miércoles, 27 de mayo de 2009

FRP (polímero reforzado de fibra),posible sustituto para el acero

La Necesidad

Hormigón Armado es un material de construcción muy común para la construcción de instalaciones y estructuras. Como complemento de hormigón muy limitada resistencia a la tracción, barras de acero ha sido un eficaz y rentable refuerzo. Sin embargo, la insuficiente cobertura de hormigón, un mal diseño o mano de obra, y la presencia de grandes cantidades de agentes agresivos incluyendo todos los factores ambientales pueden conducir al agrietamiento de la hormigón y la corrosión de las armaduras de acero. Por ejemplo, en los EE.UU., casi el 40% de los puentes son estructuralmente deficientes o funcionalmente obsoletos, y el porcentaje está aumentando, según la Administración Federal de Carreteras (Griffiths, 2000) Durante muchos años, ha habido muchos estudios sobre este problema de corrosión, y el interés en FRP (polímero reforzado de fibra), recientemente ha surgido como posibles sustitutos para el acero. Una cuidadosa consideración sobre el potencial de FRP rebar para llenar las necesidades de rendimiento y coste puede sugerir soluciones adecuadas.

La Tecnología

Recientemente, los materiales compuestos de fibras embutidas en una resina polimérica, también conocidos como polímeros reforzados con fibra, se han convertido en una alternativa al acero de refuerzo para estructuras de hormigón.

Polímero reforzado de fibra de aramida (AFRP), polímero reforzado de fibra de carbono (CFRP), fibra de vidrio y polímero reforzado (GFRP) son las barras de los productos disponibles comercialmente para la industria de la construcción. Ellos se han propuesto para su uso en lugar del refuerzo de acero o de acero pretensado en los tendones nonprestressed o estructuras de hormigón pretensado (ACI 440R 2006). Los problemas de corrosión del acero se evitan con el uso de FRP FRPs porque son materiales no metálicos y noncorrosive. Además, FRP presentan varias propiedades materiales de alta resistencia a la tracción, que los hacen aptos para el uso como refuerzo estructural. Además, la Guía de diseño de códigos y disposiciones han sido preparados para el uso de barras de FRP en estructuras de hormigón para puentes y edificios (ACI 440H 2000; CSA 2000; ISIS-Canadá 2000).

Características de los bonos son los responsables de transferir la carga de hormigón para reforzar y desarrollar el estrés en el fortalecimiento de un equilibrio, sobre todo cuando el hormigón está roto. Servicio de límites FRP en elementos de hormigón armado, como la deformación, "crack" de ancho y el espaciamiento de crack están directamente influenciadas por las propiedades de la fianza el refuerzo en el hormigón. Polímero reforzado de fibra bares materiales anisotrópicos. Factores como el tipo y el volumen de fibra y resina, fibra de orientación y control de calidad durante la fabricación de desempeñar un papel importante en las características mecánicas. En el caso de las barras de carbono FRP (CFRP Isorod bar de Pultrall, compuestos Grupo ADS), al comparar una barra de acero de 11,3 mm de diámetro con CFRP rebar similares con diámetro de unos 9,5 mm, los resultados muestran que la resistencia a la tracción curvas tensión-deformación de la barra de CFRP es lineal hasta el fallo (FRP Todos los bares están a

falta de elasticidad lineal). En última instancia, es la resistencia a la tracción mínima de 1500 MPa, 3 veces mayor que la de barras de acero. El módulo de elasticidad de la barra de CFRP es de 128 GPa, que alrededor del 65% de acero. El CFRP barra exhiben casi la misma fuerza de obligaciones concretas a 11,3 mm de diámetro de barras de acero. (Benmokrane et al. 2001) En cuanto a vidrio FRP bar (Aslan 100 GFRP barra de Hughes Brothers, Inc.), la resistencia a la tracción, de 9 mm GFRP bar es 760 MPa, y el Módulo de Elasticidad es 40.8 GPa, mucho menor que el de acero.

Barras de fibra de vidrio puede ser una alternativa adecuada al acero de refuerzo en:

. Hormigón arquitectónico: piedra de yeso, revestimientos arquitectónicos, balaustradas, columnas fachadas, ventanas lentejas, elementos arquitectónicos prefabricados, parte barandilla, y estatuas y fuentes, etc

. Concretos expuestos a sales de deshielo en: tableros de puentes, pasos a nivel del ferrocarril, la mediana de las barreras, parking elementos, y las instalaciones de almacenamiento de sal, etc

. Concretos expuestos a sales marinas en: malecones, saltos de agua, edificios y estructuras que se encuentran cerca al mar, acuicultura, marinas y muelles flotantes, etc

. Hormigón utilizado cerca de los equipos electromagnéticos, tales como: salas de resonancia magnética en los hospitales, el aeropuerto de radio de calibración de la brújula y almohadillas, y concreta cerca de los cables de alta tensión, transformadores, subestaciones, etc

Los Beneficios

. Impermeable a los iones cloruro y el ataque químico . Resistencia a la tracción mayor que el acero

. 1/4th peso de acero de

refuerzo

. Transparente a los campos

magnéticos y frecuencias de

radio

. Eléctricamente y

térmicamente no conductor

Sobre la base de las características anteriores, FRP bares parecen ser alternativa prometedora para el acero de refuerzo de estructuras de hormigón como las estructuras, las estructuras de estacionamiento, tableros de puentes, carreteras bajo ambientes extremos, y estructuras muy susceptibles a la corrosión y los campos magnéticos.

Estatus

Los primeros usos comerciales de FRP rebar compuesto es de aproximadamente veinticinco años. Estas solicitudes fueron de origen no magnéticos o de radiofrecuencia transparentes para refuerzos de imágenes por resonancia magnética (MRI) y equipos médicos especializados defensa. FRP compuesto armaduras han surgido como el estándar de la industria para esta aplicación, eclipsando de acero inoxidable en los últimos años. En fecha tan reciente como el decenio de 1990, el deterioro de la infraestructura de los EE.UU., en particular de vehículos de carreteras puentes, refuerzos causados alternativa a considerar. Paralelas de interés en Europa y Japón ha ayudado a hacer compuestos de FRP rebar internacional tema de investigación. Según ACI 440H, los japoneses llevan en este campo, con más de 100 proyectos de demostración en la literatura. Uno de los acontecimientos más importantes es la publicación de ACI440.3R-04 publicado para apoyar el diseño de ACI 440 guías, con el entendimiento de que a su debido tiempo, estos métodos de ensayo que la transición a la más formal de ASTM cuerpo. El documento está disponible a partir de la ACI y ofrece la práctica de la ingeniería con la información necesaria para aplicar estas

nuevas barras de FRP. Esta transición está ocurriendo y documentos, tales como ASTM D7205 describen métodos de ensayo para determinar la resistencia a la tracción, módulo de tensión y las propiedades de las barras de FRP. Varios otros métodos de ensayo están también en proceso de ser impresas en el formato revisado de consenso de ASTM.

Además, los fabricantes de acero FRP Consejo (Presidente: Doug Gremel) fue creada por los fabricantes que figuran en los' Puntos de contacto "con el objetivo de fomentar el aseguramiento de la calidad y los estándares de la industria, entre otros fabricantes.

El puente de la autopista canadiense código de diseño, CSA - S6-06 incluye disposiciones que permiten el uso de GFRP armaduras. En consecuencia, una serie de puentes en Canadá se están construyendo en más de una base rutinaria. El mayor de estos proyectos hasta la fecha es el "Puente Floodway" cerca de Winnipeg. Se trata de un importante puente de la estructura de cualquier medida, pero más aún debido al hecho de que ha sido desarrollado usando la "cubierta de acero" concepto utilizando todos GFFRP barras en el hormigón por encima de la vigas.

Obstáculos

El costo de FRP rebar en $ / pies suele ser superior a armaduras de acero convencionales. FRP carbono es generalmente más caro entonces GFRP. Haga clic aquí para encontrar un catálogo detallado de los gastos de FRP rebar. Cabe señalar que no es posible hacer una sustitución de barras de acero al FRP, sin aplicar los principios del diseño de la correspondiente guía. En general, el impacto de coste a utilizar GFRP barras en un puente de la cubierta es sólo aumentar el costo de la cubierta por algo del orden de 2 a 5% en estos días. Por lo tanto, para utilizar GFRP bares y potencialmente ganar muchos más años de vida útil no podrá

ser una alternativa.

. El costo es de $ 3 a $ 4/lb (incluido aprox. $ 1/lb de coste de la materia prima) en el caso de la barra de vidrio FRP, y de carbono FRP es generalmente más caro. (véase recubierto de epoxi de acero cuesta $ 0.32/lb)

. Debido a la falta de normas bien establecidas, una amplia variedad de barras de FRP se comercializa hoy en día, al pasar de la simple buen barras de los bares de bonos sometidos a un tratamiento de características. Por lo tanto, una mejor comprensión de las propiedades mecánicas y de bonos de comportamiento es necesario para un enfoque racional para el diseño de estructuras reforzadas de FRP.

. Curvas de campo no están permitidas, y no soldables, de modo que la consideración de las diferencias en las operaciones de construcción de armaduras de acero ordinario deberá aplicarse a partir de la fase de diseño.

. La falta de familiaridad de los ingenieros de la práctica puede causar la menor productividad de prospección

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1 comentario:

Olga González dijo...

Fernando, este artículo me ha ayudado mucho al desarrollo de pi proyecto final e Carrera de ingeniera de Edificación que trata sobre la utilización de barras de poliéster reforzado con fibra de vidrio. SI tuviese más información sobre este tema seria bien recibida.

Gracias