Análisis de pérdidas de pretensado en vigas de hormigón con tendones de polímeros reforzados con fibras

Abstract

[ES] El hormigón pretensado como técnica estructural tiene su origen primario en el deseo de resolver un problema concreto planteado en el hormigón armado: la fisuración. Ello se vio favorecido por otra circunstancia ligada a la tecnología de materiales: la aparición paulatina de hormigones y aceros de alta resistencia. La idea de evitar la fisuración, que siempre aparece en mayor o menor medida en el hormigón armado desde sus comienzos, condujo a pensar en el pretensado, sometiendo previamente a compresión al hormigón, mediante tesado de armaduras de acero ancladas sobre el propio hormigón. De esta forma, bajo las cargas permanentes y las de uso se podrían evitar las tracciones y, por tanto, la aparición de la fisuración del hormigón. El gran problema de las estructuras de hormigón tanto armado como pretensado es la corrosión del acero lo que conlleva un enorme coste de mantenimiento. Ello invita a buscar un material con las mismas o mejores características resistentes que las del acero pero sin las desventajas propias del mismo, es decir, la oxidación y todo lo que ella conlleva. En este contexto es donde aparecen las barras y tendones de polímeros reforzados con fibras (FRP, por sus siglas en inglés, Fiber Reinforced Polymer). El uso de barras y tendones de FRP como refuerzo interno para elementos de hormigón es cada vez más popular, ya que constituyen una alternativa eficiente a la armadura pasiva y activa convencional de acero en casos en los que se quiera aumentar la durabilidad de la estructura con el fin de incrementar la vida útil, por ejemplo, en zonas de ambientes agresivos como son las estructuras en el entorno marino, la producción química, los tableros de puentes cuando se utilizan sales de deshielo o las instalaciones de tratamiento de aguas, entre otras. Sin embargo, su elevado precio y el comportamiento elástico lineal hasta la rotura ha hecho que hasta el momento sean pocas las aplicaciones reales por lo que esta tecnología de refuerzo estructural presenta áreas que demandan mayor investigación como son el comportamiento y la resistencia a flexión de elementos de hormigón pretensado con armadura activa de FRP. Los principales códigos nacionales e internacionales establecen una serie de prescripciones relativas a estos materiales, tanto a nivel de materiales constituyentes como de tecnología para sus aplicaciones y criterios de diseño, basados en investigaciones y experiencias previas, de las cuales todavía existen grandes campos por estudiar, como lo es el caso de las pérdidas de pretensado, la adherencia y el comportamiento de las armaduras pretesas, con elementos de hormigón pretensado de alta resistencia utilizando FRP como armadura activa. En consecuencia, en este trabajo de investigación, el objetivo principal es analizar las pérdidas de pretensado en vigas de hormigón con tendones de diferentes tipos de FRP considerando los principales factores de influencia y de acuerdo con los resultados experimentales disponibles en la literatura.

[EN] Prestressed concrete as a structural technique has its primary origin in the desire to solve a specific problem posed in reinforced concrete: cracking. This was favored by another circumstance linked to materials technology: the gradual appearance of high-strength concrete and steel. The idea of avoiding cracking, which always appears to a greater or lesser extent in reinforced concrete from its beginnings, led to thinking about prestressing, previously subjecting the concrete to compression, by tensioning steel reinforcements anchored to the concrete itself. In this way, under permanent and use loads, traction and, therefore, the appearance of concrete cracking could be avoided. The big problem with both reinforced and prestressed concrete structures is the corrosion of the steel, which entails enormous maintenance costs. This invites us to look for a material with the same or better resistant characteristics than those of steel but without its own disadvantages, that is, oxidation and everything that it entails. This is where fiber reinforced polymer (FRP) bars and tendons appear. The use of FRP bars and tendons as internal reinforcement for concrete elements is increasingly popular, since they constitute an efficient alternative to conventional passive and active steel reinforcement in cases where the durability of the structure is to be increased with in order to increase the useful life, for example, in areas with aggressive environments such as structures in the marine environment, chemical production, bridge decks when de-icing salts are used or water treatment facilities, among others. However, its high price and linear elastic behavior until failure has meant that so far there are few real applications, which is why this structural reinforcement technology presents areas that demand further research, such as the behavior and flexural resistance of elements. prestressed concrete with active FRP reinforcement. The main national and international codes establish a series of prescriptions related to these materials, both at the level of constituent materials and technology for their applications and design criteria, based on previous research and experiences, of which there are still large fields to study, as is the case of prestress losses, adhesion and the behavior of prestressed reinforcement, with high-resistance prestressed concrete elements using FRP as active reinforcement. Consequently, in this research work, the main objective is to analyze the prestress losses in concrete beams with tendons of different types of FRP considering the main influencing factors and in accordance with the experimental results available in the literature.