Criterios de diseño para el refuerzo de estructuras con materiales compuestos con fibra de carbono
Design criteria for the reinforcement of structures with carbon fiber composite materials
En la presente comunicación se describe un sistema de refuerzo de estructuras de hormigón aplicando materiales compuestos (M. C.), constituidos por fibras de carbono y resina epoxídica, en forma de laminados adheridos externamente a la estructura. Junto a una breve descripción del concepto de M. C. y sus propiedades, se resumen los criterios de diseño empleados en el proyecto de las estructuras reforzadas con la mencionada tecnología (particularizados, fundamentalmente, para los laminados unidireccionales constituidos por fibras de carbono y resina epoxídica), así como los diversos procesos constructivos que se llevan a cabo según el tipo de M. C. aplicado en el refuerzo. Al final de trabajo se exponen diversas realizaciones y las principales conclusiones que se han obtenido a través de los refuerzos mediante laminados compuestos llevados a cabo.
1. INTRODUCCIÓN
La aplicación de laminados compuestos de fibra de carbono y resina epoxídica en el refuerzo de estructuras de hormigón, metálicas, de madera, de piedra, etc. comienza a constituir, en la presente década, una auténtica alternativa al sistema de refuerzo convencional mediante encolado de chapas de acero (fundamentalmente en refuerzos a flexión), tanto por sus mejores prestaciones mecánicas específicas y resistencia a la corrosión, como por los ahorros obtenidos en el proceso total del refuerzo, gracias a la ligereza que presentan los materiales compuestos, facilitando su transporte, manejo y puesta en obra, empleando medios auxiliares ligeros durante cortos periodos de tiempo.
La primera aplicación en España del presente sistema de refuerzo se llevó a cabo en el puente del Dragó (Barcelona, 1.996). A nivel mundial, la primera estructura mediante láminas encoladas de materiales compuestos con fibra de carbono data de 1.991: el puente Ibach, en Lucerna. Tan sólo en Suiza y Alemania, el número de realizaciones de refuerzos de estructuras (tanto puentes como edificios) con láminas compuestas encoladas asciende a más de doscientas cincuenta, existiendo más de un millar mundialmente (concentradas, fundamentalmente, en Suiza, Alemania, Japón, EE.UU. y Canadá) , Meier (92). En España, en la actualidad, podemos encontrar varias decenas de realizaciones.
2. MATERIALES COMPUESTOS
El término material compuesto se reserva para aquellos materiales bifásicos (fibra + matriz) fabricados expresamente para mejorar los valores de las propiedades que los materiales constituyentes presentan por separado, exhibiendo una interfaz identificable entre ellos. Si bien la variedad de los mismos es enorme, se cumple como denominador común la existencia de un elemento fibroso, que aporta rigidez y resistencia, con un ratio longitud/espesor claro, y una matriz (generalmente resina) que configura geométricamente el material compuesto.
Este documento es un artículo elaborado por María Dolores Gómez Pulido (Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (UPM), Máster en Métodos Numéricos para el Cálculo y Diseño en Ingeniería), Juan A. Sobrino Almunia (Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (UPC), España.)para la Revista de Ingeniería Núm. 18. Publicación de la Universidad de los Andes. Colombia. Contacto: [email protected]
Recursos
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Formatopdf
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Idioma:español
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Tamaño:1447 kb