Por: Leonardo Alejandro Chávez Díaz, Julio Alejandro Santa Prada y Carlos Mario Piscal Arévalo
En la Universidad de La Salle (Colombia) se adelanta el proyecto de investigación intitulado: Diseño de vigas reforzadas con barras GFRP (Glass Fiber-Reinforced Polymers) empleando normativa internacional aplicable al contexto colombiano. En su primera etapa, ya concluida, el objetivo planteado fue investigar y sistematizar los procedimientos necesarios que permitieran diseñar, con este material, vigas sometidas a cortante y a flexión; uno de los elementos estructurales más comunes en cualquier proyecto de construcción.
El trabajo realizado se desarrolló en tres etapas. En la primera, se analizó la teoría y la metodología de diseño de concreto reforzado con barras GFRP, a partir de guías internacionales como la ACI 440.1R-15 (Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Bars. Reported by ACI Committee 440). Lo anterior teniendo en cuenta que en Colombia aún no existen requisitos específicos para el diseño estructural y no estructural con este material. No obstante que, para el caso de las edificaciones sismo resistentes, el numeral CR3.5.1 del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, remite al ACI 440.1R-15 brevemente, al mencionar los polímeros reforzados con fibras (FRP).
En la segunda parte de este proyecto se sistematizó el procedimiento de diseño definido, el cual contiene aportes originales específicos de los autores. El proceso se llevó a cabo, como una primera aproximación, en herramientas convencionales como Excel.
Apoyándose en el relacionamiento estratégico de investigación que la Universidad de La Salle (Colombia) tiene con las empresas del sector productivo, los resultados numéricos obtenidos fueron analizados por Khaled Mohamed, Ph. D., Director de Ingeniería de la fábrica de barras FRP de refuerzo V-ROD® Pultrall Inc. (Canadá) y de su compañía local Aritrec Colombia S. A. S. Para la validación también se emplearon ejercicios propuestos en el documento ACI 440.1R-15.
Finalmente, el equipo desarrolló el software DIVGFRP® (Figura 1), una herramienta pionera y especializada que facilita el diseño de vigas con barras GFRP de refuerzo, la cual utiliza la plataforma JAVA como entorno de programación y su IDE Apache Netbeans.
En una etapa futura del proyecto, se desarrollarán un conjunto de ensayos en vigas con el material como refuerzo, información que permitirá calibrar modelos analíticos desarrollados en elementos finitos; con el fin de validar con otra información los resultados del software. Finalmente, todo el trabajo se recopilará en un documento de investigación y de aplicación para el país.
Pasos para superar un rezago tecnológico
No obstante que los polímeros reforzados con fibras se han estudiado en la ingeniería civil para refuerzo interno del concreto armado y para la rehabilitación de estructuras existentes, en Colombia no se ha masificado su aplicación en proyectos de construcción de edificaciones e infraestructura. Para el caso del refuerzo interno con barras FRP, las investigaciones que soportan su aplicación y ventajas se reportan en varios países del mundo, entre ellos Canadá (CAN/CSA-S806-12) y Estados Unidos (documentos del Comité ACI 440); aparte de contar el material con decenas de normas técnicas ASTM que regulan sus características y propiedades mecánicas, físicas y químicas.
El nivel de rezago que actualmente tiene Colombia en el uso de refuerzos GFRP en proyectos puede deberse al poco conocimiento que se tiene en el medio profesional sobre este material, ya sea porque no existe una buena difusión de las investigaciones realizadas con este o porque en el Reglamento NSR-10 solo se hace referencia a documentos internacionales, sin incluirlos y desarrollarlos integralmente.
Dado este panorama, esta investigación permite un acercamiento a la regionalización y familiarización con el conocimiento existente sobre los refuerzos GFRP para concreto armado. Además, podría ayudar para futuras implementaciones y en la creación de guías colombianas que promuevan a la vez su utilización, dado que es un material que se destaca por su durabilidad y por la reducción en los costos de mantenimiento que conlleva.
Por su parte, la primera versión del software que se ha desarrollado constituye un precursor a nivel internacional de herramientas digitales que permitan acelerar los diseños o recálculos de estructuras de concreto con esta tecnología, la cual ya se encuentra en su etapa de madurez.
Cabe esperar que todos los ingenieros civiles se interesen en la construcción con este material, aportando a la implementación en Colombia y Latinoamérica de materiales innovadores en proyectos de infraestructura y edificaciones sostenibles.
Contacto: lchavez22@unisalle.edu.co; jsanta11@unisalle.edu.co; cpiscal@unisalle.edu.co
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