Refuerzos de fibra de carbono para rehabilitación de vigas de madera: modelos analíticos, ensayos experimentales y puesta en obra
La madera es uno de los materiales de construcción más respetuosos con el medio ambiente y la lucha contra el cambio climático. Tiene una buena resistencia a compresión y a tracción en relación con su limitada densidad. En muchas ocasiones resulta necesario reforzar o reparar elementos estructurales...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | Consejo General de la Arquitectura Técnica de España (CGATE) |
| Repositorio: | RIARTE |
| OAI Identifier: | oai:www.riarte.es:20.500.12251/805 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/20.500.12251/805 http://hdl.handle.net/10481/53614 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Estructura de madera Fibra de carbono Rehabilitación de edificios Propiedades mecánicas Refuerzo estructuras Estimación de costes 3305.39 Construcciones de Madera 3305.32 Ingeniería de Estructuras 3312.08 Propiedades de Los Materiales 3312.12 Ensayo de Materiales 3312.09 Resistencia de Materiales 3312.13 Tecnología de la Madera |
| Sumario: | La madera es uno de los materiales de construcción más respetuosos con el medio ambiente y la lucha contra el cambio climático. Tiene una buena resistencia a compresión y a tracción en relación con su limitada densidad. En muchas ocasiones resulta necesario reforzar o reparar elementos estructurales de madera por medio de materiales de alta resistencia. Tradicionalmente las vigas de madera se han reforzado o reparado mediante la inserción de elementos metálicos, lo cual presenta importantes inconvenientes. Por estas razones, hace algunas décadas se propuso el uso de polímeros reforzados con fibras (FRP) como una alternativa al acero para el refuerzo de elementos de madera. En los últimos años el auge en el uso de los materiales compuestos en construcción está incrementando su popularidad. Sin embargo, actualmente la aplicación de estos refuerzos presenta algunos puntos oscuros, como es el desconocimiento en el comportamiento mecánico de la estructura y el material reforzado, sus mecanismos de fallo (en particular la deslaminación madera-FRP), la falta de normativas, de soluciones constructivas y guías de aplicación. En este contexto, esta Tesis Doctoral evalúa experimentalmente diferentes configuraciones de refuerzo con fibra de carbono (CFRP) sobre vigas de pino de más de 200 años en servicio, extraídas de la cubierta de la Facultad de Derecho de la Universidad de Granada en 2015 por la empresa Dávila Restauración de Monumentos S.L. Para ello, y como primer paso, se han realizado ensayos de adherencia madera-CFRP, con el fin de elegir las resinas y procedimientos de aplicación del refuerzo más apropiados. En estos ensayos se propone además el uso del método de emisión acústica (EA) para caracterizar dicha adherencia. Además, en una fase posterior, se realizan numerosos ensayos a flexión sobre vigas de pequeña y gran escuadría, comparando diferentes configuraciones de refuerzo mediante laminados pultruídos y/o tejidos de CFRP. Se obtiene y compara el comportamiento mecánico para cada configuración. En particular, la Tesis propone una nueva configuración de refuerzo consistente en un trenzado discontinuo mediante tejido, la cual proporciona una excelente mejora en la capacidad de carga y ductilidad del elemento, clave desde el punto de vista la seguridad estructural. Por otro lado, se propone la valoración del comportamiento mecánico de dos configuraciones de refuerzo para la reparación de vigas de gran escuadría con una rotura previa que anula su capacidad portante. Se comprueba que la solución trenzada propuesta en esta Tesis permite recuperar completamente dicha capacidad portante del elemento reparado. Finalmente, se realiza una transferencia directa del conocimiento de la investigación llevada a cabo en el laboratorio, mediante la realización de un demostrador en una actuación “in situ” sobre una cubierta de madera en un edificio histórico de la ciudad de Granada. La investigación llevada a cabo en esta Tesis ha permitido establecer procedimientos y guías de aplicación, así como de cálculo del refuerzo, proponiendo un modelo analítico alternativo al empleado actualmente, y haciendo valoraciones de costes y tiempos de ejecución. |
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