ets de arquitectura

361 Pages·2014·4.36 MB·Spanish

DEPARTAMENTO ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN

E. T. S. DE ARQUITECTURA (UPM)

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE ELEMENTOS
DE FÁBRICA REFORZADOS CON MATERIALES
COMPUESTOS AVANZADOS SOLICITADOS A FLEXIÓN Y
FLEXOCOMPRESIÓN

SONIA MARTINEZ DE MINGO
ARQUITECTA

DIRECTORES:

MARIA DOLORES GARCÍA ALONSO
DOCTORA ARQUITECTA

JOSE PEDRO GUTIÉRREZ JIMÉNEZ
DOCTOR INGENIERO CAMINOS, CANALES Y PUERTOS

2013

Tribunal nombrado por el Mgfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad
Politécnica de Madrid, el día de de 20 .

Presidente:

Vocal:

Vocal:

Vocal:

Secretario:

Suplente:

Suplente:

Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día de de
20 en la E.T.S. de Arquitectura de Madrid de la UPM.

Calificación:

EL PRESIDENTE LOS VOCALES

EL SECRETARIO

A Laura y Miguel

AGRADECIMIENTOS

Quiero desde aquí mostrar mi más sincero agradecimiento a todas las personas que
me han prestado su apoyo para realizar esta tesis.

A José Pedro Gutiérrez, director de la tesis en el Instituto Eduardo Torroja, por
abrirme las puertas del centro nada más acabar la carrera e iniciarme en la
investigación y en la vida laboral.

A todos mis compañeros de aquellos tiempos en el Torroja (Estela, Marta, Víctor y
tantos otros) y, en especial, a todo el personal de la nave de ensayos que colaboró
desinteresadamente en la realización de los ensayos.

A la Universidad Politécnica de Madrid, por concederme una beca predoctoral y
ayudas económicas que me permitieron visitar otros centros de investigación en el
extranjero. A los profesores T. Triantafillou y G. Pascale por acogerme en sus
universidades.

A la antigua BETTOR (actual BASF) por facilitarme todo el material de refuerzo
utilizado en los ensayos.

A mi familia, por su constante apoyo, y en especial a Juan Carlos, por su enorme
paciencia, comprensión y cariño durante todos estos años.

Pero si hay una persona que siempre ha creído que esta tesis era posible y me ha
acompañado y guiado durante todo el camino es Mª Dolores García Alonso. Gracias
a su inestimable ayuda este trabajo se ha concluido.

I

ÍNDICE

RESUMEN

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN 3

CAPÍTULO II. OBJETIVOS y MÉTODO SEGUIDO 11

CAPÍTULO III. ESTADO DEL CONOCIMIENTO

III.1. Materiales compuestos avanzados

III.1.1. Introducción general al uso de los materiales
compuestos avanzados en construcción…......... 17

III.1.2. Propiedades de las fibras, matrices y sistemas
más empleados…………………………………….. 22

III.1.3. Durabilidad de los materiales compuestos………. 27

III.2. Refuerzo a flexión de estructuras de hormigón
mediante encolado de materiales compuestos

III.2.1. Antecedentes………………………………………… 31

III.2.2. Materiales empleados: laminados y adhesivos…. 37

III.2.3. Ejecución del refuerzo …………………………….. 40

III.3. Fenómeno de la transferencia de esfuerzos del
refuerzo al sustrato

III.3.1. Adherencia de láminas de materiales compuestos
a estructuras de hormigón…………………………. 42

III.3.2. Modelos de adherencia aplicables al cálculo del
anclaje del refuerzo………………….…….............. 46

III.3.3. Modelos de adherencia para prevenir el
desprendimiento del refuerzo debido a la apertura
de fisuras en el interior del elemento……………… 54

III.3.4. Campañas experimentales sobre adherencia
entre materiales compuestos y fábrica…………... 60

III
III.4. Refuerzo a flexión de estructuras de fábrica con
materiales compuestos avanzados.

III.4.1. Particularidades de las fábricas…………………… 63

III.4.2. Comportamiento tenso-deformacional de las
fábricas……………………………………………….. 70

III.4.3. Antecedentes: campañas experimentales sobre
refuerzos a flexión en fábricas.……………………. 74

III.4.4. Antecedentes: propuestas de cálculo de
refuerzos a flexión en fábricas…....….……………. 86

III.4.5. Ejemplos de daños en fábricas donde es de
aplicación el refuerzo a flexión con materiales
compuestos. Aplicaciones reales….……………... 95

CAPÍTULO IV. PROGRAMA EXPERIMENTAL

IV.1. Ensayos de adherencia de refuerzos de fibra de
carbono a probetas de fábrica deterioradas

IV.1.1. Materiales..………………………………………….. 115

IV.1.2. Series..………………………………………………. 117

IV.1.3. Aplicación del refuerzo…………………………….. 118

IV.1.4. Procedimiento de ensayo..………………………… 119

IV.1.5. Modos de fallo ……………..………………………. 121

IV.1.6. Resultados…………………………………..……… 123

IV.1.7. Análisis de los resultados..………………………. 128

IV.1.8. Conclusiones..………………………………………. 133

IV.2. Ensayos de flexocompresión en probetas de fábrica
reforzadas exteriormente con polímeros reforzados
con fibras (FRP)

IV.2.1. Materiales..………………………………………….. 136

IV.2.2. Series..………………………………………………. 137

IV.2.3. Procedimiento de ensayo..………………………… 139

IV.2.4. Modos de fallo ……………..………………………. 140

IV.2.5. Resultados…………………………………..………. 145

IV.2.6. Análisis de los resultados..………………………… 146

IV.2.7. Conclusiones..………………………………………. 159
IV