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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

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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.

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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
4
2. INTRODUCCIÓN
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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TENSIÓN
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CARBONO
OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
ARAMIDA
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ACERO
CONCLUSIONES
DEFORMACIÓN
RECOMENDACIONES
6
3. ANTECEDENTES DE LOS FRP
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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EN EL MUNDO
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
8
EN EL MUNDO

• REINO UNIDO 2000 Boletín 14 del FIB.
• 
  Reporte Técnico N. 55
• Nabil F., Grace y George 2001 Diseño 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

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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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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

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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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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.

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OBJETIVOS
HORMIGÓN
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
FRP
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ZONA DE CONTACTO
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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4. TRABAJO EXPERIMENTAL

• A. VIGAS A FLEXIÓN
• B. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM
• C. MICROSCOPIO ESTEREOSCÓPICO
• D. TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO

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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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A. VIGAS A FLEXIÓN
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• 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
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• 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
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B. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ETTRINGITA
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
PORTLANDITA
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
15
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM
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OBJETIVOS
HORMIGÓN
INTRODUCCIÓN

• SEM, para evaluar la distribución del refuerzo y
  la unión entre la matriz y el refuerzo

ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
FISURA
RESULTADOS
FRP
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
16
C. MICROSCOPIO ESTEROSCÓPICO
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
ADHERENCIA
RECOMENDACIONES
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D. TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO
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OBJETIVOS

• Modelo NO LOCAL MATERIAL
• Cambio de las propiedades
• NORMAS BS 8007 ( 1985,1987,1989)
• RILEM pull out y spliting
• FLEXIÓN Y TRACCIÓN ( CARGA MÁXIMA).

INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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ESTUDIO CUANTITATIVO
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• Prensa Universal de 3 T.
• Relación A/C0,5.
• NTC-220.
• Longitudes de 8x5x5cm y 6,5x5x5cm.
• Valores de carga máxima Kgf.

OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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ADHERENCIA HORMIGÓN-FRP
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OBJETIVOS
HORMIGÓN
INTRODUCCIÓN
FRP
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
TINTA CHINA
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
20
TÉCNICAS DE ARRANCAMIENTO
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
21
5. RESULTADOS
MÁS QUE VALORES NUMÉRICOS
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OBJETIVOS
6
INTRODUCCIÓN
5
4
ANTECEDENTES
2 y 3
TRABAJO EXPERIMENTAL
TRABAJO EXPERIMENTAL
1
RESULTADOS
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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VIGAS A FLEXIÓN
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO SEM
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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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MICROSCOPIO ESTEREOSCÓPICO
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OBJETIVOS
CAVIDAD DEJADA POR EL ACERO
ARRANCADO
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
PRESENCIA DE ÓXIDO
RECOMENDACIONES
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6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
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OBJETIVOS

• Valores de Resistencia
• Técnicas microscópicas
• Fijación del FRP
• Reciclaje
• Análisis cualitativo y cuantitativo de la
  adherencia

INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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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.

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OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
TRABAJO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
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CONCLUSIONES
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• 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
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CONCLUSIÓN
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8.

• 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
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8. RECOMENDACIONES
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• 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