Estudio experimental y numérico del comportamiento de flexión de vigas de concreto armado reforzadas con bandas de FRP

Abstract

La presente investigación emplea información experimental así como un modelo numérico para analizar el comportamiento de vigas de concreto armado externamente reforzadas con sistema FRP (Fiber Reinforced Polimer) de fibras de carbono, específicamente el comportamiento Momento-Curvatura, con la finalidad de evaluar la capacidad de deformación del sistema utilizando los criterios de ductilidad y factor de deformabilidad. Se tomó en cuenta tanto la información disponible de investigaciones anteriores realizadas en Lima, así como experimentos propios que fueron ensayados en el laboratorio de estructuras del CISMID (Centro Peruano Japonés Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres). Los diferentes ensayos permitieron disponer de una variada gama de patentes de compuestos FRP, con diferentes características mecánicas. Los ensayos permitieron evaluar como las diferentes características mecánicas del sistema existente, así como las configuraciones y tipos de sistemas FRP utilizados afectan al comportamiento final de la viga de concreto armado, analizando y evaluando que características relevantes resultan en una favorable respuesta a la curva de comportamiento Momento-Curvatura de la sección transversal. Una vez evaluado el comportamiento y la influencia del sistema FRP, en cuanto al modo de respuesta, a la ductilidad (μ) y al factor de deformabilidad (FD); se propusieron configuraciones y características específicas del compuesto FRP que resultan en un comportamiento final más adecuado y favorable para disipar energía de deformación, orientado a un diseño sismo-resistente del reforzamiento externo con FRP. Y, finalmente, se propusieron nuevas líneas de investigación para optimizar y mejorar el detallado sismo-resistente del reforzamiento externo con materiales compuestos FRP de los elementos estructurales con comportamiento a flexión.

This research uses experimental data and a numerical model to analyze the behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with FRP system (Fiber Reinforced Polymer system), specifically the moment-curvature behavior, with the aim of assessing the ability of deformation system by using criteria of ductility and deformability factor. Information available from previous research in Lima was collected, and additional tests were performed in the laboratory of structures CISMID (Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres). All this information allows to have a wide range of FRP patents with different mechanical characteristics and configurations. The tests allowed to assess how different mechanical characteristics of the existing system, as well as configurations and types of FRP systems used affect the final behavior of reinforced concrete beams, analyzing and evaluating relevant characteristics that result in a favorable moment-curvature response of the cross section. Once assessed the behavior and influence of FRP systems in terms of their response, ductility (μ) and deformability factor (DF), configurations and specific characteristics of FRP composites were proposed to obtain a final behavior more appropriate for dissipating energy by deformation, in order to propitiate seismic design of external FRP for strengthening of reinforced concrete beams. And finally, this research proposes new lines of research to optimize and improve the seismic-resistant details of elements strengthened with FRP system in bending.