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Reparación y Refuerzo Estructural
Milan Cerić Cerić Business Unit Contractors Manager Sika S.A. Chile
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Acerca de Sika Compañía Suiza con 100 años de presencia en el mundo y 68 años en Chile, actualmente en más de 70 países í alrededor l d d del d l mundo d Líder mundial construcción
en
desarrollo
de
tecnologías
para
Alto desarrollo en áreas de reparación y refuerzo estructural
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Espectro Respuesta
Espectro Diseño NCh 443
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Reflexiones Es motivo E ti d orgullo de ll ell bajo b j nivel i l de d daños d ñ existentes i t t considerando las dimensiones del terremoto Sin embargo, una cantidad importante de estructuras se deberá reparar y/o reforzar Diagnóstico de la estructura dañada es fundamental La reparación y/o refuerzo deben ser realizadas en forma óptima, con los materiales, normas, diseños, procedimientos y tecnologías de aplicación adecuadas
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Reflexiones IIngeniería, i í C Construcción, t ió C t ti t Contratistas, ITO’ ITO’s y Proveedores deben estar completamente involucrados para realizar proyectos de reparación y refuerzo estructural Nuevas tecnologías como sistemas de fibra de carbono, di i d d energía í y/o / aisladores i l d b l t i disipadores de basales tuvieron un buen comportamiento y son una buena alternativa “para el presente presente”
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Reparación Estructural Restituir R i i propiedades i d d f d fundamentales l d la de l estructura (i.e. (i resistencia, rigidez, masa) Correcta selección de materiales en base a resistencia, compatibilidad y aplicabilidad es fundamental Tecnologías de aplicación asociadas a evitar errores por intrusión humana Selección de especialistas con importante experiencia en el área
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Reparación Estructural – Materiales Claves Morteros: M t D b Deben d fi i definirse según ú compatibilidad tibilid d con ell material a reparar (resistencia, módulo, etc), terminación, durabilidad y la trabajabilidad necesaria para cubrir el volumen estimado. En el caso de grandes espesores, se puede añadir gravilla. Ej: Sikarep AR, AR Sikarep, Sikarep Sikagrout 328 CL, CL Sikagrout 214
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Reparación Estructural – Materiales Claves Puentes de P d Adherencia: Adh i D b Deben escogerse aquellos ll especializados para reparaciones, donde se esperen altas concentraciones de esfuerzos (Tipo V, V ASTM C881) Extenso tiempo de contacto y altas resistencias de adherencia y a tracción son fundamentales Ej: Sikadur 32 Hi-Mod, Hi-Mod Sikadur 32 Hi-Mod LPL
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Reparación Estructural – Materiales Claves IInyecciones i E ó i Epóxicas: B j viscosidad Baja i id d y alta l resistencia i i para penetrar en forma óptima en fisuras Procedimiento de aplicación es fundamental, sistema práctico, rápido y con mínimo derroche de producto Ej: Sikadur 55 SLV, Sikadur Crack Injection, Sikadur 52
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Reparación Estructural – Materiales Claves Anclajes: A l j Cl Clara i f información ió d de di dimensiones i d de perforación. Resistencia, tiempos de endurecimiento y curado acordes a la aplicación requerida Sistema de aplicación es fundamental, debe ser práctico, rápido y con mínimo derroche de producto Ej: Sikadur Anchorfix 4, 4 Sika Anchorfix 3+
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Refuerzo Estructural Sistema reparado Si d con propiedades i d d restituidas i id para ser reforzado
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Refuerzo Estructural – Ventajas Sistemas CFRP Fá il instalación Fácil i l ió y rápida á id puesta en servicio i i Disponibilidad de guías de diseño y programas especializados para su detallamiento y especificación No es vulnerable a la corrosión como el acero Es 10 veces más resistente que el acero Es un 80% más liviano que el acero Disponible con distintos módulos de elasticidad Disponible en grandes longitudes y en distintos tipos de sección
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Refuerzo Estructural – Tecnologías CFRP Pletinas Sika® Carbodur® ((+ adhesivo Sikadur® 30))
Sika® Carboshear® L (+ adhesivos Sikadur® 30 y Sika® Anchorfix® 3+)
Sistemas preesforzados Sika® Sika® Carbostress®
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Refuerzo Estructural – Tecnologías CFRP SikaWrap®: Tejidos de fibra de carbono, vidrio y aramida. Aplicados con resinas de fijación Sikadur® 330 o Sikadur® 300.
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Refuerzo Estructural – Diseño
ACI 440.2R American Concrete Institute
Fib-Bulletin 14 Federation Internationale du Beton
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Refuerzo Estructural – Diseño Fib 14 Bulletin
Software Sika en base Fib-Bulletin 14 – CD Diseño
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Refuerzo Estructural – Diseño ACI 440 2R
Ejemplos de diseño incluidos en el código – traducciones en CD Diseño
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Refuerzo Estructural – Diseño Confinamiento y refuerzo a flexión, corte y torsión de vigas g y columnas de hormigón g armado.. armado
Refuerzo al corte de muros de albañilería y hormigón armado
R f Refuerzo a flflexión ió d de llosas.
Pletinas pueden ser aplicadas preesforzadas preesforzadas, para mayores requerimientos de refuerzo y control de d f deformaciones. i
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Refuerzo Estructural – Diseño
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Refuerzo Estructural – Diseño Solicitaciones Originales de Diseño
Solicitaciones Previstas para Refuerzo
PP
[Ton-m] SC
1,4·PP+1,7·SC
PP
SC
[Ton-m] PP+SC
4,50
3,25
11,83
4,50
6,00
10,50
Parámetro P á t Φ·Mn (Resistencia nominal reducida a flexión sin reforzar) Ψ·Mn (Resistencia nominal reducida a flexión con refuerzo CFRP) fs,s (Esfuerzo (E f en estado t d de d servicio i i d dell acero existente) Ψ·Mn (Resistencia nominal reducida a flexión con refuerzo CFRP) fs,s (Esfuerzo en estado de servicio del acero existente)
Tipo
Ancho
Espesor
Tejido Pletina
[cm] Variable 5
[mm] 0,166 1,200
Módulo Elasticidad [N/mm 2 ] 230.000 165.000
1,2·PP+0,8·SC
1,4·PP+1,7·SC
10,20
16,50
Valor V l 11,92 [Ton-m] 16,52 [Ton-m] 2
310 [N/mm ] 16,51 [Ton-m]
Refuerzo R f 3 capas de 0,17 [m] de ancho de tejido de fibra de carbono 2 Pletinas de fibra de carbono
2
310 [N/mm ]
Resistencia Elongación Tracción Rotura 2 % [N/mm ] 3.900 1,50% 2.800 1,70%
Este tipo de refuerzo puede tener costos menores al 30% de los asociados a faena de picado y reemplazo de armadura
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Refuerzo Estructural – Detallamiento
Se pueden tener casos especiales que requieren de detalles razonables y aplicables
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Refuerzo Estructural – Aplicación Sistema de Pletina de Fibra de Carbono
Pletina
Adhesivo de Fijación
Preparación del Substrato
Saturación Substrato
Saturación Pletina
Aplicación de la Pletina
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Refuerzo Estructural – Aplicación Sistema de Tejido de Fibra de Carbono (Proceso Seco)
Tejido
Preparación del Substrato
Aplicación del Tejido
Imprimación
Saturación
Adhesivo de Fijación
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Universidad del Bio Bio Comuna : Concepción Región : VIII Elemento Intervenido: Vigas de hormigón armado Diagnóstico: Aumento resistencia a flexión Refuerzo Aplicado: Pletinas de fibra ® ® Sika Carbodur S512 Año: 1998 (Primera aplicación Sika en Chile)
de
carbono
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Silos Industria Alimenticia Comuna : Santiago C S ti Región : Metropolitana Elemento Intervenido: Muros de hormigón g armado Diagnóstico: Necesidad de confinamiento Refuerzo Aplicado: 350 [m2] de tejido de fibra de carbono SikaWrap p® 230 C Año: 2000
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Puente Rodrigo de Bastidas Comuna : Villarrica Región : IX Elemento Intervenido: Pilas y muros de hormigón armado Diagnóstico: Aumento de resistencia al corte por incremento de solicitaciones Refuerzo Aplicado: 200 [m2] de tejido de fibra de carbono ® 230 C y 25 [m] Sik W SikaWrap [ ] de d pletinas l ti d fibra de fib ® ® de carbono Sika Carbodur S512 Año: 2004
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Estacionamientos Edificio Comercial Comuna : Las Condes Región : Metropolitana Elemento Intervenido: Vigas de hormigón armado Diagnóstico: Aumento de capacidad al corte por incremento en sobrecargas Refuerzo Aplicado: 250 [m2] de con tejido de fibra de carbono ® 300 C Sik W SikaWrap Año: 2007
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Refuerzo Hospital Comuna : Talcahuano C T l h Región : VIII Elemento Intervenido: Losas de hormigón g armado Diagnóstico: Refuerzo a flexión por incremento de sobrecarga Refuerzo Aplicado: 750 [m2] de tejido de fibra de carbono SikaWrap p® 300 C Año: 2007
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Refuerzo Edificio Comercial Comuna : Estación C E t ió Central C t l Región : Metropolitana Elemento Intervenido: Columnas, losas y muros de hormigón g armado Diagnóstico: Aumento de resistencias por incremento de sobrecarga Refuerzo Aplicado: 1.650 [m2] de tejido de fibra de carbono SikaWrap p® 230 C Año: 2008
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Refuerzo Estructural – Referencias
Proyecto: Refuerzo Sung San Bridge País P í : Korea K Elemento Intervenido: Losas de hormigón armado Diagnóstico: g Control de deformaciones p por incremento de sobrecarga g Refuerzo Aplicado: 750 [m] con sistema de pletinas de fibra de carbono preesforzadas Sika® CarboStress® Año: 2002
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