Estudio del refuerzo externo de losas con FRP. Punzonamiento

Abstract

Los compuestos de polímeros reforzados con fibras (FRP), se han introducido desde los años 90 en el campo de la ingeniería civil a sus excelentes características mecánicas, su resistencia química y bajo peso. Estas características han despertado el interés en el campo estructural y han dado lugar al desarrollo de nuevos métodos de cálculo de las propiedades mecánicas de los elementos reforzados y a nuevas aplicaciones del material. El estudio de elementos estructurales reforzados con FRP es muy extenso, se han abierto diferentes líneas de investigación, desde el uso de barras de FRP a modo de refuerzo longitudinal o de tracción, hasta el uso de polímeros adheridos externamente para contribuir en la resistencia a flexión y/o cortante. Aunque se ha demostrado en bastantes investigaciones que el refuerzo externo con FRP es un sistema eficaz para incrementar la capacidad última frente a diferentes tipos de esfuerzos, es necesario profundizar aún más para poder entender el mecanismo resistente resultante de dicho refuerzo. Los esfuerzos producidos por cargas concentradas provocan el fallo frágil de los elementos estructurales, dando lugar a consecuencias no deseables. A este tipo de fallo producido por cargas concentradas se le llama punzonamiento y a pesar de que su complejo estudio está incluido en la gran mayoría de normativas de uso internacional, no se hace alusión al comportamiento de elementos reforzados externamente con FRP. En esta Tesis se hará un análisis de la capacidad que tiene parte de la formulación existente de punzonamiento para reproducir las características resistentes de las losas reforzadas externamente mediante FRP para resistir los esfuerzos provocados por el fenómeno de punzonamiento. Para ello se recogen especímenes (de diferentes autores) que han sido ensayados previamente y se calcula la resistencia a última frente a punzonamiento. Será necesario realizar modificaciones en la formulación utilizada para poder reproducir la resistencia aportada por el refuerzo con polímeros. Los resultados se analizarán calculando el cociente entre la resistencia última medida en los ensayos por sus respectivos autores entre la resistencia última teórica, calculada teniendo en cuenta la contribución del FRP. De igual manera se calcula la desviación estándar de las muestras estudiadas para verificar la dispersión de datos que se produce al cambiar las diferentes características del espécimen.

Fiber reinforced polymers (FRP) have been introduced since the 90s in the civil engineering field due to its excellent mechanical properties, chemical resistance and low weight. These characteristics have drawn attention in the structural field and led to the development of new calculating methods in order to know the mechanical properties of the reinforcing elements and new applications of this material. The study of structural elements reinforced with FRP is very extensive, different lines of research have been opened since then , from the use of FRP bars as a longitudinal reinforcement or tension reinforcement to the use of polymers externally attached to contribute to the flexural strength shear strength. Although considerable researches has shown that the external FRP reinforcement is an effective way to increase the ultimate capacity (flexural and shear capacity), it is necessary to further deepen understanding the mechanism resulting from such resistant reinforcement. Tensions produced by concentrated loads cause brittle failure of structural elements, leading to undesirable consequences. This type of failure caused by concentrated loads is called punching and despite its complex study is included in the vast majority of rules of international use, no reference is made to the behavior of externally reinforced with FRP elements. It will be aim of this thesis the analysis of the capacity of the existing punching formulation to predict the strength characteristics of externally reinforced elements to withstand the stresses caused by punching shear. In order to do this, specimens (from different authors) that have been tested and its final resistance against punching shear is calculated. There will be required modifications into these formulas so it can be used to reproduce the resistance provided by the FRP. The results will be analyzed by calculating the ratio of the ultimate measured resistance in tests by their respective authors between the theoretical ultimate strength, calculated taking into account the contribution of FRP. Likewise, the standard deviation of the samples will be studied to verify how data dispersion affects to the calculations.