Reforzamiento Estructural con Fibra de Carbono

Reforzamiento Estructural Con Fibras De Carbono

Que son las fibras de reforzamiento estructural FRP?

Las Fibras Reforzadas con polímero (FRP) son materiales compuestos que consiste en fibras de alta resistencia en una matriz de polímero. Las fibras en un compuesto de FRP son el elemento principal que soporta las cargas y presentan muy alta resistencia y rigidez cuando se somete a tensión. Un laminado de FRP consistirá típicamente de varios millones de estos hilos delgados trenzados como fibras. La matriz de polímero protege las fibras de los daños, asegura que las fibras queden alineadas, y permite que las cargas se distribuyan entre muchas de las fibras individuales en el compuesto.

Hay una gran variedad de tipos de fibras y resinas que pueden ser utilizados para crear un compuesto de FRP. Las fibras son seleccionados en base a la resistencia, rigidez y durabilidad necesarias para la aplicación específica, y las resinas son seleccionadas basados en el entorno que la FRP estará expuesto a así como el método por el cual el FRP se está fabricando. Entre varias posibilidades, los tipos de fibras que se utilizan normalmente en la industria de la construcción son de carbono, vidrio y de aramida.

Los ingenieros aeroespaciales siempre han buscado formas de reducir el peso de las estructuras de aeronaves. Ellos desarrollaron el FRP como los materiales ligeros con la resistencia y la rigidez de los materiales que estaban acostumbrados. El automóvil, la defensa naval, y las industrias de artículos deportivos (por nombrar algunos) han adoptado desde 

entonces el uso de avanzados materiales compuestos en forma generalizada.

FRP se está utilizando ahora en nuestra industria para fortalecer hormigón, acero y estructuras de mampostería. Que compiten directamente con las técnicas tradicionales, como la ampliación de la sección, postensado externa y reforzamiento con placa de acero. El reforzamiento con placa de acero es un método de reforzamiento de estructuras al adherir placas de acero a la superficie de concreto en las zonas de altos esfuerzos de tracción.

FRP originalmente se origino hace unos 20 años en Japón y Europa como una alternativa de bajo costo, y bajo mantenimiento al reforzamiento con platinas de acero.

Los sistemas FRP de Carbono, Aramida y Fibra de Vidrio para 

la ingenieria civil.

Los sistemas de FRP en la industria de la reparación del hormigón se utilizan para reforzar las estructuras existentes. Puede ser necesario el fortalecimiento de las estructuras, debido a:

deterioro;

errores de diseño / construcción;

cambio en el uso o la carga;

actualización sísmica.

FRP esencialmente funciona como refuerzo en concreto y proporciona fuerza donde el hormigón es más débil en tensión.

FRP se puede utilizar en la parte inferior de la viga o losa para proporcionar resistencia a la flexión adicionales, a los lados de las vigas para proporcionar resistencia a la cizalladura adicionales, o envueltos alrededor de las columnas para proveer confinamiento y la ductilidad adicional (una preocupación fundamental en las mejoras sísmicas).

Entre muchas otras aplicaciones, concreto y muros de mampostería pueden ser reforzadas para resistir mejor las cargas sísmicas y el viento, los tubos de hormigón pueden ser cubiertas con FRP para resistir altas presiones internas, y de silos y depósitos pueden ser reforzadas para resistir presiones más altas.

Aplicaciones donde los sistemas existentes de FRP no pueden ser útiles incluyen la corrección de los problemas de perforación cortante (punching shear) en losas o zapatas, la corrección de los problemas de vibración, y proporcionar una mayor fuerza de compresión a las paredes.

En los casos en donde la FRP es útil, hay que reconocer que hay límites razonables a la fuerza complementaria ofrecida por la FRP. Por lo general, aumento de la fuerza hasta un 50% son razonables.

Porque Las Estructuras Necesitan Reforzamiento?

Refuerzo Insuficiente

Corrosión del refuerzo

Cambios del uso

Excesivas deflecciones

Daños Estructurales

Daños por Fuego

Mejoramiento Sísmico

Materiales Para el Reforzamiento Externo

Acero

Platinas

Camisas

Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP)

Laminas

Tejidos
Barras

Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP)
Tejidos
Barras
Comparacion de los sistemas de reforzamiento estructural externo.

Acero:
Bajo costo del material
Alto costo de instalación
Se Corroe
Pesado
Emsamblaje requerido
Alto costo de mantenimiento

Compuestos:

Alto costo del material
Bajo costo de instalación
No se corroe
Ligero
No requiere ensamblaje
Bajo costo de mantenimiento

Guias de Diseño

Un comité de la ACI ha producido un manual de diseño que evitara que cada

fabricante de CFRP o GFRP utilice una guia diseño no estandarizado.

Se trata de 440.2R-02: Design and Construction of

Externally Bonded FRP Systems forStrengthening Concrete Structures.

Responsabilidades del Diseñador.

Entender la filosofía del diseño

Verificar el uso apropiado de los sistemas

Entender las limitaciones de los FRPs

Verificar las condiciones de la estructura existente

Verificación de los resultados del calculo estructural.

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