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Ing. Jorge Rendón

rendon.sika@co.sika.com

jorgrendon@gmail.com

Agosto de 2014

Reforzamiento con Materiales

Compuestos FRP

Detalles Especiales de Anclaje

Jorge Alberto Rendón Ospina

• Ingeniero Civil. Universidad Nacional de Colombia, Manizales. 1992.

• Especialización en Estructuras. Building Research Institute, Japón. 1998.

• Especialización en Diseño Estructural. Instituto de Ingeniería SísmicaIZIIS, Macedonia. 2000.

• Miembro del Comité ACI440, Reforzamiento de Estructuras conMateriales Compuestos FRP.

• Ingeniero de Rehabilitación de Estructuras de Sika Colombia S.A. desde2001.

• Experiencia de 22 años en Diseño Estructural.

• Conferencista en Países como: Argentina, Brasil, Bolivia, Canadá, Chile,Colombia, Costa Rica, República Dominicana, Ecuador, Nicaragua,Panamá, Perú, Uruguay, Venezuela.

3

Fibras/tejidos(carbono,vidrio)

Platinas CFRPpreformadasResina

(polímero)

=

Tejidos(CFRP,GFRP)

+

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

4

Platinas de carbono CFRP:

Tejidos CFRP:

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

5

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Tejido CFRP

Equipo pesado

Esfuerzos en una estructura sometida a cargas verticales y de sismo

Cortante

Flexo-compresión

Flexión

Cortante

FRP para:

6

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP para:

Esfuerzos en una estructura sometida a cargas verticales y de sismo

Cortante Cortante

Flexión

Confinamiento Cortante

7

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Guía de diseño norteamericana:

ACI 440.2R(2008)

8

Guías de diseño con FRP:

FIB 14 (2001) FIB 35 (2006)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

9

Guías de diseño con FRP:

IPS2 (2008) JBDPA (1999)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Guía de diseño norteamericana: Mampostería

ACI 440.7R (2010)

La primera aplicación de

FRP en Latinoamérica

Puente Cocorná - Vía Bogotá-Medellín

(Junio de 1996)

Reforzamiento puente Cocorná

Reforzamiento a cortante con platinas CFRP, 162 m

Filosofía de diseño: Guía alemana

Diseño: Ing. Francisco Toro

Costo: $20 millones (US$8.700)

Colocación de las platinas CFRP

Reforzamiento puente Cocorná

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Flexión en vigas

16

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP:

Caso típico de reforzamiento a flexión con FRP

Pilote

Platina de carbono

7 m 7 m

Shiploader

Tensión

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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP:

As

Af

b

εf

εC

εS

h

dc

fS

ff

fC

CC = β1cbf’c

TS = ASfS

Tf = Afff

β1c

α1f’ c

Eje neutro

Sección Deformaciones unitarias

Equilibrio de Fuerzas (Distr. Esfuerzos no lineal)

Equilibrio de Fuerzas (Distr. Esfuerzos equivalente)

Compresión

Tensión

L

Tensión

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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP:

19

Flexión en vigasDetalles Especiales

20

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Anclajes para el FRP:

21

Anclaje hecho de FRPTomado de la Guía Europea de FRP Fib 14 (2001)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

22

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP: Detalles especia les

Anclaje del FRP en reforzamiento a flexión de vigasGuía Europea de FRP Fib 14 (2001)

23

Anclaje del FRP en reforzamiento a flexión de vigasGuía Europea de FRP Fib 14 (2001)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP: Detalles especia les

24

Platinas de carbono

Anclaje mecánico

Cielo raso

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP: Detalles especia les

Anclaje mecánico

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Anclaje del FRP en reforzamiento a flexión de vigasEdificio de apartamentos en Caracas (2007)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP: Detalles especia les

26

Anclaje del FRP en reforzamiento a flexión de vigasMomento negativo

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a flexión de vigas con FRP: Detalles especia les

27

Cortante en vigas

28

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP:

Caso típico de reforzamiento a cortante con FRP

Diagrama de cortante

Configuración 2Configuración 1

Vu Vu

29

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP:

Zona de anclaje

Compresión en el concreto

Fisuras de cortante

Eje neutro

FRP Sika en tensión

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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP:

Anclajes Mecánicos

FRP

Configuración 2 Configuración 3 Configuración 4Configuración 1

AceroConcreto FRP

ufscn VVVVV ≥++= )( ψφφ

f

ffefv

s

dfA )cos(sin αα +=fV

31

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP:

32

Cortante en vigasDetalles Especiales

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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

Esquema A

Esquema B

Esquema C

Esquema D

Esquema E

Esquema F

Angulos, pernos y platinas de acero

FRP

Más Efectivo Menos Efectivo

Fisura

Fuente:JBDPA

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Anclaje del FRP en reforzamiento a cortante de vigasTomado de la Guía Europea de FRP Fib 14 (2001)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

35

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

Viga en Japón

36

Anclaje del FRP en reforzamiento a cortante de vigasEdificio de apartamentos en Caracas (2007)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

37

Anclaje del FRP en reforzamiento a cortante de vigasEdificio de oficinas en Valencia-Venezuela (2008)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

38

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

Anclajes CFRP

Anclaje del FRP con corbatines de FRP

Puente Paso No.5 (Tuluá) - COLOMBIA

39

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

40

NudosDetalles Especiales

41

NudosConfinamiento de rótulas plásticas

Cortante en zona de rótulas plásticas

Flexión en rótulas plásticas

Cortante en nudos

42

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

43

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

44

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

45

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

46

Reforzamiento de nudos con CFRP

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

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Reforzamiento de nudos con CFRP

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Nudos con FRP: Detalles especiales

48

Muros con FRPDetalles Especiales

49

Anclaje del FRP en el perímetroTomado de K. Kobayashi (2004)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

50

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

Anclaje del FRP en el perímetroTomado de K. Kobayashi (2004)

51

Anclaje del FRP en el perímetroTomado de la Guía Japonesa de FRP (1999)

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

52

Edificio de Apartamentos – Zipaquirá

(Dic. 2005)

53

Reforzamiento a cortante con tejido de fibra de carbono

Una capa por muro, 90 m2 en total

Tejido CFRP

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

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Anclajes de Tejido CFRP

Rollo de tejido CFRP

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

55

Colocación del tejido CFRP

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Muros con FRP: Detalles especiales

56

FRP Tensionado

57

Platinas de carbono postensadas

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

58

Platinas de carbono postensadas

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

59

Extremo Fijo Extremo de tensionamiento

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

60

• Sacar núcleos, preparar superficie

• Marcos de reacción de acero

• Corte de la platina CFRP a medida

• Soporte temporal

• Montaje de las cabezas de CFRP

• Colocar la platina CFRP, gato hidráulico

• Tensionar

• Llenar con mortero epóxico

• Quitar el gato hidráulico

• Quitar el soporte temporal

• Adhesivo platina

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

61

Marco permanente

Marco temporal

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

62

FisurasRiesgo de falla por fatiga

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

63

Extremo fijo

Extremo de tensionamiento

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

FRP Tensionado:

64

Y qué viene…..

65

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Lo que viene: Nudos

S. Pampanin – Nueva Zelanda

66

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Lo que viene: Losas

BRI – Japón

67

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Lo que viene: Columnas con muros

BRI – Japón

68

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

Lo que viene: Aberturas en columnas, vigas y muros

BRI – Japón

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GraciasGracias

rendon.sika@co.sika.com