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REFUERZO DE TRABES DE CONCRETO REFORZADO DEFICIENTES A CORTANTE CON ENCAMISADOS DE

MALLA ELECTROSOLDADA Y MORTERO

ARTURO TENA COLUNGA

Universidad Autónoma Metropolitana

Lima, Perú, Noviembre de 2009

Reparación convencional con encamisadosReparación convencional con encamisados

Ampliación de secciones originales y/o uso de camisas de celosía metálica.Se amplia normalmente la sección transversal del elemento y se agrega refuerzo longitudinal adicional.Se perforan además conexiones y/o sistemas de piso para garantizar la continuidad del refuerzo longitudinal.Es normalmente una técnica engorrosa, sucia y, además, en muchas ocasiones lidera a un aumento importante de la masa de la estructura.

Reparación convencional con encamisadosReparación convencional con encamisados

Encamisados con mallasEncamisados con mallas

Exitosa modalidad de reparación en muros de mampostería, demostrado en las pruebas hechas en el Cenapred desde 1994 (Alcocer y colaboradores).

Reparación de vigas con encamisado con mallasReparación de vigas con encamisado con mallas

Técnica que parece atractiva cuando sólo se requiere aumentar su capacidad resistente a cortante para evitar que éste sea el mecanismo de falla del elemento. Esta técnica puede propiciar que el elemento aumente su capacidad de deformación y cambie su mecanismo de falla a uno de flexión.La técnica es en teoría económica, fácil de implantar, además de menos sucia y laboriosa que las técnicas convencionales de encamisado de vigas y columnas de concreto.

AlcanceAlcance

Se presentan y resumen los resultados de un estudio experimental exploratorio donde ocho trabes que fueron diseñadas y ensayadas para fallar claramente en cortante, y cuyo daño fue substancial, fueron reparadas utilizando una malla electrosoldada con aberturas de 5 cm x 5 cm y recubiertas con un mortero estructural (grout) de 2 cm de espesor. La malla se fijó a las paredes de las trabes de manera similar a cómo se hace para reparar a muros de mampostería con esta técnica.

Refuerzo original de vigas ensayadasRefuerzo original de vigas ensayadash

=

45

93.325

25

5

93.3

330

280

a

10

V

(45,

40,

35,

y 2

5)

93.3 25

25

[cm]

max

h

= v

aria

ble

min

= 108.3

α = 3.07°, 6.12°, 9.13° y 12.10°

V

Sección 1

2 E # 2.5 @ 110

25

4 # 8

93.333093.3

Sección 2

3 # 8

93.3 25Sección 1 [cm]

25 93.3

8 E # 2.5 @ 18.5

Sección 125

33093.3 93.3

3 E # 2.5 @ 4.5

4 # 83 # 8

Sección 2 Sección 1 [cm]

Elementos TASCαi-R0 Elementos TASCαi-R1

Daño final, trabes Daño final, trabes TASCTASCααii--R0R0

Daño final, trabes Daño final, trabes TASCTASCααii--R1R1

Procedimiento de reparaciónProcedimiento de reparación

Corrección de deformación permanente


Preparación de superficies


Relleno de grietas con mortero expansivo


Reemplazo de material (sólo TASCα3-R1 ))

Reparación con encamisados Reparación con encamisados

Clavo Hilti

Malla electrosoldada

Mortero

Clavo Hilti

Malla electrosoldada

Mortero

Detalle del encamisado con malla electrosoldada y mortero

Anclaje empleado en los ensayes Anclaje posible en un edificio

Reparación con encamisados Reparación con encamisados Malla electrosoldada: abertura 5 cm, calibre 14 (2.10 mm), fy=5000 kg/cm2

Clavo HILTI X-DNI-22 P8

Reparación con encamisados Reparación con encamisados Separación conectores: 4 cuadros horizontal (20 cm), Separación conectores: 4 cuadros horizontal (20 cm),

2 cuadros vertical (10 cm2 cuadros vertical (10 cm))

Reparación con encamisados Reparación con encamisados

2525

49-50

280

variable

330

Camisa: mortero de relleno fino (tipo I, 1:2.5), 2 cm de espesor

Ensaye, trabe Ensaye, trabe TASCTASCαα00--R0R0--RM RM

Evolución del agrietamiento

Deformación última Δ=27.2 mm

Δ=5.5 mm

Δ=10.9 mm

P P

P P

EO

P P

P P

EO




P P

P P

EO

P P

P P

EO

Δ=2.2 mm

Δ=10.1 mm




Δ=1.7 mm

Δ=7.8 mm

P P

P P

EO

P P

P P

EO



Deformación última Δ=64 mm

Δ=14 mm

Δ=44 mm

PP

PP

EO

PP

PP

EO




Δ=4 mm

Δ=44 mm

P P

P P

O E

P P

P P

O E




Δ=10 mm

Δ=43 mm

P P

P P

OO E

P P

P P

OO E




Δ=6 mm

Δ=54 mm

EO

P P

P P

EO

P P

P P




Δ=3.4 mm

Δ=53 mm

P P

PP

O E

P P

PP

O E

¿Se deformó la malla?¿Se deformó la malla?

Comparación, Comparación, TASCTASCααii--R0 R0 vsvs TASCTASCααii--R0R0--RMRM

TASCα0-R0 VS TASCα0-R0-RM

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40

δ(mm)

V(ton)TASCa0-R0TASCa0-R1-RM

l 1


0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40

δ(mm)

V(ton)

TASCa1-R0TASCa1-R0-RM


0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40δ(mm)



0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40δ(mm)

V(ton)

TASCa4-R0TASC4-R0-RM

Comparación, Comparación, TASCTASCααii--R1 R1 vsvs TASCTASCααii--R1R1--RMRM


0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70

δ(mm)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70

δ(mm)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70δ(mm)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70

δ(mm)

V(ton)

TASCa4-R1TASCa4-R1-RM

Singularidad, ensaye de Singularidad, ensaye de TASCTASCαα11--R1R1--RMRM

TASCα1-R1-RM

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70

δ(mm)

V (ton)TASCa1-R1-RM (izq)AgrietamientoFallaTASCa1-R1-RM (der)

Comentarios finalesComentarios finalesSe presentó un estudio experimental exploratorio donde ocho trabes que fueron diseñadas y ensayadas para fallar claramente en cortante (2 prismáticas y 6 acarteladas), y cuyo daño fue substancial, fueron reparadas utilizando una malla electrosoldada con aberturas de 5 cm x 5 cm y recubiertas con un mortero estructural (grout) de 2 cm de espesor aproximadamente. La malla se fijó a las paredes de las trabes de manera similar a cómo se hace para reparar a muros de mampostería con esta técnica.

Comentarios finalesComentarios finalesSe realizó el ensaye de las ocho trabes de concreto reforzado reparadas ante carga monótona creciente, y sus curvas carga-desplazamiento y sus patrones de agrietamiento se compararon con las de las trabes originales. Como se esperaba, en general la reparación con la malla electrosoldada permitió que la capacidad de deformación y la resistencia de los elementos aumentara, en algunos casos de manera notable.

Comentarios finalesComentarios finalesEn términos generales, se puede afirmar para todos los elementos reparados que:su incremento en resistencia se explica por la participación de la malla y la camisa de mortero, su incremento en rigidez por la efectividad del inyectado de grietas y el ligero aumento de la sección transversal de los elementos por el encamisadoel incremento en su capacidad de deformación se debe a la participación de la malla de acero electrosoldada.

Comentarios finalesComentarios finalesEl anclaje con conectores instalados con pistola Hiltipermitió que la malla electrosoldada trabajara en conjunto con la viga original, ya que la malla se deformó notablemente sin que los conectores se desprendieran de las vigas.

Comentarios finalesComentarios finalesDada la cantidad de refuerzo longitudinal que contienen los elementos originalmente ensayados (sobre reforzados) para garantizar que fallaran a cortante, el modo de falla último siguió siendo por tensión diagonal.Aunque no se pudo cambiar totalmente el modo de falla, la distribución de daño si es distinta, ya que los patrones de agrietamiento son más uniformes y distribuidos y se presentaron también algunas grietas por flexión.

Comentarios finalesComentarios finalesLos resultados obtenidos en este estudio son bastante prometedores sobre la potencial aplicación de esta técnica en la reparación de vigas cuando no se tenga que aumentar sustancialmente su capacidad resistente a flexión, sino sólo mejorar su capacidad a cortante y su capacidad de deformación.

Comentarios finalesComentarios finalesEsto se valorará con ensayes adicionales que se planean hacer en vigas subreforzadas y cuya deficiencia a resistir el cortante sea más moderada y fallen esencialmente a flexión, pero con una limitada capacidad de deformación, condiciones más cercanas a las vigas existentes en edificios muy antiguos.

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