Comportamiento mecánico de vigas de hormigón armado reforzadas con bandas encoladas con resinas epoxídicas

Abstract

El refuerzo de elementos estructurales de hormigón armado sometidos a flexión, mediante la incorporación de armadura adicional por encolado de bandas de acero con resinas epoxídicas, se ha desarrollado con bastante éxito a partir de los años setenta, tanto en el aspecto de realizaciones como en el de investigación, llegando progresivamente a un empleo generalizado.
La aparición de nuevos materiales alternativos a las bandas deacerocomo son las bandas de polímeros reforzado con fibra de carbono (PRFC), con resistencia a tracción de 2900 N/mm2, con un módulo de elasticidad de 150.000 N/mm2, un alargamiento de rotura de 1,4% y densidad de 1,6 kg/dm3, que representa la quinta parte del peso de acero y una resistencia 6 veces superior. Otro material de resiente la incorporación en el mundo de la construcción son los tejidos de fibra de carbono (F.C.), que en forma de hojas de gran longitud poseen una resistencia a tracción superior a 3.400 N/mm2 y el módulo de elasticidad de 230.000 N/mm2, con un alargamiento de rotura de 1,5%. Las características mecánicas de estos materiales resultan atractivas para el refuerzo en sustitución de las bandas de acero.
La presente tesis analiza y compara el comportamiento mecánico de vigas de hormigón armado reforzadas con bandas de acero, bandas de PRFC y tejidos de FC. Los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Materiales de Construcción de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Se ha realizado un estudio exhaustivo de las características mecánicas de cada uno de los materiales a utilizar en la fabricación de vigas de hormigón armado, así como los empleados en los tres sistemas de refuerzo. Haciendo especial hincapié en el estudio de los adhesivos a fin de utilizar los idóneos para este efecto. El dimensionamiento de las vigas responden a los parámetros de ductilidad definidos en la EHE, situando el momento de agotamiento cerca al límite inferior de este parámetro, con el objetivo de disponer un recorrido hasta el colapso de la sección reforzada.
Los ensayos realizados han permitido establecer los momentos de agotamiento, los momentos de rotura, las tensiones y los esfuerzos que influyen. Por otra parte, de acuerdo con el sistema de refuerzo, se han identificado distintos mecanismos de rotura y la forma de prevenir, a fin de que la rotura, sea de tipo dúctil. Se establece también que las altas resistencias de los nuevos materiales de refuerzo no es posible aprovecharlas en su totalidad, por la incompatibilidad que supone entre las deformaciones unitarias de hormigón y la fibra de carbono.
Se concluye que el refuerzo de elementos estructurales de hormigón armado sometidos a flexión, es igualmente eficaz al utilizar los tres sistemas de refuerzo. Que para el mejor aprovechamiento de los refuerzos y dotar de ductilidad al elemento, es posible la incorporación de un elemento difusor de tensiones en los extremos, aprovechando la flexibilidad del tejido de FC.