Estudio del fallo por delaminación de la fibra en refuerzos exteriores a base de polímeros reforzados con fibra de vidrio

• Autores: Aida Cameselle Molares, Manuel Herrador Barrios, Manuel Paredes González, Javier Eiras López
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 109-110
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Study of debonding due to fiber delamination in glass fiber reinforced polymer external concrete reinforcement
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• Resumen
  • español

    El comportamiento adherente entre los Polímeros Reforzados con Fibra (PRF) y el hormigón es un factor clave a la hora de controlar posteriormente el comportamiento de cualquier estructura reforzada con materiales compuestos a base de PRF. En general, el adhesivo empleado se diseña para que el fallo se produzca por delaminación del hormigón o rotura del refuerzo. En el problema marco del presente estudio, se introduce una restricción adicional: la resina empleada está autorizada para su uso en depósitos de agua destinada al consumo humano, y posee parámetros resistentes y de adherencia menores que las habitualmente empleadas en refuerzo estructural. Se plantea realizar un estudio que permita determinar el comportamiento de este refuerzo en concreto.

    Para poder analizar dicho fenómeno, se desarrolla un dispositivo que reúne las características necesarias para un estudio de adherencia y que además, se adapta a una máquina de ensayo universal. El dispositivo consiste en dos probetas de hormigón cilíndricas de 15 centímetros de diámetro y 25 centímetros de altura, cada una de ellas con una barra de acero corrugado embebida, y dispuestas simétricamente, de tal forma que sus ejes sean coincidentes. Las mordazas actúan sobre las barras de acero, que a su vez transfieren la carga al hormigón. El refuerzo de PRFV se coloca longitudinalmente sobre el dispositivo y dispuesta cada 120˚, sumando por tanto, tres bandas adheridas.

    Se han ensayado cuatro configuraciones diferentes combinando anchos de banda y longitudes adheridas, además de una quinta configuración con zuncho transversal adherido. Con ayuda de la instrumentación se analizan, entre otros, la ubicación de las zonas de delaminación, fuerza de resistencia última adherente, y el comportamiento tensodeformacional de la fibra. Asimismo, se estudia el modo de delaminación registrado y la influencia que el ancho y longitud de la fibra tienen sobre los resultados obtenidos.

    Finalmente, se realiza una comparación de los resultados obtenidos con los que predice el modelo de resistencia adherente de referencia (“Bond Strength Model”, Chen et al 2001), ajustando los coeficientes que adecúen la formulación del modelo a la realidad del ensayo planteado. Se concluye que un incremento en el ancho supone un incremento de la resistencia última del sistema, mientras que un incremento en la longitud de la fibra adherida más allá de la longitud crítica no produce un incremento de resistencia, pero sí a una mayor ductilidad del proceso de delaminación.

  • English

    Behavior of bond between Fiber Reinforced Polymers (FRP) and concrete is a key controlling factor for the behavior of any structure externally reinforced with the help of FRP-based composite materials. In general, the adhesive is designed to achieve failure through concrete cover delamination or reinforcement failure. In the framing problem of this study, an additional constraint is introduced: the adhesive is approved for contact with potable water destined to human consumption, and its mechanical performance is less efficient than usual compared to adhesives specifically designed for structural reinforcement. A study to determine the behavior of this particular external reinforcement is thus proposed.

    To analyze this phenomenon, a test rig which satisfies the nessary conditions for bond studies and which is also adapted to an universal testing machine is developed. The test rig consists of two cylindrical concrete specimens, 15 cm diameter and 25 cm long. Each of the cylinders has an axially embedded steel reinforcement bar. Clamps pull on the steel bars which in turn transfer the load to concrete. A GFRP reinforcement band (three in total) is placed longitudinally on the rig every 120 ˚.

    Four setups combining different widths and bonded length values have been tested, plus a fifth setup with additional bonded transverse reinforcement. With the help of automatic monitoring, different data sets have been analyzed for identification of debonding areas, ultimate bond strength, and mechanical behavior of the reinforcment. Delamination mode is also studied, together with the influence of reinforcement width and bonded length on the obtained results.

    Finally, a comparison is made between results obtained and the ones predicted by the reference Bond Strength Model (Chen et al 2001), adjusting its coefficients to adapt its basic formulation to the particular features of the adhesive used in the test. It can be concluded that an increase in reinforcement width leads to an increase in ultimate resistance of the system, while an increase in reinforcement length beyond the critical development length increases the ductility of the delamination process without an increase in strength.