Refuerzo Estructural

Seminario Reparación y Refuerzo Estructural:
Terremoto en el Norte, Impactos y Desafíos
15 de mayo de 2014
“Desafíos proceso recuperación estructural”
Carlos Henríquez
Jefe de Desarrollo del Área Refurbishment de Sika Chile
www.cdt.cl
38 páginas
DESAFIOS PROCESO RECUPERACION ESTRUCTURAL
Carlos Henríquez Sch.
Ingeniero Civil - UTFSM
Iquique - Mayo 2014
INTRODUCCIÓN
Experiencia relevante en últimos terremotos para sistemas
estructurales tradicionales y no tradicionales (L’Aquila - Italia, 2009,
Concepción - Chile 2010, Christchurch – Nueva Zelanda 2010, Sendai
- Japón 2011).
Proceso de recuperación estructural debe ser considerado en forma
sistémica, considerando guías de diseño establecidas, altos
estándares constructivos y tecnologías complementarias.
Sistemas de Refuerzo Estructural FRP poseen más de 15 años de
experiencia en Latinoamérica. Existiendo gran avance en los últimos
5 años.
RECUPERACIÓN ESTRUCTURAL: SITUACIÓN
LATINOAMERICANA
En general, para América Latina se tiene normas asociadas a diseño
original, con algunas referencias para reparación, refuerzo y
protección estructural.
Desarrollo de guías de reparación, refuerzo y protección estructural
cada vez más intensivo en EE.UU, Europa y Asia. (ACI 440, Fib 14, Fib
35, EN 1504, etc.)
Necesidad de Investigación y Desarrollo Integral en tecnologías
especializadas de reparación, refuerzo y protección estructural.
Desafío: Diferenciación clara entre sistema y productos, para cumplir
con alcances buscados en el diseño.
ALCANCES RELEVANTES EN PROCESOS DE RECUPERACIÓN
ESTRUCTURAL
Diagnóstico de la estructura a recuperar es fundamental para el
proceso.
La reparación y/o refuerzo deben ser realizadas en forma óptima,
con los materiales, normas, diseños y procedimientos de aplicación
adecuadas.
Ingeniería, Construcción, Contratistas, ITO’s y Proveedores deben
estar completamente involucrados para realizar proyectos de
reparación y refuerzo estructural.
Se deben considerar aspectos complementarios para el servicio de
la estructura recuperada (protección contra fuego, medio ambiente,
impacto, etc.).
RECUPERACIÓN ESTRUCTURAL - PROCESO
DIAGNÓSTICO - EVALUACIÓN PARA RECUPERACIÓN
ESTRUCTURAL:
Información para estudio y análisis del desempeño
estructural del sistema en su estado actual.
Propiedades
Mecánicas del
Hormigón
Geometría y
Cuantía del
Acero Refuerzo
Propiedades
Mecánicas del
Acero Refuerzo
RECUPERACIÓN ESTRUCTURAL
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.
REPARACIÓN ESTRUCTURAL - CONSIDERACIONES
Correcta selección de materiales en base
compatibilidad y aplicabilidad es fundamental.
a
resistencia,
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 – RESTITUIR VOLÚMENES
Morteros Compatibles y de Trabajabilidad Adecuada.
Puentes de Adherencia de Estándares Superiores a los de Juntas de
Construcción (ASTM C881, Tipo II vs Tipo V).
Anclajes químicos e inhibidores de corrosión en algunos casos
particulares.
REPARACIÓN ESTRUCTURAL – INYECTAR FISURAS
Resinas de Inyección de viscosidad adecuada para penetrar (espesores
desde 0,05 mm a 5 mm).
En caso de mayores espesores se puede considerar puentes de
adherencia (5 mm a 25 mm) o lechadas cementecias.
El tratamiento (limpieza) de la fisura y sello es fundamental, así como
el procedimiento de aplicación.
REPARACIÓN ESTRUCTURAL – INYECTAR FISURAS
REFUERZO ESTRUCTURAL
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 – 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
REFUERZO ESTRUCTURAL – TECNOLOGÍAS FRP
Pletinas Convencionales + Adhesivos (Incluye Pletinas NSM)
Pletinas para Detalles + Adhesivos
Sistemas preesforzados (Control deformaciones)
REFUERZO ESTRUCTURAL – TECNOLOGÍAS FRP
Tejidos de Fibra de Carbono, Vidrio y Aramida + Adhesivos para
impregnación, saturación y revestimientos de protección.
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 – APLICACIONES FRP
REFUERZO ESTRUCTURAL – DISEÑO HORMIGÓN ARMADO
ACI 440.2R-2008
Fib-Bulletin 14-2001
ACI 440 2R.08 CAPÍTULO 15 (EXTRACTO):
El Módulo es el principal parámetro de comparación
entre sistemas (pletinas o manta)
ffe: Valor obtenido del producto entre el Nivel Efectivo de Deformación
(εfe) en el sistema de fibra de carbono y su Módulo de Elasticidad (Ef)
FRP – RESISTENCIA A FLEXIÓN
Estado último depende del
tipo de falla en el elemento
reforzado con FRP
El elemento de hormigón armado puede mantener su naturaleza
dúctil, pasando de un estado elasto-plástico a un estado bilineal
FRP – RESISTENCIA AL CORTE
Fibra de carbono
complementa resistencia al
corte aportada por el
hormigón y el acero
REFUERZO ESTRUCTURAL – DISEÑO ACI 440 2R
Ejemplos de diseño incluidos en la guía
REFUERZO ESTRUCTURAL – SOFTWARES
Software Específicos para Diseño en base Fib-Bulletin 14 y ACI
440 2R, entre otros.
REFUERZO ESTRUCTURAL – APLICACIÓN

Sika Carbodur + Sikadur 30
Sistema de Pletina de Fibra de Carbono
Pletina
Adhesivo de
Fijación
Preparación del
Substrato
Saturación Substrato
Saturación Pletina
Aplicación de la
Pletina
REFUERZO ESTRUCTURAL – APLICACIÓN

SikaWrap + Sikadur 330
Sistema de Tejido de Fibra de Carbono (Proceso Seco)
Tejido
Adhesivo de
Fijación
Preparación del
Substrato
Aplicación del
Tejido
Imprimación
Saturación
REFUERZO ESTRUCTURAL – DISEÑO ALBAÑILERÍA
ACI 440.7R-2010
AC 125-2012
DESARROLLOS DE INTERÉS – REFUERZO MUROS
ALBAÑILERÍA
GrillaSegunda
GRP
capa mortero
modificado
Primera
capa mortero
modificado
SISTEMAS FRP – ASPECTOS COMPLEMENTARIOS
Sistema reforzado debe estar protegido ante solicitaciones
eventuales que pueden ser esperables durante su servicio.
(La función del refuerzo debe ser sólo reforzar)
Incendios
Ataque Químico
Requerimientos Mecánicos (Impactos, Abrasión)
PROTECCIÓN CONTRA FUEGO CON MORTERO IGNÍFUGO
Resultados Ensayo en Columna
Refuerzo
CFRP
40mm de mortero ignífugo como protección
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto : Universidad del Bio Bio
Comuna : Concepción
Región : VIII
Elemento Intervenido: Vigas de hormigón armado
Diagnóstico: Aumento resistencia a flexión
Refuerzo
Aplicado:
Pletinas
de
fibra
de
®
®
Sika Carbodur S512
Año: 1998 (Primera aplicación Sika en Chile)
carbono
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto : Silos Industria Alimenticia
Comuna : Santiago
Región : Metropolitana
Elemento Intervenido: Muros de hormigón armado
Diagnóstico: Necesidad de confinamiento
Refuerzo Aplicado: 350 [m2] de tejido de fibra de carbono
SikaWrap® 230 C
Año: 2000
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto : Puente Rodrigo de Bastidas
Comuna : Villarrica
Región : IX
Elemento Intervenido: Pilas y muros de hormigón armado
Diagnóstico: Aumento de resistencia al corte por incremento de
solicitaciones
Refuerzo Aplicado: 200 [m2] de tejido de fibra de carbono
SikaWrap® 230 C y 25 [m] de pletinas de fibra
de carbono Sika® Carbodur® S512
Año: 2004
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto : Estacionamientos Edificio Comercial
Comuna : Las Condes
Región : Metropolitana
Elemento Intervenido: Vigas de hormigón armado
Diagnóstico: Aumento de capacidad al corte por incremento en
sobrecargas
Refuerzo Aplicado: 250 [m2] de con tejido de fibra de carbono
SikaWrap® 300 C
Año: 2007
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto : Refuerzo Edificio Comercial
Comuna : Estación Central
Región : Metropolitana
Elemento Intervenido: Columnas, losas y muros de hormigón armado
Diagnóstico: Aumento de resistencias por incremento de sobrecarga
Refuerzo Aplicado: 1.650 [m2] de tejido de fibra de carbono SikaWrap® 230 C
Año: 2008
Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto
País
Elemento Intervenido
Refuerzo Aplicado
: Refuerzo Edificio Educacional (Concepción)
: Chile
: Muros de hormigón armado (refuerzo al corte)
: 2.500 [m] de pletina de fibra de carbono tipo S1512
Año
: 2012
DESAFIOS PROCESO RECUPERACION ESTRUCTURAL
Carlos Henríquez Sch.
Ingeniero Civil - UTFSM
Iquique – Mayo 2014