Reforzamiento con Materiales Compuestos FRP

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Ing. Jorge Rendón

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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.

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Fibras/tejidos(carbono,vidrio)

Platinas CFRPpreformadasResina

(polímero)

=

Tejidos(CFRP,GFRP)

+

Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)

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Platinas de carbono CFRP:

Tejidos CFRP:


5


Tejido CFRP

Equipo pesado

Esfuerzos en una estructura sometida a cargas verticales y de sismo

Cortante

Flexo-compresión

Flexión

Cortante

FRP para:

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FRP para:

Esfuerzos en una estructura sometida a cargas verticales y de sismo

Cortante Cortante

Flexión

Confinamiento Cortante

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Guía de diseño norteamericana:

ACI 440.2R(2008)

8

Guías de diseño con FRP:

FIB 14 (2001) FIB 35 (2006)


9

Guías de diseño con FRP:

IPS2 (2008) JBDPA (1999)


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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

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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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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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Flexión en vigasDetalles Especiales

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Anclajes para el FRP:

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


Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales

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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)

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



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Platinas de carbono

Anclaje mecánico

Cielo raso



Anclaje mecánico

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



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Anclaje del FRP en reforzamiento a flexión de vigasMomento negativo



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Cortante en vigas

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Diseño a cortante de vigas con FRP:

Caso típico de reforzamiento a cortante con FRP

Diagrama de cortante

Configuración 2Configuración 1

Vu Vu

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Zona de anclaje

Compresión en el concreto

Fisuras de cortante

Eje neutro

FRP Sika en tensión

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Anclajes Mecánicos

FRP

Configuración 2 Configuración 3 Configuración 4Configuración 1

AceroConcreto FRP

ufscn VVVVV ≥++= )( ψφφ

f

ffefv

s

dfA )cos(sin αα +=fV

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Cortante en vigasDetalles Especiales

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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)



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Viga en Japón

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



37

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



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Anclajes CFRP

Anclaje del FRP con corbatines de FRP

Puente Paso No.5 (Tuluá) - COLOMBIA

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NudosDetalles Especiales

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NudosConfinamiento de rótulas plásticas

Cortante en zona de rótulas plásticas

Flexión en rótulas plásticas

Cortante en nudos

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Nudos con FRP: Detalles especiales

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46

Reforzamiento de nudos con CFRP



47

Reforzamiento de nudos con CFRP



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Muros con FRPDetalles Especiales

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


Muros con FRP: Detalles especiales

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

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



52

Edificio de Apartamentos – Zipaquirá

(Dic. 2005)

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Reforzamiento a cortante con tejido de fibra de carbono

Una capa por muro, 90 m2 en total

Tejido CFRP



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Anclajes de Tejido CFRP

Rollo de tejido CFRP



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Colocación del tejido CFRP



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FRP Tensionado

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Platinas de carbono postensadas


FRP Tensionado:

58

Platinas de carbono postensadas


FRP Tensionado:

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Extremo Fijo Extremo de tensionamiento


FRP Tensionado:

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• 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


FRP Tensionado:

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Marco permanente

Marco temporal


FRP Tensionado:

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FisurasRiesgo de falla por fatiga


FRP Tensionado:

63

Extremo fijo

Extremo de tensionamiento


FRP Tensionado:

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Y qué viene…..

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Lo que viene: Nudos

S. Pampanin – Nueva Zelanda

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Lo que viene: Losas

BRI – Japón

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Lo que viene: Columnas con muros

BRI – Japón

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Lo que viene: Aberturas en columnas, vigas y muros

BRI – Japón

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GraciasGracias

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