Estudio del anclaje por adherencia y el comportamiento a flexión de refuerzos con laminados de fibras de carbono en elementos estructurales de hormigón armado
Authors:   , Cruz Solís Juan José 
Published: October 2023

External reinforcement techniques with CFRP laminate adhered to concrete elements have advanced greatly over the past decade, obtaining a more effective method further lightweight and reliable. These advances have resulted from extensive research in the field of epoxy behavior, concrete fracture behavior, concrete-epoxy interface behavior and the ultimate strength of carbon fibers. Intervene in a reinforced concrete structure to increase the load-bearing strength, it is a process that must be developed with careful not to weaken any area of the existing structure in an attempt to strengthen, given this premise, reinforcement externally bonded CFRP laminates provide great advantages over traditional techniques reinforcements where it is necessary to modify existing geometry and also increase it. In this research the behavior of concrete and epoxy was analyzed together with the laminate in double shear tests that were conducted in the first stage. This allows to know the stress distribution along the bond length so as to determine the effective bond length, and the type of failure within the concrete and crack pattern commonly present in the most stressed area. In the second stage of the investigation, initially flat beams were tested, externally reinforced with CFRP laminates and later deep beams was tested. During this stage it was possible to capture the behavior of the strain along the laminate and the strain in the extreme compression fiber. The maximum bending moment is obtained for each configuration of external CFRP reinforcement With the data obtained it was possible to compare rates and maximum resistance to failure existing in the current literature and verify models proposed in the design standards of reinforced concrete structures with externally bonded laminates. Finally, modifications to the limit values of the states of strain of laminates for failures most commonly present in the beams externally reinforced with CFRP laminates are proposed, and recommendations are made for each stage of calculation of bending strength.

Las técnicas de refuerzo externo de laminados de CFRP adheridos a elementos de hormigón han avanzado fuertemente en la última década, obteniendo un procedimiento más efectivo además de ligero y fiable. Estos avances se han derivado de extensas investigaciones en el campo de los epoxi, fractura en el hormigón, comportamiento de la interface hormigón¿epoxi y de la resistencia última de las fibras de carbono. Intervenir en un estructura para incrementar la resistencia portante, es un proceso que debe desarrollarse con cuidado de no debilitar ninguna zona de la estructura existente en el intento por reforzarla; ante esta premisa, los refuerzos con laminados CFRP adheridos externamente proveen grandes ventajas sobre los refuerzos tradicionales en los que es necesario modificar la geometría existente y además, como consecuencia del refuerzo, incrementarla. En la presente investigación se analizó el comportamiento del hormigón y del epoxi junto con los laminados en los ensayos a doble cortante que se realizaron en la primera etapa; esto permite conocer la distribución de tensiones a lo largo de la longitud adherida así como determinar la longitud efectiva de adherencia. Así como el tipo de falla al interior del hormigón y el patrón de fisura comúnmente presente en la zona más estresada. En la segunda etapa de la investigación se probaron inicialmente vigas planas reforzadas externamente con laminados de CFRP y posteriormente se ensayaron vigas de canto. Durante esta etapa fue posible capturar el comportamiento de las deformaciones a lo largo del laminado así como las deformaciones en la cabeza de compresión, sobre la cara superior de las vigas. Se obtuvieron los momentos máximos resistentes para cada configuración de refuerzo externo y de caso de carga. Con los datos obtenidos fue posible comparar tipos de fallo y resistencias máximas con los existentes en la bibliografía actual y verificar modelos simples propuestos en las normas de diseño de estructuras de hormigón reforzado con laminados adheridos externamente. Finalmente se proponen modificaciones a los valores límites de los estados de deformación de los laminados para las fallas más comúnmente presentes en las vigas reforzadas con laminados de CFRP; y se realizan las recomendaciones para cada etapa del proceso de cálculo de la resistencia última a flexión.