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SikaNoticiasISSN 0122-0586

Proyectos de Reforzamiento conMateriales Compuestos FRP Sika®CarboDur®

Contenido

1. Puentes Av. 26 con Av. 68 (Bogotá)

2. Centro Comercial Portal del Quindío Armenia

3. Edificio en la Universidad del Quindío Armenia

4. Reforzamiento de edificio de apartamentos Barranquilla

5. Reforzamiento del Hospital de Barranquilla

6. Edificio en el Centro Comercial San Diego Medellín

7. Losa maciza en estación de Transmilenio Bogotá

8. Tanque Corbones (Armenia)

La primera aplicación de materiales compues-tos FRP en Latinoamérica:Puente Cocorná (Vía Bogotá - Medellín)

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Proyectos de Reforzamiento con Materiales Compuestos FRP Sika®CarboDur®

El sistema de reforzamiento estructural con materiales compues-tos FRP es uno de los métodos más importantes en la actua-lidad en todo el mundo. La sigla FRP proviene del inglés Fiber Reinforced Polymer (Polímero Reforzado con Fibras) y está confor-mado por fibras de gran resistencia a la tensión que se unen con resinas sintéticas (usualmente epóxicas) para obtener un sistema de reforzamiento muy eficiente. Son tres las características que han hecho famoso al FRP, a saber:

a. Gran resistencia a la tensión: hasta 10 veces más que el acero convencional usado en construcción.b. Bajo peso: Aproximadamente 5 veces menos denso que el acero, lo cual influye en la facilidad y tiempo final de instalación por ser más liviano.c. No se corroen: El FRP es un material sintético, por lo cual no se corroe, incluso se puede aplicar en estructuras ubicadas en zonas costeras.

Las razones más importantes por las cuales se refuerzan las estructuras son:

1. Aumento de cargas verticales: estructuras como puentes, mue-lles y edificios pueden aumentar las cargas muertas y vivas para las cuales fueron diseñados originalmente.2. Deterioro en el tiempo: el medio ambiente deteriora poco a poco a todas las estructuras. Construcciones costeras sufren más por el ataque de las sales marinas. También deterioro por fuego o explosiones son comunes.3. Errores de diseño y construcción: estructuras con baja resisten-cia a compresión del concreto o deficiencia en acero de refuerzo son casos típicos.4. Actualización sísmica: Colombia es un país en donde suceden sismos con cierta frecuencia. La mayoría de la infraestructura está ubicada en zonas de riesgo sísmico alto e intermedio.

En Colombia, Sika introdujo el sistema en 1996 con el nombre de Sika® CarboDur®, que comprende las platinas de carbo-no Sika® CarboDur®, los tejidos SikaWrap® de fibra de carbono y vidrio y el sistema de platinas de carbono tensionadas Sika® CarboStress. Desde ese año, son muchas las estruc-turas de concreto reforzado y mampostería que han usado el FRP para mejorar su desempeño estructural.

Este informe muestra varios proyectos de reforzamiento llevados a cabo en Colombia entre el año 2006 y 2007 utilizando los mate-riales compuestos FRP, sistema Sika® CarboDur®.

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Puentes Av. 26 con Av. 68 (Bogotá)

En el 2006 se empezaron los trabajos para el reforzamiento y rehabilita-ción de los dos puentes de la avenida 68 que se levantan sobre la aveni-da calle 26 en la ciudad de Bogotá, construidos en 1968 (puente costado oriental) y 1989 (puente costado occidental), como parte de los objetivos del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) de actualizar estructuralmente los principales puentes de la ciudad.Son estructuras conformadas por pórticos de concreto reforzado que sostienen las vigas postensadas de la superestructura, con luces de longitud variable entre 26 m y 30 m, con altura de vigas entre 1.25 m y 1.35m, cimentados en dados apoyados sobre pilotes. El puente del cos-tado oriental tiene 10 luces y el del costado occidental 9 luces, ambos con 8 vigas en la superestructura. Fueron diseñados para cargas verti-cales vehiculares y cargas horizontales de sismo menores a las exigidas en la actualidad por el Código Colombiano de Puentes.Se emplearon varios métodos de reforzamiento estructural como: recre-cimiento de columnas con concreto reforzado, adición de pantallas en concreto reforzado, postensionamiento externo de vigas y materiales compuestos FRP (tejido de fibra de carbono en este caso). De los métodos de reforzamiento utilizados el menos convencional era el FRP y se quería usar en las vigas de los puentes para suplir la defi-ciencia de estribos y aumentar su capacidad a esfuerzos de corte. Esta solución no cambiaba la geometría de las vigas y no era necesario un cierre total del tráfico vehicular. Se colocaron tiras de fibra de carbono SikaWrap®103C de 7.5 cm. de ancho separadas cada 40 cm., siguiendo el contorno de las vigas como lo indica la figura 1.

Foto 1. Puentes sobre la Av. 26 con Av. 68 – Bogotá

La foto 2 muestra el proceso de aplicación del adhesivo epóxico sobre las tiras de fibra de carbono y su colocación sobre las vigas del puente.Se aplicaron 1700 m2 de tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C (espesor = 0.34 mm., resistencia última a tensión = 3.790 MPa). Los trabajos de reforzamiento se terminaron en mayo de 2007.

Diseño: AMP Ingenieros, Ing. Gabriela Méndez (Bogotá).Aplicación: JMV Ingenieros. (Bogotá)Asesoría Sika: Ing. Juan G. Ramírez – Ing. Claudia González

Figura 1. Esquema de la colo-cación de las tiras de fibra de carbono SikaWrap 103C en las vigas del puente.

Foto 2. Proceso de aplicación del FRP en las vigas del puente. (a) Colocación del adhesivo epóxico Sikadur 301 en las tiras de fibra de carbono SikaWrap 103C. (b) Colocación de las tiras de SikaWrap 103C en una de las vigas del puente.

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A principios de 2007 se empezó este reforzamiento en la ciudad de Armenia, que consistía en la colocación de platinas de carbono en las vigas de la placa para soportar un aumento de cargas verticales en un local comercial. Es un típico reforzamiento a flexión de vigas por cambio de uso en una parte de la edificación. La foto 3 muestra una vista interior del Centro Comercial.

Foto 3. Centro Comercial Portal del Quindío.

Centro Comercial Portal del Quindío (Armenia)

La colocación de las platinas de carbono en la parte infe-rior de las vigas fue más complicado por que no se podía quitar el cielo raso existente. Fue necesario hacer una abertura en la losa por la parte superior y hacer un enta-blado descolgado para acceder a la parte inferior de las vigas, como lo muestra la foto 5.

Al aumentar las cargas verticales en la placa, se aumen-tan también los esfuerzos de tensión en el centro y extremos de las vigas, siendo necesario colocar el FRP en la parte superior e inferior para soportar las tensio-nes allí generadas, como lo indica la figura 2. La foto 4 muestra la colocación de las platinas de carbono Sika CarboDur®S512 en la parte superior de las vigas.

Figura 2. Esquema de la colocación de las platinas de carbono Sika CarboDur S512 en las vigas de la placa.

Foto 4. (a) Colocación de las platinas de carbono Sika CarboDur S512 en la parte superior de las vigas. (b) Platinas de carbono Sika CarboDur S512 ya instaladas.

Foto 5. (a) Procedimiento de apertura de la losa en la parte superior para acceder a las vigas de placa. (b) Colocación de una platina de carbono en la parte lateral inferior de una viga.

En algunas zonas fue necesario anclar mecánicamente las platinas de carbono ya que se suspendían en una zona de las vigas donde el momento (o la tensión) era máximo, ver la figura 2. En estos casos la platina de carbono se ancla a las vigas usando pernos y platinas metálicas, como lo muestra la foto 6. Se colocaron 600 m de platina de carbono Sika CarboDur® S512 (ancho: 5 cm., espesor: 1.2 mm., resistencia última a tensión: 28.000 kg/cm2) siendo uno de los reforzamientos con platinas de carbono más gran-des realizados en la zona cafetera.

Diseño: Ing. José Antonio Rivera. (Armenia).Aplicación: Ing. Clímaco Javier Gómez. (Pereira).Asesoría Sika: Ing. Sandra Villegas.

Foto 6. Platina de carbono Sika CarboDur S512 anclada mecánica-mente a la viga en la parte superior.

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Edificio en la Universidad del Quindío (Armenia)

En el primer semestre de 2006 se iniciaron los trabajos de reforzamiento de la Facultad de Ciencias Básicas de la Universidad del Quindío.Se aumentó la capacidad a cortante sísmico de las colum-nas del nivel de parqueaderos al envolverlas con el tejido de fibra de carbono SikaWrap®103 C, se reforzaron varias vigas del segundo nivel con platinas de carbo-no Sika CarboDur®S512 por aumento de cargas verticales y algunas vigas se reforzaron a cortante con SikaWrap®103 C, como lo indica la figura 3.

ventajas grandes de las platinas de carbono es su bajo peso y la facilidad de instalación, como lo muestra la foto 9.

El reforzamiento se terminó en Julio de 2006 y se instalaron 205 m2 de tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C y 472 m de platina de carbono Sika CarboDur®S512.

Foto 7. Edificio en la Universidad del Quindío.

Figura 3. Esquema del reforzamiento en la U. del Quindío.

La foto 8 muestra el proceso de instalación del tejido de fibra de carbono SikaWrap®103 C alrededor de una columna. Primero se habían redondeado las esquinas y corregido las imperfecciones en la superficie del concreto ya que es indis-pensable que el tejido quede perfectamente alineado envol-viendo el elemento estructural.

Las vigas del segundo nivel se reforzaron con platinas de carbono Sika CarboDur®S512 ya que las cargas ver-ticales se aumentaron por una reforma en la losa; una de las

Foto 8. (a) Saturación del tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C con el adhesivo epóxico Sikadur 300. (b) Colocación del tejido de fibra de carbono alrededor de una columna.

Diseño: Ing. José Antonio Rivera. (Armenia).Aplicación: Ing. Jairo Mauricio Fonnegra D. (Armenia).Asesoría Sika: Ing. Sandra Villegas.

Foto 9. (a) Platina de carbono Sika CarboDur S512. (b) Instalación de la platina de carbono en la parte inferior de una viga.

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En Agosto de 2006 se hizo el primer reforzamiento en Colombia de unos nudos (unión viga-columna) en un edificio de pórticos de concreto reforzado usando mate-riales compuestos FRP, ver foto 10. Es un reforzamiento poco convencional por lo difícil de la aplicación que implica demoler parte de la losa alrededor de la unión de la columna con las vigas para la colocación del FRP.

Es un reforzamiento de tipo sísmico para mejorar el desempeño de la unión viga-columna que puede resultar averiada con un terremoto.

La foto 11 muestra la instalación del tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C alrededor de las vigas y la columna. Se aprecian los bordes redondeados de las vigas y la columna y la demolición de la placa para acceder al nudo.

Se colocaron 100m2 de tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C.

Diseño: Ing. William Samper. (Barranquilla).Aplicación: I.R.E. Ingeniería de Reconstrucción S.A (Barranquilla).Asesoría Sika: Ing. Julio Mouthón.

Reforzamiento de edificio de apartamentos (Barranquilla)

Foto 10. Edificio de apartamentos en Barranquilla

Foto 11. (a) Colocación del tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C en forma de L uniendo la columna con las vigas. (b) Confinamiento de la columna con el tejido de fibra de carbono. (c) Nudo reforzado con tejido de fibra de carbono.

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En el primer semestre de 2006 se inició el reforzamiento de las columnas con tejido de fibra de carbono del Hospital de Barranquilla, ver foto 12. Es un reforzamiento de tipo sísmico en el cual se confinan las columnas colocando el tejido de fibra de carbono con las fibras orientadas en el sentido horizontal para mejorar su desempeño (aumentar su ductilidad) durante un sismo futuro. La figura 5 muestra el esquema del reforzamiento usando el tejido de fibra de carbono SikaWrap®300C.

La foto 13 ilustra el procedimiento de colocación del tejido de fibra de carbono alrededor de las columnas. Primero se pre-para la superficie quitando con pulidora las irregularidades del concreto y se redondean las aristas de las cuatro esquinas. Después de colocado el tejido de fibra de carbono y cuando el

adhesivo epóxico está aún fresco se esparce arena para dejar rugosa la superficie y al día siguiente poder colocar un morte-ro de recubrimiento, foto 13(b).

Reforzamiento del Hospital de Barranquilla

Foto 12. Hospital de Barranquilla

Figura 5. Colocación del tejido de fibra de carbono SikaWrap 300C confinando el concreto de las columnas.

Se colocaron 800 m2 de tejido de fibra de carbono SikaWrap®300C (espesor: 0.17 mm., resistencia última a tensión: 3.900 MPa) siendo uno de los reforzamientos con FRP en hospitales más importante realizado en Colombia.

Diseño: Ing. Hugo Vargas. (Barranquilla)Aplicación: Ing. Víctor Maldonado (Barranquilla)Asesoría Sika: Ing. Esperanza Castro

Foto 13. (a) Colocación del tejido de fibra de carbono SikaWrap 300C alrededor de una columna. (b) Colocación de arena sobre la superficie de la columna ya reforzada.

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Es un reforzamiento sísmico realizado en Abril de 2006 para adecuar las nuevas instalaciones de Almacenes Éxito en el Centro Comercial San Diego, ver foto 14.

Edificio en el Centro Comercial San Diego (Medellín)

Se colocaron 700 m2 de tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C, como se indica en la foto 15.

Diseño: Ing. Luis Gonzalo Mejía. (Medellín).Aplicación: SOTECO (Medellín).Asesoría Sika: Ing. Óskar Ruiz.

Foto 14. Edificio en Medellín con columnas reforzadas con tejidos de fibra de carbono.

Figura 6. Reforzamiento de columnas con tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C. Foto 15. Colocación del tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C en las columnas del Almacén Éxito del C.C. San Diego en Medellín.

Se quería que el edificio tuviera un desempeño adecuado durante un sismo, por lo que fue necesario reforzar las colum-nas con el tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C, como lo muestra el esquema de la figura 6.

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Losa maciza en estación de Transmilenio (Bogotá)

Foto 16. Vista de la cara inferior de la losa maciza en una estación de Transmilenio en Bogotá.

Figura 7. Esquema de la colocación de las tiras de tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C en la parte inferior de la losa maciza.

Es una losa maciza de concreto reforzado, de unos 40 m de largo y 45 cm. de espesor que soporta tráfico vehicular, ver foto 16.

Se colocaron tiras de tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C (ancho: 12.5 cm.) para ayudarle a esta estructura a soportar los esfuerzos de tensión generados en la parte inferior de la losa, ver la figura 7.

El procedimiento consistió en la preparación de la superficie inferior de la losa (corrección de desniveles y resane de imperfec-ciones) con el mortero de reparación SikaTop®122, impri-mación de la superficie del concreto e impregnación de las tiras de SikaWrap®103C con la resina epóxica Sikadur®301 y colocación de las mismas en la parte inferior de la losa, ver la foto 17.

El reforzamiento se terminó en Abril de 2006 y se colocaron 150 m2 del tejido de fibra de carbono SikaWrap®103C.

Diseño: Alvarado & During Ltda., Ing. Alexandra Martínez (Bogotá)Aplicación: CONALVIAS (Escoin Ltda).Asesoría Sika: Ing. Jairo Herrera.

Foto 17. (a) Impregnación de las tiras de tejido de fibra de carbono SikaWrap 103C con la resina epóxica Sikadur 301. (b) Colocación de las tiras de SikaWrap 103C en la parte infe-rior de la losa maciza.

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Es un tanque de concreto reforzado de forma hexago-nal, paredes de 4.5 m. de alto y 30 cm. de espesor, en donde se almacena agua potable para varios barrios de Armenia.

Teniendo en cuenta que Armenia está ubicada en una zona de riesgo sísmico alto, las Empresas Públicas de Armenia contrataron un estudio de Vulnerabilidad Sísmica y Reforzamiento Estructural para este tanque. Ver la foto 18.

El ingeniero estructural especificó el uso de un tejido de fibra de vidrio colocado por franjas en ambas caras de los muros, para ayudarle a soportar los empujes del agua que se incrementan durante un evento sísmico, ver la figura 8.

El reforzamiento se llevó a cabo en marzo de 2006 y se colocaron 280 m2 del tejido de fibra de vidrio SikaWrap®100G, ver la foto 19.

Como protección de este reforzamiento se recomendó recubrir el SikaWrap®100G con el mortero de repa-ración de bajo espesor (3-4 mm) SikaTop®121.

Tanque Corbones (Armenia)

Foto 18. Vista de la pared externa del tanque Corbones en Armenia.

Figura 8. Ubicación del tejido de fibra de vidrio SikaWrap 100G en las paredes del tanque Corbones.

Foto 19. (a) Tejido de fibra de vidrio SikaWrap 100G en la parte interna de los muros. (b) Colocación del tejido de fibra de vidrio SikaWrap 100G en la parte externa de los muros.

Diseño: Ing. Daniel Rojas Mora (Bogotá).Aplicación: CONTECNICA Ltda. (Pereira).Asesoría Sika: Ing. Sandra Villegas.

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La primera aplicación de materiales compuestos FRP en Latinoamérica: Puente Cocorná (Vía Bogotá – Medellín)

A mediados de 1996 se hizo la primera aplicación de mate-riales compuestos FRP en Colombia, con el reforzamiento del puente Cocorná en la vía Bogotá – Medellín.

El puente mostraba un deterioro de las vigas de la superes-tructura por el aumento de cargas verticales que le imponía el tráfico vehicular desde hace varios años. Las vigas se empe-zaron a fisurar en los extremos, evidenciando una deficiencia de refuerzo transversal para soportar los esfuerzos de corte que se generaban.

La figura A es el plano original del ingeniero estructural en donde muestra la disposición de las platinas de carbono Sika CarboDur®S512 (Ancho: 5 cm, espesor: 1.2 mm., resistencia última a la tensión: 28.000 kg/cm2, módulo de elasticidad: 165.000 kg/cm2) colocadas en los extremos de las vigas a 45° para soportar los esfuerzos de corte allí generados.

La foto A muestra la colocación de las platinas de carbono Sika CarboDur®S512 en las caras laterales de las vigas del puente.

Se instalaron 162 m de platina de carbono Sika CarboDur®S512. No solamente fue la primera aplicación de FRP en Colombia sino en Latinoamérica.

Puente Cocorná

Figura A

Diseño: Compañía Colombiana de Consultores, Ing. Francisco Toro (Medellín).Aplicación: Sika Colombia S.A.Asesoría Sika: Ing. Jorge Zambrano

Foto A. Colocación de las platinas de carbono Sika CarboDur S512 en el puente Cocorná.

BARRANQUILLACalle 30 No. 1-25Centro Ind. B/quilla. Tels.: (5) 334 2680 / 334 2804334 4934 / 334 4953Fax: (5) 334 4932E-mail: [email protected]

CALICalle 13 No. 72-14Centro Comercial Plaza 72PBX: (2) 330 2171 / 330 2162330 2163 / 330 2170Fax: 330 5789E-mail: [email protected]

MEDELLINKm. 34 Autopista Medellín - Bogotá RionegroPBX: (4) 530 1060Fax: 530 1034E-mail: [email protected]

EJE CAFETEROCarrera 10 No. 34-41 Bodega 2Dosquebradas - RisaraldaTels.: (6) 332 7020 - 332 7040332 7060 Fax: 322 2729E-mail: [email protected]

BOGOTACalle 15A No. 69-90Tel.: (1) 412 3300Telefax: (1) 424 7235Bogotá, D.C.E-mail: [email protected]

CARTAGENAAlbornoz - Vía MamonalCra. 56 No. 3-46Tel.:(5) 667 2216 - 667 2044Fax: (5) 667 2042E-mail: [email protected]

ORIENTECalle 15A No.69-90Tel.: (1) 412 3300Ext.: 470/473/474/475/476/477Telefax: (1) 412 3300 Ext.: 478Bogotá, D.C.E-mail: [email protected]

SANTANDERESCalle 21 No. 27-54Tels.: (7) 645 1032 / 632 7598632 7329 / 635 0595Fax: (7) 634 1304 (Bucaramanga)E-mail: [email protected]

La información, y, en particular, las recomendaciones relacionadas con la aplicación y uso final de los productos Sika, son proporcionadas de buena fe y se basan en el conoci-miento y experiencias actuales de Sika respecto a sus productos, siempre y cuando éstos sean adecuadamente almacenados, manipulados y aplicados en condiciones norma-les. En la práctica, las diferencias en los materiales, substratos y condiciones actuales de la obra son tan particulares que ninguna garantía respecto a la comercialización o a la adaptación para un uso particular, o a alguna obligación que surja de relaciones legales, puede ser inferida de la información contenida en este documento o de otra recomen-dación escrita o verbal. Se deben respetar los derechos de propiedad de terceros. Todas las órdenes de compra son aceptadas de acuerdo con nuestras actuales condiciones de venta y despacho.Los usuarios deben referirse siempre a la edición más reciente de las Hojas Técnicas, cuyas copias serán facilitadas a solicitud del cliente.

Internet: www.sika.com.coe-mail: [email protected]

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Productos Sika®CarboDur®

disponibles en Colombia:

Platinas de Carbono Sika®CarboDur®: Platina Sika®CarboDur® S512Platina Sika®CarboDur® S1012

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