Resumen de Refuerzo a flexión de fábricas con FRP: procedimiento de cálculo y determinación de un coeficiente reductor por adherencia

Sonia Martínez de Mingo, José Pedro Gutiérrez Jiménez, María Dolores García Alonso

• español

  El refuerzo de estructuras existentes encolando láminas de polímeros reforzados con fibras (FRP) se ha convertido en la aplicación más común de los materiales compuestos avanzados en construcción. Con frecuencia el elemento reforzado es de hormigón armado y las láminas de FRP sirven para mejorar su resistencia a flexión, cortante o compresión (encamisados). Sin embargo su empleo en otros materiales como las estructuras de fábrica resulta muy prometedor. Adherir láminas de FRP puede servir para mejorar su capacidad resistente a flexión lo que puede tener interés frente a acciones accidentales (terremotos) o cuando se vaya a incrementar la carga soportada por el elemento (refuerzo estructural). Otras veces, las solicitaciones de flexión se deben a problemas en la cimentación o al deterioro de otros elementos constructivos que transmiten empujes sobre los muros, como cerchas o bóvedas.

  Se propone un método de comprobación en agotamiento de secciones de fábrica reforzadas con materiales compuestos sometidas a esfuerzos combinados de flexión y compresión. Está basado en el método de cálculo de la capacidad resistente de secciones de hormigón armado, sólo que adaptado para que sea de aplicación a las fábricas reforzadas. Para ello, se utiliza un diagrama de cálculo tensión deformación de la fábrica de tipo bilineal (acorde con el CTE DB SE-F) cuya simplicidad facilita el desarrollo de toda la formulación al tiempo que resulta adecuado para predecir la capacidad resistente a flexión tanto para fallos debidos al refuerzo como a la fábrica. Además se limita la deformación de cálculo del refuerzo teniendo en consideración ciertos aspectos que provocan que la lámina adherida no pueda desarrollar toda su resistencia, como el desprendimiento inducido por fisuras en el interior del elemento o el deterioro medioambiental. En concreto, se propone un “coeficiente reductor por adherencia” que se determina a partir de una base de datos con 68 resultados experimentales procedentes de publicaciones realizadas por varios autores y de una pequeña campaña experimental propia realizada en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja. La formulación propuesta también se revisa con ayuda de la base de datos.

• English

  Strengthening of existing structures with externally bonded fiber reinforced polymers (FRP) has become the most common application of advanced composite materials in construction. Reinforced concrete is often the strengthened material and external glued FRP plates are used to improve its flexural, shear or compressive (by wrapping) capacity.

  However the use of this technique on other materials like masonry structures looks promising. Glue composite plates can improve the flexural capacity of masonry elements subject to bending. This can be interesting when exceptional events occur (such as earthquakes) or in the event of an increase of loads (upgrading of the structure). Other times, the origin of bending are foundation problems or the damage of other elements that cause horizontal thrusts on the wall, like vaults or trusses.

  A method to check unreinforced masonry sections with external FRP strengthening subject to bending and compression to the ultimate limit state is proposed. This method is based on concrete reinforced one, but it is adapted to strengthened masonry. A bilinear constitutive law is used for masonry (according to CTE DB SE-F). Its simplicity helps to develop the model formulation and it has proven to be suitable to predict bending capacity either for FRP failures or masonry crushing. With regard to FRP, the design strain is limited. It is taken into account different aspects which cause the plate can’t reach its ultimate strength, like intermediate FRP debonding induced by opening cracking or environmental damage. A “bond factor” is proposed. It is obtained by means of an experimental bending test database that includes 68 results from the existing literature and from a small experimental program carried out in Eduardo Torroja Institute. The proposed theoretical method has also been calibrated with the help of bending database.