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Cómo reforzar estructuras con fibra de carbono

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Respondiendo a la gran demanda que tienen los laminados de fibra de carbono (CFRP) en el refuerzo de estructuras, vamos a dar unas pautas para su correcta utilización con eficacia, controlando las fases de diseño, aplicación y protección final.

Cómo utilizar con eficacia los laminados de fibra de carbono para el refuerzo de estructuras.

En la fase de diseño, hay que realizar los siguientes controles:

  • Los laminados de carbono sólo deben ser dispuestos en zonas traccionadas de la estructura. Su disposición en paramentos comprimidos sólo provocará el pandeo y despegue de la lámina, sin que aporte mejora alguna.
  • Debe recurrirse a compañías suministradoras que dispongan de personal técnico cualificado en su plantilla, hasta el extremo de poder exigirles los cálculos o informes justificativos de la solución.
  • Debe existir un cálculo justificativo, que debe ser llevado a cabo, o contar con la aprobación por escrito de la compañía fabricante de los laminados. Dicho cálculo deberá incluir al menos:
    • Objeto del refuerzo (motivo que lo motive y datos de partida),
    • Alcance (elemento y zona del elemento a reforzar),
    • ELU y/o ELS del elemento reforzado,
    • Disposición del refuerzo,
    • Ficha técnica ó procedimiento de aplicación
  • El cálculo debe indicar claramente el objeto y alcance del refuerzo, y justificar la NO necesidad de refuerzos adicionales a cortante o flexión en el mismo elemento o colindantes.
  • Se debe indicar expresamente si el refuerzo es suficiente como para garantizar la deformación del elemento (flecha y fisuraciones) por debajo de los límites que establece la EHE, o si sólo ha tenido en cuenta las resistencias “últimas” de proyecto.
  • Las deformaciones MÁXIMAS a emplear en los laminados son del 0.6% (adheridos), 0.8% (Cut-IN ó End-Anchoring) y 1.2% (Pretensado). Deformaciones más altas no tienen sentido alguno sobre un paramento de hormigón, a pesar de que la deformación elástica de los laminados es aproximadamente del 1.6%.
  • En función de la tipología de los laminados usados, su espesor y de la resistencia del hormigón es necesario calcular el valor mínimo de prolongación recta del carbono, a ambos extremos de la zona a reforzar. En caso de existir un empotramiento, debe garantizarse la transmisión de la carga al interior del nudo.

En la fase de aplicación, hay que realizar los siguientes controles:

  • La empresa que ejecute la aplicación debe estar formada y homologada para la puesta en obra del material por parte del fabricante o comercializador.
  • El soporte de hormigón tendrá al menos 3 semanas, y presentará una resistencia a tracción superficial mínima de 1.5 Mpa, humedad inferior al 6% y presentará poro abierto y ligera rugosidad (chorro de arena, ácido, disco de diamante…). Se repasarán las rebabas de hormigón y coqueras.
  • No se puede aplicar a temperaturas inferiores a 5ºC. A temperaturas bajas, los tiempos de entrada en carga aumentan sensiblemente.
  • En caso necesario se usarán para la reparación previa morteros secos epoxi tixotrópicos, que presenten módulos elásticos similares al hormigón. En caso de emplear morteros hidráulicos, lo serán del tipo R4 y habrán sido aplicados sobre imprimación epoxídica.
  • Se liberará, dentro de lo posible, de sobrecargas o cargas muertas al elemento a reforzar, pudiendo recuperar contraflecha mediante puntales telescópicos si fuese necesario. Se mantendrá la estructura sin cargar durante las 48 horas posteriores a la aplicación, pudiendo cargarse plenamente en 1 semana aproximadamente.
  • Se dispondrá adhesivo tanto sobre el trasdós de la lámina como sobre el soporte, a fin de evitar la aparición de bolsas de aire ocluido. El adhesivo será el suficiente como para permitir su rebose por exceso al presionar mediante rodillo rígido ó perfil metálico.
  • El trasdós del laminado y el soporte siempre se limpiarán mediante disolvente inmediatamente antes de la colocación, no empleando nunca agua.
  • Los laminados se dispondrán simétricos respecto al eje del elemento, y estarán alineados longitudinalmente en caso de solapes
  • La lámina de adhesivo endurecido presentará el menor espesor posible, siempre por debajo de 3 mm.

En la fase de protección final, hay que realizar los siguientes controles:

  • Es recomendable el pintado o revestido en exteriores por motivos estéticos.
  • Se debe lijar ligeramente el laminado antes de proceder a su enfoscado o guarnecido, incluso armar ligeramente con velo de vidrio anti alcalino.
  • Los CFRP no se deben disponer en estructuras con coeficiente de seguridad inferior a 1. La protección se realizará con paneles o morteros ignífugos.
  • No se debe taladrar el laminado bajo ningún concepto, ya que inhabilita la lámina en un ancho equivalente al diámetro taladrado.
  • En caso de aplicación en suelos, se deberá recubrir posteriormente para su protección, pudiendo hacerlo inmediatamente con el mismo adhesivo empleado. En caso de grandes cargas, se rehundirá 2-3 mm en el pavimento y se enrasará con el epoxi.

Agradecemos especialmente la colaboración de FOSROC, líder mundial en soluciones de construcción a la medida, por facilitarnos información para este artículo.

Puedes contactar con FOSROC a través del teléfono 902 222 244 o por correo electrónico: spain@fosroc.com.

estructura fibra de carbono

Esperamos que estas pautas os sean tan útiles como a nosotros. Si te ha gustado este artículo, te animo a compartirlo.

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2 Comments

  1. Gracias Amaya por esta magnífica exposición, clara, concisa y pedagógica.
    He utilizado fibras de carbono en tres ocasiones con resultado altamente satisfactorio (por lo menos hasta el día de hoy).
    El Arquitecto revisa y aprueba los cálculos y justificaciones presentados por la empresa aplicadora y a mí me corresponde vigilar y responsabilizarme de la correcta ejecución del refuerzo.
    Al no ser un técnico experto en estas lides no me queda otra opción que la de confiar plenamente en que el especialista aplicador a pié de obra “sabe y entiende” lo que está haciendo.
    Repito, no soy experto pero asumo una RC con muchas incógnitas. Si con el tiempo aparecen problemas…¿ como sé que no se deben a deficiencias en la incorporación de las fibras ?.
    Os aseguro que no estoy preocupado en absoluto pero siempre queda este pequeño resquemor…..
    Gracias y disculpad el rollo.
    Jaume Bardají -Arquitecto técnico.

    • Gracias Jaime por tu comentario, que ilusión! Supongo que siempre te refieres a la colocación por adhesión simple, que es la más habitual. Para aplicar la fibra hay que tener unas precauciones que podemos vigilar, como son la planeidad del soporte,(La irregularidad máxima admisible será inferior a 1 mm. medida con regla de 50 cms.), su humedad (debe estar curado), la limpieza tanto del soporte como del laminado, la correcta mezcla y aplicación del adhesivo, y el correcto corte del adhesivo sobrante (hay que dejarlo en “chaflán”, no cortarlo a ras). Estos son unos pequeños pero importantes detalles, que te pueden servir para ver si la empresa que está ejecutando el refuerzo sabe lo que se lleva entre manos.
      Respecto a los problemas, habría que ver exactamente cuáles son, para poder intentar averiguar su causa.
      Espero haberte ayudado, un saludo!

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