CATEGORÍA: Ingeniería Estructural

¿CONOCES LAS VARILLAS FRP?

13 de febrero de 2023.

Hoy en día, en el campo de la rehabilitación y del reforzamiento estructural, existen nuevos materiales y métodos, gracias a los avances tecnológicos.

Algunos de los materiales que están tomando mayor relevancia en dicho ámbito, son las varillas FRP de las siglas en inglés: fiber-reinforced polymer, los cuales empezaron a considerarse a partir de 1940, para desempeñar funciones importantes en el campo de la ingeniería militar, aeroespacial, náutica, ferroviaria y automovilística. Por su excelente comportamiento, se implementaron en otros campos como la construcción civil, en prefabricación, pretensado, refuerzo contra sismo y rehabilitación de estructuras, aunque los primeros ensayos de estructuras reforzadas con ellos, se llevó a cabo en Suiza hasta 1984.

No obstante, han sido estudiados a partir de las últimas décadas, (aunque aún no se han utilizado a gran escala), en aplicaciones de construcción. Parece ser que las varillas de refuerzo fabricadas con FRP (varilla de fibra de vidrio), pueden constituirse en una atractiva posibilidad, pues resultan en productos con muy diversas y significativas ventajas, mucho más si son comparados con las barras de acero de refuerzo tradicional.

Este material ofrece propiedades fisicoquímicas y alta resistencia a la tracción, en la dirección de las fibras en una matriz polimérica. Su uso típico es para el reforzamiento de vigas, losas, columnas y muros, que requieren una mejora en su resistencia a flexión y cortante. Las barras de FRP, son anisótropas1, es decir poseen capacidades muy distintas a la tensión, corte y compresión.

Son una excelente alternativa a las varillas de acero para reforzar concreto, sobre todo cuando el ambiente es altamente agresivo; por ejemplo, en aplicaciones para gases, ácidos o bases fuertes, agua y nieve, o ambientes salinos donde las varillas se oxidan o corroen fácilmente, dando como resultado una elevación significativa en la durabilidad de las estructuras.

El proceso de fabricación de estos elementos es por medio de un proceso de pultrusión2, siguiendo la secuencia de subprocesos en los cuales interviene una combinación de materiales, como: fibras (refuerzos), resinas (polímeros), rellenos, y aditivos.

El recubrimiento se realiza a base de arena sílica, lo que proporciona un incremento en la adherencia una vez ahogada la varilla en el concreto. La arena sílica, fijada por medio de un proceso de fusión, rodea en su totalidad a la superficie de la varilla, y al estar ahogada en el concreto se integra con el mismo; ofreciendo como resultado una extraordinaria adherencia.



Las varillas de FRP presentan una gran ventaja por:

• Su bajo peso, son hasta cuatro veces más ligeras que las varillas de acero.
• Están fabricadas con diversos módulos de elasticidad que permiten una alta resistencia a la tensión.
• No presentan dilatación.
• A diferencia de las varillas de acero, este tipo de varillas tienen una larga vida útil.
• No causan interferencia en contacto con campos electromagnéticos o al operar instrumentos electrónicos sensibles.
• Tienen excelentes propiedades de aislamiento térmico y eléctrico.

En el mercado pueden encontrarse varillas redondas o con refuerzo, así como también en diferentes presentaciones. Actualmente existen empresas que dan servicios de rehabilitación y/o reforzamiento a infraestructura y edificación, como:

• Reparación de daño estructural debido a corrosión en vigas, losas, columnas, muros, tanques, cisternas, tuberías, pisos industriales, chimeneas y obra civil en general.
• Rehabilitación de recubrimientos internos en tanques y tuberías.
• Reforzamiento de sistema estructural para considerar incrementos en las cargas de diseño.
• Reforzamiento de sistema estructural y muros no estructurales contra explosión.
• Reparación y reforzamiento sísmico de sistema estructural y muros.
• Tratamiento preventivo contra daño por corrosión en superficies de vigas, losas, columnas, muros, etc.

El refuerzo con Sistemas FRP tiene una alta resistencia a elevadas temperaturas (600°C). Sin embargo, las resinas epoxy de la interfaz tienen el punto de transición vítrea entre los 70 y 100°C, dependiendo del fabricante, lo cual podría significar una desventaja.

El uso de varillas de refuerzo de fibra de vidrio, según estudios realizados en Canadá han tenido como resultado, ahorros en costos totales de intervención (mantenimiento e incluso demoliciones), de entre 45 y 60%; asimismo, en lo que respecta al ciclo de vida de la estructura, es posible obtener ahorros de entre el 15 y el 25%. Con respecto a los ahorros que se obtienen en el proceso de construcción, es común que varíe entre 15 y 30%, dependiendo de la protección contra la corrosión que se pretenda aplicar.

Varios son los países que han utilizado de manera importante este material; países como Canadá, Estados unidos, Alemania, Emiratos Árabes, Japón y Australia, los cuales han dado cuenta de que estas varillas de refuerzo responden a la necesidad de una solución sustentable a largo plazo frente a la corrosión. Sin embargo, los investigadores, aún trabajan en mejoras del material, nuevos códigos de diseño y especificaciones de instalación, para aminorar efectos desfavorables que pudieran presentarse.