Comparativa estructural y económica del reforzamiento de columnas de concreto armado mediante el uso de diferentes tipos de polímeros reforzados de fibras para una edificación de seis niveles en Lima

Abstract

Una de las manifestaciones naturales más devastadoras que existe es el fenómeno sísmico. Tal es el potencial destructivo de estos eventos, que cada año se registran pérdidas humanas y materiales. Por ello, es importante conocer el comportamiento de estructuras sometidas a este tipo de fuerzas dinámicas y la evaluación de refuerzos adicionales. En la presente investigación, se evalúa el uso de tejidos de fibras sintéticas como refuerzo exterior para elementos verticales, enfocado a las columnas de concreto de armado de un sistema estructural dual con seis niveles en la ciudad de Lima. El procedimiento consiste en la evaluación estructural y económica del reforzamiento de columnas con tres tipos de polímeros, tales como los reforzados con fibra de carbono (PRFC), vidrio (PRFV) y aramida (PRFA). La parte experimental se trató del modelado estructural de la edificación seleccionada en el software ETABS, en el cual se realizó el análisis con fuerzas sísmicas de carácter lineal, es decir, un análisis estático y dinámico, y determinar las columnas que requerían reforzarse. El cálculo para la estimación del número de capas PRF fue basado en la norma internacional ACI 440.2R del año 2017. Tras analizar los resultados y realizar el estudio de costos, se pudo determinar que el número de capas de refuerzo con fibra de carbono contaba con un óptimo presupuesto comparado a los otros dos tipos, además poseer las características requeridas para el reforzamiento estructural.

One of the most devastating natural phenomena that exist is the earthquake. Such is the destructive potential of these events, that human and material losses are recorded every year. Therefore, it is important to know the behavior of structures subjected to this type of dynamic forces and the evaluation of additional reinforcement. In the present investigation, we evaluated the use of synthetic fiber fabrics as external strengthening for vertical elements, focused on the reinforced concrete columns of a dual structural system with six levels in Lima, Perú. The procedure consists of the structural and economic evaluation of the columns strengthened with three types of fiber reinforced polymers (FRP), such as those with carbon (CFRP), glass (GFRP) and aramid (AFRP). The experimental part consisted in the structural modeling of the selected building in the engineering software ETABS, in which a linear static and dynamic seismic analysis was conducted to determine which columns require reinforcement. The calculation to estimate the number of FRP layers was based on the 2017’s version of the international guide ACI 440.2R. After analyzing the results and estimating the cost analysis, we were able to determine that the number of carbon fiber reinforcement layers had an optimal budget compared to the other two types, in addition to having the required characteristics for the structural strengthening.