Análisis de la resistencia a compresión de diferentes tipos de barras de polímero reforzado con fibras de basalto (BFRP) y fibras de carbono (CFRP)

Abstract

[ES] Hoy en día el hormigón armado con acero es el material más empleado en el diseño y ejecución en estructura de edificación y obra civil. El problema es que ante ambientes agresivos como son los ambientes con concentraciones de cloruros (zonas marinas), cambios de temperatura y variaciones de humedad, puede sufrir consecuencias como la degradación del acero, pérdida importante de sus propiedades necesarias y una sensible disminución de su durabilidad. Lo que conlleva a la pérdida de servicio de la estructura y elevados costes de reparación. Los materiales FRP surgen ante la necesidad de encontrar un material de refuerzo estructural que pueda sustituir al acero en las estructuras de hormigón armado. Los materiales FRP son un refuerzo no corrosivo, con mejor comportamiento a tracción que el acero y capaz de mantener sus propiedades ante ambientes agresivos. Además gracias a su ligereza su colocación en obra es más sencilla que las armaduras de acero y se consiguen estructuras con un menor peso propio. Las normativas de diseño de estructuras de hormigón armado con barras FRP que existen actualmente aconsejan no utilizar de barras de FRP en elementos sometidos a compresión axial. Es por ello que este trabajo se centra en estudiar el comportamiento presentan las barras de FRP ante esfuerzos de compresión y en obtener unas conclusiones que permitan conocer de una forma más detallada su resistencia. La presente Tesina de Máster trata de estudiar el comportamiento a compresión concretamente de barras de CFRP (barras poliméricas reforzadas con fibra de carbono) y de barras de BFRP (barras poliméricas reforzadas con fibra de basalto).

[CA] Hui en dia el formigó armat amb acer és el material més empleat en el disseny i execució en estructures d'edificació i obra civil. El problema és que davant d'ambients agressius com són els ambients amb concentracions de clorurs (zones marines), canvis de temperatura i variacions d'humitat, pot patir conseqüències com la degradació de l'acer, pèrdua important de les seues propietats necessàries i una sensible disminució de la seua durabilitat. El que comporta la pèrdua de servici de l'estructura i elevats costos de reparació. Els materials FRP sorgeixen davant de la necessitat de trobar un material de reforç estructural que puga substituir a l'acer en les estructures de formigó armat. Els materials FRP són un reforç no corrosiu, amb millor comportament a tracció que l'acer i capaç de mantindre les seues propietats davant d'ambients agressius. A més, gràcies a la seua lleugeresa, la seua col·locació en obra és més senzilla que les armadures d'acer i s’aconsegueixen estructures amb un menor pes propi. Les normatives de disseny d'estructures de formigó armat amb barres FRP que existeixen actualment aconsellen no utilitzar de barres de FRP en elements sotmesos a compressió axial. És per això que este treball es centra en l’estudi del comportament que presenten les barres de FRP davant d'esforços de compressió i en obtindre unes conclusions que permeten conèixer d'una forma més detallada la seua resistència. La present Tesina de Màster tracta d'estudiar el comportament a compressió concretament de barres de CFRP (barres poliméricas reforçades amb fibra de carboni) i de barres de BFRP (barres poliméricas reforçades amb fibra de basalt).

[EN] Nowadays the steel reinforced concrete is the most used material in the design and implementation in building structures and civil engineering. The problem appears in aggressive environments, like the environments with high levels of chlorides (near the seaside), temperature fluctuations and humidity variations, where it may experience consequences like the degradation of the steel, important losses in some of its most important features and a sensible decrease of its durability. All of this may cause a fail of the structure and very high costs of repair. The FRP materials appear thanks to the need of finding a structure reinforcing material which could replace the steel in the steel reinforced concrete structures. The FRP materials are non-corrosive reinforcements, with a more traction friendly behavior than the steel and it’s capable of maintaining its features in aggressive environments. Besides, thanks to its lightness, its installation is easier than the steel reinforcements and as a result you get lighter structures. The existing regulations in reinforced concrete structure design with FRP rods advice not using FRP rods in items subjected to axial compression. And this is the reason of the current project, to study the behavior of the FRP rods under compression stress and get some in depth conclusions and knowledge about its resistance. This Master Thesis is about studying the behavior under compression of the CFRP rods (carbon fiber reinforced polymer) and of the BFRP (basalt fiber reinforced polymer).