Glass fibre Reinforced Concrete (GRC) Presentación General 2012 Propiedades y prestaciones
Diseño: Hormigón: Elevada resistencia a la compresión pero pobre y nada predecible resistencia a flexión GRC: Elevada resistencia a la compresión y resistencia a flexión y a tracción predecible Los paneles de GRC están normalmente soportados cerca de su base. Así el propio peso del panel genera cargas a compresión y se libera su gran capacidad a flexo-tracción para soportar las cargas aplicadas. Debido a que es fácilmente moldeable se pueden utilizar nervios o rebordes para proporcionar a la pieza rigidez y resistencia adicional a las fuerzas de tracción. 2
Diseño: ejemplos de formas simples en 2 dimensiones. Para dar mayor rigidez se utilizan bordes o se crea un perfil Placa plana Placa corrugada Con bordes Perfil Elemento de cornisa 3
Diseño: para dar aún mayor rigidez se pueden utilizar nervios o rellenar la placa de poliestireno Sección transversal de un panel nervado Nervios de poliestireno Relleno de poliestireno Sección transversal de un panel sandwich 4
Resistencia a flexión: Flexural Strength (MPa) 30 25 20 15 10 5 0 Typical Design Stress (Spray) Typical Design Stress (Premix) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Strain (%) Premix GRC Sprayed GRC Industrial GRC Como el GRC is generalmente utilizado para paneles muy finos que tienen que resistir cargas laterales, su resistencia a flexión es la característica más importante para los ingenieros. El GRC proyectado tiene mayor contenido en fibra y esta está orientada en 2D. El Premix tiene menor contenido en fibra, la longitud es menor y su orientación en 3D. 5
Diseño: El GRC está considerado como Semiestructural Requerido para soportar: Su propio peso Viento, actividad sísmica y otras cargas intermitentes El GRC transmite las cargas a los anclajes y a la estructura Los anclajes deberían transmitir las cargas aplicadas a la estructura, pero no deberían causar restricciones (o estrés) al movimiento natural del GRC (movimiento inducido por cambios de temperatura o de humedad) Ésto se debe conseguir siguiendo unos pocos principios muy simples en cuanto al anclaje: 6
Anclajes principales: Los anclajes superiores permiten el movimiento horizontal y vertical, mientras que uno inferior permite el movimiento horizontal Soportes de baja fricción Anclaje de posición (fija la posición del panel) Para evitar tensiones innecesarias uno de los anclajes inferiores se utiliza para controlar la posición del panel, mientras que los otros 3 están diseñados para permitir el movimiento debido a cambios de Tª y Hr. Al no haber tensiones el panel tiene su resistencia a flexión disponible para soportar las cargas provocadas por el viento. 7
Típico sistema de anclaje: Stud Frame Perfiles ligeros soldados para formar el marco metálico Pieza de anclaje al edificio. Panel de GRC Unión del panel y el anclaje mediante GRC Anclaje flexible, típicamente de 6-9mm Ø, soldado al marco metálico Soporte y anclaje para liberar tensiones Anclaje de gravedad en forma de T, aprox. 4mm grosor x 100mm anchura, soldada al marco Un sistema de fijación que permite los movimientos naturales del GRC es el stud frame. En este caso el panel de GRC es soportado por una estructura de acero mediante anclajes flexibles que son fijados durante la fabricación del panel de GRC. Este sistema puede ser utilizado con paneles de gran tamaño y diferentes perfiles. 8
Stud Frame. Anclajes principales: FLEX ANCHORS FLEX ANCHORS GRAVITY ANCHORS GRAVITY ANCHORS RETRACCIÓN DEL PANEL DE GRC El marco metálico prefabricado, normalmente de metal, está unido al GRC mediante anclajes flexibles (en forma de L) y anclajes de gravedad. Los de gravedad soportan el peso del panel mientras que los flexibles aportan resistencia lateral a las cargas inducidas por el viento. Las distancias entre anclajes suelen ser de 500-600 mm y todos deben estar orientados hacie el eje central para facilitar los movimientos debidos a retracción. 9
Stud Frame. Detalles de fijación: Detalle de un anclaje flexible. Estos anclajes pueden ser fijados al marco mediante una pequeña soldadura o mediante un perno. Detail courtesy of El perno es apretado a mano. También se puede ajustar BSCP mejor con una tuerca de fijación. La rotación del anclaje permite los movimientos verticales del panel de GRC. 10
Stud Frame. Detalles de fijación: El anclaje de gravedad está diseñado para soportar el peso del panel y por tanto aguanta movimientos Detail verticales courtesy of y también permite el movimiento de GRC producido por retracción. BSCP 11
Stud Frame. Detalles de fijación: Anclaje en forma de Z para permitir movimiento vertical Detalle típico en la parte superior del panel para ofrecer soporte sin causar tensiones Los anclajes en forma de Z pueden ser utilizados en perfiles difíciles. Ofrecen soporte pero dejan libertad de movimiento provocado por retracción del panel de GRC. 12
Stud Frame. Detalles de fijación: Anclaje de gravedad, con forma de T para resistir los movimientos verticales Unión con GRC Z Anchors Anclaje en forma de C Detalle de un perfil inferior Los anclajes verticales en forma de T soportan el peso del panel, y se utilizan soportes en Z y en C para aguantar el perfil. 13
Stud Frame. Detalles de fijación: Detalle de un anclaje flexible Sentido esperado de movimiento del GRC debido a retracción Anclaje flexible Unión con GRC Dedo Pie Soldadura o perno de sujección al marco Pierna Talón Marco metálico El dedo del anclaje debe apuntar siempre hacia el eje central del panel de GRC, ya que el mayor movimiento esperado del GRC proviene de retracción y no de expansión, así el GRC tenderá a alejarse del anclaje y del marco metálico. Durante la fabricación del panel el marco metálico debe ser sustentado sobre el GRC sin apoyar, para no dejar marcas en la cara vista. El material de unión del GRC con el marco debe ser proyectado en un cubo aparte y colocarlo manualmente sobre dedo y pie. 14
Stud Frame. Detalles de fijación: Anchura efectiva Cobertura Longitud efectiva 75mm Min. Punto de entrada Cobertura 12mm Anchura de base Detalle de GRC de unión Área efectiva del GRC de unión: Anchura efectiva x Longitud efectiva 15,5cm2 El GRC de unión debe cubrir el pie y dedo del anclaje flexible, pero sin rodear el talón, ya que restringiría el movimiento. Para prevenir que el pie pudiera deslizarse fuera del GRC de unión la anchura efectiva del recubrimiento debe ser 12mm y el área efectiva 15,5cm2. El GRC de unión debe aplicarse mientras el panel de GRC permanece fresco para obtener una buena unión de todos los elementos. 15
Prestaciones físicas Durabilidad ~ Prestaciones acústicas ~ Aislamiento témico ~ Actuación contra el fuego 16
Prestaciones físicas Durabilidad: El GRC fabricado con Cem-FIL se comporta muy bien frente a los factores típicos que pueden afectar a la apariencia de un revestimiento: Carbonatación: muy baja comparada con la del hormigón Permeabilidad: más baja que la del hormigón Ataque químico: la fibra resiste ácidos y álcalis Crecimiento biológico: ninguno Radiación ultravioleta: ningún efecto 17
Prestaciones físicas Durabilidad - Carbonatación: Depth of Carbonation (mm) 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 Age (Months) 10mm thick GRC Concrete Control Sample Test de carbonatación acelerada (British Cement Association) El GRC tiene una matriz densa y rica en cemento que le hace altamente resistente a la carbonatación. El test muestra que tras 20 meses de exposición a condiciones de elevada concentración, la profundidad de carbonatación en el GRC se mantiene, mientras que en el hormigón se incrementa a 10 mm 18
Prestaciones físicas Durabilidad Exposición a Cloruros Corrosion Current (mma) 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 Weeks GRC Faced Sample Control Concrete Sample Test de corrosión (British Cement Association) El GRC normalmente no contiene refuerzo de acero, lo que hace que la exposición a ambientes ricos en sales no le afecte de la misma manera que al hormigón prefabricado. 19
Prestaciones físicas Durabilidad - Permeabilidad GAS PERMABILITY in 10-16 m 2 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 WITH 10mm THICK GRC FACING PLAIN CONCRETE 0 Permeabilidad medida en muestras de 100 mm de espesor (British Cement Association). Una de ellas está compuesta por hormigón únicamente y la otra tiene pegada un panel de GRC de 10 mm de espesor. La permeabilidad de la muestra con GRC es sólo el 15 % de la de sólo hormigón. 20
Prestaciones físicas Acústica Insulation (db) Average for the range 100-3150 Hz 0 10 20 30 40 50 60 1 10 100 1000 Weight of Panel (kg/m 2 ) El GRC tiene muy buenas prestaciones acústicas. La reducción de ruido depende de la masa del panel por m2 ( Mass law ), En un panel de 10 mm de espesor de GRC, con un peso de 20 Kg/m2, la reducción media de sonido es > 30 db Paneles con los perfiles adecuados o con aislamiento dentro del GRC (absorbentes) pueden proporcionar prestaciones adicionales. 21
Prestaciones físicas Aislamiento térmico El GRC, al ser un material denso y fino, por si mismo no tiene casi efecto en el aislamiento de un edificio......pero al ser los paneles tan finos, deja mucho espacio para rellenar con aislante el grosor del muro. 22
Prestaciones físicas Resistencia al fuego: Clasificaciones para un GRC normal: No combustible No inflamable Cero propagación del fuego Cero emisión de humos La clasificación en cuanto a resistencia al fuego del elemento constructivo depende de todos los diferentes elementos que componen el muro. 23
Prestaciones físicas Resistencia al fuego: Algunas formulaciones pueden alcanzar hasta 2 horas de resistencia al fuego, incluso con sólo 10 mm de espesor de GRC 10mm espesor GRC Con aislamiento se pueden alcanzar hasta 4 horas de resistencia al fuego. 120mm de aislante Estabilidad Integridad Aislamiento X Estabilidad Integridad Aislamiento 24