Verificación de la efectividad del uso de la fibra de carbono en el reforzamiento de vigas de concreto armado sometidas a esfuerzo de flexión y corte

Abstract

El ingeniero civil frecuentemente se encuentra en el ejercicio de la práctica profesional con casos donde la resistencia y/o ductilidad de una estructura existente debe ser incrementada, específicamente en las vigas de concreto armado, por diversas casuísticas que se presentan debido a modificación en la construcción, remodelaciones y ampliaciones no previstas con anterioridad. Y ante esto existe una escasa información y la falta de normatividad en el país, más específicamente en la ciudad de Arequipa. El uso de las fibras de carbono como método de reforzamiento de vigas de concreto armado es una alternativa innovadora a este problema. Por ello creemos que dicho método de reforzamiento debe de ser difundido y aplicado en nuestra ciudad ya que se obtiene muchos beneficios de este método innovador. En esta investigación se pretende exponer las características de la fibra de carbono, historia, códigos existentes, consideraciones de diseño, requisitos de aplicación para elementos sometidos a flexión, sus ventajas, así como desventajas y las limitaciones para su aplicación. Para esto analizaremos las propiedades mecánicas de las vigas de concreto armado a través de ensayos para la determinación de la resistencia de prismas de concreto a esfuerzos de corte y flexión, para los concretos convencionalesde f’c de 140, 175 y210 kg/cm2, utilizando cuantías mínimas de acero de refuerzo para cada caso de ensayo, debido a que en una anterior investigación (“Estudio de la influencia en la resistencia y ductilidad de las fibras de carbono utilizadas como reforzamiento de vigas de concreto armado”, Gianfranco Alegre 2017)se demostró que la fibra de carbono aumenta la resistencia cuando se diseña con menor acero de refuerzo, porque este material posee una rigidez similar a la del acero, pero con una resistencia mucho más alta. En estos ensayos se pretende someter a los prismas de concreto a cargas que a través de esfuerzos de flexión y corte, generen fisuras de 0-0.3mm y 0.4-0.6 mm; las cuales han de ser medidas y servirán de indicadores del daño en las vigas de concreto. Con la información obtenida de estos ensayos se podrá determinar el comportamiento de una viga de concreto armado convencional hasta su estado de fisuración, para luego aplicar el refuerzo de fibra de carbono para ambos requerimientos (flexión y corte). Luego se realizará los ensayos a las vigas previamente reforzadas con fibra de carbono de acuerdo a lo indicado en la normativa ACI; reparadas y reforzadas para determinar el comportamiento estructural y la efectividad de las vigas reparadas. Finalmente se hará una comparación y evaluación de los resultados obtenidos en los ensayos, verificando cuantitativamente el aporte de la fibra de carbono en el comportamiento estructural de una viga de concreto armado reforzada, para licitaciones de flexión y corte.