COMENTARIOS SOBRE EL DISEÑO CON PRFV

Autor: Juan Alberto Sánchez Hernández.- Ingeniero Civil, Maestro en Administración, Analista en Concreto Reforzado mediante diseño con barras de PRFV y Acero.

A diferencia del diseño estructural tradicional, que aprovecha mucho la ductilidad del acero y que basa su estrategia de soporte de solicitaciones, en la fluencia del acero. El diseño con barras de PRFV (polímero reforzado con fibra de vidrio) no posee esta característica de fluencia y requiere abordar el problema desde otro enfoque.

¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL PRFV?

Una de las características que suele destacarse en estos materiales de las nuevas tecnologías heredadas de la era espacial, es sin duda su alta resistencia a la falla última nominal (ffu*=) que es de 8,000 Kg/cm2. Esta propiedad, que si bien es superada en la mayor parte de los ensayes, corresponde al mínimo estadístico que garantiza el fabricante. Es decir, la resistencia real suele estar a mas del 10% por encima de la nominal. Una buena razón para el diseño con barras de PRFV.

Los materiales netamente elásticos cómo el PRFV, no presentan un límite de fluencia y por consiguiente es necesario fijarlo con cierto criterio. El ACI y otros reglamentos han establecido el uso de un factor de reducción ambiental (CE) que garantiza un margen del 30% al 40% ante solicitaciones extraordinarias. Es decir, aunque la fibra es elástica hasta su falla, se diseña con un límite de zona elástica en el orden de 5,000 a 5,600 Kg/cm2. Esto es, una resistencia a la tensión aun mayor a la del acero mismo.

 

Esta ventaja no es del todo uniforme en una barra de PRFV, si se toma en consideración que el material tiene un comportamiento anisótropo, lo cual quiere decir que no posee igualdad de propiedades en todas sus direcciones. Por ello su resistencia a compresión es considerada alrededor del 35% de la de tensión, pero la mayoría de los reglamentos consideran que debe prescindirse de esa resistencia, recurriendo solo a la capacidad del concreto en la zona de compresión, es decir, evitando el doble armado en vigas.

Además su rango de elasticidad dentro de su capacidad, es mayor a la del acero, ya que posee una deformación de la fibra del 1.6% al 2% a la falla, permitiendo una recuperación de agrietamientos aun en condición de solicitaciones extremas, pero dentro de su rango de resistencia. Esta capacidad permitiría la liberación de energía en una demanda sísmica, aun que aun no existen estudios al respecto, limitando su uso, hasta que las actuales investigaciones remitan indicaciones en los códigos de diseño.

Quizá, la característica más importante del PRFV esté, en que, es un material inerte a la corrosión y posee transparencia magnética. Es decir no es afectado por la salinidad ni restringe el paso de señales de telefonía celular que suele suceder con estructuras basadas en acero, recomendándose su uso en zonas portuarias y aeropuertos. Lo que representa una excelente razón para el diseño con barras de PRFV.

Otra de las características por las que el diseño con barras de PRFV ha tomado importancia, es que su costo, a diferencia del polímero reforzado con fibras de carbono, es relativamente bajo y capaz de competir con los costos del acero pero con la ventaja de su inmunidad ante la corrosión. Razón adicional para que te decidas por aprender más sobre el diseño con barras de PRFV.

 

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PRFV

Podemos notar que los materiales basados en polímeros reforzados con fibra, y en especial los de fibra de vidrio (PRFV), tienen particularidades que le permiten competir con las varillas de acero, especialmente en zonas con ambientes agresivos, donde el costo a mediano y largo plazo debido a mantenimiento o al abandono de la vida de servicio de la estructura suele ser muy alto. Por lo que el PRFV, debe ser tomado en consideración para futuros diseños en esas condiciones.

[Tweet «PRFV, el futuro de las barras de refuerzo, en zonas agresivas.»]

Por lo anterior, es importante saber, que el diseño de estructuras de PRFV, involucra una nueva filosofía, en que destaca los siguientes 5 puntos importantes:

1.- El diseño es frágil, abandonando el concepto de ductilidad de acero. Es decir se diseña arriba de la cuantía balanceada de refuerzo (sobre-reforzada), a fin de preferir la falla en el concreto antes de la fibra.

2.- El esfuerzo límite de Diseño es establecido empíricamente a diferencia del límite físico de fluencia del acero, mediante el uso de un factor que toma en cuenta la exposición al medio.

3.- La contribución del refuerzo en la zona de compresión se desprecia. Por lo que no es posible considerar el doble armado.

4.- El diseño de cortante se realiza sobre la sección agrietada.

5.- No se permite el uso de articulaciones plásticas, es decir la redistribución de momentos.

Sobre este ultimo punto se estudian maneras de que interactuando en las articulaciones barras de Acero y PRFV, se pueda facultar el uso de estas articulaciones, para liberar energía ante solicitaciones especiales.