Existe un importante parque de estructuras que requiere su reparación debido a la degradación, actualización a nuevas normativas, cambios de uso… Para dar respuesta a estas exigencias, surge el refuerzo mediante platabandas de acero. Pero debido a su elevado coste de fabricación, ser elementos muy pesados, su dificultosa colocación y su rápido deterioro por corrosión, se limitó su uso.
Más recientemente aparecen los polímeros reforzados con fibras FRP (fiber-reinforced-polymer) como sustitutivo a las platabandas de acero.
El atractivo de los refuerzos con Sistema FRP reside en su durabilidad (resistente a la corrosión) y sus altas resistencias a la tracción; propiedades muy interesantes frente a los refuerzos tradicionales de platabandas de acero. A esto debemos añadir su alta relación resistencia/peso y la poca invasibilidad, proporcionando unos materiales muy manejables y rápidos de colocar.
Por todo ello, el refuerzo de estructuras de hormigón es el campo de la construcción donde más rápido y con mayor éxito se están aplicando los nuevos materiales compuestos. Los refuerzos con el Sistema FRP se realizan de forma muy rápida y con medios auxiliares ligeros. Esto se traduce en un ahorro de costes respecto a otros refuerzos tradicionales en torno al 40-50% compensando con creces el coste de materia prima.
¿Dónde aplicarlo?
Un refuerzo estructural mediante el Sistema ARS-OLYMPUS de fibras de carbono comprende los refuerzos frente a esfuerzos flectores, cortantes (y) confinamiento. Al ser productos anisótropos, trabajando en una sola dirección y únicamente absorben tracciones, deberán de disponerse en las zonas traccionadas de los elementos que se refuercen.
Se utilizan en:
- Rehabilitación de estructuras
- Cambios de uso que conlleven un incremento de cargas
- Adaptación a nuevas normativas
- Defectos de proyecto y/o de ejecución
- Reparación de estructuras dañadas con pérdida de sección resistente
Tipo de estructuras:
- Obra Civil: puentes, viaductos, depósitos, chimeneas…
- Obra de edificación: forjados unidireccionales, reticulares, losa, pilares…
Diseño de un refuerzo
Debido a la influencia de la temperatura en refuerzos que utilizan una interfaz de resina para su colaboración resistente, existen 2 posibilidades de dimensionar un refuerzo:
- Garantizar un coeficiente de resistencia residual mayor que 1 (resistencia del elemento / esfuerzo aplicado, ambos en ELS). En este caso garantizamos que ante una eventual pérdida de refuerzo en caso de incendio, el tiempo de resistencia al fuego estará únicamente determinado por el recubrimiento de la armadura
- Si el coeficiente de resistencia residual es inferior a 1, se deberá proteger el refuerzo frente a incendio para garantizar su resistencia al fuego según normativa. Deberá asegurarse que el adhesivo no alcance su temperatura de transición vítrea.
El refuerzo con Sistemas FRP tiene una alta resistencia a elevadas temperaturas (+600ºC). Sin embargo, las resinas epoxy de la interfaz tienen el punto de transición vítrea entre los 70 y 100ºC, dependiendo del fabricante.
Bases para el diseño
El estado inicial del elemento a reforzar puede requerir de algún tipo de reparación. Este deberá estar en perfectas condiciones cuando se vaya a aplicar el refuerzo y se deberá considerar en el diseño del refuerzo.
Los métodos de cálculo basados en los Estados Límite descritos en el Eurocódigo 2 así como en la EHE será de aplicación en el diseño. Es importante conocer las leyes de esfuerzos de los diferentes estados de carga para evaluar el factor de seguridad residual y la sección requerida de refuerzo.
El dimensionamiento se basa en una sección transversal y en las prestaciones de los materiales principales de refuerzo (Sistema ARS-OLYMPUS). Pero aplicando los factores de seguridad y tomando deformaciones de diseño (distintas de las características) descritos en la guía de diseño de refuerzo con materiales compuestos CEB-FIP.
Coste del material
El acero es un material económico si se compara con los Sistemas FRP. Los Sistemas FRP son materiales más costosos debido a que se requiere gran cantidad de energía en su fabricación.
Esto unido a que es un material poco utilizado en la construcción hace que el costo del material sea mayor. Se puede estimar que para la misma capacidad resistente, las fibras de carbono son más costosas que el acero.
Coste de la instalación
El Sistema ARS-OLYMPUS es un material extraordinariamente ligero y fácil de manipular. Esto hace que su aplicación e instalación muy rápida y que los medios auxiliares reducidos sean mucho más económicos.
En un día se pueden colocar varios cientos de metros lineales de refuerzo lo que hace que el rendimiento sea mayor y el costo por unidad de medida sea muy bajo.
En cambio los elementos de acero son pesados y rígidos. Necesitan equipos especiales para su transporte y colocación siendo necesario ejercer presión durante un determinado tiempo hasta que la resina endurezca. Por esto su coste de ejecución es más alto.
Esto nos lleva a la conclusión de que los Sistemas FRP instalados tienen un coste inferior a las soluciones con elementos de acero en la mayoría de los casos.
Coste de mantenimiento
Las platabandas de acero presentan problemas de corrosión, siendo necesario protegerlas varias veces a lo largo de su vida. En cambio las Sistemas FRP no presentan este problema, por lo que su coste de mantenimiento será muy inferior.
Durabilidad
La durabilidad en los refuerzos realizados con Sistemas ARS-OLYMPUS es bastante superior a los realizados en acero. Salvo impactos mecánicos o radiación solar excesiva, hay pocas cosas que puedan deteriorar los Sistemas FRP de refuerzo estructural.
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