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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

PROPUESTA DE METODOLOGA DE DIAGNOSTICO Y REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO USANDO POLMEROS REFORZADOS CON FIBRAS (FRP)PLAN DE TESIS

PARA OPTAR EL GRADO DE MAESTRO EN TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCINELABORADO POR

Ing. FELIX MARIN GUILLENASESOR

Dr. Ing. JORGE OLARTE NAVARROLIMA-PER

20141 TTULO DE LA TESIS PROPUESTA DE METODOLOGA DE DIAGNOSTICO Y REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO USANDO POLMEROS REFORZADOS CON FIBRAS (FRP)

2 NOMBRE DEL ALUMNOIng. Flix Marn Guillen

3 ASESOR Dr. Ing. Jorge Olarte Navarro

4 ANTECEDENTES De los procesos de rehabilitacin de una edificacin, la evaluacin y el diagnostico constituye el paso ms importante puesto que de acuerdo con su definicin vendr la decisin de la intervencin. Acertar en el diagnostico representa el xito de la inversin y por supuesto en la solucin de las patologas del problema. No resulta fcil definir una metodologa expresa y nica para realizar la evaluacin y diagnstico de una edificacin en particular, debido a la gran complejidad que se presenta ya sea en el levantamiento de datos reales, como en el anlisis estructural de la misma. Por otro lado, para la evaluacin de patologas en estructuras de concreto es complejo sealar una metodologa nica para la interpretacin del deterioro en particular, ya sea por la presencia de una fisura, asentamientos en la cimentacin, o cualquier otra anormalidad. Por ejemplo analizando los elementos prismticos, una fisura asociada a la flexin puede en un caso significar falta de acero de refuerzo por diseo deficiente aunque en otros casos puede asociarse a la presencia de una sobrecarga. La inapropiada interpretacin del funcionamiento estructural puede llevar a un equivocado diagnstico y por lo mismo a unos inadecuados procesos de intervencin como sucede con la dilatacin que se forma en una losa de entrepiso en el denominado sector de la plataforma, derivado del normal comportamiento estructural tomando en cuenta las recomendaciones geotcnicas y lo previsto en el diseo estructural cuando se decide independizar cada sector estructural tanto en el tipo de cimiento como en el resto de la estructura.De todos los sistemas de reforzamiento disponibles, el que ms acogida a tenido por ventajas es el de lminas de fibras de carbono. Una o varias capas de lminas son colocadas alrededor o debajo de las secciones de concreto a reforzar, y junto a un sistema adhesivo epxico especial, se logra una total adherencia a la antigua superficie de concreto, el resultado es una capa externa de reforzamiento que ayuda a soportar las cargas del elemento y previene deflexiones excesivas. A este comportamiento se suma su rpida aplicacin y bajo costo, obteniendo un sistema nico basado en materiales de alta resistencia, con una relacin rigidez/peso elevada y muy resistente a ataques qumicos.

Estos sistemas CFRP cada vez en el Per son ms usados porque tienen un costo muy competitivo frente a los sistemas convencionales de refuerzo adems de presentar un comportamiento estructural muy bueno.

El sistema CFRP funciona bien solo cuando se asegura una adecuada adherencia a la cara de concreto. Bajo condiciones ambientales severas, la superficie del concreto puede representar un contacto muy dbil en el proceso de reforzamiento y hay que tener un especial cuidado en ello.

Dos factores importantes en el proceso de reforzamiento son la mano de obra especializada en su uso y aplicacin y en control de calidad de la superficie a reparar. Otros factores tambin importantes son:a) Resistencia a la traccin de la superficie del concreto.

b) Uniformidad y espesor de la capa de adhesivo.

c) Resistencia y perfecta reaccin qumica del sistema epxico de adhesin.Existen trabajos de investigacin de rehabilitacin estructural, tales como: Reforzamiento de estructuras con fibras de carbono (Flores L., 2009), Determinacin experimental de las propiedades mecnicas de losas para puentes con polmeros reforzados con fibras (Acosta F. y Zureick H., 2002), y Reforzamiento con sistemas de fibra de carbono CRFP para estructuras de concreto y madera (Tejidos Sika Wrap, 2000), los cuales han contribuido en el estado del arte del tema y por ende ayuda a plantear una propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural en elementos de concreto armado.5 DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

Lamentablemente, salvo raras excepciones, en el Per, no existe todava una poltica de rehabilitacin de las edificaciones. Dicha poltica debera incluir labores peridicas de inspeccin, diagnosis, mantenimiento y consolidacin de las mismas. Sin embargo se dificulta notablemente los trabajos de rehabilitacin de las estructuras debido a que en la mayor parte de las edificaciones ni siquiera se lleva un mnimo archivo documental de su ejecucin definitiva o de las obras realizadas posteriormente en la misma.Paralelamente, tampoco la prevencin de daos en las construcciones se encuentra arraigada en su concepcin y realizacin. Slo en los ltimos aos, ha empezado a tomarse en consideracin en las fases de proyecto y ejecucin el problema de la durabilidad y conservacin de las obras. Esta forma de proceder conduce sin duda a un considerable costo de mantenimiento de las construcciones, al realizarse la mayor parte de las intervenciones en situaciones extremas que exigen la reparacin y/o el refuerzo casi general de la estructura.Dentro de este contexto, durante los ltimos aos, la rehabilitacin de edificaciones existentes viene creciendo de un modo considerable. En los pases ms desarrollados, el costo de las intervenciones sobre edificaciones existentes est prximo a alcanzar el 50% de la inversin total de la edificacin. Sin embargo, pese al crecimiento de las intervenciones sobre edificaciones existentes, y al considerable alcance que dentro de las mismas presentan las actuaciones sobre la estructura, siguen existiendo carencias importantes de modelos y criterios racionales para el refuerzo, reparacin, diagnstico o evaluacin de la capacidad 'residual' de estructuras existentes.6 FORMULACIN DEL PROBLEMA6.1 PROBLEMAPROBLEMA GENERALCon una nueva metodologa de diagnstico y rehabilitacin estructural en edificaciones de concreto armado se podr prevenir futuras situaciones de riesgo ocasionados por cargas de servicio y movimientos ssmicos? PROBLEMAS ESPECFICOSa) Se cree que al aplicar los mtodos convencionales y no convencionales de rehabilitacin estructural existentes, estos presentan deficiencias que ocasionan un inadecuado comportamiento estructural en las edificaciones de concreto armado?

b) Cules sern los polmeros reforzados con fibras (FRP), que al ser aplicados en los elementos estructurales de concreto armado, les proporcione mayor ductilidad y minimice los daos en la estructura?c) Se piensa que el comportamiento estructural de las edificaciones de concreto armado, luego de la propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural con polmeros reforzados con fibras (FRP), son ms dctiles en razn a que minimiza los daos en la estructura?6.2 OBJETIVOSOBJETIVO GENERALProponer una metodologa de diagnstico y rehabilitacin en edificaciones de concreto armado, que disminuya los efectos ocasionado por las cargas de servicio y sismo en la estructura, mediante el uso de polmeros reforzados con fibras.OBJETIVOS ESPECFICOSa) Determinar las deficiencias de los mtodos convencionales y no convencionales de rehabilitacin estructural en las edificaciones de concreto armado, con la finalidad de optimizar el comportamiento estructural de los mismos.b) Determinar cules son los polmeros reforzados con fibras (FRP), que al ser aplicados en los elementos estructurales de concreto armado proporcionen mayor ductilidad y minimicen los daos en la estructura.

c) Demostrar que el comportamiento estructural de las edificaciones de concreto armado, luego de la propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural con polmeros reforzados con fibras (FRP), son dctiles en razn a que minimiza los daos en la estructura.6.3 HIPTESISHIPTESIS GENERAL

Una nueva metodologa de diagnstico y rehabilitacin en edificaciones de concreto armado mediante el uso de polmeros reforzados con fibras, minimiza los efectos ocasionado por cargas de servicio y sismo en la estructura.HIPTESIS ESPECFICAS

a) Al determinar las deficiencias de los mtodos convencionales y no convencionales de rehabilitacin estructural, se contribuye a optimizar el comportamiento estructural en las edificaciones de concreto armado.b) Al determinar cules son los polmeros reforzados con fibras (FRP), que al ser aplicados en los elementos estructurales de concreto armado proporcionan mayor ductilidad, se contribuye a disminuir los efectos por cargas de servicio y sismo en la estructura.c) El comportamiento estructural de las edificaciones de concreto armado, luego de la propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural con polmeros reforzados con fibras (FRP), son dctiles en razn a que minimiza los daos en la estructura.6.4 VARIABLESVARIABLE INDEPENDIENTE:Metodologa de diagnstico y rehabilitacin en edificaciones de concreto armado. VARIABLE DEPENDIENTE:Efectos ocasionados por cargas de servicio y sismo en la estructura.6.5 INDICADORESINDICADOR INDEPENDIENTE: Variacin de la resistencia al corte del elemento de concreto armado

Unidad de Medida: Vc (Tn) Variacin de la resistencia a la flexin del elemento de concreto armado

Unidad de Medida: Mn (Tn-m)INDICADOR DEPENDIENTE: Niveles de vulnerabilidad ssmica de las estructuras de concreto armado

Unidad de Medida: Iv (%) Niveles de dao de las estructuras de concreto armado, debido a cargas de servicio y sismo.Unidad de Medida: Id (%)7 JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA En respuesta a la creciente necesidad de reparar o reforzar las estructuras de concreto armado han surgido nuevas tecnologas de rehabilitacin estructural. Los desarrollos actuales de las tcnicas de produccin de fibras reforzadas con polmeros, de vidrio y naturales, han progresado y ya son utilizados en la industria de la construccin dada la relacin costo/beneficio. La reduccin en el costo de los materiales, en conjunto con los ahorros en mano de obra inherentes a su bajo peso y alta resistencia hacen que estos mtodos de reforzamiento sean una alternativa atractiva para la rehabilitacin de estructuras existentes.La pega de platinas de acero ha sido una herramienta para la industria de reparaciones del concreto en los Estados Unidos y Europa en los ltimos 20 aos, sin embargo el alto costo de instalacin de las platinas, usualmente pesadas, las dificultades con el traslape de las platinas y lo relacionado con la corrosin de las platinas de acero han limitado el uso de esta tcnica.Debido a sus excelentes propiedades de resistencia peso, a la reciente reduccin en su costo (debido a la apertura de mercado hacia los clientes), a la relativa ilimitada longitud del material, a la simple instalacin, y a la inmunidad a la corrosin hacen que el uso de fibras de carbono, vidrio y naturales represente una solucin ventajosa para el reforzamiento adherido externamente.Un problema actual en la ingeniera es la presencia de deflexiones en elementos de concreto armado, la cual tiene un carcter funcional, en primera instancia, y posteriormente, si no hay el debido tratamiento, consecuencias estructurales de indeseable desenlace, como el colapso, ante cargas ssmicas y/o aumento de cargas no consideradas en el diseo. Este inconveniente se visualiza no solo en elementos que ya tengan un tiempo de uso considerable, sino tambin en elementos relativamente nuevos, siendo esta la principal preocupacin, ms aun cuando la vida media de estos en servicio tiene apenas un promedio de 10 aos.Por este motivo el desarrollo de la presente investigacin aspira a elaborar un protocolo que contribuya a una solucin efectiva e innovadora al problema, mediante el uso de la tecnologa con fibras de carbono, vidrio o naturales.8 NDICE (TENTATIVO)NDICE DE FIGURAS

NDICE DE GRFICOS

NDICE DE TABLAS

CAPTULO I INTRODUCCIN

CAPTULO II MARCO TERICOCAPTULO III MARCO METODOLGICO

CAPTULO IV PRESENTACIN DE RESULTADOS Y PROTOCOLOSCAPTULO V CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y FUTURAS LNEAS DE INVESTIGACINREFERENCIAS

ANEXOS

9 METODOLOGA Tipo de Investigacin

La obtencin de la informacin necesaria para la presente investigacin es realizada por medio de una investigacin tecnolgica, en el marco de la experimentacin.

El proyecto de investigacin es de tipo exploratorio, porque el tema de estudio es nuevo, y existe poca informacin normativa al respecto. A su vez es descriptiva, porque describe y analiza ampliamente e tema en estudio.

Enfoque de la InvestigacinLa presente investigacin presenta un enfoque cualitativo, cuantitativo, exploratorio y experimental, debido a que la investigacin est orientada a un nivel terico-experimental, mediante la generacin de una propuesta nueva.

Recoleccin de la informacin

Se realizara una bsqueda exhaustiva de investigaciones y patentes de los polmeros reforzados con fibras relacionados con el sector construccin, mediante la bsqueda y recopilacin de informacin de los avances alcanzados hasta la fecha.

Procesamiento de la informacin

De la informacin recopilada se proceder al anlisis de las mismas, para determinar las caractersticas y propiedades de los polmeros reforzados con fibras, realizando una seleccin de los mismos y de las diversas metodologas existentes, para poder plantear una nueva propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural.

Determinacin de la propuesta

Se evaluara la propuesta de metodologa, verificando si cumple con las condiciones solicitadas, a nivel de un mejor comportamiento estructural de los elementos de concreto armado ante solicitaciones ssmicas.Materiales y Recursos HumanosPara el desarrollo del proyecto de investigacin se emplearan equipos de bsqueda de informacin como son las computadoras, y programas para el anlisis y diseo de la propuesta de metodologa de rehabilitacin estructural.

Se requiere del personal para la bsqueda de informacin, para el anlisis de la informacin recopilada, para la construccin y experimentacin de los elementos estructurales a escala.10 CRONOGRAMA Cronograma de Actividades

DuracinSET. 13OCT. 13NOV. 13DIC. 13ENE. 14FEB. 14MAR. 14ABR. 14

Recopilacin de Informacin

60das

Estudios Tericos90das

Trabajo de campo90das

Trabajo Experimental90das

Evaluacin de resultados60das

Desarrollo de captulos90das

Revisin de Borrador de Tesis60das

Presentacin de Tesis30das

11 PRESUPUESTO (TENTATIVO)

12 BIBLIOGRAFA ACI-440 (2000). Gua para el diseo y construccin de concreto reforzado con barras de FRP. Alcocer S. (2009). Rehabilitacin de estructuras de mampostera. UNAM. Distrito Federal-Mxico.

Acosta F, Zureick H. (2002). Determinacin experimental de las propiedades mecnicas de losas para puentes de polmeros reforzados con fibras.

Chu- Kia W, Salmon Ch. Reinforced concrete desing. University of Wisconsin Madison. EE. UU. Echazu S, Snchez A. (2010). Vigas de hormign armado reforzadas y/o reparadas con materiales compuestos. VI Congreso internacional sobre patologas y recuperacin de estructuras. Crdoba-Argentina.

Eiras J. (2008). Efecto de la adicin de puzolanas activas en la durabilidad del GRC fabricado con fibras de vidrio tipo E. Universidad politcnica de Valencia. Valencia-Espaa. Flores L. (2009). Reforzamiento de estructuras con fibras de carbono. Lima-Per.

Irala C. (2009). Experiencias de reforzamientos de estructuras de centros educativos en el Per.CISMID. Lima-Per. Maji A, Orozco A, Acree R. (2001). Anlisis de falla en vigas de concreto reforzado con FRP. Olarte J, Proao R. (2006). Anlisis dinmico y tcnicas de reforzamiento en estructuras de infraestructura educativa. CISMID. Lima-Per Pardo R. (1997). Estructuras mixtas de hormign madera aplicadas a la rehabilitacin de forjados. Tesis doctoral. Universidad politcnica de Valencia. Valencia-Espaa. PCR. (2009). Rehabilitacin ssmica de estructuras. Lima-Per. Rio Bueno, A. (2000). Patologa, reparacin y refuerzo de estructuras de hormign armado de edificacin.

Rougier V, Schierloh M. (2010). Vigas de hormign armado daadas por corrosin y reparadas con polmeros reforzadas con fibras. VI Congreso internacional sobre patologas y recuperacin de estructuras. Crdoba-Argentina.

Serrano F. (2005). Patologa de la edificacin, el lenguaje de las grietas. Fundacin escuela de la edificacin. Barcelona-Espaa.

Silva M, Guevara J. (2006). Evaluacin diagnstico y propuesta de reforzamiento estructural del edificio costales en la cuidad de Riobamba. Tesis de ingeniero civil, Universidad nacional de Chimborazo. Riobamba-Ecuador.

Sika Carbo Dur. (2000). Reforzamiento con sistemas de fibras de carbono (CFRP) para estructuras de concreto y madera. Guas de diseo e instalacin platinas Sika Carbo Dur. Santa Fe de Bogot-Colombia. Tejidos Sika Wrap. (2000). Reforzamiento con sistemas de fibras de carbono (CFRP) para estructuras de concreto y madera. Santa Fe de Bogot-Colombia. Torres C, Daz C. (2010). Rehabilitacin y refuerzos de estructuras. VI Congreso internacional sobre patologas y recuperacin de estructuras. Crdoba-Argentina. Vega C. (2008). Evaluacin y reforzamiento de dos edificios contiguos construidos en la dcada del 60 en el centro de lima. Tesis de ttulo de ingeniero civil. Universidad de ciencias aplicadas. Lima- Per.13 FIRMAS __________________________

Dr. Ing. Jorge Olarte Navarro

ASESOR___________________________

Ing. Flix Marn Guillen

TESISTA

EMBED Presentations.Drawing.12

Hoja1

11.1 POTENCIAL HUMANO

Personal para realizar trabajo en gabinete 2800

Procesamiento de datos1500

Otros 500

11.2RECURSOS

Bienes:

Equipos especializados1500

Material de escritorio900

Otros 500

Servicios:

Ensayos de laboratorio2000

Movilidad 800

________

TOTAL PRESUPUESTO10500

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