DE POSIBLES DAÑOS EN UNA

ESTRUCTURA DE HORMIGÓN (UNE 1504)

Los principios se basan en fundamentos físicos ó químicos que

conducen a la prevención o estabilización de los procesos del

deterioro físico ó químico del hormigón, así como los procesos

de corrosión de la armadura

• Principios 1-6

Relativo a los defectos del hormigón

• Principios 7-11

Relativos a la protección frente a la corrosión

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23

PRINCIPIOS DE LA REPARACIÓN Y

PROTECCIÓN (UNE 1504) Relativos a defectos de hormigón

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PRINCIPIOS DE LA REPARACIÓN Y

PROTECCIÓN (UNE 1504) Relativos a protección frente a la corrosión

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25

Reparación de hormigón Reparación y Refuerzo de Estructura

PRINCIPIOS Y MÉTODOS RELATIVOS A LOS DEFECTOS DEL HORMIGÓN

1 (PI).- Protección contra la penetración

reducción o prevención de la entrada de agentes adversos,

como el agua, otros líquidos, vapor, gas, agentes químicos y

biológicos.

2 (MC).- Control de humedad

Ajuste y mantenimiento del contenido de humedad en el

hormigón dentro de una intervalo de valores especificado.

3 (CR).- Restauración del hormigón

Restauración del hormigón original de un elemento de la

estructura a la forma y función especificada originalmente;

restauración de la estructura de hormigón por sustitución

parcial

4 (SS).- Refuerzo estructural

Incremento o restauración de la capacidad portante de un

elemento de la estructura de hormigón

5 (PR).- Resistencia al ataque físico

Incremento de la resistencia al ataque físico o mecánico

6 (RC).- Resistencia a productos químicos

Incremento de la resistencia de la superficie del hormigón al

deterioro por ataque químico

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Reparación de hormigón PRINCIPIOS Y MÉTODOS RELATIVOS A LOS DEFECTOS DE

LAS ARMADURAS

7 (RP).- Conservación y restauración del pasivado

Creación de las condiciones químicas en las que la superficie de la

armadura se mantenga o retorne a las condiciones del pasivado

8 (IR).- Incremento de la resistividad

Incremento de la resistividad eléctrica del hormigón

9 (CC).- Control catódico

Creación de las condiciones para que las áreas potencialmente

catódicas de la armadura hagan imposible alcanzar una reacción

anódica

10 (CP).- Protección catódica

11 (CA).- Control de áreas anódicas

Creación de las condiciones para que las áreas potencialmente anódicas

de la armadura hagan imposible una reacción de corrosión

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27

Reparación de hormigón Selección de los Métodos para la reparación UNE - EN 1504:9

Principio 3 Restauración

del hormigón

3.1.- Aplicación de mortero a mano

3.2.- Relleno con hormigón

3.3.- Proyección de hormigón o mortero

3.4.- Reemplazo de elementos

Principio 4 Refuerzo

estructural

4.1.-Adicción o reposición de barras de acero estructural

embebidas o exteriores

4.2.- Instalación de barras de unión en agujeros prefabricados

u horadados en el hormigón

4.3.-Adhesión de chapas

4.4.-Adicción de hormigón o mortero

4.5.-Inyección de fisuras, huecos e intersticios

4.6.-Relleno de fisuras, huecos e intersticios

4.7.-Pretensado –(post-tensado)

Principio 7 Conservación

o restauración

del pasivado

7.1.-Incremento del recubrimiento de la armadura con

mortero de cemento u hormigón adicional

7.2.-Reemplazo del hormigón contaminado o carbonatado

7.3.-Realcalinización electroquímica del hormigón carbonatado

7.4.-Realcalinización del hormigón carbonatado por difusión

7.5.-Extracción electroquímica de los iones cloruro

Co

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Restauración del Hormigón (CR)

UNE-EN 1504 Principio 3:

Métodos

•3.1. Morteros de aplicación manual

•3.2. Vertido de morteros

•3.3. Proyección de morteros

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3.1 Morteros de aplicación manual

• Método tradicional

• Amplia gama de morteros Sika de

diferente especificación

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3.2 Relleno con hormigón o mortero

• Reparaciones mediante vertido o

relleno

• Regenerar grandes áreas y

secciones de hormigón

Co

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1



3.3 Hormigón o mortero proyectado

• Grandes volúmenes

• Recubrimiento adicional al hormigón

• Áreas de difícil acceso

• Criterios de aplicación especiales

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n 3

2

7.1 Incremento del recubrimiento de la armadura con

mortero de cemento u hormigón adicional

Conservación o Restauración del Pasivado (RP)


• Adición de morteros cementosos

u hormigón

•Aplicación de una lechada de

protección

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Conservación o Restauración del Pasivado (RP)


• Protección por la alcalinidad de

sus contornos

7.2 Reemplazo del hormigón carbonatado o

contaminado

Co

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n 3

4

EN 1504-7 Protección contra la corrosión

Cubre el principio 11 (Control de áreas anódicas) con 2

métodos de aplicación

• Método 11.1: Revestimientos activos (que contengan cemento

Portland o pigmentos activos, que funcionen como inhibidores o que

provean protección localizada contra la corrosión.

• Método 11.2: Barreras de protección que aislen la armadura del

agua de los poros de la matriz cementosa circundantes

Co

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35

Reparación de hormigón Principio 3.- Restauración del hormigón Aplicación del mortero a

mano

R4 R3 R2 R1

Clase R4 Clase R3 Clase R2 Clase R1

Resistencia a Compresión 45 MPa 25 MPa 15 MPa 10 MPa

Contenido en Iones Cloruro

Adhesión 2,0 MPa 1,5 MPa

2,0 MPa 1,5 MPa 0,8 MPa

DURABILIDAD

Resistencia a Carbonatación(not required if coated)

Sin requisito

Módulo de Elasticidad 20 GPa 15 GPa Sin requisito

Retracción/Expansión

controladas

Sin requisito

dK Control del hormigón C(0,45)

0,05% 0,05%

0,8 MPa

Resistencia de unión después del ensayo

Max fisuración <0.05mm

Sin fisuación >0.1mm

Estructural No Estructural

RequisitoCaracterísticas de las

prestaciones

Co

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Reparación de hormigón (CC) Base Inorgánica: Mortero y Hormigón Tradicional / Mortero

Mejorados (tipos de cementos y adicciones)

(PC) Base Orgánica: Ligante a base de resinas y polímeros (epoxi,

poliéster, poliuretano, etc)

(PCC) Mixtos: Orgánico + Inorgánico combinados (epoxi-cemento,

poliuretano-cemento, etc)

Ventajas de los morteros con polímeros:

Mejoran la adherencia

Mejoran la resistencia a tracción

Bajan la tendencia a fisuración

Mejoran el curado interno

Mejoran la impermeabilidad

Reducen el agua de amasado

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¿Qué haríamos ante esta situación?

Principios: 3 y 4

Co

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Principio: 1,2,3,7,8 y 11

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Principio 1,2,3 y 5

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n 4

0

Fases generales

de reparación

Saneado

Limpieza

Pasivación

Regeneración

Revestimiento

Protección

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Saneado

Eliminar todas las partículas sueltas del

hormigón, roto, descompuesto, restos de

lechadas, etc…

Co

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Preparación del soporte

Eliminar el hormigón suelto cercano a las barras

Superficie rugosa

Realizar el control de obra resistencia mínima a tracción

Co

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Preparación de las armaduras

Limpieza de las barras

Utilizar chorro de arena o agua a presión (1100 bar)

Realizar un control de calidad

Co

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n

Añadir la cantidad exacta de agua

Añadir el polvo al agua

Mezclar durante 3 minutos con batidora

Mezclado del mortero

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Brocha para pequeñas apliciones

Cucurucho mágico para grandes áreas

Cubrir completamente

Pasivado de armaduras

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Humectación del soporte

Saturar el soporte con agua

Eliminar el exceso de agua

Comenzar la aplicación con las superficies mates

Co

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Puente de unión

Humedecer previamente el soporte

Brocha (aplicaciones pequeñas)

Cucurucho mágico

(grandes áreas)

Co

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Regeneración con mortero

Prehumedecer

Rellenar todos los huecos por detrás de las barras

Aplicar en capas

Co

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Aplicación por proyección

Vía Húmeda

Vía Seca

Co

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Regularización y alisado

Co

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Curado

Prevenir un secado prematuro

Proteger la zona de la acción

directa del sol, del frio, de las

heladas, etc,

Co

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Paso 1 : Pasivación

Paso 2: Puente de

adherencia

Paso 3: Mortero de

reparación

Paso 4: Mortero de

regularización

Paso5: Sistema de

protección

Co

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n 53

Caso 1: Edificios de hormigón

Requisitos:

No puede

cambiar el

aspecto estético

Se debe proteger

la armadura

frente a la

corrosión

Co

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n 54

Caso 2: Puentes de hormigón

Requisitos:

Protección

duradera frente a

la penetración de

gases y líquidos

Protección frente a

fisuración del

hormigón (<0.5

mm)

Sistemas

ecológicos

Co

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n 55

Caso 3: Torres de refrigeración

Requisitos:

Protección duradera y

resistente frente a

humos y gases

agresivos

Protección frente a la

penetración de agua

con pequeñas fisuras

(<0.3 mm)

Co

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REFUERZO ESTRUCTURAL

Co

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Principio 4: Refuerzo estructural

¿POR QUÉ LA NECESIDAD DE REFORZAR?

• Errores de proyecto (cálculos, planos… )

• Errores de ejecución (calidad de los materiales…)

• Cambios del esquema estructural (huecos en

ascensores o escaleras … )

• Accidentes en la estructura

• Cambios de uso

• Aumento de cargas

Rehabilitación de Estructuras

Co

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Principios y Métodos de la reparación y protección del Hormigón:

EN-1504

Co

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REFUERZO DE ESTRUCTURAL

Fibras

Carbono

Chapas

Angulares-Presillas

Hormigón

Proyectado

Hormigón

Encofrado

Refuerzo

En servicio

HORMIGON


Co

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RECRECIDO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Consiste en aumentar la sección de elementos de hormigón

armado para poder absorber las cargas superiores a las previstas

en el proyecto.

Se utilizará cuando:

Tengamos grandes necesidades de refuerzo

Hormigón existente sea de muy mala calidad

No haya problemas de espacio


Co

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Tipos de recrecido:

Con hormigón armado ( espesor > 7 cm)

Con micro hormigón polimérico (espesor 3 a 7

cm)

Con mortero polimérico ( espesor 1 a 3 cm)


Co

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Rehabilitación de Estructuras RECRECIDO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Co

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VENTAJAS INCONVENIENTES

-Bajo Coste

- Facilidad de ejecución

- Menor especialización de

la mano de obra

-Aumento de las

dimensiones de la

estructura

-Necesitan más tiempo

para entrar en carga



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REFUERZO

MEDIANTE

HORMIGÓN

ENCOFRADO


Co

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Refuerzo mediante Hormigón Encofrado


Co

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Principio 4: Refuerzo estructural

Refuerzo mediante Elementos Adheridos

• Elementos Adheridos (refuerzo)

• Elementos Adherentes (adhesivo)


Co

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Elementos a adherir

• metálicos (chapas, pletinas…)

• composites prefabricados (Sika Carbodur)

• composites in-situ ( Sika Wrap )


Co

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Elementos adherentes

• Altas resistencias mecánicas

• Buena adherencia a cualquier soporte

• Resistencia al agua

• Resistencia a la temperatura

• Resistencia al envejecimiento

• Sin retracción


Co

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n

CHAPAS METÁLICAS PEGADAS

Consiste en la aportación de elementos de acero en

las piezas de hormigón que lo precisen.

El objetivo de esta técnica es:

Modificar o mejorar la capacidad

portante de la estructura

Consolidar una pieza.

Reemplazar los aceros doblados o

mal colocados.


Co

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n

Refuerzo mediante elementos metálicos

DESVENTAJAS • Preparado en fábrica

• Material difícil de transportar y manejar

• Longitudes limitadas

• Necesidad de apuntalar

• Dificultad en el cruce de chapas

• Corrosión

• Interferencias con otras actividades de la obra


Co

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n

Esquema de trabajo • Preparación adecuada del soporte

• Preparación de la chapa : chorreo y protección

• Pegado de la chapa

• Apuntalado ( mínimo 72 horas )


Refuerzo mediante elementos metálicos

Co

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n

Refuerzo

de un forjado mediante

pletinas metálicas


Co

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n

Refuerzo mediante pletinas metálicas


Co

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Co

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n

Refuerzo mediante pletinas metálicas


Co

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REFUERZO DE UN PILAR

MEDIANTE ANGULARES Y

PRESILLAS METÁLICAS


Co

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Refuerzo de un pilar mediante elementos

metálicos


Co

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9

Sika.pot

Co

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Polímeros de Fibra Reforzados (FRP)

Fibras de

Refuerzo Resina Epoxy

Polímero de Fibra Reforzado (FRP)


Co

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n 9

1

Producción

Proceso de Pultrusion

• Alineando con 24’000 fibras

• Temperatura del proceso 180° C

• Rodillos de 250 m de longitud

Rehabilitación de Edificios

Co

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n

Fibras:

Elementos con unas notables características mecánicas

(resistencias, módulos de elasticidad), encargados de

soportar las cargas.

Matrices:

Materiales encargados de dar monolitismo al conjunto, a

la vez que son capaces de aguantar ataques químicos,

abrasión, agentes atmosféricos,...

Polímeros de Fibra Reforzados (FRP)

Rehabilitación de Edificios

Co

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n 9

3

Ø = 5-7 m

Volumen contenido de fibras > 70%

Sika Carbodur CFRP 1.2 Millones de fibras paralelas en un

laminado. Sika CarboDur S512

Co

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n

Refuerzo mediante composites

prefabricados ( Sika Carbodur )

VENTAJAS

• Facilidad de manejo y colocación

• Longitudes ilimitadas

• Rápida ejecución

• No se corroe

• Elevadas resistencias


Co

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n 9

5

Material unidireccional

• Fibras paralelas a la

dirección de la

tensión principal

• Gran capacidad a

tracción


Co

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n 96

Refuerzo a flexión por

la cara traccionada

Funcionamiento como

una armadura exterior

Diseño estructural

según la recomendación

del FIB 14 (fédération international du béton)

Usos


Co

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n 97


Aplicación Sika Carbodur

Co

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Co

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Co

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n 1

00

Sika® CarboDur® vs láminas de acero

• No limites en longitud

• Fácil aplicación

Láminas de bajo peso

• Fácil cruce

Láminas delgadas (1.2 - 1.4 mm)

• Alto coste de material-muy bajo

coste de aplicación


Co

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n 1

01 Rehabilitación de Estructuras

Co

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Co

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Co

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REFUERZO EN VIGUETAS


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Refuerzo en viguetas


Co

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Tejidos compuestos

SISTEMA SIKA WRAP


Co

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n 1

13

Tejidos compuestos

Fibras de Carbono / Vidrio /

Fabricación Unidireccional 93 % de

fibras en una dirección

Min. desviación de fibras en la

intersección


Co

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n

Refuerzo estructural mediante

composites “in situ” (Sika Wrap)


Co

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SISTEMA SIKA WRAP


Co

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Co

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SISTEMA SIKA WRAP


Co

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Co

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n 1

29

Sistema Sika® CFRP

Sika® CarboShear L®

Sika® CarboDur®


Co

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Sistema Sika®

CarboShear®

Refuerzo de vigas a cortante.

Laminado: Sika®

CarboShear®

L

Adhesivo: SikaDur®

30

REFUERZO

Co

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1) 2)

3) 4)


Instalación del Sika® CarboShear L®

Co

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Co

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SikaWrap Anchor C

Cordón de fibra de carbono para la conexión

estructural y anclaje del tejido CFRP

Usos

* Anclaje y conexión de tejido y laminado de CFRP

* Ejecución de anclaje pasante en muros de

hormigón ó ladrillo , para la unión de los tejidos

CFRP.

Características

No sujeta a los fenómenos de corrosión

Extremadamente ligero y manejable

Elevada durabilidad y resistencia química

No necesita sistema de fijación mecánica temporal

Co

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Co

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Dpto. Técnico

www.sika.es

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