REFUERZO DE PILARES DE HORMIGON ARMADO (I)

En esta entrada y posteriores vamos a dar una serie de pinceladas a los refuerzos más usuales utilizados para pilares de hormigón armado.

Como se ha dicho en anteriores artículos, es importante delimitar sobre todo las diferencias entre reparación, refuerzo y protección, ya que evidentemente, no son lo mismo. Muchas veces estos vocablos son utilizados de forma incorrecta, ya que se habla de reparación cuando es en realidad un refuerzo y viceversa.

En este sentido, cuando hablamos de refuerzo, se refiere al incremento de la capacidad portante de un elemento. Normalmente, se realiza cuando un elemento de hormigón tiene una capacidad resistente inferior a la necesaria, bien sea a la especificada en proyecto, cuando ha perdido esa capacidad o cuando por reforma se quiere aumentar la misma.

No es la idea de esta entrada, meterse de lleno en explicar técnicamente ni en desarrollar cada tipología en el plano más experto, sino en describir su comportamiento, y las ventajas e inconvenientes de uno u otro sistema.

Los refuerzos más utilizados en España y en general en el resto del mundo son:
a) Refuerzo mediante materiales compuestos (FRP), que consiste en envolver al soporte original mediante una material formado por fibras de carbono, vidrio o aramida.
b) Encamisados de hormigón armado, que como su nombre indica es dotar al hormigón original de una envoltura nueva de hormigón armado
c) Refuerzos con encamisados metálicos. En este caso se usan elementos metálicos para realizar la envoltura.

Refuerzo encamisado pletina

Actualmente, la técnica de refuerzo estructural mediante encamisados metálicos del tipo angulares y presillas es la más utilizada en España. Aunque muchos técnicos prefieren el recrecido de hormigón, se usan los recrecidos metálicos debido a los problemas de espacio que generan esos recrecidos de hormigón armado.

Un aspecto importante en el caso de refuerzos de soportes de hormigón armado es la transmisión de esfuerzos. En efecto, el comportamiento del nudo viga-soporte, dependiendo de los refuerzos a utilizar varía de uno a otro. Muchos autores que se han estudiado postulan que para el cálculo del refuerzo, sobre todo si éste es mediante encamisado metálico o de hormigón armado, no se considere la resistencia a los esfuerzos del soporte a reforzar, aunque esto signifique el sobredimensionamiento de la solución.

En general cuando hablamos de recrecidos, si se quiere garantizar el correcto funcionamiento del refuerzo, también se deben recrecer todos los soportes que queden por debajo del afectado y en toda la altura del soporte. Es recomendable también, recrecer el inmediatamente superior, o considerar la posible excentricidad de las cargas que transmiten el refuerzo y el posible esfuerzo de punzonamiento en la estructura horizontal.


REFUERZOS MEDIANTE MATERIALES COMPUESTOS (FRP)

Empezamos con el refuerzo mediante FRP porque, aunque es el menos usado, si que es el más estudiado en la bibliografía.

Dentro de los materiales que se suelen emplear para fabricar el FRP, destacan las fibras de vidrio, aramida y carbono, siendo estas últimas las más empleadas debido a sus mejores propiedades mecánicas.
La técncia utilizada consiste en envolver el soporte a reforzar, mediante FRP, pegado con resina de tipo epoxi. Esta envoltura, y por el efecto de Poisson, produce un efecto de confinamiento del soporte que lo hace más resistente a la compresión. El efecto de Poisson, muy a grosso modo, consiste en que si se aplica una fuerza de compresión a un material, éste tiende a deformarse y agrandarse en la dirección perpendicular al esfuerzo. Si se consigue confinar este material, la resistencia a esa compresión aumenta, ya que no permite la expansión lateral. Lo que se conoce como compresión triaxial.

Este efecto de confinamiento, además, le dota al soporte de una ductilidad mucho mayor, con lo que este comportamiento es ideal cuando se quiere reforzar a sismo un soporte.

Detalle de pilar reforzado

El comportamiento de este sistema para soportes de sección circular es bastante óptimo. En cambio, cuando el soporte presenta una sección en forma cuadrangular o rectangular, el confinamiento pierde eficacia. En efecto, aunque no entremos de lleno en la explicación del fenómeno, se han dado muchos estudios acerca de este hecho, que es debido a que por la propia sección del pilar, solamente una parte del voumen de hormigón se encuentra confinado. Por lo que se recomienda redondear ,mediante picado, las esquinas del soporte. Aún así, se sigue produciendo una concentración de esfuerzos en las esquinas del pilar con respecto al centro de las caras.


Las ventajas de este sistema son:
- Poco peso, lo que conlleva a una rápida ejecución del mismo.
- Eliminación de andamios.
- Materiales estables frente a la corrosión, con lo que tienen un buen comportamiento con relación a la   durabilidad
- Módulo de elasticidad y límite elástico elevados, con lo que disponen de gran capacidad de deformación.
- No alteran las dimensiones iniciales del elemento reforzado con lo que no se aumenta prácticamente las dimensiones del pilar.

Los inconvenientes son:
- Necesidad de protección frente al fuego (por la presencia de las resinas epoxi).
- Eficacia reducida cuando los soportes tienen sección cuadrada o rectangular
- Precio elevado con respecto a los otros sistemas.
- Son materiales sin deformación plástica.


 
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