Cómo mejorar la ductilidad de vigas RCC con barras de polímero reforzado con fibra

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La ductilidad de las vigas reforzadas con barras de FRP es una preocupación importante porque los materiales de FRP exhiben un comportamiento elástico lineal hasta la falla sin ceder. En aplicaciones estructurales, las barras de FRP se pueden usar de manera confiable siempre que se cumplan los requisitos de ductilidad del edificio. En muchos casos, la ductilidad de las vigas de hormigón reforzado con FRP no es satisfactoria debido a la fragilidad tanto del hormigón como del polímero reforzado con fibras, por lo que se necesita un método para mejorar la ductilidad estructural de las vigas de hormigón reforzado con FRP.

Cómo mejorar la ductilidad de vigas RCC con barras de polímero reforzado con fibra

Varias técnicas disponibles para aumentar la ductilidad estructural de vigas de concreto reforzado con barras de polímero reforzado con fibra incluyen:

• Confinamiento de vigas reforzadas con FRP mediante refuerzo de fibra
• Confinamiento de vigas reforzadas con PRFV mediante espirales y/o estribos
• Tendón en capas y diseño pretensado efectivo
• Pretensado parcial de armaduras o combinaciones híbridas
• tendón no conectado
• Fallo de adherencia controlado
• Optimización de la ductilidad de la sección transversal con el refuerzo adecuado

Confinamiento de vigas reforzadas con FRP mediante refuerzo de fibra

La provisión de fibras discontinuas, ya sea de polímero o de acero, puede aumentar la capacidad de deformación por compresión del concreto, teniendo el mismo impacto que el confinamiento lateral. La curva tensión-deformación del hormigón en compresión se ve significativamente afectada por las fibras, dando como resultado un comportamiento más dúctil de los elementos de hormigón. Esto se puede usar para aumentar la parte de la flexión que finalmente no se recupera y puede mejorar en gran medida el índice de ductilidad. No hay duda de que la energía de fractura del hormigón se puede mejorar en uno o dos órdenes de magnitud con la cantidad correcta de fibra. Por lo tanto, la energía de fractura generada cuando se produce una lesión en el tendón está equilibrada. En edificios donde se requiere no magnetismo, se pueden usar fibras para lograr ese propósito. Jeong y Namman afirman que el uso de fibras en vigas de hormigón frágiles da como resultado índices de ductilidad de 2,9 a 5,45 y relaciones de energía a falla de 3,7 a 9,2. Las fibras se pueden utilizar de forma selectiva en muchas áreas del hormigón. Por ejemplo, si el mecanismo de falla está diseñado para producir una rótula, o si está en la zona de compresión de un elemento de concreto. Además de mejorar la ductilidad de las vigas de hormigón armado con FRP, la aplicación de barras de FRP aumenta la capacidad de corte de la matriz de hormigón, reduce el agrietamiento, mejora la unión inelástica entre el hormigón y la barra de refuerzo y evita el desprendimiento de las cubiertas de hormigón.

Confinamiento de vigas reforzadas con PRFV mediante espirales y/o estribos

Se puede lograr una mayor capacidad de deformación del concreto mediante el confinamiento del concreto con espirales o estribos hechos de FRP o barras de refuerzo, lo que aumenta la distribución de la plasticidad en el área de compresión del concreto, lo que resulta en una ductilidad mejorada. La aplicación en espiral de barras de FRP ha demostrado ser mucho más eficaz que los estribos cuadrados o circulares. En este último caso, los ángulos agudos tienen un impacto significativo en la efectividad de las barras de FRP.

Tendón en capas y diseño pretensado efectivo

Proponemos instalar refuerzos de pretensado en capas y diseñar un pretensado efectivo para cada capa para crear una falla progresiva con una deflexión creciente.

Pretensado parcial de armaduras o combinaciones híbridas

Utilizar hormigón parcialmente pretensado donde los tendones de polímero reforzado con fibra pretensada se utilizan en barras de refuerzo de acero regulares o barras de FRP de baja resistencia y alta ductilidad fabricadas especialmente para permitir una flexibilidad adecuada y la parte de hormigón resultante aumenta la ductilidad del material.

tendón no conectado

Desde un punto de vista analítico, la aplicación de tendones no adherentes externos o internos es muy atractiva debido a que las tensiones desarrolladas en el tendón no alcanzan un valor máximo antes de la falla del concreto. Esto permite utilizar la máxima ductilidad desde el lado del concreto, lo que reduce en gran medida la posibilidad de falla de la barra de refuerzo. El uso de tendones desarticulados requiere la introducción de una buena fijación que puede estar sujeta a cargas de fatiga. Además, el uso de tendones externos puede ser peligroso debido a su vulnerabilidad al vandalismo, y cuando los tendones externos fallan generan enormes cantidades de energía elástica que pueden causar lesiones importantes. El problema es diseñar los elementos de tal manera que una falla de transición desde el tendón articulado al tendón no articulado se produce, o dicho de otro modo, el fallo controlado de la unión que se describe en el apartado siguiente, que puedes abordar diseñando los elementos tal y como se crean.

Fallo de adherencia controlado

Para evitar estos problemas causados ​​por la aplicación de tendones sin pegar, la adherencia entre el hormigón y el refuerzo de polímero reforzado con fibra se puede reducir de adhesivo a sin pegar cuando la tensión del tendón alcanza un nivel de umbral. que una falla en la transición a En este caso, se cambia la disposición del tendón de FRP adhesivo por la disposición del tendón de FRP no adhesivo. Finalmente, esta tecnología se puede entregar técnicamente.

Optimización de la ductilidad de la sección transversal con el refuerzo adecuado

La dosificación de las barras de refuerzo y el diseño de secciones de elementos de hormigón para utilizar la capacidad de deformación total de las barras de refuerzo y el hormigón son objetivos de diseño muy importantes y principales. Si todos los demás parámetros son iguales, la ductilidad de la sección transversal se puede mejorar distribuyendo y colocando correctamente los refuerzos de la sección transversal y especificando un preesfuerzo efectivo en el tendón. Para un uso eficiente de la pequeña capacidad de deformación de la barra de refuerzo, es una buena práctica diseñar la sección transversal de modo que la capacidad máxima de la sección transversal tenga el eje neutral más bajo posible. Y la parte que cumple tales condiciones se acerca a la parte armada.
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