Análisis experimental del comportamiento de vigas de concreto armado reforzadas con bandas de CFRP bajo acciones cíclicas en reversa cuasi-estática

Abstract

El uso de fibra de carbono CFRP (Carbon Fiber Reinforced polymer) para la reparación, rehabilitación y reforzamiento de estructuras de concreto armado, ha generado interés en su estudio, debido a su versatilidad en la restitución de la capacidad de elementos estructurales principalmente en zonas de alto riesgo sísmico. El presente trabajo de tesis muestra los resultados experimentales de cuatro especímenes de vigas de concreto armado dispuestas en voladizo, reforzadas externamente con CFRP, y sometidas a cargas cíclicas controladas por desplazamientos laterales. Los especímenes se construyeron a escala natural y con las siguientes características: sección rectangular: 25 x 40 cm, longitud total: 215 cm; refuerzo interno: barras de acero longitudinal (ASTM A615 grado 60), resistencia cilíndrica del concreto: 210 kg/cm2; refuerzo externo: láminas de CFRP de 200 x 20 x 0.1 cm (longitud x ancho x espesor) colocadas en las zonas sometidas a tracción. El ensayo consistió en la aplicación de carga cíclica en el extremo del voladizo, representado por 10 pares de amplitudes crecientes en 10% del desplazamiento lateral máximo de cada viga. Se dispuso de una serie de sensores para medir los desplazamientos laterales en ambas caras del elemento (zona de tensión y zona compresión), medición incremento de carga inducida cuando la carga somete a una cara lateral a tensión y a compresión cuando la carga impuesta ejerce el empuje en el sentido contrario, con la finalidad de evaluar la degradación de rigidez, la ductilidad, y la cantidad de energía absorbida por el elemento en cada amplitud creciente. Se observó en ambas caras sometidas a tensión y compresión (de acuerdo a la imposición de carga positiva o negativa) que la adición de CFRP redujo el daño en la sección para incrementos de cargas en amplitudes menores debido al incremento de rigidez aportada por el sistema FRP, controlando el proceso de agrietamiento, e incrementando la resistencia a carga máxima en 35 %. Los resultados preliminares señalan un mejor desempeño de los especímenes reforzados con CFRP, reduciendo el desplazamiento lateral máximo en 64%, y comprobándose una reducción en el agrietamiento; además, con el incremento de desplazamiento lateral y la adición de una (01) y tres (03) capas de CFRP la degradación de rigidez disminuyó para los elementos ensayados. El análisis del comportamiento de vigas de concreto armado reforzadas a flexión con bandas de fibra de carbono CFRP, bajo acciones cíclicas en reversa “Cuasi-estática” (carga y descarga), a través de la conservación de sus propiedades como: capacidad resistente, ductilidad, degradación de rigidez y disipación de energía, fue el objetivo principal del presento proyecto.