Refuerzo Estructural
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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