COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE BARRAS DE GFRP COMO REFUERZO DEL HORMIGÓN

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Daniel Ponce Hidalgo
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1 COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE BARRAS DE GFRP COMO REFUERZO DEL HORMIGÓN GRUPO DE MATERIALES COMPUESTOS Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad de Zaragoza Febrero 2006

2 Rebars de Acero It was recognized that the majority of highway bridge deterioration was caused by the corrosion of reinforcing steel, which is mainly initiated by the ingress of chloride ions. The corrosion of reinforced concrete bridge decks has historically been of significant cost to the states, as well as the nation s transportation infrastructure (Department of Transportation, USA) Fuente: Department of Transportation, USA

The corrosion of reinforced concrete bridge decks has historically been of significant cost to the states,

3 Rebars de Acero Fuente: Nishimura, R. C., Sulaiman, A. and Maeda, Y., 2003, Corrosion Science, Vol.45, pp Cuando se alcanza el umbral de corrosión, la resistencia cae hasta la rotura final.

, 2003, Corrosion Science, Vol.45, pp.465-484.

4 Rebars de FV Estudio experimental Principales propiedades mecánicas Hormigón reforzado Evaluar diversos sistemas Matriz, vidrio, corrugado Estudiar la influencia del envejecimiento Analizar la estabilidad de las curvas de envejecimiento y comparación con la de acero

vidrio, corrugado Estudiar la influencia del envejecimiento

5 TIPOS DE BARRAS ENSAYADAS

6 ENSAYOS Realizados: Medida de la cantidad de fibra Medida del diámetro equivalente Tracción en probeta plana Flexión en barra Pundit de probetas envejecidas en medio salino Compresión del hormigón Tracción indirecta del hormigón Terminados desde la última presentación: Pull-out Flexión en hormigón reforzado En proceso: Tracción en barra completa Fuego

salino Compresión del hormigón Tracción indirecta del hormigón Terminados desde la

7 TIPOS DE ENVEJECIMIENTOS

8 ENSAYO DE Objetivo: medida de la adherencia entre las barras y el hormigón Ensayo mediante Medida directa de la tensión Se mide: Fuerza de Pull-out Desplazamiento Ensayo completado

9 ENSAYO DE Ensayos característicos iniciales Ensayos característicos de Pull-out - Valores iniciales 30 Fuerza de adhesión (MPa) TondoAp-Inicial TondoAv-Inicial TondoB-Inicial VEn10-Incial VAR10-Inicial EssayB-Inicial Acero-Inicial Desplazamiento (mm)

TondoAp-Inicial TondoAv-Inicial TondoB-Inicial VEn10-Incial

10 ENSAYO DE Ensayos característicos envejecimiento 60 días Ensayos característicos de Pull-out - Envejecimiento de 60 días 30 Fuerza de adhesión (MPa) TondoAp-Tipo1-60d TondoAp-Tipo2-60d TondoAv-Tipo1-60d TondoAv-Tipo2-60d VEn-Tipo1-60d VAR10-Tipo1-60d VAR10-Tipo2-60d 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Desplazamiento (mm)

TondoAp-Tipo1-60d TondoAp-Tipo2-60d TondoAv-Tipo1-60d TondoAv-Tipo2-60d

11 ENSAYO DE Evolución de la fuerza de adherencia con el envejecimiento Conclusion: A diferencia del acero, no hay un umbral de pérdida de propiedades La adherencia permanece estable a lo largo de los 60 dias. Se observa una banda donde se encuentran todos los materiales analizados.

propiedades La adherencia permanece estable a lo largo de los 60 dias.

12 ENSAYO DE Objetivo: Comportamiento de viga de hormigón reforzado. Ensayo de flexión de tres puntos Probetas 800x80x80 Rebars en la zona de tracción Ensayo completado

13 ENSAYO DE Ensayos característicos iniciales

14 ENSAYO DE Ensayos característicos envejecimiento 60 días Tipos de envejecimiento Tipo 1: Ciclos térmicos de hielo - deshielo Tipo 2: Ciclos de Inmersión - Secado

15 ENSAYO DE Evolución del comportamiento con el envejecimiento Conclusión: A diferencia del acero, no hay un umbral de pérdida de propiedades La carga máxima permanece estable a lo largo de los 60 dias. El Vidrio E se comporta peor que el AR Tipos de envejecimiento Tipo 1: Ciclos térmicos de hielo - deshielo Tipo 2: Ciclos de Inmersión - Secado

16 CARACTERIZACION TRACCION/ Evolución del comportamiento con el envejecimiento Proyecto: Puente de Carbono y Vidrio AR (Sispra y Necso) Ambiente alcalino ph entre 12 y 12.5, temperatura de 60ºC. Placas de laminados de vidrio E y AR. Resinas: Atlac (Vinilester), Bepox (epoxi), Castro (epoxi) y Palatal (poliéster). Se ensayarán hasta 265 días de exposición CARACTERIZACION

5, temperatura de 60ºC. Placas de laminados de vidrio E y AR.

17 CARACTERIZACION TRACCION/ Evolución del comportamiento con el envejecimiento Como en el estudio Vetrotex-UZ, el vidrio AR permanece estable. ENSAYO DE TRACCION CARACTERIZACION

18 CARACTERIZACION TRACCION/ Evolución del comportamiento con el envejecimiento Como en el estudio Vetrotex-UZ, el vidrio permanece estable. ENSAYO DE FLEXION CARACTERIZACION

19 CARACTERIZACION TRACCION/ Evolución del comportamiento con el envejecimiento Como en el estudio Vetrotex-UZ, el vidrio AR permanece estable. FRACCION DE FIBRA CARACTERIZACION

20 ENSAYO DE Se busca: Dificultades: Tracción en barra completa Longitud de ensayo 30cm Diagrama σ-ε Sujeción adecuada Ensayo de Tondo Av, VAR, VEn, EssaiB y Acero Máquina de ensayos adecuada a la carrera y fuerza Uso de galgas en superficie corrugada Alta resistencia que dificulta la sujeción

EssaiB y Acero Máquina de ensayos adecuada a la carrera y fuerza Uso de

21 ENSAYO DE Pruebas: Distintas pruebas para optimizar la sujección TondoAv => Ensayo hasta 75KN y rotura de la barra EssayC => Ensayo hasta 35KN y despegue fibra-matriz Prueba de Tracción - Tondo Av Tensión (MPa) Carrera (mm)

22 ENSAYO DE Revisión bibliográfica Clasificación 1. Resistencia al fuego: comportamiento estructural y de estanqueidad ante la existencia de fuego Capacidad portante R: medida de la estabilidad estructural ante la existencia de fuego Se mide la deformación y la velocidad de deformación Integridad E: medida de la transmisión de fuego a través de un elemento con función separadora (paredes, suelos) Se determina por la aparición de grietas, llamas o ignición de algodón en la cara no expuesta Aislamiento I: medida de la transmisión de calor a través de un elemento con función separadora (paredes, suelos) Se determina con las temperaturas media y máxima en la cara no expuesta Clasificación según UNE-EN

23 ENSAYO DE Revisión bibliográfica Clasificación 2. Reacción al fuego: comportamiento respecto de la combustión Clase de reacción: según la contribución al fuego Producción de humo: toxicidad y opacidad de humos Goteo de partículas inflamadas. Rebars con aplicación como armadura del hormigón. => Resistencia al fuego

24 ENSAYO DE Escenarios de fuego según normativa: Ataque puntual de una llama Fuego desarrollado en una habitación adyacente Ataque térmico de un elemento simple que arde Fuego plenamente desarrollado Fuegos normalizados: Revisión bibliográfica Curva normalizada tiempo/temperatura: fuego posterior a la inflamación generalizada. La más común. Curva de calentamiento lento: cuando la curva normalizada pueda reducir la resistencia. Fuego semi-natural: características de fuego especiales para techos. Curva de exposición a un fuego exterior: fuego exterior de combustión libre. Acción térmica a temperatura constante.

25 ENSAYO DE Descripción del ensayo Se va a realizar un ensayo comparativo de una estructura viga-suelo entre refuerzo de GFRP y refuerzo de acero Proceso: 1. Diseño del elemento: dimensiones, situación de las armaduras 2. Fabricación: incluyendo termopares en el interior de la probeta 3. Fraguado: 28 días 4. Ensayo: aplicación de fuego normalizado desde la parte inferior

26 ENSAYO DE Descripción del ensayo Medidas: Capacidad portante R Integridad E Aislamiento I Velocidad de deformación de la estructura Temperatura en la cara no expuesta Temperatura en las barras

27 La comunidad científica internacional coincide en señalar que las rebars de acero están expuestas a procesos de corrosión de modo que al alcanzar un umbral, sus propiedades mecánicas caen hasta el colapso total. Es por ello, que hay tanto interés en explorar otros materiales para puentes, pantanales, obras de puertos, Los ensayos realizados indican que las rebars de fibra de vidrio son estables con el tiempo en ensayos de envejecimiento acelerado. El vidrio AR muestra un comportamiento superior al vidrio E En las próximas semanas se llevarán a cabo los ensayos de tracción de rebar completa y fuego según el calendario acordado, además de continuar con los ensayos de envejecimiento acelerado.

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