Reforzamiento con Materiales Compuestos FRP
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Ing. Jorge Rendón
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:
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
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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:
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
FRP para:
Esfuerzos en una estructura sometida a cargas verticales y de sismo
Cortante Cortante
Flexión
Confinamiento Cortante
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Guía de diseño norteamericana:
ACI 440.2R(2008)
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Guías de diseño con FRP:
FIB 14 (2001) FIB 35 (2006)
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
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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
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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:
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Flexión en vigasDetalles Especiales
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Anclajes para el FRP:
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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
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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)
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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
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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
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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
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Cortante en vigas
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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
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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
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Diseño a cortante de vigas con FRP:
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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
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales
Viga en Japón
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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
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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
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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
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Diseño a cortante de vigas con FRP: Detalles especi ales
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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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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Nudos con FRP: Detalles especiales
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Nudos con FRP: Detalles especiales
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Nudos con FRP: Detalles especiales
45
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
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Reforzamiento de nudos con CFRP
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Nudos con FRP: Detalles especiales
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Muros con FRPDetalles Especiales
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Anclaje del FRP en el perímetroTomado de K. Kobayashi (2004)
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Muros con FRP: Detalles especiales
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Muros con FRP: Detalles especiales
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)
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Muros con FRP: Detalles especiales
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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
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
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Colocación del tejido CFRP
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Muros con FRP: Detalles especiales
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FRP Tensionado
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Platinas de carbono postensadas
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
FRP Tensionado:
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Platinas de carbono postensadas
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
FRP Tensionado:
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Extremo Fijo Extremo de tensionamiento
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
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
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
FRP Tensionado:
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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:
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Extremo fijo
Extremo de tensionamiento
Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
FRP Tensionado:
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Y qué viene…..
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Lo que viene: Nudos
S. Pampanin – Nueva Zelanda
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Lo que viene: Losas
BRI – Japón
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Lo que viene: Columnas con muros
BRI – Japón
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Materiales Compuestos FRP (Fiber Reinforced Polymer)
Lo que viene: Aberturas en columnas, vigas y muros
BRI – Japón