Refuerzo estructural con fibra de carbono: casos prácticos donde ejecutarlo
Aunque existen diferentes materiales para reforzar la estructura de un edificio, la fibra de carbono es el más utilizado en construcción por sus excelentes propiedades físicas (rigidez, resistencia y ligereza). Por lo que apostar por el refuerzo estructural con fibra de carbono siempre es una buena opción.
¿Qué es y para qué se usa la fibra de carbono?
La fibra de carbono es un material flexible, ligero y resistente, tres características que lo convierten en una buena opción como refuerzo estructural a nivel industrial y constructivo. Este polímero se obtiene a partir de otro llamado poliacrilonitrilo. El poliacrilonitrilo está formado por hebras muy finas de carbono que se tuercen y agrupan continuamente.
La fibra de carbono se utiliza en el diseño industrial y en la fabricación de aviones/automóviles, para reforzar materiales como el plástico o para la filtración de gases a temperaturas elevadas. Y debido a su baja expansión térmica, es posible que adopte muchas formas. Por su capacidad de absorción de energía, este material también está considerado un excelente aislante.
¿Cuándo se recomienda hacer un refuerzo estructural con fibra de carbono?
La fibra de carbono comenzó a usarse en la industria aeroespacial por sus interesantes propiedades mecánicas, parecidas a las del acero en cuanto a resistencia y a las del plástico en cuanto a peso.
Los principales motivos por los que es necesario realizar un refuerzo de estas características son:
- Aparición de patologías en el hormigón que afectan a elementos de la estructura.
- Accidente o catástrofes que provocan daños estructurales.
- Errores en el proyecto del edificio que afectan a la calidad y regularidad de la estructura.
- Necesidad de adaptar el edificio a un nuevo uso.
- Necesidad de modificar la estructura del edificio para adaptarla a una nueva normativa.
Ejemplos prácticos de refuerzos con fibra de carbono:
- En elementos sometidos a compresión para mejorar la capacidad de carga o la resistencia sísmica.
- Sobre secciones irregulares en pilares y vigas de hormigón armado.
- En pilares de párkings y garajes envueltos con fibra de aramida. En este caso el objetivo del refuerzo de fibra de carbono es absorber el alto nivel de energía causado por el impacto de un coche.
- Para envolver las pilas de los puentes con el objetivo de prevenir fallos prematuros en caso de terremoto.
- Para reforzar estructuras de longitud larga, por ejemplo los techos de naves industriales.
Ventajas del refuerzo estructural con fibra de carbono
- Aunque deba ser realizada siempre por profesionales, la colocación de las placas de fibra de carbono es relativamente fácil.
- La fibra de carbono tiene un elevado nivel de elasticidad y alta resistencia a la tracción.
- El material, al igual que el resto de PRF (Plásticos Reforzados con Fibras), tiene una densidad baja.
- La fibra de carbono resiste bien la corrosión, siendo recomendada tanto en obra nueva como para rehabilitaciones y reformas.
- El transporte del material es cómodo y sencillo, y no se necesitan medios auxiliares.
- Una vez colocado, el refuerzo de fibra de carbono apenas ocupa espacio y no repercute en la estética de edificio.
Cómo hacer un refuerzo con fibra de carbono
Normalmente la fibra de carbono se comercializa en forma de láminas. Su función es ayudar a soportar las tensiones frente a las que el esqueleto de la construcción puede ser vulnerable. Estos sistemas de refuerzo están compuestos por fibras de carbono con una matriz polimérica a base de resina epoxi de alta adherencia.
Los refuerzos de fibra de carbono se adhieren externamente al elemento estructural de hormigón o metal que se desea reforzar. Con ellos únicamente se trabaja la tracción, es decir, que solo pueden colocarse en las zonas de la estructura sometidas a un gran esfuerzo.
Antes de realizar el refuerzo estructural con fibra de carbono debe calcularse correctamente cuál es el objeto del refuerzo y su alcance, así como su disposición y procedimiento de aplicación. El soporte de hormigón sobre el que se aplique el refuerzo debe tener al menos 3 semanas, presentar una resistencia a la tracción superficial mínima de 1.5 Mpa. y tener estas tres características:
- Humedad inferior al 6%.
- Poro abierto.
- Ligera rugosidad.
Dentro de lo posible, antes de realizar un refuerzo estructural con fibra de carbono el elemento en concreto debe liberarse de sobrecargas o cargas muertas. Las láminas deben disponerse de manera simétrica respecto al eje del elemento y, en caso de solapes, conviene alinearlas longitudinalmente.
Por último, el laminado de fibra de carbono no debe taladrarse nunca. En caso de utilizarse para reforzar la estructura de un suelo, la fibra de carbono debe recubrirse con otro material, como por ejemplo el epoxi.
Además de laminado, el refuerzo de estructural con fibra de carbono puede realizarse usando barras de este material (insertadas en rozas o taladros para mejorar la adherencia y la longitud de anclaje del refuerzo), mallas (embebidas con saturante epoxi, mortero cementoso o mortero de cal para reforzar muros de hormigón o mampostería) o conectores (para realizar refuerzos estructurales de conexión en estructuras como n muros de fábricas).
El refuerzo y reparación de estructuras con fibra de carbono es una intervención compleja que requiere un alto nivel de ingeniería para garantizar los mejores resultados.
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