Por Claudia Jenny De La Cruz Morales UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Facultad de Minas

1. “RESISTENCIA A LA FLEXIÓN Y A LA ADHERENCIA EN VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO CON POLÍMEROS REFORZADOS CON FIBRA (FRP)” Por Claudia Jenny De La Cruz Morales UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Facultad de Minas Sede Medellín Junio 10 de 2004

2. ESTRUCTURA DE LA TESIS • OBJETIVOS • INTRODUCCIÓN • ANTECEDENTES DE LOS FRP • TRABAJO EXPERIMENTAL • RESULTADOS • ANÁLISIS DE RESULTADOS • CONCLUSIONES • RECOMENDACIONES

3. OBJETIVOS • Determinar la resistencia a la flexión y la adherencia, con barras de FRP. • Comparar el comportamiento de hormigones reforzados con barras de FRP y con barras de acero convencional. • Establecer una metodología para la fabricación y aplicación de los FRP en la construcción civil. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

4. RESISTENCIA [MPa] MÓDULO DE ELASTICIDAD [MPa] DENSIDAD [Mg/m³] VIDRIO 3.10 x 10³ 7.584 x 104 2.491 GRAFITO 2.06–2.75x10³ 2.41–3.44x105 1.467–1.79 BORÓN 2.76 x 10³ 4.137 x 105 2.63 HORMIGÓN 0.02 x 10³ 2.0 x 104 2.4 ACERO 0.55 x 10³ 2.0 x 105 7.8 2. INTRODUCCIÓN OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

5. TENSIÓN CARBONO OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES ARAMIDA TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS ACERO CONCLUSIONES DEFORMACIÓN RECOMENDACIONES

6. 3. ANTECEDENTES DE LOS FRP OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

7. COMPUEST0S MODELACIÓN Estudio, confección y análisis de modelos que permitan predecir propiedades de los materiales compuestos. TECNOLÓGICO Fabricación, manufactura de compuestos. EXPERIMENTAL Verificación y medición de propiedades del compuesto en los laboratorios. EN EL MUNDO OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

8. EN EL MUNDO • REINO UNIDO2000 Boletín 14 del FIB. Reporte Técnico N. 55 Nabil F., Grace y George2001Diseño de Estructuras P.V.Vijay y Hota V.S. GangaRao 2002 Vigas Rectangulares Reforzadas con GFRP • EE.UU 2002 Especificaciones del ACI 440 • SUIZA 2003 Normativas Suizas OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

9. EN COLOMBIA • SISMOS FUERTES: Armenia 1999 Pereira 1999 • REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS: Barranquilla • TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN: Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín. 2000 Grupo de Investigación en Materiales Compuestos OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

10. EN EL LEUNAL • “REPOTENCIACIÓN DE VIGAS DE HORMIGÓN MEDIANTE EL USO DE MANTOS DE FIBRA DE CARBONO”. Ing. Álvaro Pérez. • “REFORZAMIENTO A CORTANTE DE VIGAS DE HORMIGÓN REFORZADO CON CINTAS DE FIBRA DE VIDRIO”. Ing Álvaro Pérez. • “MORTEROS EMULSIFICADOS Y ALGUNAS APLICACIONES”. Inga. Claudia De la Cruz. • “ESTUDIO DE ALGUNOS MATERIALES PLÁSTICOS CON FIBRAS DE VIDRIO Y ARAMIDA Y SUS APLICACIONES EN LA INGENIERÍA”. Inga. Claudia De la Cruz. • “SEMINARIO INTERNACIONAL DE NUEVOS MATERIALES EN LA INGENIERÍA”. Grupo de Materiales Compuestos. UNAL. OBJETIVOS HORMIGÓN INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES FRP TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS ZONA DE CONTACTO CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

11. 4. TRABAJO EXPERIMENTAL A. VIGAS A FLEXIÓN B. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM C. MICROSCOPIO ESTEREOSCÓPICO D. TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

12. A. VIGAS A FLEXIÓN • Verificar el comportamiento dúctil del compuesto (matriz de hormigón- refuerzo -barras de FRP). NTC-110, 112,120. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

13. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN • Comporta- miento dúctil mejor, que el de estructuras reforzadas con acero. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES FALLA TÍPICA EN LAS PROBETAS

14. B. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ETTRINGITA ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS PORTLANDITA ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

15. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM • SEM, para evaluar la distribución del refuerzo y la unión entre la matriz y el refuerzo OBJETIVOS HORMIGÓN INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL FISURA RESULTADOS FRP ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

16. C. MICROSCOPIO ESTEROSCÓPICO OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES ADHERENCIA RECOMENDACIONES

17. D. TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO • Modelo “NO LOCAL MATERIAL” • Cambio de las propiedades • NORMAS BS 8007 ( 1985,1987,1989) • RILEM “pull out” y “ spliting” • FLEXIÓN Y TRACCIÓN ( CARGA MÁXIMA). OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

18. ESTUDIO CUANTITATIVO • Prensa Universal de 3 T. • Relación A/C=0,5. • NTC-220. • Longitudes de 8x5x5cm y 6,5x5x5cm. • Valores de carga máxima Kgf. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

19. ADHERENCIA HORMIGÓN-FRP OBJETIVOS HORMIGÓN INTRODUCCIÓN FRP ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS TINTA CHINA CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

20. TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

21. 5. RESULTADOSMÁS QUE VALORES NUMÉRICOS OBJETIVOS 6 INTRODUCCIÓN 5 4 ANTECEDENTES 2 y 3 TRABAJO EXPERIMENTAL TRABAJO EXPERIMENTAL 1 RESULTADOS RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

22. VIGAS A FLEXIÓN OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

23. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

24. MICROSCOPIO ESTEREOSCÓPICO OBJETIVOS CAVIDAD DEJADA POR EL ACERO ARRANCADO INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES PRESENCIA DE ÓXIDO RECOMENDACIONES

25. 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS • Valores de Resistencia • Técnicas microscópicas • Fijación del FRP • Reciclaje • Análisis cualitativo y cuantitativo de la adherencia OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

26. 7. CONCLUSIONES • Excelente adherencia entre el hormigón y el refuerzo FRP. • La superficie de hormigón no evidencia presencia de óxido con las barras de FRP. • Superficie de falla del hormigón reforzado con acero convencional con presencia de óxido y baja adherencia. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

27. CONCLUSIONES • Barras de FRP (superficie con baño de arena cuarzosa y en otros casos de chorros de arena). • Técnicas de arrancamiento válidas. • No existe la presencia de óxido con barras de FRP. • Desprendimiento de fibras en el interior del polímero de las barras de FRP. • Definir el tipo de falla por aplastamiento del hormigón. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

28. CONCLUSIÓN La determinación de la resistencia a la flexión, el análisis cuasi-experimental y cuantitativo de la adherencia del hormigón con las barras de FRP, permiten inferir y, de hecho garantizar, su buen comportamiento y uso como otra alternativa de reforzamiento interno para elementos estructurales del hormigón armado en el ramo de la Ingeniería Civil, particularmente en Colombia. OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

29. 8. RECOMENDACIONES • Interpretación de las micrografías y fotografías • Topografía del hormigón • Fijación del FRP • Reciclaje • Análisis cualitativo de la adherencia del hormigón con las barras de FRP OBJETIVOS INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES TRABAJO EXPERIMENTAL RESULTADOS ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

30. AGRADECIMIENTOS • Dr. José Darío Aristizábal Ochoa • Dr. Reinaldo Rodríguez Ramos • Dr. Jairo Moy • M.Sc. Álvaro Pérez Arango • M.Sc. Javier Fernando De la Cruz M. • Ph.D. Alejandro Josa • Ph.D. Ravindra Gettu • Prof. Gabriel Gómez Gil • Ing. Juan Carlos Calle Carmona • Sra. Ana Mercedes Valenzuela • Técnico Jorge Osorio • Grupo de Materiales Compuestos UNAL