Influencia de la longitud de traslapo en la capacidad a flexión de muros de mampostería reforzados internamente con barras de GFRP ante cargas fuera del plano.

Abstract

Recientes avances en el campo de los materiales poliméricos reforzados con fibras (FRP) han dado como resultado el desarrollo de nuevas aplicaciones con excelentes potenciales para el refuerzo de elementos de concreto en áreas donde el acero no ha mostrado su mejor desempeño, como es el caso de la corrosión, cuando no se toman las medidas adecuadas para protegerlo y se encuentra expuesto a ambientes severos. Unos de estos materiales son los polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP), aramida (AFRP) y vidrio (GFRP)[1]. Una de las principales aplicaciones hasta el momento, son las barras de FRP, utilizándose como armadura interna del concreto, donde ya se tienen normativas de diseño ante diferentes solicitaciones como lo son las guías ACI 440 de Estados Unidos y las guías CSA-S806 de Canadá; los requisitos de análisis y diseño que contienen estas guías han sido resultado de diferentes investigaciones desarrolladas en este campo; otro es el caso de la mampostería reforzada internamente con barras de FRP, donde son escasas las investigaciones en este campo.

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, en el presente trabajo se presenta una investigación llevada a cabo para determinar la influencia de la longitud de traslapo en la capacidad de los muros de mampostería de concreto reforzado internamente con barras de GFRP, trabajando bajo cargas fuera del plano, la necesidad de realizar esta investigación surge como complemento de las investigaciones ya realizadas en el Centro de Estudios de Estructuras y Materiales de la Escuela Colombiana de Ingeniería, relacionadas con el comportamiento de muros de mampostería, pero como se menciona ya en este proyecto, enfocado en evaluar diferentes longitudes de traslapo, partiendo de una longitud de traslapo teórica, calculada siguiendo la ecuación especificada para barras de FRP embebidas en concreto y validada experimentalmente en especímenes a escala real.

Para evaluar la capacidad a flexión fuera del plano de los muros de mampostería, manteniendo una longitud y altura constante, variando el diámetro de barra de refuerzo y la resistencia a compresión de la mampostería; se construyeron una serie de muros que se reforzaron internamente con barras de GFRP longitudinales usando diferentes longitudes de traslapo, las celdas en las que se instaló la barra se rellenó con “grout” y fueron ensayados después de 28 días, aplicando carga en los tercios buscando de esta manera un comportamiento de flexión pura en el tercio central.

Se obtuvieron resultados experimentales que se compararon con los resultados esperados (teóricos) los cuales fueron calculados implementando la metodología de cálculo de capacidad a flexión fuera del plano desarrollada en estudios previos en la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Con base en los resultados, se concluye que las longitudes de traslapo usadas en los muros mostraron un buen comportamiento ya que no afectó la capacidad de los muros sino por el contrario, se notó en algunos casos un ligero aumento en su capacidad respecto a los muros ensayados que estaban reforzados con barras de GFRP continuas; por lo tanto, las ecuaciones del ACI 440.1R usadas para el cálculo de la longitud de traslapo se pueden implementar ya que su capacidad ante la solicitación experimental en estudio respecto a la teórica es similar o ligeramente mayor.

Recent advances in the field of fiber-reinforced polymeric materials (FRP) have resulted in the development of new applications with excellent potentials for reinforcing reinforced concrete elements in areas where steel has not demonstrated its best performance, such as In the case of corrosion, when adequate measures are not taken to protect it and it is exposed to severe environments. Some of these materials are carbon fiber reinforced polymers (CFRP), aramid (AFRP) and glass (GFRP). [1] One of the main applications of use so far is its use as internal reinforcement for concrete, where they already have design standards for different applications, such as the ACI 440 guides in the United States and the CSA-S806 guides in Canada.

Taking into account the aforementioned, this paper presents an investigation carried out to determine the influence of the overlap length on the capacity of internally reinforced concrete masonry walls with GFRP bars, working under out-of-plane loads , the need to carry out this research arises as a complement to the research already carried out at the Center for the Study of Structures and Materials of the Colombian School of Engineering, related to the behavior of masonry walls, but as mentioned and focused on evaluating different Overlap lengths framed within an initial theoretical length and experimentally contrasted in full-scale specimens.

To evaluate the out-of-plane bending capacity of masonry walls, maintaining a constant length and height, varying the diameter of the reinforcing bar and the compressive strength of the masonry; a series of walls were built that were internally reinforced with GFRP bars using different overlap lengths, the segments in which the bar was installed were filled with “grout” and were tested by applying load on the thirds looking for a behavior of pure flex in the central third.

Experimental results were obtained that were compared with the expected (theoretical) results which were calculated by implementing the out-of-plane flexural capacity calculation methodology developed in previous studies at the Julio Garavito Colombian School of Engineering. Based on the results, it is concluded that the overlap lengths used in the walls showed a good performance since it did not affect the capacity of the walls but on the contrary, a slight increase in their capacity was noted in relation to the walls assays that were reinforced with continuous GFRP bars; therefore, the ACI 440.1R equations used to calculate the overlap length can be implemented since their experimental behavior compared to the theoretical one is similar or slightly higher.