Comportamiento ante carga perpendicular al plano, de muros de mampostería en concreto, reforzados con barras de FRP (2017)
Los polímeros reforzados con fibras – FRP “Fiber Reinfroced Polymers” –, han surgido desde la década del noventa del siglo pasado, como una alternativa de reforzamiento de estructuras. Tienen a su favor, alta resistencia a la tensión, alta resistencia a la corrosión y no tiene conductividad; su diseño se basa en la capacidad ante cargas gravitacionales y aún no ha sido aceptado para reforzar estructuras que están sometidas a fuerzas sísmicas. En EEUU el comité ACI 440, especifica las guías de diseño, relacionadas con el reforzamiento tanto interno como externo de estructuras considerando como material de reforzamiento el FRP, tanto en su presentación de barras como de bandas; es así como la guía ACI 440.1R-15, “Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars” presenta las recomendaciones para el diseño de estructuras nuevas en concreto con refuerzo interno en barras de FRP. Por otro lado, en lo relacionado con la mampostería, la guía ACI.440.7R-10 “Guide For The Design And Construction Of Externally Bonded Fiber-Reinforced Polymer Systems For Strengthening Unreinforced Masonry Structures” define los criterios para el diseño de mampostería reforzada externamente con bandas de FRP; evidenciando la no existencia de una normativa para diseñar mampostería reforzada internamente con barras de FRP. Dado el vacío encontrado en las guías del ACI internacional en lo referente al uso de barras de FRP como refuerzo interno de muros de mampostería y dadas las amplias ventajas que ofrecería su uso, se planteó un programa experimental macro, donde inicialmente se realizaría una primera investigación para evaluar la capacidad ante cargas perpendiculares al plano de muros de mampostería reforzados internamente con barras de FRP, con el fin de generar un protocolo de diseño preliminar para evaluar la capacidad teórica de dichos muros, tomando como base los requisitos especificados en el: ACI 440.1R-15 y el código que especifica los requerimientos para el diseño de Estructuras de Mampostería, TMS 402-16 “Building Code Requirements for Masonry Structures”. Dentro del programa experimental, se construyeron y ensayaron 16 muros de mampostería en concreto distribuidos así: 2 reforzados con acero convencional y 14 reforzados con FRP. La longitud de los muros varío desde 1.0 m hasta 1.8 m, con cuantías del 0.13% al 0.45%. El espesor de los muros fue de 14 cm y el alto de 220 cm. Se midieron deformaciones unitarias en las barras de refuerzo mediante galgas e igualmente se registraron las deflexiones en la mitad de la altura de los especímenes mediante LVDT – “Linear Variable Differential Transformer” –. Haciendo una relación entre los datos teóricos y experimentales, de la capacidad a flexión de los muros, se encontró que esta relación fue mayor a 1.0 para los muros de menores cuantías de refuerzo y mayores separaciones entre barras. Se pudo observar que para un desplazamiento límite en la mampostería de 0.007h en muros reforzados con acero, los muros reforzados con FRP permitían un desplazamiento máximo de 0.018h. Los muros reforzados con FRP al ser sometidos a su máxima capacidad presentaron un comportamiento de deflexiones elásticas y recuperables, presentando la ventaja de poder ser reparados debido a que su material de refuerzo, no presenta una zona de plasticidad y su comportamiento es elástico hasta la falla. El modo de falla presentado en los muros reforzados con FRP fue por aplastamiento en la mampostería coincidiendo con la falla teórica esperada.