Procedimiento de refuerzo de estructuras de Hormigón armado con materiales CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers)

El proyecto refuerzo de estructuras de hormigón armado con materiales CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers), aplicación al caso de refuerzo de una viga típica y a columnas de un edificio de estacionamientos subterráneos, se presenta como procedimiento de diseño referencial, para que estudiantes y profesionales, en función de sus necesidades, puedan utilizar y calcular refuerzos estructurales con pletinas o tejidos FRP.

Este documento comprende detalladamente los procedimientos que se deben seguir para diseñar un refuerzo estructural con CFRP ante esfuerzos de flexión, corte, compresión y flexo-compresión en vigas y columnas de hormigón armado; estableciendo también las ventajas y desventajas de esta técnica frente a los métodos tradicionales.

Finalmente, en base a los parámetros de diseño presentados, se realiza el reforzamiento de una viga a flexión y corte y el reforzamiento a flexo-compresión de una columna. Se realiza una evaluación económica de implementar esta técnica, dando como resultado importantes conclusiones acerca del uso del CFRP en el campo de la Ingeniería Civil, relacionados con limpieza en su ejecución y costos.

Contenido:

• Glosario
• Reforzamiento estructural
• Los materiales FRP
• Generalidades y propiedades de los materiales
  • Sistemas de refuerzo estructural
  • Tipos de FRP
    • Tipos de materiales y sus propiedades mecánicas
    • Formas en que se encuentra el CFRP
  • Campo de aplicación de los FRP
• Consideraciones de diseño del refuerzo FRP
  • Límites del reforzamiento
  • Resistencia estructural al fuego
  • Fluencia del acero, seguido por despegue o delaminación del FRP
  • Capacidad global de la estructura
  • Aplicaciones sísmicas
  • Selección de los sistemas FRP
    • Consideraciones ambientales, de la carga, de durabilidad, de selección de recubrimientos
  • Propiedades de diseños de los materiales
• Diseño a flexión
  • Consideraciones generales
    • Resistencia a cortante de la sección
    • Deformación del substrato existente
  • Resistencia nominal
    • Modos de falla.
    • Nivel de deformación en el refuerzo FRP
    • Nivel de esfuerzo en el refuerzo FRP
    • Ductilidad.
    • Capacidad de servicio
    • Límite de esfuerzo de rotura por fluencia plástica y de fatiga
    • Aplicación a una sección rectangular reforzada con acero
• Diseño a cortante
  • Consideraciones generales
  • Esquemas de envolturas
  • Resistencia nominal al corte
  • Contribución del sistema FRP en la resistencia a cortante
    • Deformación efectiva en láminas
    • Espaciado en láminas FRP
    • Límites de reforzamiento
• Diseño de elementos sometidos a carga axial o a una combinación de carga axial y flexión
  • Compresión axial pura
  • Secciones transversales circulares
  • Secciones transversales no circulares
    • Consideraciones de servicio
  • Compresión axial y flexión combinadas
  • Mejora de la ductilidad
    • Secciones transversales circulares
    • Secciones transversales no circulares
    • Tracción axial pura
• Descripción del caso de análisis Bases de cálculo estructural
• Análisis estructural y decisión de refuerzo
  • Análisis sísmico según nch433 of.96 decreto nº61 (cargas originales) y (cargas nuevas)
  • Comparación de esfuerzos en elementos estructurales
  • Decisión de refuerzo
• Casos de diseño
  • Reforzamiento a flexión de una viga interior
  • Reforzamiento a cortante de una viga T interior
  • Y reforzamiento a carga axial y flexión de una columna
• Comparación económica del uso de los cfrp v/s otros materiales
• Comentarios y conclusiones
• Referencias
• Anexos

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Autor: IVÁN NAVARRETE TERUEL
Universidad Tecnica Federico Santa Maria
Departamento de Obras Civiles | Valparaiso – Chile

Gracias a las personas que son autoras de estos archivos; aquellas que comparten con nosotros para difundirlos y así puedan llegar a los estudiantes e ingenieros que más lo necesitan..