Ventajas y desventajas del material compuesto F.R.P.

Ventajas y desventajas del material compuesto F.R.P.

La aplicación de materiales compuestos en la última década se observa con mayor frecuencia en reparaciones estructurales de puentes, edificios y construcciones antiguas, ya que tiempo atrás, su aplicación era prácticamente inexistente. Las ventajas de estos materiales son cada vez más evidentes al empezar a aplicarlos en diversas construcciones sometidas a las acciones de ambientes agresivos, plataformas marinas, depósitos, anclajes al terreno, construcciones no conductivas y no magnéticas, refuerzos de estructuras, armaduras pasivas, armaduras activas, cables, recubrimiento de túneles y pasarelas.

 

Pero también tienen desventajas frente a los materiales tradicionales por lo que en ocasiones no son una opción viable para realizar un refuerzo y se debe limitar su uso a ciertos casos.

Ventajas

  • Los materiales compuestos tienen densidades que varían entre 1.5 y 2.5 g/cm³ en contraste con la densidad del acero que es de 7.85 g/cm³, la baja densidad hace que los FRP sean materiales livianos y que al momento de utilizarlos como refuerzo no incrementen el peso de la estructura.
  • El FRP tiene una respuesta excelente a la fatiga al ser sometido a cargas cíclicas que en materiales metálicos disminuyen la resistencia con mayor rapidez.
  • Una ventaja muy importante de la fibra de carbono es que incrementa notablemente la resistencia de la estructura pero muy poco la rigidez.
  • Es resistente a condiciones ambientales agresivas, ataques químicos y la corrosión no es un factor que afecte su comportamiento como en los materiales metálicos.
  • Se coloca muy rápidamente sin necesitar demasiado espacio para almacenar, por tanto la obra queda mucho más despejada y se puede continuar con las actividades dentro de la estructura aunque con cierta incomodidad.
  • Debido al bajo espesor no se nota que un elemento tiene el refuerzo, además se los puede perder con un acabado final como un recubrimiento con mortero o simplemente pintura.
  • Por su bajo peso y flexibilidad son de fácil manejo, transporte e instalación; por lo que no necesita de mano de obra especializada.
  • Se elimina los empalmes que eran necesarios con las chapas de acero, porque los materiales compuestos no tienen restringida su longitud pudiendo cortar donde se considere más conveniente directamente en la obra.

Desventajas

  • Una de las desventajas más importantes del FRP es el alto costo de la materia prima, pero de alguna manera esto se compensa con el bajo costo de equipamiento y mano de obra necesarios en el proceso de preparación, ensamblado y colocación del FRP en los elementos de hormigón a reforzar.
  • El reforzamiento con Platinas de Carbono cuesta aproximadamente entre 165 USD y 215 USD el metro lineal, ya puesto en obra (Precio a Enero de 2014).
  • El FRP es una excelente opción para el reforzamiento de estructuras, pero no es la respuesta a todos los problemas que se presentan, su uso se encuentra limitado a refuerzos pequeños o dicho de otra forma para “cirugías menores”.
  • Por tratarse de un sistema que va adherido externamente al hormigón mediante una formulación epóxica, se requiere un mayor cuidado en la preparación de la superficie de contacto ya que una incorrecta colocación conlleva a serias fallas estructurales por concentración de esfuerzos o por delaminación de las platinas.
  • Desde el punto de vista de su instalación, otra desventaja es que las platinas de FRP, bajo ninguna razón y por ningún medio deben ser dobladas, esto limita un poco su instalación en lugares con muchos quiebres y cambios de dirección, pero se puede solucionar utilizando tejidos de fibra de carbono los cuales si son moldeables.
  • Uno de los modos de falla que se considera es el desprendimiento del material, cuando existen esfuerzos de flexión y cortante, esto es un problema porque una vez que empieza la delaminación los elementos fallan ante un bajo nivel de solicitaciones y la estructura se vuelve más débil que al inicio.
  • La fibra de carbono tiene una deformación a rotura muy baja por lo que no es recomendable que se use en aplicaciones donde se requiere mayor ductilidad, como por ejemplo un refuerzo sísmico, sin analizar detenidamente el comportamiento frente a tales solicitaciones.
  • Otra gran desventaja y una de las mayores debilidades del FRP es su alta susceptibilidad al fuego, ya que a una temperatura superior a los 80°C el material comienza a despegarse del acero. Actualmente este es uno de los temas que atrae la atención de los investigadores que trabajan en mejoras del material y nuevos códigos de diseño y especificaciones de instalación.
  • Los materiales compuestos y entre ellos la platina y fibra de carbono, según muchos profesionales de la Ingeniería Civil, no alcanzan una madurez total en su estudio, por lo que no confían en los procedimientos de cálculo los cuales se basan en suposiciones simplificadas, y existen vacíos en la parte experimental por lo que aún se tiene dudas sobre su comportamiento; a esto se suma la dificultad de conseguir códigos y normativas que estandaricen su uso para la construcción en nuestro medio.

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