Simpson Strong Tie: qué hacer y qué no al pedir un diseño de reforzamiento con FRP

12 Sep 2019 Simpson Strong Tie: qué hacer y qué no al pedir un diseño de reforzamiento con FRP

Los productos de FRP (Polímero Reforzado con Fibra) han presentado diversos cambios en los últimos años, en relación con su uso, diseño y educación. En un principio el mercado del reforzamiento era regulado por los fabricantes, pero en la medida en que este fue madurando, los ingenieros pasaron a reconocer el potencial en su utilización como una herramienta que añade más resistencia a las estructuras existentes, incorporando un peso despreciable.

Pese a ello, aún existe poca información o guías sobre cómo entregar la información al momento de delegar el diseño con un ingeniero especialista, para que elabore un diseño que satisfaga las intenciones del ingeniero responsable del proyecto (EOR).

Para ello, se entrega una guía sencilla para entender el proceso de delegar el diseño con un especialista y la información que el ingeniero especialista necesita. Para una lectura más rápida, este resumen está hecho en base a recomendaciones sobre qué debe hacer y qué no el ingeniero responsable del proyecto.

Qué hacer

1. Determinar si el diseño entregado por el ingeniero delegado es apropiado para el proyecto, debido a que las propiedades de los materiales con FRP varían según el fabricante.

2. Familiarizarse con las normas de diseño apropiadas. Las dos guías normativas más comunes son: American Concrete Institute (ACI) 440.2R, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures1 y American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO FRPS-1, Guide Specifications for Design of Bonded FRP Systems for Repair and Strengthening of Concrete Bridge Elements2. El enfoque de diseño en ambas es muy similar, con algunas diferencias importantes en factores del diseño de carga y resistencia (método LRFD).

3. Realizar una revisión del elemento a reforzar sin FRP. Los materiales de FRP son unidos externamente y no se deben utilizar como refuerzo primario. Esto es para garantizar la seguridad de la estructura en el caso de que el FRP se dañara (fuego, vandalismo, etc.). Antes de ejecutar un proyecto con FRP, el EOR debe determinar si la resistencia del elemento sin FRP es mayor al menos que un 110% de la carga muerta más un 75% de la carga viva. Si no se cumple, las cargas deberán ser evaluadas para determinar si una redistribución o reducción de la carga viva podría disminuir la carga para que el elemento cumpla con esta condición inicial.

4. Entregar las cargas detalladas por tipo de carga y despejar cualquier peso muerto superpuesto. Esto es importante para determinar los niveles de tensión existentes y deformación inicial en los elementos que serán reforzados

5. Entregar las propiedades de ingeniería del elemento a reforzar, incluidos la resistencia de los materiales, ubicación de las barras de refuerzo y datos sobre las dimensiones del elemento. Determinar los límites del reforzamiento requerido. En caso de que existan planos disponibles, siempre serán de utilidad.

6. Especificar cualquier reparación requerida. Reparaciones menores, tales como aquellas para corregir hundimientos y protuberancias. Todas las imperfecciones superficiales menores se llevarán a cabo como parte de la preparación para la utilización del FRP. Desprendimientos de hormigón, roturas y otros tipos de deterioro debido a la corrosión no están incluidos en el diseño de proyectos con FRP. La adición de una nota del estilo «reparar según se requiera» no entrega la información necesaria para una licitación competitiva bien definida, ya que ni los contratistas ni el ingeniero delegado pueden realizar una evaluación del estado de todas las áreas que serán reforzadas con anterioridad al proceso de licitación.

7. Especificar cualquier condición especial. En caso de que existan requisitos de anclaje que vayan a penetrar con FRP, se debe informar al ingeniero delegado. En caso de que el FRP no se pueda instalar en una sola pieza, se debe informar al diseñador. En caso de refuerzo en una losa, se puede especificar un espaciado de material (el máximo se encuentra especificado por el Código)

8. Verificar la profundidad del acero de refuerzo al elaborar las especificaciones con NSM (refuerzo montado cerca de la superficie). Ya que el NSM requiere cortar una ranura en la superficie, es importante verificar la profundidad del refuerzo para evitar daños. En caso de utilizar dos capas de NSM, recuerde detallar la profundidad adicional requerida.

Qué no hacer

1. Evitar especificar cuantías de acero de refuerzo equivalentes. De algún modo, este método parece haberse convertido en una práctica común para incrementar la capacidad de los elementos en general. Las guías de diseño no establecen directamente que se debe determinar la tensión equivalente del FRP bajo tales condiciones. Aunque se pueden hacer algunas suposiciones para calcular conservadoramente la tensión proporcionada por el FRP, esto no influye en la relación tensión/deformación. Una mejor forma para especificar es proporcionar las dimensiones del elemento y las cargas en detalle. Recuerde que al reforzar con FRP se modifica el eje neutro y con ello las áreas transversales sometidas a tracción y compresión.

2. Evitar especificar un incremento de carga en porcentajes o en un valor específico. Al no contar con las cargas reales, sería imposible no hacer suposiciones a la hora de preparar un diseño que cumpla con las guías y normativas. Proporcione las cargas reales de diseño.

3. Evitar empalmar láminas pre-curadas (pletinas de FRP) o requerir un diseño que presuponga más de una capa de lámina pre-curada.

4. Evitar contratar aplicadores no calificados para instalar materiales de FRP. La mayoría de los fabricantes poseen un programa de certificación. Insista en que los aplicadores tengan las credenciales apropiadas para los materiales propuestos. Es aceptable e incluso aconsejable solicitar pruebas de experiencia en instalación. En todo caso, la experiencia debería ser razonable, por ejemplo, cinco (5) proyectos.

5. Evitar descartar material basándose en la especificación de “propiedades mínimas”. Al mencionar las propiedades de un fabricante específico puede estar descartando materiales perfectamente aceptables. Una mejor forma de consideración es solicitar materiales aprobados por el ICC.

6. Evitar suponer que se obtendrá lo que se quiere, a menos que se especifique. Si usted desea limitar el número de capas, especifíquelo en los planos. Si desea que el empalmado sea escalonado, especifíquelo en los planos.

7. Evitar añadir FRP solo porque podría ser una buena idea añadir un poco más de refuerzo. Al añadir FRP se cambian las características de desempeño del elemento reforzado. Sin el diseño adecuado, podría producirse un sobre refuerzo de un elemento, lo que daría como resultado una falla por falta de ductilidad.

8. Evitar especificar FRP para aislar hormigón dañado. El FRP debe ser utilizado como material de refuerzo, no de reparación. Si el hormigón subyacente se encuentra deteriorado el FRP no lo mejorará.