FIBRAS DE CARBONO EN LA CONSTRUCCIÓN
La fibra de carbono es un tipo de material compuesto que generalmente se utiliza para reforzamiento de estructuras en la construcción. Las fibras de carbono en la construcción es una buena alternativa frente al reforzamiento tradicional ya que son livianos y no requieren de una gran cantidad de trabajo para su instalación.
Es muy importante recordar que las fibras de carbono no sirven para hacer cambios significativos , al contrario es para elementos donde no se requiere incrementar mucho la capacidad del elemento, algo así como una cirugía menor.
QUE ES FIBRA DE CARBONO
El FRP ( Fyber Reinforced Polymers) es un material compuesto no metálico de tipo polimérico que esta constituida por:
- Una parte fibrosa que aporta rigidez y resistencia
- Una parte de resina que es más flexible pero menos resistente , la resina hace que se transmita esfuerzos entre fibras y protege de daños mecánicos y ambientales
La fibra de carbono no se altera ante la presencia de humedad disolventes ácidos o bases permitiendo un contacto directo con el hormigón durante largos periodos de tiempo .
REFORZAMIENTO CON FIBRAS DE CARBONO EN LA CONSTRUCCIÓN
Los tipos de fibra de carbono mas utilizados para reforzamiento con fibra de carbono son los de tipo platina y los tipo tejidos o manto.
Fibra de carbono tipo platina
Este tipo de fibra de utiliza para reforzamientos a flexión .
En las platinas de fibra de carbono, la combinación de las fibras con la resina esta hecha de tal forma que se obtiene una resistencia y una rigidez muy alta.
Estas se deben colocar en dirección longitudinal correspondiendo a la dirección de la solicitación.
Existen a su vez tres clasificaciones de fibras de carbono tipo platina de acuerdo a su modulo de elasticidad
- Fibras del Tipo H , E = 3000000 kg/cm2 ( para refuerzo de madera)
- Tipo M , E = 2100000 kg/cm2 ( para refuerzo concreto armado y acero)
- Tipo S , E = 1650000 kg/cm2 ( para refuerzo concreto armado y acero)
En nuestro país existen los tipo sika Carbodur ( sika carbodur s512, sika carbodur s1012), vienen en rollos de 500 y 1000 metros .
La nomenclatura de este tipo de fibras se reconoce así:
- Sika carbodur s512 ( tipo= S , ancho= 5 cm, espesor 1.2 MM)
Fibra de carbono tipo tejido
Los tejidos de fibra en tipo manto se utilizan para poder reforzar a esfuerzos cortantes.
Estos tejidos tipo manta se colocan y envuelven elementos que tienen formas irregulares, cosa que no se puede hacer con las platinas ya que son rígidas y no se doblan
En nuestro país existen los tipo sika Wrap ( sika wrap 301, sikawrap 600, sikawrap 300c)
Los tejidos a base de fibra de carbono no tiene mucha resina tienen el 95 y 98 porciento de las fibras en dirección longitudinal y el 2 a 5% en la dirección transversal para efectuar el cocido impedirás deshilachado su espesor varía entre 0.3 y 1 mm.
VENTAJAS DE UTILIZAR FIBRAS DE CARBONO
- Densidad baja respecto del acero estructural( aprox. la quinta parte del acero), por lo que el peso podria hasta despreciarse para fines de calculo ya que son muy livianos.
- La fibra de carbono tiene una respuesta excelente a la fatiga cuando se somete a cargas cíclicas.
- Es resistente a condiciones ambientales agresivas ataques químicos no se corroen
- Se coloca muy rápidamente sin necesitar espacio para almacenar.
- La estructura generalmente no se no modifica, es fácil de transportar instalar, no requiere empalmes.
DESVENTAJAS DE UTILIZAR FIBRAS DE CARBONO
- Es que es muy caro un metro lineal de platina
- Su uso generalmente se limita cuando se quiere reforzar poco ,es algo así como un médico que hace cirugías menores.
- La superficie sobre la que se va refaccionar debe ser tratada adecuadamente
- Las fibras específicamente las platinas no deben ser dobladas es decir no se va a poder reforzar en lugares con muchos quiebres y cambios de dirección para estos son los tejidos de fibras .
- otro problema es que si se desprende una sola zona, esta zona será la más frágil posiblemente la estructura se va a volver más débil que el inicio.
- No debe exponerse al fuego
FIBRA DE CARBONO, FIBRAS DE ARAMIDA Y FIBRAS DE VIDRIO
Las fibras de aramida, las fibras de vidrio y las fibras de carbono son las mas utilizadas en la construcción, dentro de las cuales la mas difundida es la fibra de carbono, sin embargo su uso debe considerar muchos factores ( ambientales, económicos, disponibilidad de mercado , entre otros.
Estos deben colocarse de una manera controlada para qué al trabajar con el material pero estos deben de colocarse adecuadamente con la finalidad de mejorar las propiedades iniciales.
Estas fibras trabaja en una estructura similar a colocar una platina de acero. Sin embargo las fibras son mas fáciles de montar, no sé corroen y tampoco genera mucho peso.
Las fibras más utilizadas las fibras sintéticas más utilizadas para incrementar la capacidad de elementos de concreto armado o elementos estructurales metálicos son fibras de vidrio ,fibras de carbono y fibras de aramida.
También existen fibras metálicas pero estás refuerzan más el concreto en su preparación
Las fibras de aramida son fibras de origen orgánico y sintético.
Cuando tienen una densidad baja, una alta resistencia y un módulo módulo elástico intermedio su diseño es para protección balística para cuerdas y cables
Cuando tiene por el contrario una baja densidad una alta resistencia y un módulo elástico bajo hacen útiles estás fibras para aplicaciones aeroespaciales ,automotrices e industriales , y también pueden utilizarse para el refuerzo de estructuras de concreto armado.
Fibras de vidrio
Las fibras de vidrio también conocidos como GRP .
Son materiales fibrosos qué se obtienen a través a partir del vidrio fundido es un material ligero resistente con un excelente comportamiento a la corrosión y el desgaste es un buen aislante térmico
Además su bajo costo su bajo costo hace que sea la fibra más utilizada
Entre sus desventajas tenemos la dificultad de reciclaje un mal comportamiento al fuego y principalmente ausencia de normativas que regulen sobre su uso
Podemos diferenciar dos clases
- Fibras de vidrio E , que son los eléctricos
- Fibras de vidrio S Qué son los de alta resistencia.
- Son más caros que el acero pero tienen un costo mas bajo de las platinas carbono es decir fibras de carbono.
- Las fibras de vidrio tienen una deformación mayor a la rotura pero menor resistencia a la tracción fibra de carbono