Estado actual del conocimiento
2.6 Normativa existente para refuerzos de FRP Se considera que el estado actual en términos de códigos y
2.6.1 Boletín fib-14 (2001)
Se trata del primer código para el diseño y cálculo de refuerzos de FRP;; la falta de una base de datos consistente en el momento de su redacción limita considerablemente el ajuste de sus modelos de adherencia. Para el cálculo se precisa la comprobación del estado límite último y del estado límite de servicio del elemento reforzado, partiendo de las cargas actuantes y del estado de la estructura original (por lo general, el hormigón se considerará fisurado).
Con respecto al refuerzo de elementos trabajando a flexión, el boletín incluye métodos de comprobación del fallo por despegue originado en fisuras de cortante, y del despegue entre fisuras o en el extremo (tramo de anclaje) del laminado. Dado que la aplicación de los anclajes objeto de estudio en la presente investigación tratan de mejorar el comportamiento de los refuerzos de FRP ante este último tipo de fallo, se presentan a continuación las consideraciones del boletín fib-14 para el mismo.
Pese a las limitaciones propias del momento en que fue redactado, el boletín fib-14 es interesante ya que incluye tres posibles enfoques para tratar el fallo por despegue en el extremo del laminado: limitación de la deformación última a tracción del refuerzo, cálculo del máximo incremento de tensión a tracción que se puede transferir entre fisuras y limitación de la tensión tangencial media en la interfaz refuerzo-soporte.
Con respecto a la limitación de deformaciones, se da en un rango entre 0.65 y 0.85%. En el propio texto se indica que este tipo de aproximación puede resultar excesivamente conservador en ciertos casos, ya que el nivel de deformación al cual se inicia el despegue varía considerablemente en función de las propiedades del laminado y del soporte, el patrón de cargas, la distancia entre fisuras, etc.
Para la aproximación del máximo incremento de tensiones entre fisuras consecutivas el boletín fib-14 toma como referencia la propuesta de Niedermeier (2000). El cálculo según este enfoque consta de tres pasos:
1. Determinación del espaciamiento entre fisuras más desfavorable
2. Determinación de la carga a tracción del laminado entre dos fisuras consecutivas
3. Determinación del máximo incremento de tensiones posible en el laminado entre fisuras consecutivas
La limitación puede resumirse mediante la expresión:
∆𝜎)m ≤ max ∆𝜎)m
En el documento se detalla todo el proceso que debe seguir el diseñador. En lo relativo a la resistencia a despegue en sí, es el tercer paso del método de cálculo el que resulta de interés para su comparación con otros modelos de predicción de la resistencia de adherencia;; las expresiones para estimar la resistencia de adherencia y la longitud efectiva son tomadas del modelo de Niedermeier (2000) presentado en el apartado 2.5.4. La formulación da lugar a un diagrama de interacción como el mostrado en la Figura 2.13:
Figura 2.13. Diagrama del incremento de tensiones de tracción máximo entre fisuras consecutivas (Fuente: Niedemeier, 2000)
La tercera aproximación al problema es la de la verificación de la tensión tangencial media en la interfaz refuerzo-soporte;; este enfoque ha sido considerado poco seguro, ya que solo depende de la resistencia del hormigón presentando poca capacidad de discriminación (López González, 2012). La expresión del valor medio de la tensión tangencial en la interfaz entre dos secciones que distan ∆𝑥 y están sometidas a los momentos 𝑀m y (𝑀m+ ∆𝑀m), respectivamente, es de la forma:
𝜏> = ∆𝑁)> 𝑏) · ∆𝑥
A su vez ese valor no debe exceder la resistencia de adherencia de la interfaz, que según esta misma aproximación es igual a:
𝑓'>m = 1.8 · 𝑓';N
𝛾'
Como se ha señalado previamente, esta aproximación puede quedar del lado de la inseguridad por no incluir entre sus variables la resistencia del refuerzo, ni las dimensiones del refuerzo y del soporte.
2.6.2 ACI 440.2R-08
La versión más reciente de la guía americana para refuerzos de estructuras de hormigón con FRP distingue entre el despegue entre fisuras y el del extremo del refuerzo. Para el despegue entre fisuras presenta un modelo sencillo que sigue el enfoque de la limitación de la deformación del refuerzo en función del espesor y módulo elástico del refuerzo, y de la resistencia del soporte.
Para el caso de despegue progresivo desde el extremo del laminado, la ACI 440.2R-08 es la única guía que hace alusión directa a sistemas de anclaje, en este caso al anclaje interno con barra embebida que será desarrollado con más detalle en el apartado 2.8. También incluyen la posibilidad de aunar refuerzo a flexión y cortante con encamisado en U.
Específicamente, la guía recomienda la inclusión de un refuerzo transversal siempre que la tensión en la interfaz supere 2/3 de la resistencia a cortante del soporte. Como alternativa, se aportan buenas prácticas de disposición constructiva para vigas que incluyen:
Para vigas simplemente apoyadas, los refuerzos de una capa deben contar con una longitud de anclaje a partir del punto en que el momento flector es igual al de fisuración;; la longitud de anclaje la longitud efectiva de transferencia de tensiones del modelo de Teng et al. (2001). En el caso de refuerzos de varias capas, los puntos de terminación de las mismas deben quedar solapados al menos 150 mm, según se indica en la figura 2.14.
Para vigas continuas, los refuerzos de una capa deben prolongarse al menos 150 mm respecto al punto de momento nulo. Para refuerzos multicapas, deben realizarse solapamientos análogos a los de las viga simplemente apoyadas, como se presenta en la figura 2.14.
Figura 2.14. Recomendaciones para evitar el despegue en el extremo de refuerzos multicapa (Fuente: ACI 440.2R-08)