PRETENSADO DE LAMINADOS

Mediante el pretensado de los laminados se puede mejorar la capacidad en servicio del sistema o bien mejorar la eficacia en lo referente a su capacidad última. En el caso de pretensado mediante laminados, se aúnan las mejoras por la durabilidad de los materiales con la mejora estructural, de manera que Triantafillou, 1991, (67) sugiere que el pretensado con laminados puede resultar incluso más económico que con los sistemas que emplean armaduras tradicionales.

Respecto a las pérdidas por pretensado no pueden ser despreciadas las pérdidas en el laminado debido a la transferencia de tensiones tangenciales a través del adhesivo al hormigón por lo que deben ser tomadas en consideración junto con las restantes pérdidas por acortamiento elástico instantáneo del hormigón al transferir, las correspondientes a la relajación del laminado y a las pérdidas diferidas por acortamiento del hormigón, por retracción y por fluencia.

Triantafillou y Deskovic, 1992, (68) establecen un método de cálculo para el refuerzo mediante láminas de FRP pretensadas adheridas a las superficies en tracción, de acuerdo a lo indicado en la figura nº 2.3.6.a.

Figura nº 2.3.6.a Pretensado de Laminados σo fc σofc σo fc σ o fc Adhesivo Laminado l

Para el análisis del comportamiento a flexión de las vigas con laminados pretensados emplean los conceptos de la teoría clásica de flexión, adoptando que el mecanismo de fallo más aconsejable es la plastificación del acero original seguido de compresiones excesivas en el hormigón. Destacan la necesidad de reducir la tensión de pretensado original para tener en cuenta las pérdidas debidas a la fluencia del hormigón y adhesivo, retracción del hormigón y relajación del laminado. Del análisis complementario experimental realizado se desprende que el mecanismo de fallo común en todos los casos fue la formación de fisuras diagonales que originan el despegue local del laminado y posterior peeling-off, si bien se observa mayor capacidad resistente y rigidez, manteniéndose en valores altos la ductilidad. Concluye el estudio que pretensando el laminado también se reduce la fisuración y se mejora el comportamiento a esfuerzo cortante dado el efecto de confinamiento que produce el pretensado.

Determinan la máxima tensión aplicable al laminado, σ ofc, para evitar el fallo en el

extremo tras la transferencia, a través de la resolución del siguiente sistema de ecuaciones no lineales, el cual comprueban experimentalmente y corroboran su validez para aquellos casos en que el espesor del adhesivo, t, se mantenga en valores del orden de 1,25 mm.

(

)

4

'

1

2

'

coth

t

E

G

d

E

_τ

α

ω

ωτ

σ

l

l

l

−

=

+

−

E

(

)

(

)

τ

σ

δ

Siendo Efc: módulo de elasticidad del hormigón del soporte

Efc: módulo de elasticidad del material de refuerzo

d: canto útil del soporte b: ancho del soporte h: canto del soporte

τ'

c: máxima tensión tangencial en la unión, experimentalmente 8 MPa

δ’: máxima deformación tangencial, experimentalmente 30 μm bfc: ancho del material de refuerzo

l: luz de vano del soporte

l’: 2 x distancia desde centro de vano al punto de máximaτ

Garden, 1997, (24) indica que al adherir los laminados al hormigón, éste no puede soportar tensiones de peeling superiores al 5% de la resistencia del laminado, por lo que en caso de fuerzas de pretensado superiores a este valor será necesario disponer anclajes en los extremos. Se han realizado muy pocos estudios hasta la fecha si bien todos demuestran que el sistema falla por despegue del laminado salvo que anclen los extremos de manera que se reduce la deformación de cortante en el adhesivo por efecto de la transmisión del pretensado y con ello se reducen las tensiones de corte en el hormigón de la interface y por lo tanto disminuye la posibilidad de fallo prematuro. Por lo tanto el pretensado del laminado, aunque reduzca la cantidad de material necesario para reforzar hace necesario la colocación de sistemas de anclaje en los extremos que a día de hoy encarecen el sistema. Cabe destacar que el anclaje más efectivo de los experimentados hasta la fecha es mediante pernos anclados los cuales han de rebasar el recubrimiento de la armadura interior para evitar el fallo del hormigón durante el proceso de pretensado y posterior entrada en carga del elemento.

El documento antes indicado recoge los estudios realizados en este campo así como los resultados obtenidos en el desarrollo del programa descrito en Hollaway, L. C. y Mays, G. C., (32), alcanzándose las conclusiones que a continuación resumimos, junto a algunas consideraciones recogidas en tal estudio.

Tal y como ocurre en el pretensado tradicional de vigas de hormigón, la zona traccionada de la sección, al transmitirse el pretensado, se encuentra comprimida por lo que se aumenta el nivel de carga a partir del cual la armadura interna plastifica y el nivel del momento correspondiente a la aparición de fisuras, mejorándose por lo tanto la durabilidad del elemento. Además, en los ensayos realizados se ha observado que en los casos de refuerzo sin pretensar se produce

fisuración en el adhesivo, que es inexistente en los casos en los que el laminado se haya pretensado aunque sea tan sólo con el 20 % de su capacidad.

Cabe destacar que el pretensado es especialmente favorable en los casos de bajas cuantías originales, habiéndose comprobado que en el caso de altas cuantías el fallo del elemento se produce por compresiones excesivas en el hormigón, de manera que no es posible agotar toda la capacidad de la armadura de tracción por lo que apenas se mejora el comportamiento del elemento respecto a los refuerzos con laminados sin pretensar.

Como consecuencia del pretensado se reduce la zona de fisuración por cortante disminuyéndose la apertura y altura de las fisuras, y en los casos en los que el elemento sin reforzar falla por cortante se mejora el comportamiento de dicho elemento al sustituirse este fallo por un fallo en la interface del adhesivo y laminado o en el recubrimiento. Especialmente, este aspecto es destacable en el caso de vigas en las que la relación vano de cortante/canto de la vigas, es inferior a 4.0, en las que el modo de fallo habitual es la separación del refuerzo, dado que el pretensado implica que el fallo más probable sea por flexión al mejorarse el aprovechamiento de la sección y reducirse la altura y apertura de fisuras. Además, aunque no se sepa el mecanismo exacto que lo provoca, se demuestra que cuanto más pretensado está el material de refuerzo mejor adherencia existe entre los extremos del material y el hormigón.

Tal y como recogen las investigaciones realizadas es posible pretensar los laminados y posteriormente adherirlos al soporte. A este respecto He, Pilakoutas y Waldron, 1997, (28) consideran que a fecha de hoy el único método que existe para poder aprovechar al máximo las altas tensiones de rotura de los laminados es el pretensado de los mismos, que en los refuerzos tradicionales nunca alcanzan su deformación de rotura. De acuerdo a la experimentación desarrollada, en la que se compararon vigas sin pretensado del refuerzo con vigas en las que se pretensó el refuerzo al 25 y 50% de su capacidad última, la mejora se debe a que un determinado nivel de carga de la sección implica una menor deformación del refuerzo cuanto mayor haya sido el nivel de pretensado, reduciéndose el fenómeno

2.4

de despegue del laminado. Se observó también que el pretensado permite que se incremente la rigidez de la sección y que el bloque comprimido de la sección profundice de manera que se aprovecha mejor la sección.