Refuerzan hormigón de bajas prestaciones frente a flexión mediante

2012/01/16
Nota de prensa
Refuerzan hormigón de bajas prestaciones frente a flexión mediante
materiales compuestos de base inorgánica, un sistema de refuerzo
compatible y de mínima intervención
El ingeniero Pello Larrinaga Alonso ha comprobado los efectos positivos de un
novedoso material compuesto de matriz inorgánica denominado Textile Reinforced
Mortar (TRM) mediante una tesis doctoral desarrollada en TECNALIA y defendida
en la Escuela de Ingenieros de Bilbao de la UPV/EHU.
La importancia del hormigón armado en la sociedad actual está fuera de cualquier duda.
Bloques de apartamentos, edificios públicos, firmes, puentes, pasarelas, o incluso
bancos son algunos de los elementos construidos principalmente con hormigón armado.
Cada año la producción de este básico material se mide por medio de grandes cifras y es
difícil imaginar otro producto capaz de reemplazarle a corto plazo.
Como la mayoría de los materiales, el hormigón armado padece el paso de los años, un
envejecimiento que afecta claramente el rendimiento mecánico y la durabilidad del
material. Este efecto negativo se aprecia con mayor incidencia en los denominados
hormigones de bajas prestaciones. Estos hormigones, fabricados principalmente con
anterioridad a 1970, son el resultado de diseños erróneos, ejecuciones incorrectas, uso
de materiales inadecuados o mantenimiento insuficientes. El progresivo deterioro de las
condiciones del hormigón puede condenar a las diversas estructuras elementos a su
demolición.
En un tiempo marcado por una grave crisis económica que afecta principalmente al
macro sector de la construcción es necesario buscar nuevos nichos de mercado. La
rehabilitación es un negocio con amplias posibilidades de crecimiento. Por ello es
conveniente potenciar el estudio y desarrollo de nuevas soluciones sencillas, efectivas,
económicas y sostenibles.
Dentro del marco de la Tesis Doctoral Europea Flexural strengthening of low grade
concrete through the use of new cement-based composite materials realizada y
desarrollada en la unidad de Construcción de TECNALIA Construcción, se ha
estudiado y analizado numéricamente un novedoso sistema para el refuerzo frente a
flexión de elementos de hormigón de bajas prestaciones, que puede ser una solución
alternativa a los métodos habituales. Se ha tratado de aportar mayor conocimiento sobre
la efectividad del sistema de refuerzo basado en tejidos técnicos embebidos en una
matriz inorgánica cementicia (mortero modificado ligeramente con polímeros),
conocido como Textile-Reinforced Mortar (TRM). Asimismo se ha realizado un
pequeño estudio sobre el hormigón de bajas prestaciones a fin de definir sus
propiedades, analizar sus patologías y comprender sus causas mediante el estudio de
casos reales, revisar la bibliografía y evaluar la evolución histórica del material.
Textile-Reinforced Mortar (TRM)
Son numerosos los métodos existentes para el refuerzo a flexión de elementos de
hormigón armado, el recrecido con hormigón armado o el uso de materiales compuestos
fibroplásticos (FRP) son las soluciones más empleadas por ingenieros y calculistas. Sin
embargo, estos métodos ya asentados presentan numerosos inconvenientes en
determinadas situaciones. El TRM se presenta principalmente como una alternativa para
superar los problemas derivadas de estas situaciones. Su empleo está justificado por las
características físico-químicas de los materiales que componen el refuerzo (resistencia a
altas temperaturas, permeabilidad al vapor de agua, flexibilidad, etc.), que hacen de esta
solución compuesta una tecnología compatible y de fácil aplicación para elementos
construidos con hormigón. Cabe destacar también, el coste competitivo de este sistema
en comparación con los métodos de refuerzo más habituales empleados hasta la fecha.
Los trabajos desarrollados se han planteado desde un enfoque integral de esta solución
de refuerzo en su aplicación al hormigón. En una primera fase, se engloban los ensayos
de caracterización de todos los materiales que intervienen en el estudio, desde el
hormigón armado (hormigón y acero) hasta el TRM (mortero y tejidos). Como refuerzo
interno del TRM tres materiales diferentes se han empleado: carbono, basalto y alambre
de acero trefilado. En una segunda etapa, se ha profundizado en el sistema de refuerzo
planteado, realizando ensayos a tracción uniaxial sobre probetas de TRM y estudiando
la adherencia del material compuesto sobre bloques de hormigón. En una tercera etapa,
se han ensayado, mediante control por desplazamiento y hasta rotura treinta y seis vigas
escaladas a un tercio (1.5 metros de luz) y dieciséis vigas a escala real (4.5 metros de
luz) reforzadas con diferentes materiales y técnicas (uso de anclajes mecánicos). Con el
fin de imitar el comportamiento del hormigón de bajas prestaciones, las vigas ensayadas
fueron fabricadas con un hormigón de baja calidad.
Posteriormente, se ha realizado estudios numéricos para evaluar el efecto de esta
solución de refuerzo. En primer lugar se ha desarrollado un modelo matemático para
simular el comportamiento del TRM a tracción y se ha comprobado su validez en una
aplicación numérica desarrollada en Excel. En segundo lugar se ha simulado
numéricamente, por medio del Método de Elementos Finitos (MEF), el comportamiento
a tracción del TRM y su efecto como material de refuerzo con resultados satisfactorios.
Los resultados experimentales alcanzados durante la Tesis Doctoral han mostrado la
efectividad mecánica del TRM en el refuerzo a flexión de vigas de hormigón armado.
Asimismo se ha podido simular correctamente el efecto del material compuesto
mediante sencillas aplicaciones que facilitarán el diseño de futuros refuerzos. En
definitiva, se ha verificado que existen razones suficientes para presentar esta solución
de refuerzo como alternativa óptima a los métodos más tradicionales.
Sobre el autor
Pello Larrinaga Alonso (Bilbao, 1984) es Ingeniera Industrial. Ha presentado su tesis en
el Departamento de Ingeniería Minero-Metalúrgica y Ciencia de los Materiales de la
ETSI de Bilbao (UPV/EHU), habiéndola redactado bajo la dirección de Dr. José T. SanJosé Lombera, profesor titular de dicha universidad. Para realizar su investigación, ha
colaborado principalmente con la Universidad de Patras (Grecia) y Universidad Nova
de Lisboa (Portugal).
Pie de foto: Pello Larrinaga Alonso, autor de la tesis. (Foto: Pello Larrinaga
Alonso).