Podemos decir que fue España país puntero en construcción de puentes antiguos, desde las primeras fábricas, en tiempos de Cayo Julio Lacer en época del emperador Trajano, haciendo famosa la inscripción que nos dejó en el puente de Alcántara “PONTEM PERPETUI MANSVRVM IN SECULA MVNDI”.
Podemos decir que fue España país puntero en construcción de puentes antiguos, desde las primeras fábricas, en tiempos de Cayo Julio Lacer en época del emperador Trajano, haciendo famosa la inscripción que nos dejó en el puente de Alcántara “PONTEM PERPETUI MANSVRVM IN SECULA MVNDI”.
A finales del S. XVIII con la aparición del hierro y a finales del XIX con la aparición del hormigón se produjo un desarrollo espectacular en la manera de concebir y construir los puentes, con importantes maestros y realizaciones en este país.
Actualmente estamos en un periodo de transición, de heterodoxia en el arte de construir puentes, “entre el apogeo de la construcción con hormigón pretensado y la construcción mixta y aquel otro en que aun los nuevos materiales y las formas derivadas de su utilización no han abierto el camino de lo nuevo”, como ya dijera D. Javier Manterola.
Debemos unirnos a la senda de lo nuevo, para seguir siendo pioneros en la construcción y sobre todo en la conservación de los puentes que tenemos.
La aceptación de un nuevo material requiere de la existencia de referencias, guías y reglas relativas a las características mecánicas, comprobaciones y cálculos, condiciones de ejecución y funcionamiento del nuevo material. Muchos países han trabajado ya en esta línea.
El grupo de trabajo de ATC-PIARC creado para tratar sobre “refuerzo con materiales compuestos de puentes de hormigón” empezó a trabajar hace ya 5 años. Como resultado del esfuerzo realizado han elaborado el documento que hoy se presenta.
Es el fruto de una labor de reflexión y síntesis, a partir de las distintas guías y recomendaciones internacionales existentes, en la definición y caracterización de los llamados materiales “compuestos”, así como en la propuesta de recomendaciones de diseño, aplicación y control de calidad; específicamente dedicados al refuerzo de puentes
de hormigón
1 INTRODUCCIÓN
2 MATERIALES COMPUESTOS
2.1 FIBRAS
2.1.1 Características mecánicas de las fibras
2.1.2 Resistencia al ataque químico
2.1.3 Exposición a los rayos ultravioletas
2.1.4 Conductividad eléctrica
2.1.5 Estabilidad térmica
2.2 MATRIZ
2.2.1 Naturaleza de la matriz
2.2.2 Propiedades de las matrices
2.3 UNIÓN FIBRA Y MATRIZ SINTÉTICA
2.4 ADHESIVOS
2.5 EL MATERIAL COMPUESTO
2.5.1 Características mecánicas del material compuesto
2.5.2 Ensayos de control de las características mecánicas del MC
2.5.3 Resistencia al fuego del sistema de MC
2.5.4 Coeficientes de seguridad
2.6 SISTEMAS DE APLICACIÓN
2.6.1 Hojas o tejidos “in-situ”
2.6.2 Laminado
2.6.3 Barras
2.6.4 NSM (Near Surface Mounted)
3 RECOMENDACIONES DE DISEÑO
3.1 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO Y SEGURIDAD ESTRUCTURAL
3.1.1 Bases Generales de Cálculo
3.1.2 Criterios Generales de Diseño
3.1.2.1 Situaciones Accidentales
3.1.2.2 Durabilidad
3.2 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE REFUERZO CON MATERIALES COMPUESTOS
3.3 ESTADO LÍMITE DE AGOTAMIENTO FRENTE A SOLICITACIONES NORMALES. REFUERZO A FLEXIÓN
3.3.1 Consideraciones generales
3.3.2 Modos de fallo
3.3.3 Comprobación modo de fallo 1 y 2
3.3.4 Formulación para flexión simple
3.3.4.1 Estado de cargas previo
3.3.4.2 Verificación en rotura
3.3.5 Comprobación frente al arrancamiento o fallo a rasante en el extremo del refuerzo
3.3.6 Despegue producido por fisuras a cortante
3.3.7 Despegue producido por fisuras a flexión
3.3.8 La ductilidad como criterio de respuesta segura frente al colapso
3.3.9 Consideraciones especiales
3.3.9.1 Refuerzo de estructuras pretensadas o postesadas
3.3.9.2 Trabajo a compresión
3.3.9.3 Refuerzo mediante pretensado externo con FRP
3.4 REFUERZO FRENTE A ESFUERZOS CORTANTES
3.4.1 Introducción
3.4.2 Configuraciones del refuerzo. Canto útil
3.4.3 Dimensionamiento del refuerzo a cortante
3.4.3.1 Agotamiento de las bielas comprimidas de hormigón
3.4.3.2 Agotamiento por tracción en el alma
3.4.3.3 Otros documentos de referencia
3.5 CONFINAMIENTO
3.5.1 Consideraciones Generales
3.5.2 Presión de confinamiento efectiva
3.5.2.1 Influencia de la envoltura parcial.
3.5.2.2 Influencia de la forma de la sección
3.5.3 Modelo de Lam y Teng (2003a,b)
3.5.3.1 Secciones circulares
3.5.3.2 Secciones rectangulares
3.5.4 Recomendaciones de cálculo
3.5.4.1 Deformación última efectiva del FRP
3.5.4.2 Influencia de la forma de la sección
3.6 ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
3.6.1 Estado de cargas previo
3.6.2 Limitación de las tensiones máximas
3.6.3 Estado Límite de Fisuración
3.6.3.1 Condiciones generales.
3.6.3.2 Cálculo del ELS de Fisuración con el FIB Bulletin 14
3.6.4 Estado Límite de Deformación
3.6.5 Estado Límite de Vibraciones
3.7 EJEMPLOS DE DISEÑO
3.7.1 Ejemplo de refuerzo a flexión
3.7.1.1 Planteamiento del problema
3.7.1.2 Notación
3.7.1.3 Capacidad resistente de la viga original
3.7.1.4 Estado previo al refuerzo y deformaciones existentes
3.7.1.5 Flector respuesta de la viga reforzada
3.7.1.6 Estados tensionales en servicio
3.7.2 Ejemplo de refuerzo a cortante
3.7.2.1 Planteamiento del Problema
3.7.2.2 Análisis de la estructura y cargas actuantes sobre la viga
3.7.2.3 Análisis de la necesidad de refuerzo
3.7.2.4 Comprobación en situación accidental
3.7.2.5 Determinación de la cuantía del refuerzo.
3.7.3 Ejemplo de confinamiento de acuerdo con CNR-DT 200/2004
3.7.3.1 Planteamiento del problema
3.7.3.2 Caso 1: Confinamiento integral.
3.7.3.3 Caso 2: Confinamiento parcial.
4 RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS DE APLICACIÓN
4.1 INTRODUCCIÓN
4.2 RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL TRANSPORTE, ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN
4.3 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA EJECUCIÓN
4.3.1 Preparación del soporte
4.3.2 Procedimiento de aplicación de hojas o tejidos de FRP
4.3.3 Procedimiento de aplicación de laminados de FRP
4.3.4 Procedimiento de aplicación de barra y laminados de FRP en rozas (sistema NSM)
4.3.5 Puesta en servicio de la estructura
4.3.6 Protección y acabado
4.4 RECOMENDACIONES PARA RECEPCIÓN, MANTENIMIENTO Y EXPLOTACIÓN
4.4.1 Recepción
4.4.2 Mantenimiento y explotación
4.5 SEGURIDAD
5 RECOMENDACIONES DE CONTROL DE CALIDAD EN REFUERZOS CON FRP EN PUENTES
5.1 INTRODUCCIÓN
5.2 RECEPCIÓN DE LOS MATERIALES
5.3 PREPARACIÓN DEL SOPORTE
5.4 CONDICIONES ATMOSFÉRICAS
5.5 INSTALACIÓN DE TEJIDO U HOJA
5.6 INSTALACIÓN DEL LAMINADO
5.7 CONTROL FINAL DE OBRA, ENSAYOS DE ADHERENCIA
5.8 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN Y MEDIDAS CORRECTORAS COMO RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE ADHESIÓN
5.9 PRUEBAS DE CARGA
5.10 RECOMENDACIONES DE CAPACITACIÓN Y/O CERTIFICACIÓN DE PERSONAL (INFORMATIVO)
5.10.1 Requisitos de aplicación y control de calidad
5.10.2 Reconocimiento de la competencia de personas
5.10.3 Esquema general de procedimiento de certificación de personas
6 EJEMPLOS DE REALIZACIONES
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANEXO I: NOTACIONES Y SÍMBOLOS