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Universidad de Chile Facultad de Arquitectura y Urbanismo Departamento de Ciencias de la Construcción Curso: Construcción Av. IIl Prof. Walter Brehme Hidalgo
02/04/2013
TECNOLOGIA DEL HORMIGON
NELSON IGNACIO GUZMAN ZARATE
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO TECNOLOGIA EN HORMIGÓN
Universidad de Chile Facultad de Arquitectura y Urbanismo Departamento de Ciencias de la Construcción Curso: Construcción Av. IIl Prof. Walter Brehme Hidalgo
NELSON IGNACIO GUZMAN ZARATE
INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Introducción General REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Gracias a la fibra de
Carbono Podemos lograr
una forma señilla de
estructurar edificios.
Donde el interés por
este material ha ido
creciendo a lo largo del
tiempo
Resistencia Mecánica Térmica Química
+ Elasticidad
Crecimiento exponencial de visitas por Carbon-Fiber en “Google”
Aumento de Demanda de Fibra de Carbono por Año
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INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Composición REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Estructura Física de la fibra de Carbono
La fibra de carbono es un
largo cordón de unos
0.005x0.01 mm de
diámetro compuesto por
átomos de carbono
entrelazados entre si
formando cristales
alineados al eje de la
fibra
Atomo de Carbono
Tejidos de moléculas de carbonofibra de Carbono
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INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Propiedades de la fibra de carbono REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Similitud de propiedades P.Mecánicas > Acero Ligereza > Madera
Comparación de Resistencia de Nanotubos de Carbono, Fibras de Carbono, Acero y Kelar 49
Comparación de resiste a la tracción de la fibra de carbono y el acero
!El tejido de fibra de
carbono absorbe
exclusivamente
fuerzas de tensión!
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INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Tipo de estructura de la fibra de carbono
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Existen tejidos de fibra de
carbono
de distintas disposiciones
Tipo Wrap Disposición Unidireccional Tipo Capas Disposiciones Bidireccionales “En el caso de la construcción se usan prioritariamente los tejidos unidireccionales”
Tejidos unidireccionales de fibra de Carbono http://www.foromtb.com/
Tejidos bidireccionales de fibra de Carbono http://www.foromtb.com/
Tejido unidireccionales
Tejid
o b
idir
ecci
on
al
Demostración Direccional de la fibra de carbono http://www.applesfera.com/
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Fabricación del compuesto
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
La pultrusión es un proceso de fabricación favorable ya que es: Continuo De bajo coste Automático De alto volumen Las fibras (refuerzo) impregnadas con resina (matriz) son fraccionadas a velocidad constante a fin de obtener un producto de una sección prediseñada.
Proceso de fabricación de laminas de fibra de carbono
Productos = Compuesto de lamina de fibra de carbono Compuesto Final
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ventajas REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
- Mayor rigidez por
poco peso
- Mayor resistencia a
la corrosión
- Facilidad de
instalación
- Versatilidad en el
diseño por su
elasticidad
- Uniones mediante
adhesivos químicos
- Resistencia frente a
químicos externos
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Aplicaciones REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
El éxito de la fibra de carbono
depende mas del estado y
preparación del elemento al
que se aplicará. Donde
distinguiremos 3 casos:
- Reparación - Rehabilitación - Reforzamiento
Elementa Soluciones Integrales en refuerzo
reparación y rehabilitación Estructural. Elementa
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Reforzamiento REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Los refuerzos en estos
casos funcionan en
sentido unidireccional en
el sentido de las fibras.
“El éxito del
reforzamiento viene
determinado por el
estado y preparación en
el proceso de colocación
de las fibras de carbono” .
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INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Tipos de Refuerzo REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Existen distintos Tipos
de aplicación de los
refuerzos dentro del
marco general de
reforzamiento de
estructuras de hormigón
Refuerzo de losas Refuerzo de vigas por tracción general
Refuerzo a confinamiento
Refuerzo de vigas por tracciones especificas
Refuerzo de pilar completo
Refuerzo de losa
Refuerzo de muro por sismo
Postensado de estructuras Refuerzo de
viga completa
Refuerzo por perforación de losa
Refuerzo muro completo
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INVESTIGACION EN HORMIGON
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Reforzamiento en vigas de hormigón REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
En vigas de hormigón se
puede incrementar las
cargas admisibles lo cual
puede:
Incrementar la
resistencia
Incrementar la
resistencia
Incrementar la rigidez de
la viga
Incremento de la vida
útil
Mantiene las
dimensiones originales
de la viga.
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Reforzamiento en pilares de hormigón REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
El refuerzo
estructural con fibra de
carbono
El confinamiento
restringe la figuración
por compresión,
aumentando así la
ductilidad del elemento
estructural durante la
rotura.
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Reforzamiento en losas de hormigón REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
En la mayoría de los
casos las losas solo
requiere refuerzo
estructural de tracción.
- Aumento de
Resistencia.
- Aumento de rigidez
- Reducción de la
sección fisurada para
una mayor durabilidad
- Mantiene las
dimensiones
originales
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Reforzamiento en muros REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ventajas en Muros
Incrementar
reforzamiento sísmico
Incrementar ductilidad
del muro
Mejorar comportamiento
general
Reemplazar armaduras
cortadas debido a
perforaciones en los
muros
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Proceso de instalación de refuerzos REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
1) Inspección de la
Estructura
2) Analizar la
estructura existente,
Determinar las
causas para el
reforzamiento.
3) Ejecutar el Proyecto
de Reforzamiento
1
2
3
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Colocación del Refuerzo REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
1. Resina de
imprimación: Para
endurecer la
superficie de
hormigón
2. Resina de Pegado
del compuesto de
fibra: Pasta Epoxi o
Resina Epoxi
3. Acabado:
Espolvoreo de arena
de silice, para
posteriores pinturas
o revestimientos y
Protección a los
rayos UV.
1
2
3
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Tipos de Resinas de Pega REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Los Termoplasticos
adquieren la forma
deseada con calor
(Resina epoxi, resina
poliester, etc)
Los Termoestables
Estos solo se pueden
deformar una vez (PEEK, PPS, PEI)
Estructura de resinas termoplásticas Estructura de resinas termoestables
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Refuerzos a Flexión REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Permite incrementar la
capacidad a flexión de
los elementos
Momento flector
Acción de fibra de carbono sobre momento flector
Tracción
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Refuerzos a Cortante REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Permite colocar estribos
de corte por el lado
exterior para soportar
cualquier nivel de
solicitación
Esquema de esfuerzo cortante
Grafica de fuerza aplicada en la fuerza cortante
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Refuerzos a Confinamiento REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Permite incrementar
resistencia a
compresión y al corte
sísmico
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Internacionales REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Nueva terminal sur
Aeropuerto de Barcelona.
Edificio Procesador
(Barcelona)
Refuerzos por
montacargas en losas de
hormigón
Refuerzos de losas de
forjado para apoyo de
rampas mecánicas en
losas de hormigón
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Internacionales
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Edificio de aparcamientos
en Arenys de mar
(Barcelona)
Refuerzo Estructural de 6
pilares en planta sótano -4
afectados por resistencia
del hormigón con fibra de
carbono
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Internacionales
REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Edificio de oficinas
Inmocaralt en Sant Joan
Despí (Barcelona)
Refuerzos con laminado
de fibra de carbono por
flexión positiva y negativa
para refuerzo a
punzonamiento
Refuerzode una planta
destinada a recibir una
carga muy superior a la
proyectada
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Nacionales REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Mall Plaza Alameda
(Chile)
Refuerzos de losas de
apoyo por tensión
admisible en
estacionamientos
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Nacionales REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Gimnasio Nueva Imperial
(Chile)
Refuerzos de Pilares Por
fisuras especificas
Refuerzos Verticales de
Pilares por exceso de
tracción de sobrecarga de
techumbre
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Nacionales REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Puente el Durazno (Chile)
Refuerzos de losas de
apoyo por tensión
admisible
Refuerzo de Vigas por
tensión admisible
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Ejemplos Nacionales REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Perforaciones en edificio
Gran Santiago (Chile)
Refuerzo en forma de
corchete para tención en
la losa
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Empresas Chilenas REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Empresas dedicadas a la
producción e instalación
de fibra de Carbono
Fibrwrap Chile - Manquehue 520
Fibrwrap Chile - San Antonio 19
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
Conclusión REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
La fibra de carbono es uno
de los mejores
compuestos para poder
reforzar estructuras
complejamente difíciles de
reparar y este método si
bien incide en la visión
que se tiene sobre un
proyecto puede ser la
mejor opción para
estructurar edificios.
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REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
BIBLIOGRAFIA REFUERZOS CON FIBRA DE CARBONO
- Tesis. Nuevas tecnologías de reforzamiento del hormigón.
Daniela Díaz Andrés Hernández
- Investigación. Polímeros reforzados con fibras. Javiera
Balut, Sarah Devetak, Daniela Hernández, Camilo López
- Investigación. Refuerzos con “Polímeros reforzados con
fibra”. Pamela Espinoza, Ivan Maureira, Christian Soria
- Investigación. Fibra de Carbono. Presente y futuro de un
material revolucionario. Carolina Llano Uribe
- Investigación. Elementa Soluciones Integrales en refuerzo
reparación y rehabilitación Estructural. Elementa
- http://www.carbon-fiber.com/
- http://espanol.answers.yahoo.com/question/
- http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/
- http://www.applesfera.com/
- http://www.elese.cl/aplicaciones-especificas/