GRC - Propiedades y prestaciones

Glass fibre Reinforced Concrete (GRC)
Presentación General – 2012
Propiedades y prestaciones
Prestaciones mecánicas
• Diseño:
– Hormigón:
Elevada resistencia a la compresión pero pobre
y nada predecible resistencia a flexión
– GRC:
Elevada resistencia a la compresión y
resistencia a flexión y a tracción predecible
– Los paneles de GRC están normalmente soportados cerca de su
base. Así el propio peso del panel genera cargas a compresión y
se libera su gran capacidad a flexo-tracción para soportar las
cargas aplicadas.
– Debido a que es fácilmente moldeable se pueden utilizar nervios
o rebordes para proporcionar a la pieza rigidez y resistencia
adicional a las fuerzas de tracción.
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Prestaciones mecánicas
• Diseño: ejemplos de formas simples en 2 dimensiones. Para dar mayor
rigidez se utilizan bordes o se crea un perfil
Placa plana
Placa corrugada
Con bordes
Perfil – Elemento de cornisa
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Prestaciones mecánicas
• Diseño: para dar aún mayor rigidez se pueden utilizar nervios o rellenar la
placa de poliestireno
Sección transversal
de un panel nervado
Nervios de poliestireno
Relleno de
poliestireno
Sección transversal
de un panel sandwich
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Prestaciones mecánicas
• Resistencia a flexión:
Premix GRC
Sprayed GRC
Industrial GRC
Flexural Strength (MPa)
30
25
20
15
10
Typical Design Stress (Spray)
5
Typical Design Stress (Premix)
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Strain (%)
Como el GRC is generalmente utilizado para paneles muy finos que tienen que resistir
cargas laterales, su resistencia a flexión es la característica más importante para los
ingenieros.
El GRC proyectado tiene mayor contenido en fibra y esta está orientada en 2D.
El Premix tiene menor contenido en fibra, la longitud es menor y su orientación en 3D.
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Prestaciones mecánicas
• Diseño:
– El GRC está considerado como Semiestructural
– Requerido para soportar:
• Su propio peso
• Viento, actividad sísmica y otras cargas intermitentes
– El GRC transmite las cargas a los anclajes y a la estructura
– Los anclajes deberían transmitir las cargas aplicadas a la
estructura, pero no deberían causar restricciones (o estrés) al
movimiento natural del GRC (movimiento inducido por cambios
de temperatura o de humedad)
– Ésto se debe conseguir siguiendo unos pocos principios muy
simples en cuanto al anclaje:
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Prestaciones mecánicas
• Anclajes principales:
Los anclajes superiores permiten el
movimiento horizontal y vertical, mientras que
uno inferior permite el movimiento horizontal
Anclaje de posición
(fija la posición del panel)
Soportes de baja fricción
Para evitar tensiones innecesarias uno de los anclajes inferiores se utiliza para
controlar la posición del panel, mientras que los otros 3 están diseñados para permitir
el movimiento debido a cambios de Tª y Hr.
Al no haber tensiones el panel tiene su resistencia a flexión disponible para soportar
las cargas provocadas por el viento.
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Prestaciones mecánicas
• Típico sistema
de anclaje:
– Stud Frame
Perfiles ligeros soldados para formar el marco
metálico
Pieza de anclaje al edificio.
Panel de GRC
Unión del panel y el anclaje mediante GRC
Anclaje flexible, típicamente de 6 - 9mm Ø,
soldado al marco metálico
Soporte y anclaje para liberar tensiones
Anclaje de gravedad en forma de T, aprox.
4mm grosor x 100mm anchura, soldada al
marco
Un sistema de fijación que permite los movimientos naturales del GRC es el stud frame.
En este caso el panel de GRC es soportado por una estructura de acero mediante
anclajes flexibles que son fijados durante la fabricación del panel de GRC.
Este sistema puede ser utilizado con paneles de gran tamaño y diferentes perfiles.
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Anclajes principales:
FLEX ANCHORS
FLEX ANCHORS
GRAVITY ANCHORS
GRAVITY ANCHORS
RETRACCIÓN DEL
PANEL DE GRC
El marco metálico prefabricado, normalmente de metal, está unido al GRC mediante anclajes
flexibles (en forma de L) y anclajes de gravedad. Los de gravedad soportan el peso del panel
mientras que los flexibles aportan resistencia lateral a las cargas inducidas por el viento. Las
distancias entre anclajes suelen ser de 500-600 mm y todos deben estar orientados hacie el eje
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central para facilitar los movimientos debidos a retracción.
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
Detalle de un anclaje flexible. Estos anclajes pueden ser fijados al marco mediante una
pequeña soldadura o mediante un perno.
Detail courtesy of
El perno es apretado a mano. También se puede ajustar BSCP
mejor con una tuerca de fijación.
La rotación del anclaje permite los movimientos verticales del panel de GRC.
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
El anclaje de gravedad está diseñado para soportar el peso del panel y por tanto aguanta
Detail
courtesy ofy también permite el movimiento de GRC producido por
movimientos
verticales
retracción. BSCP
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
Anclaje en forma de Z
para permitir
movimiento vertical
Detalle típico en la parte
superior del panel para
ofrecer soporte sin causar
tensiones
Los anclajes en forma de Z pueden ser utilizados en perfiles difíciles. Ofrecen soporte
pero dejan libertad de movimiento provocado por retracción del panel de GRC.
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
Anclaje de gravedad,
con forma de T para
resistir los movimientos
verticales
Unión con GRC
“Z” Anchors
Anclaje en forma de C
Detalle de un perfil inferior
Los anclajes verticales en forma de T soportan el peso del panel, y se utilizan
soportes en Z y en C para aguantar el perfil.
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
Sentido esperado de
movimiento del GRC
debido a retracción
Detalle de un
anclaje flexible
Marco metálico
Soldadura o perno
de sujección al
marco
Anclaje flexible
Unión con GRC
Pie
Dedo
Pierna
Talón
El dedo del anclaje debe apuntar siempre hacia el eje central del panel de GRC, ya que
el mayor movimiento esperado del GRC proviene de retracción y no de expansión, así el
GRC tenderá a alejarse del anclaje y del marco metálico.
Durante la fabricación del panel el marco metálico debe ser sustentado sobre el GRC sin
apoyar, para no dejar marcas en la cara vista. El material de unión del GRC con el marco
debe ser proyectado en un cubo aparte y colocarlo manualmente sobre dedo y pie. 13/06/12
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Prestaciones mecánicas
• Stud Frame. Detalles de fijación:
Longitud
efectiva
Anchura
efectiva
Cobertura
75mm
Min.
Punto de
entrada
Cobertura ≥12mm
Anchura de base
Detalle de GRC de unión
Área efectiva del GRC de unión:
Anchura efectiva x Longitud efectiva ≥ 15,5cm2
El GRC de unión debe cubrir el pie y dedo del anclaje flexible, pero sin rodear el talón, ya
que restringiría el movimiento.
Para prevenir que el pie pudiera deslizarse fuera del GRC de unión la anchura efectiva
del recubrimiento debe ser ≥12mm y el área efectiva ≥ 15,5cm2.
El GRC de unión debe aplicarse mientras el panel de GRC permanece fresco para
obtener una buena unión de todos los elementos.
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Prestaciones físicas
Durabilidad
~
Prestaciones acústicas
~
Aislamiento témico
~
Actuación contra el fuego
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Prestaciones físicas
• Durabilidad:
– El GRC fabricado con Cem-FIL® se comporta muy bien
frente a los factores típicos que pueden afectar a la
apariencia de un revestimiento:
• Carbonatación: muy baja comparada con la del hormigón
• Permeabilidad: más baja que la del hormigón
• Ataque químico: la fibra resiste ácidos y álcalis
• Crecimiento biológico: ninguno
• Radiación ultravioleta: ningún efecto
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Prestaciones físicas
Depth of Carbonation (mm)
• Durabilidad - Carbonatación:
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Age (Months)
10mm thick GRC
Concrete Control Sample
• Test de carbonatación acelerada (British Cement Association)
• El GRC tiene una matriz densa y rica en cemento que le hace altamente
resistente a la carbonatación.
• El test muestra que tras 20 meses de exposición a condiciones de elevada
concentración, la profundidad de carbonatación en el GRC se mantiene, mientras
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que en el hormigón se incrementa a 10 mm
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Prestaciones físicas
Corrosion Current (mmA)
• Durabilidad – Exposición a Cloruros
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
Weeks
GRC Faced Sample
Control Concrete Sample
•
Test de corrosión (British Cement Association)
• El GRC normalmente no contiene refuerzo de acero, lo que hace que la
exposición a ambientes ricos en sales no le afecte de la misma manera que al
hormigón prefabricado.
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Prestaciones físicas
• Durabilidad - Permeabilidad
2
4
GAS PERMABILITY in 10
m
4.5
-16
5
PLAIN
CONCRETE
3.5
3
2.5
2
1.5
1
WITH 10mm
THICK GRC
FACING
0.5
0
•
Permeabilidad medida en muestras de 100 mm de espesor (British Cement
Association). Una de ellas está compuesta por hormigón únicamente y la otra
tiene pegada un panel de GRC de 10 mm de espesor.
• La permeabilidad de la muestra con GRC es sólo el 15 % de la de sólo hormigón.13/06/12
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Prestaciones físicas
60
50
40
30
20
10
0
Insulation (dB) Average for the range
100 - 3150 Hz
• Acústica
1
10
100
2
Weight of Panel (kg/m )
1000
– El GRC tiene muy
buenas prestaciones
acústicas.
– La reducción de ruido
depende de la masa del
panel por m2 (“Mass
law”),
– En un panel de 10 mm
de espesor de GRC,
con un peso de 20
Kg/m2, la reducción
media de sonido es
> 30 dB
– Paneles con los perfiles
adecuados o con
aislamiento dentro del
GRC (absorbentes)
pueden proporcionar
prestaciones
adicionales.
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Prestaciones físicas
• Aislamiento térmico
– El GRC, al ser un
material denso y fino,
por si mismo no tiene
casi efecto en el
aislamiento de un
edificio...
...pero al ser los paneles tan finos, deja mucho espacio para
rellenar con aislante el grosor del muro.
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Prestaciones físicas
• Resistencia al fuego:
– Clasificaciones para un GRC normal:
• No combustible
• No inflamable
• Cero propagación del fuego
• Cero emisión de humos
La clasificación en cuanto a resistencia al fuego del elemento
constructivo depende de todos los diferentes elementos que
componen el muro.
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Prestaciones físicas
• Resistencia al fuego:
Algunas formulaciones
pueden alcanzar hasta
2 horas de resistencia
al fuego, incluso con sólo
10 mm de espesor de GRC
10mm espesor GRC
Con aislamiento se
pueden alcanzar hasta
4 horas de resistencia
al fuego.
120mm de aislante
Estabilidad √
Integridad √
Aislamiento X
Estabilidad √
Integridad √
Aislamiento √
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