ContenidoINTRODUCCIN2HISTORIA DEL REFORZAMIENTO CON FIBRAS3REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO CON FRP (FIBER REINFORCED POLYMERS)5Reforzamiento:5Reparacin:6Restauracin:6a.Rehabilitacin:6b.Refuerzo:6c.Refuerzo Ssmico:6DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE MATERIALES GRC Y CRFP7FIBRAS DE CARBONO (TEJIDOS)7PLATINAS DE CARBONO10Propiedades de la fibra de carbono12FIBRAS DE VIDRIO13Propiedades de la fibra de vidrio15VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL FRP15Aplicacin de clculo para reforzamiento20Procedimiento de instalacin de fibra de carbono y fibra de vidrio27Instalacin de Sika CarboDur Sikadur 3027Instalacin de Sika Wrap hex 100G31ANALISIS DE PRECIOS DE LAS FIBRAS QUE SE ENCUENTRAN DISPONIBLES38

INTRODUCCINEl trmino FRP viene de Fiber Reinforced Polymer, es decir, material polimrico fibroreforzado. En los compuestos de matriz polimrica FRP la matriz est generalmente constituida por una resina epoxdica mientras que los refuerzos estn constituidos por fibras de carbono, vidrio, etc. Los FRP son materiales que han sido utilizados desde hace muchos aos, en sectores naval aeronutico, astronutico y militar, donde se explotan por su inigualable resistencia especfica. La notable reduccin de los costos, en particular de las fibras de carbono, debida a su mayor difusin y a una optimizacin de los procesos productivos, ha permitido recientemente la introduccin de los FRP tambin en el sector de la construccin por su facilidad de uso y relativo peso bajo parecido a una tela. El uso del FRP en la construccin est relacionado, esencialmente, con el sector de la restauracin de las estructuras deterioradas o daadas y con el del refuerzo, en particular, en el campo sismo resistente. En cuanto a los beneficios estructurales se ha comprobado su alta resistencia a la tensin; es resistente a la corrosin finalmente su bajo costo de instalacin y rpida puesta en servicio hace de este tipo de material una nueva alternativa de refuerzo. Existen varias clases de materiales de FRP, entre las que se destacan las siguientes: Fibra de Carbono (CFRP); Fibra de Vidrio (GFRP) y fibra orgnica aramida, los cuales se diferencian en sus propiedades mecnicas. Existe tambin en el mercado la fibra de vidrio tradicional, la cual se usa para distintos usos como aislante trmico, manualidades y fabricacin de piezas en el parque automotor.HISTORIA DEL REFORZAMIENTO CON FIBRAS

Los materiales compuestos se consideran despus de la segunda guerra mundial y, a partir de 1940, dichos materiales compuestos desempean funciones importantes en el campo de la ingeniera militar, aeroespacial, nutica, ferroviaria y automovilstica, y por su excelente comportamiento, adicionalmente se implementan en otros campos como la construccin civil en tres frentes principales de investigacin:

Japn se enfoca en la prefabricacin, en pretensado y en refuerzo contra sismo. Amrica del Norte se trabaja en la durabilidad de las construcciones. Europa, se encaminan los estudios a la rehabilitacin de la infraestructura y del patrimonio histrico.

Los primeros ensayos de estructuras reforzadas con FRP, Fiber Reinforced Polymers, o polmeros reforzados con fibras, adheridas exteriormente, se llevaron a cabo en 1984 en centros de investigacin como el Swiss Federal Laboratories for Material Testing and Research en Suiza, Federal Institute for Material Testing y el Institute for Building Materials, Concrete Construction and Fire Protection en Alemania.Posteriormente se realizaron investigaciones en centros como el Massachusetts Institute of Technology en los Estados Unidos y algunos otros en Canad y Japn.

De esta manera los materiales compuestos se han implementado en la industria de la construccin, superando significativamente en importancia a los metales, pero no han tenido un crecimiento lineal y continuo ya que en el perodo transcurrido durante la segunda guerra mundial, fue la industria metalrgica la que se desarroll ampliamente por razones que son de dominio pblico, sin embargo al finalizar la segunda guerra mundial los nuevos materiales polimricos y cermicos fueron desplazando a los metlicos y se comienza a investigar la posibilidad de refuerzo estructural con materiales compuestos.[footnoteRef:1] [1: Juvandes, Estado del Conocimiento, Captulo 2, pg. 19.]

Recientes avances en el campo de los materiales polimricos reforzados con fibras, han dado como resultado el desarrollo de nuevos materiales con excelentes potenciales para el refuerzo de entre los principales materiales compuestos reforzados con fibras tenemos al Glass Fiber Reinforced Cement (GRC) o cemento reforzado con fibra de vidrio que est compuesto por una matriz de mortero de cemento y fibras cortas de vidrio, el (AFRP) que son polmeros reforzados con fibras de aramida de origen orgnico y el Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) o polmero reforzado con fibra de carbono..REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO CON FRP (FIBER REINFORCED POLYMERS)Una estructura de hormign armado se analiza y disea para que complete su vida til dentro de condiciones aceptables de servicio y resistencia; sin embargo en una obra civil pueden surgir situaciones que generen cambios durante la concepcin, ejecucin o en su vida til, y afecten negativamente la capacidad resistente que se espera de la misma y eventualmente la llevan al colapso. De acuerdo con esto, muchas veces es necesario realizar una reparacin en una estructura de hormign armado con la introduccin de refuerzos en algunos elementos estructurales o en todo su conjunto para aumentar la capacidad portante en un determinado momento de su existencia y as recuperar su funcionalidad.En este contexto, es importante revisar trminos que comnmente se confunden, como son; reforzamiento, reparacin y restauracin, entre los cuales existen diferencias.Dicho de una manera sencilla tenemos que:

Reforzamiento: son las acciones necesarias para aumentar la capacidad resistente de un elemento estructural o estructura completa.

Reparacin: son las acciones necesarias para restituir la capacidad resistente de una estructura daada.

Restauracin: son las acciones necesarias para conseguir que una edificacin antigua se encuentre en condiciones ptimas y se la pueda volver a utilizar.Para normalizar estos trminos, a finales de 1999 el Subcomit 440F generaliza la clasificacin del refuerzo y adopta tres campos principales de aplicacin.

a. Rehabilitacin: Relacionada a aquellas situaciones de recuperacin de la resistencia de la estructura en aquellos sitios donde se encuentra comprometida su seguridad, debido a la degradacin continua de sus elementos.

b. Refuerzo: Atribuido al refuerzo estructural de elementos para la correccin de anomalas originadas por deficiencias de proyecto y de la capacidad portante por un aumento en las acciones de diseo, o por un cambio de uso.

c. Refuerzo Ssmico: Representa aquellas situaciones de aumento en la resistencia de un elemento estructural o una estructura, cuya prdida est directamente relacionada con acciones ssmicas, se consigue por incremento de la ductilidad y de la resistencia a corte de los elementos estructurales, esto permite la disipacin de la energa y mejora la capacidad de deformacin de los elementos.

En cualquiera de los casos descritos, los procedimientos se orientan a aumentar la resistencia a flexin, cortante, traccin, compresin o aumentar la ductilidad del elemento estructural segn sea necesario, es decir para que resista cualquier esfuerzo simple o combinado al que se le someta al elemento, elementos, o estructura.DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE MATERIALES GRC Y CRFP

FIBRAS DE CARBONO (TEJIDOS)El FRP es un material compuesto no metlico de tipo polimrico, integrado por una matriz de resina epxica en combinacin con fibras de carbono cuya materia prima es el PAN (poliacrilonitrilo).

El elemento fibroso aporta rigidez y resistencia mientras que la resina es flexible y poco resistente, que sirve para transmitir los esfuerzos de unas fibras a otras, y entre ellas y la superficie adyacente, adems de proteger a las fibras de posibles daos mecnicos y ambientales.

Las caractersticas mecnicas de la fibra de carbono no se alteran ante la presencia de humedad, disolventes, cidos o bases, agentes atmosfricos, etc. permitiendo un contacto directo con el hormign durante largos perodos de tiempo.

Dentro de los polmeros reforzados con fibra de carbono se tiene de dos tipos: las platinas preformadas de Sika CarboDur y los tejidos Sikawrap; ambos sistemas son de tipo pasivo (no pretensado) y son distribuidos en el Ecuador por la empresa SIKA.

El SikaWrap es un tejido de fibras de carbono unidireccionales. El material es saturado en obra con un sistema epxico y es colocado en capas para conformar el sistema compuesto reforzado con fibras FRP.

La ventaja del tejido SikaWrap respecto a las platinas Sika CarboDur es que se coloca envolviendo elementos de forma irregular, cosa que no se puede hacer con las platinas ya que son rgidas y no se doblan.

Los tejidos a base de fibra de carbono son materiales en los que no se coloca todava la matriz de resina. Tienen entre el 95% y el 98% de las fibras en direccin longitudinal y entre el 2% y el 5% en la direccin transversal, para efectuar el cosido e impedir el deshilachado de los longitudinales. Los tejidos son de un espesor entre 0.3 y 1 mm, con un gramaje de 200 a 800 g/m con anchos entre 30 y 60 cm, en rollos de 40 a 100 m de longitud.

Dependiendo de la orientacin del tejido, la tela de carbono puede ser ms fuerte en una determinada direccin o igual de fuerte en todas las direcciones, sin embargo las fibras ofrecen sus mximas propiedades cuando se entretejen en la direccin de las tensiones.

Por su forma de tejido en forma de malla, una pequea pieza puede soportar el impacto de varias toneladas de carga y deformarse mnimamente, ya que las fuerzas se distribuyen y son amortiguadas por las fibras.

Las fibras de carbono tienen una ductilidad muy baja (