UTN1784 - Evaluación de la eficiencia del sistema de refuerzo y/o reparación de vigas con materiales compuestos. Estudio experimental, téorcio y numérico
 
Departamento: CIVIL
Grupo de investigación: GMN - Grupo Métodos Numéricos
Participa en Prog. de Incentivos: NO
Integrantes:
DirectorVIVIANA CAROLINA ROUGIER
CodirectorMARIO RAUL ESCALANTE
Investigador de ApoyoDORA INES VILLALBA
Investigador de ApoyoRICARDO ENRIQUE GOMEZ
Investigador FormadoOMAR ROBERTO FAURE
Investigador FormadoCARLOS FABIO CALVO
Fecha de inicio: 1-1-2013
Fecha de fin: 31-12-2015
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Resumen:
Durante su vida útil, las estructuras de hormigón armado pueden resultar expuestas a cargas mecánicas como así también a agentes químicos o térmicos agresivos que produzcan la degradación de sus propiedades mecánicas y la consiguiente pérdida de seguridad estructural. En consecuencia y a los efectos de preservar las condiciones de serviciabilidad se hace necesario la pronta reparación y/o refuerzo. La tendencia actual es establecer un sistema de reparación eficiente y económicamente accesible que facilite la mejora de estructuras nuevas y antiguas y elimine la necesidad de utilizar técnicas demasiado costosas y extensas en el tiempo, o en muchos casos, la demolición total de la estructura. Los polímeros reforzados con fibras (PRFs) o materiales compuestos constituyen un tipo de material compuesto avanzado con el potencial de cambiar significativamente el comportamiento de estructuras de hormigón, luego de reforzadas y/o rehabilitadas. Cuando se usan como refuerzo externo de vigas de hormigón armado y si se elige la configuración adecuada, mejoran la resistencia a flexión y corte. La técnica de refuerzo con PRFs generalmente consiste en adherir placas o láminas de material compuesto a la superficie externa del hormigón. Sin embargo en algunos casos este tipo de refuerzo puede ser difícil e incluso imposible de ejecutar. En virtud de ello, se está investigando una nueva técnica, llamada NSM, por sus siglas en inglés (Near Surface Mounted), que consiste en colocar barras de PRF en orificios previamente aserrados en el recubrimiento de hormigón. De acuerdo a estudios recientes la técnica NSM ha dado muy buenos resultados en lo que respecta a incremento de la capacidad resistente a flexión y aún cuando en los últimos años se ha incrementado su estudio, la información existente es limitada. Por ello resulta necesario continuar investigando diferentes aspectos de dicho sistema de refuerzo, tales como adherencia entre las barras de refuerzo y el hormigón, cantidad óptima de refuerzo a ser aplicado, modos de falla y cargas últimas. Dado que la mayor parte de las investigaciones son experimentales, la principal dificultad que se encuentra al momento de diseñar refuerzos o reparaciones de estructuras con materiales compuestos es la falta de modelos constitutivos que permitan simular su comportamiento. Las técnicas analíticas convencionales para el estudio de materiales simples isótropos no resultan adecuadas para el análisis de refuerzos con materiales compuestos. Por ello y para mejorar las técnicas de intervención resulta de suma utilidad disponer de una herramienta numérica para tal fin. En este proyecto se estudiará experimental, analítica y numéricamente el comportamiento a flexión de vigas de hormigón armado reforzadas y/o reparadas con barras y láminas de polímeros reforzados con fibras. Se determinarán para ambos tipos de refuerzo, cantidades óptimas a ser utilizadas, a los efectos de optimizar la relación beneficio-costo. Con respecto al trabajo experimental se ensayarán especímenes sin refuerzo, y reforzados, especímenes dañados y luego reparados. Analíticamente se trabajará en la adaptación de modelos desarrollados por otros autores para predecir la relación carga-desplazamiento. Finalmente se realizará una simulación numérica del problema utilizando un código de elementos finitos no lineal. Se trabajará dentro de la mecánica del continuo, con modelos para materiales simples correspondientes a la teoría de la elasticidad, plasticidad y daño para materiales ortótropos.
 
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