Fibra de Carbono

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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREALESCUELA UNIVERSITARIA DE POST GRADOMaestra en Gerencia de la Construccin ModernaCURSO: Materiales modernos en la construccin.

GERMAN CABRERA, CRISTELH ETHEL.IGLESIAS PAZ, OSCAR ABRAHAM. SOLANO VALLADARES, VICTOR JAIME. INTEGRANTES:

Fibra de carbonoTEMA: NOVIEMBRE 2015INDICE CAPITULO 1Planteamiento del problema

Como obtener la resistencia adecuada de un elemento de concreto armado que ha sufrido dao estructural visible sin presentar el colapso total o ha sido afectado por el uso de un concreto inadecuado?

Planteamiento del problemaObjetivo principalObtener la resistencia adecuada de un elemento de concreto armado que ha sufrido dao estructural visible sin presentar el colapso total o ha sido afectado por el uso de un concreto inadecuado

ObjetivosInvestigar el reforzamiento de elementos daados y su posterior refuerzo mediante el empleo de las fibras de carbono. Evaluar la prctica actual para la colocacin de las bandas de fibra de carbono. Estudiar y cuantificar el efecto benfico que el empleo de las fibras de carbono junto con el relleno de grietas con resina epxica ejercen sobre elementos de concreto que han sufrido dao estructural visible sin presentar el colapso total. Lograr que los elementos de concreto armado afectados por el uso de un concreto premezclado inadecuado (Fc de vaciado a los 28 das < Fc del diseo proyectado), obtengan la resistencia requerida

Objetivos secundariosResea HistricaLa fibra de carbono es un polmero que se obtiene al calentar sucesivamente a altas temperaturas -hasta 1500 C- otro polmero llamado poliacrilonitrilo. Este proceso de recalentamiento da lugar a la formacin de unas cintas perfectamente alineadas de casi carbono puro en su forma de grafito, por ello su nombre de fibras de carbonoFundamentos tericos de la investigacinAunque en el pas se viene aplicando el uso de esta fibra desde hace 10 aos, no es una novedad, pues en el mundo se utiliza este material desde hace ms de 40.De todos los sistemas de reforzamiento estructural disponibles en el Per, el que ms acogida ha tenido, por las ventajas que ofrece, es el de lminas de fibras de carbono. Una o varias capas de lminas dependiendo del requerimiento estructural y caractersticas de la fibra son colocadas alrededor o debajo de las secciones de concreto por reforzar, y junto a un sistema adhesivo epxico especial se logra una total adherencia a la antigua superficie de concretoPara decidir si un edificio se refuerza es necesario considerar los siguientes aspectos:Reforzamiento contra el costo del remplazo de elementos.Relacin entre el nivel de reforzamiento y el impacto futuro de los daos ssmicos.Materiales para el reforzamiento y tcnicas disponibles en el mercado. Consecuencias de la evacuacin parcial o total del edificio.

Consideraciones para la utilizacin de la fibra de carbonoDuracin de las operaciones de reparacin o reforzamiento adicional.Restricciones de espacio en las zonas adyacentes a la del reforzamiento o restauracin.Restricciones sociales, polticas o histricas de las estructura. Requerimiento de ms reparaciones o del retiro del refuerzo en el futuro. Una tcnica que presenta ventajas en la mayora de los aspectos antes mencionados es el refuerzo a base de materiales compuestos.Los materiales compuestos estn formados por dos componentes, la matriz y las fibras, que actan de manera conjunta; existen diferentes tipos de materiales compuestos, pero el ms usado en la actualidad para el reforzamiento de estructuras es el que est fabricado a base de una matriz de polmeros reforzada con fibras de carbono Existen numerosos estudios experimentales sobre el uso del sistema de fibras de carbono en los cuales se han presentado la capacidad que tienen los materiales compuestos para aumentar la ductilidad en las columnas durante un sismo, tales como los efectuados por Iacobucci, Sheikh y Bayrak (2003) o los realizados por Hosseini y Fadae (2004) as mismo, existen estudios sobre la adherencia de las fibras en los elementos reforzados con este sistema como los realizados por Harmon, Kim, Kardos, Johnson y Stark (2003); y en general existe una gran cantidad de artculos y documentos que explican las caractersticas de los materiales compuestos y su uso en la rehabilitacin de estructuras de concreto, como los realizados por Triantafillou (2000 2006).

Estudios previosAplicacin de la fibra de CarbonoCaso 1 Proyecto tren elctricoEl proyecto de reforzamiento con fibra de carbono de 13 mono-columnas y 26 bi-columnas existentes para la primera etapa del Tren Elctrico de Lima, dentro del proyecto de adecuacin a las normas ssmicas vigentes de las estructuras que se comenzaron a construir hace ms de 26 aos. Para este proyecto, la empresa que ejecut el mismo, FIBRWRAP CONSTRUCTION PERU SAC, import lo ltimo en equipos y tecnologa en este campo, marcando un nuevo estndar en la ejecucin de este tipo de proyectosEn este proyecto se utilizaron productos de fibra de carbono TYFO, fabricados por la empresa americana FYFE Co.LLC: Mantas de fibra de carbono unidireccional TYFOSCH-41, Resinas TYFOS, Recubrimiento protector TYFO RR y, por primera vez en el Per, anclas de fibra TYFO SCH-41 de 1 1/8 x 48 que permiten asegurar una adecuada transferencia de esfuerzos e incrementar la longitud de desarrollo necesaria al refuerzo de las columnas.Asimismo, para esta obra se trajo una Mquina Saturadora de Fibra, que asegura una correcta y pareja saturacin de la misma, un equipo de deteccin por radar: Structure Scan, que permite detectar los refuerzos embebidos en el concreto hasta 400 mm de profundidad, taladros HILTI con cabezales de 1 1/8 para la colocacin de las anclas, entre otros. Fotos

Proyecto Lima Central Tower

Descripcin del ProblemaCaso 3 Puentes en la Quebrada Topar

Figura 1: Vista area de los puentes en la quebrada ToparDescripcin del ProblemaEn el ao 2013, se realizaron trabajos de reparacin en los dos puentes consistentes en inyeccin de fisuras en las pndolas y vigas principales, y refuerzo con cintas de fibra carbono en las vigas transversales y diafragmas. Los anlisis estructurales realizados sobre un modelo del puente tal como fue construido, permiten demostrar que el diseo original presentaba debilidades de distinto tipo precisamente en los lugares que tuvieron que reforzarse o repararse.

Las fisuras y grietas en las vigas diafragma se explican por la flexin excesiva a la que estaban expuestas, con poca armadura de flexin y corte.Figura 2: Esfuerzos soportados en los diafragmas

Figura 3: Importantes refuerzos a flexin y corte realizados con fibras de carbono en todos los diafragmasFigura 4: Refuerzos a flexin y corte realizados con fibras de carbonoNo se obtuvo informacin acerca del motivo de estas reparaciones, la fecha en que se haban realizado, ni el costo de las mismas. Sin embargo, las verificaciones de clculo realizadas demuestran que estos elementos estn sobre solicitadas con respecto a su capacidad. Esta situacin se verifica a partir de la excentricidad de aplicacin de las cargas de la losa y de las pndolas.Conclusiones

De acuerdo al anlisis de resultados de resistencia de las probetas a los 28 das se concluye que la responsabilidad de la baja resistencia recae en la EMPRESA CONCRETERA.A pesar que se aument la seccin de los elementos verticales no se llegaba a la resistencia requerida por lo que se tuvo que reforzar adicionalmente con fibra de carbono.Recubriendo con las fibras de carbono se incrementa la capacidad de carga y resistencia ante las cargas laterales de columnas cortas. Se muestra una degradacin de la rigidez muy paulatina en comparacin con los especmenes que no se recubren con las fibras. A pesar de contar con las herramientas para el diseo de elementos de concreto reforzado sometidos a fuerzas cortantes, es necesario tambin tener expresiones que puedan predecir el comportamiento de elementos reforzados con bandas de fibra de carbono, ya que, este tipo de refuerzos son cada vez ms comunes en la rehabilitacin y reforzamiento de estructuras.La fibra de carbono incrementa la resistencia a la flexin y dota de mayor confinamiento a las columnas. Este es un sistema de bajo costo en comparacin a tener que agrandar la seccin de las columnas, con la consiguiente prdida de la apariencia arquitectnica original.

Recomendaciones.

Aplicar en construcciones donde se requiere gran resistencia estructural y bajo peso.Implementar el uso de fibra de carbono en caso de columnas cortas.Intensificar el uso de las bandas de fibra ya que presenta diversas ventajas sobre otros tipos de reforzamiento tales como: la rapidez del proceso de colocacin, el ser un proceso relativamente limpio, ya que casi no hay desperdicios, es relativamente fcil de obtener comercialmente, es durable si se le protege adecuadamente contra los elementos que lo degradan, no aumenta significativamente el peso del edificio (su masa) la cual es de primordial importancia ante la accin ssmica, los elementos a reforzar o a rehabilitar no requieren procesos de preparacin complicados.