refuerzo estructural con fibra de carbono
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¿Qué es un refuerzo estructural?
Es un conjunto de actividades a realizar cuando se pretende aumentar la resistencia, rigidez o ambas propiedades simultáneamente de una estructura o de un elemento estructural.

¿Cuándo se realiza un refuerzo estructural?
• Por efecto de acciones como sismos, fuego, explosiones, etc.
• Cambios en la geometría existente, reformas en la edificación, ampliaciones, etc.
• Disminución de la resistencia de la estructura por la degradación de los materiales estructurales.
• Cuando el sistema constructivo rebasa su vida útil (oxidación en acero, desprendimiento del concreto, desplomes, etc.)

¿Qué información es necesaria para realizar refuerzo estructural?
Características geométricas y de materiales de los elementos estructurales, resultados de inspección de la edificación que indiquen localización y estado de los daños.
La determinación del tipo de refuerzo y de la forma en que se realizará depende previamente del cálculo estructural que se realice, es necesario tener el cálculo y proyecto para estar seguros de que la construcción no tendrá o sufrirá algún daño y soportará las cargas con las que funciona el inmueble.
Esta información permite ahorrar en materiales ya que por el diseño estructural de edificios optimizan secciones y tamaños de elementos como columnas y trabes, y te permite además ahorrar en materiales como acero y/o concreto.

¿Dónde aplicar refuerzo estructural con fibra de carbono?
El refuerzo estructural con fibra de carbono es una alternativa de vanguardia, que puede aplicarse en prácticamente todo tipo de construcción (edificios, naves industriales, presas, puentes, etc.) en cuanto a los elementos estructurales se pueden reforzar:

• Columnas
• Trabes
• Losas
• Muros Estructurales

reforzamiento estructural de columnas

COLUMNA: Son elementos estructurales verticales que transmiten las cargas de la estructura hacia la cimentación. Las formas, armados y especificaciones de las columnas están en función del tipo de esfuerzos a los que estarán expuestas, por geometría las hay:.
• Cuadradas
• Rectangulares
• Redondas
• Tipo cruz
• Tipo T
• Tipo L
• Poliédricas

En cuanto al material, normalmente puedes ser de concreto reforzado o de acero, o mixtas. Para monumentos históricos normalmente son de piedra, tabique e incluso madera. Para columnas de acero hay una variedad de perfiles como:
• Ángulos
• Canales
• Tubulares
• Secciones

MURO ESTRUCTURAL: Se denomina muro estructural cuando soporta a otros elementos estructurales, como arcos. Cuando la carga es horizontal entonces es un muro de contención. Generalmente están hechos a base de concreto reforzado, y en ocasiones muy especiales los hay de acero.

TRABE: Es un elemento estructural, de orientación horizontal que trabaja principalmente a flexión, resistiendo también a flexión. Comúnmente las encontramos de concreto o de acero, distintas innovaciones ahora presentan trabes pretensadas y postensadas de acuerdo a los requerimientos de la estructura.
Los distintos tipos de trabes habituales son:
• Trabe tipo L
• Trabe tipo T invertida
• Trabe tipo ASSHTO
• Trabe tipo tableta
• Trabe tipo cajón

LOSA: Es un elemento estructural, generalmente de concreto reforzado, de geometría rectangular y orientación horizontal, de espesores de 8 a 30 cm, de acuerdo a las solicitaciones del inmueble.
Los distintos tipos losa que se pueden reforzar con fibra de carbono son:
• Losas macizas
• Losas nervadas
• Losa-acero
• Losas prefabricadas

Existe una amplia variedad de losas, pero independientemente del tipo de losa que sea, la versatilidad de la fibra de carbono, permite reforzar todo tipo de losas.

FIBRA DE CARBONO ESTRUCTURAL


¿Qué es la fibra de carbono?

La fibra de carbono es un polímero constituido por miles de filamentos de diámetro del rango de las micras. Un filamento es la unión de miles de fibras de carbono, a su vez, miles de filamentos conforman la tela de fibra de carbono. Sus propiedades mecánicas son similares a elementos de acero, pero con la ventaja de una mayor ligereza, y mayor resistencia a la tensión La fibra de carbono está hecha de una fibra industrial llamada poliacrilonitrilo (PAN) mediante un proceso de pirolizado a altas temperaturas, con lo que se eliminan todos los elementos excepto el carbono. De manera general existen 2 tipos de fibra de carbono:
• las de alto módulo (HM)
• las de alta resistencia (HR)

Una clasificación más amplia se desprende a continuación.
• Ultra- alto módulo, tipo UHM (módulo > 450Gpa)
• De alto módulo, tipo HM (módulo de entre 350 – 450Gpa)
• Intermedio – módulo, tipo IM (módulo de entre 200 – 350Gpa)
• Módulo bajo y de alta resistencia a la tracción, tipo HT (módulo < 100Gpa, resistencia a la tracción > 3.0Gpa)
• Súper alta resistencia, tipo SHT (resistencia a la tracción > 4.5Gpa)

La fibra de carbono se mide por la anchura del tejido, es decir, un tejido de 1K se aproxima a 1mm de ancho, 6K a 6mm, 12K a 12mm, etc. La definición K, está relacionada por cada 1.000 fibras de carbono que componen cada hilo del tejido. Los más comunes son 1K, 3K, 6K, 12K, 24K, 50K. Estas fibras se tejen en la tela con diversos patrones de tejido, siendo la 3K la más común. Estos números describen el tamaño del paquete utilizado y tienen poco que ver con la calidad de la propia fibra.




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Tipos de fibra de carbono estructural

El refuerzo estructural con fibra de carbono se realiza con dos sistemas:
• Láminas Sika Carbodur
Son utilizadas en superficies de concreto, se incrementa capacidad de carga en el elemento estructural.
• Tejidos Sika Wrap
Utilizados para adaptarse a cualquier geometría, incrementan capacidad a flexión, cortante, flexo-compresión.
El sistema a utilizar sigue un procedimiento rápido de instalación:
sobre la superficie previamente tratada, se imprimen adhesivos o resinas Sika, luego el sistema Sika Carbodur o Sika Wrap, y finalmente al acabado, que puede contar con protección al fuego en caso necesario según el proyecto de refuerzo

¿Qué ventajas tiene realizar refuerzo estructural con fibra de carbono?

• Flexibilidad en su instalación
• Facilidad de transporte e instalación
• Rapidez de instalación
• Cero mantenimiento
• Adaptable a cualquier sistema constructivo
• Seguridad
• No sobrecarga a la estructura
• Amplio rango de dimensiones de la fibra de carbono
• La fibra de carbono es un material termoestable
• No sufre corrosión


Extracción de núcleos de concreto

Es una prueba invasiva que se realiza para determinar espesores y resistencia a la compresión simple, del concreto que componen trabes, columnas y losas. Las muestras cilíndricas de concreto que se extraen se denominan corazones, son extraídas con taladro cuya broca es cilíndrica y de pared delgada, además de un sistema de enfriamiento que impida alterar el concreto y a la broca.
Los corazones deben de extraerse perpendicularmente a la superficie, lo más al centro posible y alejado de aristas o juntas de colado. Posteriormente los corazones se someten a preparación para ser ensayados, la preparación consiste en emplear materiales como azufre en los extremos de los corazones, para asegurar la horizontalidad de los corazones al momento de ejecutar la prueba de compresión.
La prueba de compresión arroja el valor de la resistencia del concreto. Es importante asegurarse que los corazones extraídos no contengan acero de refuerzo, porque si lo contiene, el valor de la resistencia a la compresión simple será erróneo.

Ventajas la extracción de núcleos de concreto
• Arroja datos confiables y actuales de espesores y resistencia del concreto.
• El procedimiento de extracción y ensaye de las muestras cumple estándares de alta calidad, nacional e internacional.
• El elemento estructural no pierde funcionalidad por la extracción de núcleos de concreto.




reforzamiento estructural de edificaciones

REFUERZO DE ESTRUCTURAS CON FIBRA DE CARBONO




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El empleo de materiales como la fibra de carbono estructural se utilizan por que se requieren pesos ligeros y propiedades estructurales de alta resistencia a flexión, cortante, etc. y resistentes a la corrosión.
El uso de la fibra como material de reforzamiento es analizado y validado por especialistas en estructuras, el análisis se realiza con modelos estructurales muy detallados que sometidos a combinaciones de acciones posibles a presentarse permiten estimar las deformaciones y esfuerzos de los elementos estructurales que se han de reforzar.
En síntesis, se evalúan los niveles de seguridad antes y después del uso de la fibra de carbono. El proceso de análisis se realiza bajo normatividad que especifica la calidad de los materiales a emplear, así como los procedimientos de cálculo.

Utilizamos dos sistemas de fibra de carbono para refuerzo estructural; Laminas Sika Carbodur y Tejidos Sika Wrap, en ambos casos existen variantes que se adaptan a las características y necesidades de cada proyecto, sin embargo, son invariables las características técnicas que de cada sistema a continuación se muestran:


Láminas Sika Carbodur

Son utilizadas en elementos como trabes, columnas, y muros cuando se observan los siguientes daños:
• Corrosión en acero de refuerzo
• Impactos, como los de los vehículos
• Incendios
• Sismos de fuerte intensidad
• Deterioro de los materiales de construcción
Utilizando el sistema de Láminas Sika Carbodur, se obtienen las siguientes mejoras:
• Reducción de deformaciones
• Reducción de esfuerzos en el acero de refuerzo
• Reducción del ancho de fisuras
• Reducción de fatiga
El sistema de láminas Sika Carbodur, al ser flexible en su instalación permite hacer modificaciones en sistemas estructurales, cuando se requiere eliminar muros o columnas, o generar algún vano en losas. Adicionalmente se pueden corregir errores de diseño o construcción como acero de refuerzo insuficiente o dimensionamiento inadecuado de los elementos estructurales.

Tejidos Sika Wrap

Utilizados en columnas, trabes y losas cuando se observan los siguientes daños:
• Errores en el diseño estructural
• Cambio del uso de la estructura
• Mejorar los niveles de servicio
• Aumentar resistencia y ductilidad en columnas
• Mitigar daños por fuego
El sistema de Tejidos Sika Wrap, proporciona las siguientes mejoras:
• Es multifuncional, pues es aplicable a distintos requerimientos de refuerzo
• Es adaptable a cualquier geometría de los elementos
• Mínimo espesor y muy bajo peso propio
• Inmune a corrosión




reforzamiento estructural de edificaciones con fibra de carbono

EXPERIENCIA


Algunas de nuestras experiencias son:

• Análisis estructural para edificio de 4 niveles, en Naucalpan, Estado de México, Ing. Víctor Medina 2016.
• Supervisión de obra estructural y control de calidad de materiales en Edificio, CDMX, Asturias, 2018.
• Refuerzo de edificio con fibra de carbono en Paseo de la Reforma 333, CDMX, Comercial Hotelera, 2018.
• Dictamen estructural de planta de hilos Coats Timón, en Tlaxcala, COATS, 2018.
• Dictamen de seguridad estructural condominio Bay View Grand Ixtapa ihuatanejo, GRO.
• Dictamen de seguridad estructural condominio Hotel Sotavento Ixtapa Zihuatanejo, GRO.
• Ampliación de estructura metálica, Grupo Elektra, GRO.
• Dictamen de seguridad estructural condominio Park Royal Ixtapa Zihuatanejo, GRO.
• Diseño estructural de Bodegas Farma Pronto, GRO.
• Diseño estructural de Bodegas Interceramic 2, GRO.
• Diseño estructural de Hotel las Brisas Ixtapa, GRO.
• Diseño modular de restaurantes Vips Montevideo y Naucalpan, DF y EDM.
• Estudio geotécnico y proyecto de refuerzo de Guipúzcoa 21, CDMX,
Coime Construcciones, 2018.




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