rehabilitación, reforzamiento y protección de obras ... · edificio de 12 niveles de concreto...

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Rehabilitación, Reforzamiento y Protección

de Obras Civiles e Industriales con

Materiales Poliméricos Reforzados

con Fibras (FRP)

Dr. Carlos E. Peña Ramos Profesor de Ingeniería Civil, Universidad de Sonora

Miembro del Comité ACI 440

Cedula Profesional para ejercer la Ing. Civil en EEUU (P.E.)

Presidente y Director General de IRC

RAZONES PARA REFORZAR, REHABILITAR Y/0 PROTEGER CON FRP

ERRORES DE DISEÑO.

ERRORES CONSTRUCTIVOS.

INCREMENTO EN LA CAPACIDAD DE CARGA.

PERDIDA DE AREA DE ACERO DEBIDO A CORROSION.

PROTECCION CONTRA EXPLOSIONES.

ACTUALIZACIONES EN REGLAMENTOS DE DISEÑO.

REFUERZO DE ORIFICIOS EN LOSAS O MUROS.

DETERIODO DEL CONCRETO O MAMPOSTERIA DEBIDO A AMBIENTES CORROSIVOS.

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VENTAJAS DEL USO DEL FRP

MINIMIZA COSTO DE MANO DE OBRA.

MINIMIZA COSTO DE EQUIPO DE INSTALACION.

MINIMIZA TIEMPO DE APLICACION.

INCREMENTO INSIGNIFICANTE EN PESO Y DIMENSIONES DE ELEMENTOS REFORZADOS.

APLICABLE A ELEMENTOS CON GEOMETRIAS SIMPLES Y COMPLEJAS.

REDUCCION INSIGNIFICANTE DEL AREA HIDRAULICA EN TUBERIAS.

PERMITE REHABILITACION DE TUBERIAS SIN NECESIDAD DE EXCAVACION.

PERMITE REHABILITACION Y PROTECCION DE AREAS SIN INTERRUMPIR ACTIVIDADES PRODUCTIVAS.

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http://www.quakewrap.com/

http://www.quakewrap.com/

MATERIALES CONSTITUTIVOS DEL FRP

RESINAS EPOXICAS

TELAS DE FIBRA DE VIDRIO

Y CARBONO.

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CONSTITUCIÓN INTERNA DEL FRP

MATRIZ POLIMERICA: RESINA EPOXICA

PAQUETES FIBRAS DE REFUERZO (DE VIDRIO, CARBONO, ARAMID, ETC).

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COMPORTAMIENTO ESFUERZO-DEFORMACION DEL FRP

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APLICACIÓN DE SISTEMA FRP

Recubrimiento de Protección

Resina de Saturación

Tela de Fibra de Carbono o Vidrio

Resina de Saturación

Pasta de Rellenado

Sellador (Primer)

Substrato Estructural

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APLICACIONES DEL FRP EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

REFUERZO A FLEXION

REFUERZO A CORTANTE

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REFUERZO A FLEXION EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

PUENTE EN INTERESTATAL I-10, NUEVO MEXICO, EEUU

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Franjas de FRP bajo

losa de puente

REFUERZO A CORTANTE EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

PUENTE SOBRE DISTRIBUIDOR VIAL EN ST. LOUIS, EEUU

TRABES PREFABRICADAS EN CONDOMINIOS EN LAS VEGAS, EEUU

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REFUERZO A FLEXION EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

EDIFICIO DE HIDROMETALURGIA, NACOZARI

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REFUERZO A COMPRESION AXIAL EN COLUMNAS (EFECTO DE CONFINAMIENTO)

REFUERZO A FLEXION Y CORTANTE EN COLUMNAS

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HOTEL ALLISON, MIAMI, EEUU

EDIFICIO DE HIDROMETALURGIA, NACOZARI

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REHABILITACION DE COLUMNAS DE PUENTES DE CARRETERAS EN INDIANA Y CALIFORNIA, EEUU

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REHABILITACION Y PROTECCION DE DADOS DE CIMENTACION EN TORRES DE ALTA TENSION DE CFE.

Se diseñan varios tipos de camisas estructurales de FRP considerando el grado de corrosión del armado transversal y longitudinal.

Se ilustra camisa para restitución del 60% del armado.

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EVIDENCIA EXPERIMENTAL DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADOS CON FRP

COLUMNAS CONFINADAS CON FRP BAJO CARGA SISMICA

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APLICACIONES DEL FRP EN MUROS DE CONCRETO Y MAMPOSTERIA

REFUERZO A FLEXION Y CORTANTE

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EVIDENCIA EXPERIMENTAL DE ELEMENTOS DE MAMPOSTERIA REFORZADOS CON FRP

COMPORTAMIENTO FUERA DEL PLANO BAJO CARGA SISMICA

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Museo de Historia Natural de Los Ángeles Refuerzo por Cortante Sísmico en Losa

Hotel Heritage (Nueva Zelandia)

CONDICIONES GENERALES DEL PROYECTO:

Edificio de 12 niveles de concreto reforzado sometido a sismos de intensidad 7.1 y 6.3 en el 2010 y 2011, respectivamente.

Los daños estructurales son severos y obliga al desalojo del edificio.

Se determina que las uniones rígidas entre vigas y columnas requieren refuerzo adicional.

Se determina usar refuerzo FRP en combinación con refuerzo de acero tradicional.

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Hotel Heritage

PROYECTO DE REFUERZO A FLEXION Y CORTANTE EN TRABES EN UNION TRABE-COLUMNA.

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Hotel Heritage

PROYECTO DE REFUERZO A FLEXION Y COMPRESION AXIAL EN COLUMNAS EN UNION TRABE-COLUMNA.

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APLICACIONES DEL FRP EN ESTRUCTURAS DE ACERO

REFUERZO A FLEXION EN VIGAS DE ACERO EN TIENDAS OXXO

Desarrollamos procedimiento de diseño por estados limites utilizando publicaciones técnicas Europeas y de EEUU.

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APLICACIONES DEL FRP A TUBERIAS

REFUERZO PARA PRESION INTERNA Y PANDEO TRANSVERSAL.

Presurización puede ser accidental o intencional.

Pandeo puede ser debido a carga hidrostática del suelo y/o agua, cargas vivas y presiones negativas (succión interna).

Aplicación del FRP en cara interna no requiere excavación.

Aplicación del FRP en cara externa no requiere interrupción del servicio.

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Planta Generadora en New México Rehabilitación de Tubería

Tubería prefabricada de 3 m de diámetro.

FRP se aplica para restituir perdida de capacidad a la presión interna debido a corrosión en armado.

Rehabilitación se realiza sin excavar tubería durante periodo de mantenimiento de la planta.

Planta Hidroeléctrica El Encanto, Costa Rica Tubería 1.8 km de Longitud y 2.1 m de Diámetro

CONDICIONES GENERALES:

Tubería presurizada de concreto reforzado colada en sitio presenta agrietamiento excesivo y fugas de agua debido a error de diseño.

Tubería es vaciada y grietas selladas pero las grietas se vuelven a abrir y fugar durante re-presurización.

Tubería tiene variaciones significativas en alineamiento horizontal y vertical debido a topografía montañosa.

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Planta Hidroeléctrica El Encanto, Costa Rica Tubería 1.8 km de Longitud y 2.1 m de Diámetro

Planta Hidroeléctrica en Minnesota, EEUU

CONDICIONES GENERALES:

Tubería de acero de pared delgada de 5.5 m de diámetro y 80 m de longitud presenta perdida de espesor debido a corrosión y se desea reforzar para restituir capacidad a presión interna, pandeo de la sección transversal, pandeo local y concentración de esfuerzos en los apoyos.

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MODELO DE ELEMENTO FINITO PARA EVALUAR PANDEO BAJO ACCION PASIVA DEL RELLENO SOBRE TUBERIA.

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PROYECTO PARA PRESION INTERNA Y PANDEO.

Refuerzo para presión interna se realiza con bandas de 3 capas de FRP.

Refuerzo para pandeo de la sección transversal se realiza con capa de concreto lanzado reforzado con malla electro-soldada.

FRP se diseña para evitar fluencia del acero del tubo bajo tensión bidireccional debido a los efectos combinados de la presión interna y flexión longitudinal.

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PROYECTO DE REFORZAMIENTO PARA CONCENTRACION DE ESFUERZO DE TENSION LONGITUDINAL EN LA VECINDAD DE LOS APOYOS.

La concentración de esfuerzos de tensión longitudinal es debido al cambio abrupto de rigidez transversal del tubo ocasionada por el anillo atiesador.

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PROYECTO DE CONECTORES DE CORTANTE EN VECINDAD DE APOYO PARA GENERAR ACCION COMPUESTA ENTRE TUBO DE ACERO, CAPA DE CONCRETO Y FRP.

La acción compuesta es requerida para resistir concentraciones de esfuerzos en la vecindad de los apoyos debido a distribución de momentos flexionantes en la sección transversal del tubo.

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APLICACIONES DEL FRP A MUELLES

REHABILITACION DE MUELLES EN EEUU

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APLICACIONES DEL FRP PARA REFUERZO CONTRA EXPLOSION

EDIFICIO EN LA BASE MILITAR FT. BRAGG, EEUU

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APLICACIONES DEL FRP A INFRAESTUCTURA INDUSTRIAL

REHABILITACION DE CHIMENEA EN ALABAMA, EEUU

REHABILITACION DE CHIMENEA EN KAZAKHSTAN

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REHABILITACION DE PISOS EN MINA DE COBRE, NACOZARI

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REHABILITACION DE TANQUES EN MEXICO Y EEUU

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REHABILITACION DE BASES, CANALETAS Y CARCAMOS, PLANTA DE HIDROMETALURGIA, NACOZARI

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Conclusiones sobre la Tecnología FRP

Incrementa la resistencia y ductilidad de elementos estructurales de edificaciones sujetas a cargas sísmicas.

En tuberías permite reforzar contra presión interna y pandeo sin necesidad de excavación.

Repara daño por corrosión en acero en infraestructura industrial y civil.

Se adapta a cualquier geometría.

Protege infraestructura contra ambientes corrosivos

Costo competitivo cuando se considera la rapidez de la instalación y la minimización de la mano de obra.

Servicios que ofrece IRC Proyecto de Ingeniería. Elaboración de memoria de calculo

estructural, planos de instalación del FRP y especificaciones técnicas.

Suministro de Materiales FRP. Resinas epóxicas y telas de fibra de vidrio y carbono.

Suministro de Recubrimientos Industriales. Epóxicos y poliurea para protección contra ambientes corrosivos.

Diseño de recubrimientos industriales para necesidades especificas.

Instalación de FRP y Recubrimientos Industriales.

Supervisión y entrenamiento de instaladores de FRP.

Asesoría y apoyo técnico al tel. 662 310 7013.

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GRACIAS

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