Dado que conocemos la historia del hormigón armado, cuyos orígenes hacia finales del siglo XIX no son fácilmente atribuibles, podemos decir que el matrimonio entre el hormigón y el acero fue inmaculado.

El nacimiento de esta unión se remonta a una serie de personajes que experimentaron en varias ocasiones con la combinación de mortero de cemento y hierro.

Podemos mencionar a William Wilkinson, inglés, quien en 1854 presentó una patente para la construcción de techos y muros ignífugos de hormigón armado, mientras que en 1855, durante la exposición universal en París el abogado francés J.L. Lambot presentó un modelo de barco de metal cubierto con una capa de hormigón.

Para citar al Italiano C. Gabellini que en 1890 inició la construcción de excavaciones navales en hormigón armado pero, si atendemos al mundo de la construcción al que se dedica normalmente asociado al hormigón armado, parece que la primera losa de un edificio fue diseñada y construida en 1879 por el ingeniero Francés Francois Hennebique.

Le siguieron muchos otros, llevando la combinación de cemento (hormigón) y acero de refuerzo al centro de las obras y aplicaciones, hasta una amplísima difusión en todos los obras estructurales de la actualidad.

Con el avance de la investigación y el conocimiento sobre materiales estructurales alternativos, se descubrió que el uso de algunos polímeros compuestos podría mejorar el rendimiento y la durabilidad de las estructuras de carga. en hormigón armado, precisamente a la luz de hechos recientes en los que se han visto estructuras colapsadas por el desgaste de los materiales que las componen.

Ing. Casadei Paolo, quien ilustra los descubrimientos recientes sobre el uso de refuerzo en materiales compuestos reforzados (GFRP) para reemplazar las barras de refuerzo de acero comunes.

Están dramáticamente bajo la mira de todos los problemas de las infraestructuras italianas, fruto de un diseño y construcción que se remonta a la primera posguerra y un falta de conocimiento sobre los fenómenos de degradación y durabilidad. Hoy, gracias a la innovación tecnológica y la investigación, por fin pueden abrirse escenarios alternativos.

Sireg Geotech trabaja desde hace tiempo y con visión de futuro, en una importante innovación que tendrá un impacto estratégico en el sector de la construcción y las infraestructuras, garantizando la durabilidad necesaria para infraestructuras y finalmente permitiendo que el hormigón se aplique con éxito incluso en ambientes particularmente agresivos sujetos a una degradación constante.

El estado del arte de las infraestructuras italianas

El derrumbe de diversas infraestructuras, incluido el del puente de Lunigiana hasta el sorprendente y catastrófico derrumbe del puente Morandi en Génova, han demostrado que no es por más tiempo sea posible descuidar un análisis cuidadoso de nuestras infraestructuras datadas tanto desde el punto de vista de la degradación de los materiales con los que fueron construidas, como también desde el simple punto de vista de las cargas iniciales para las que fueron diseñadas, para terminar con el tema de las malas condiciones de mantenimiento.

El plan de inspección masiva actualmente en marcha es sin duda un primer paso que nos permitirá evaluar cuidadosamente la seguridad de nuestros activos de infraestructura, y luego intervenir en las estructuras existentes de una manera preciso y específico, pero aún deja un signo de interrogación abierto sobre nuestro futuro:

Seguiremos construyendo como siempre lo hemos hecho o, con miras a la sostenibilidad, durabilidad y reducción de costes asociados al mantenimiento, evaluaremos nuevos materiales que ¿Son más duraderos y con menos impacto ambiental?

Responder a esta pregunta se vuelve hoy crucial para una inversión efectiva en nuestras infraestructuras, ya sean obras mayores u obras de menor importancia, pero aún así estratégicas para el desarrollo económico de la nuestro país.

Escenarios futuros para la renovación de infraestructura sostenible con barras GFRP

El uso de barras de FRP (Fiber Reinforced Polymer) compuestas reforzadas con fibra para reemplazar la barra de acero para la construcción de elementos estructurales en hormigón armado.

Este tipo de barras se fabrican con fibras de varios tipos, entre las que sin duda el vidrio y el carbono son los materiales más utilizados, siendo el vidrio que se desenrolla sin que el papel dominante sea una sombra de duda gracias a una serie de características químico-mecánicas que, en relación con los costes, la convierten en la solución más adoptada hasta la fecha para este tipo de aplicaciones.

La difusión de las barras en PRFV se ve favorecida principalmente por la propiedad fundamental de estos materiales, a saber, su indiscutible mayor durabilidad debido a que no son susceptibles en ningún camino a los fenómenos de corrosión.

Esto los hace especialmente indicados en todas las aplicaciones donde la obra o el elemento estructural está especialmente sometido a fenómenos de corrosión.

Piense, por ejemplo, en los tableros de los puentes que durante el invierno están especialmente expuestos a los cloruros adoptados para evitar la formación de escarcha en la superficie de la carretera, a los canales para el drenaje de aguas o en los muelles y espigones junto al mar o, nuevamente, a cualquier producto de hormigón armado en un entorno industrial expuesto a ambientes particularmente agresivos.

Estudios recientes han demostrado que la vida útil de una estructura reforzada con esta nueva tecnología puede llegar hasta los 100 años sin tomar precauciones particulares en cuanto a la naturaleza del hormigón o otros detalles constructivos, necesarios en cambio en el caso de estructuras de hormigón armado tradicionalmente armadas con varillas de acero.

Sin embargo, existen otras propiedades de estos materiales que sin duda deben mencionarse en la comparación con el acero para tomar las decisiones de diseño adecuadas.

Las varillas de GFRP no son magnéticas y no son conductoras de calor, por lo que encuentran una aplicación agradable en todos los artefactos expuestos a corrientes parásitas, resolviendo el problema de la corrosión típica. refuerzos de acero que de hecho son incompatibles con este tipo de aplicación.

Piense, por ejemplo, en todas las infraestructuras relacionadas con el sector ferroviario o las puertas de las autopistas con sistemas de reconocimiento electrónico.

Otra ventaja no desdeñable en el uso de refuerzos de PRFV es la facilidad y rapidez de instalación gracias a su reducido peso, aproximadamente una cuarta parte del del acero.

Esta ligereza indiscutible hace que el producto sea especialmente fácil de mover por el suelo, tanto que varios estudios han demostrado un ahorro de tiempo de hasta un 40-50 % en comparación con colocando una armadura de acero equivalente.

Qué parámetros vigilar en el diseño y construcción de estos materiales

Junto a todos estos aspectos que han hecho que la tecnología sea particularmente atractiva según los diferentes usos, sin duda hay que destacar una serie de otros aspectos que requieren atención para aquellos que quieren para empezar a diseñar.

En primer lugar, cabe señalar que las barras de PRFV para usos estructurales se fabrican según la técnica de pultrusión utilizando fibra de vidrio E-CR, conocida por sus propiedades mecánicas. características y durabilidad mejorada en comparación con el vidrio E tradicional, y una matriz de resina de naturaleza termoendurecible o viniléster.

Esto quiere decir que una vez endurecido ya no se puede modelar, es decir, el proceso por el cual se mecanizan las barras para hacer ménsulas y/o piezas dobladas debe ser se realiza en la fase de producción de la propia barra y no en tiempos posteriores, como suele ser el caso del acero de construcción.

Una vez más, los radios de flexión de las barras no son los mismos comúnmente conocidos para las varillas de acero, pero tienen dimensiones ligeramente mayores para tratar de minimizar el impacto negativo de la flexión. de las características mecánicas de la parte doblada con respecto a la parte recta de la propia barra, así como por razones de producción industrial que ven en este proceso uno de los principales obstáculos.

La siguiente tabla muestra las características mecánicas de las barras Glasspree® de Sireg Geotech en fibra de vidrio y resina viniléster.

Al observar la tabla, puede ver cómo las características mecánicas de las barras varían a medida que varía el diámetro, con diámetros más pequeños que tienen características mecánicas más altas que los más grandes y, en en general, con un rendimiento de tracción mecánica muy superior al de una varilla de acero tradicional con una adherencia mejorada.

Si por un lado la resistencia a la tracción puede inducir un mayor rendimiento mecánico, por otro lado el módulo elástico es aproximadamente una cuarta parte en comparación con el del acero, igual a 46Gpa en este caso concreto.

Esto significa, por tanto, que si, por un lado, en un estado límite último se comprobara que cabría esperar poder realizar una sección equivalente con diámetros cada vez menores de material, en cambio en las comprobaciones en los estados límite de ejercicio será necesario muchas veces adoptar más material debido al menor módulo elástico.

En cuanto a las comprobaciones de cortante, por las razones expuestas anteriormente, la parte doblada de una barra no resiste como la parte recta, hasta el punto de que la mesa muestra se puede ver como una barra doblada 90° pierde cerca del 60% de la resistencia declarada de la parte recta.

Este último aspecto es absolutamente fundamental y a tener en cuenta cuando se trata de diseñar armaduras de cortante o que requieran la presencia de barras dobladas.

Por lo tanto, es fundamental, al abordar un diseño con estos materiales, consultar fichas técnicas en las que se destaquen claramente estos parámetros, junto con el estándar contra el cual se obtuvieron estos valores.

En Europa, el estándar de referencia es ISO 10406-1 y otros estándares internacionales comúnmente reconocidos.

En EE. UU. y Canadá, el empleo y las regulaciones van un paso por delante

En los Estados Unidos y Canadá, el uso de estos materiales hoy en día está experimentando un aumento cada vez mayor, sin duda gracias al gran impulso favorecido por un desarrollo de la Marco regulatorio y calificación de estándares que permitieron una rápida implementación.

Hasta hace veinte años, los laboratorios universitarios estudiaban el uso de estos materiales solo para aplicaciones piloto, mientras que hoy somos espectadores de un uso paulatino, pero siempre más generalizado. , principalmente en el campo infraestructural con obras permanentes como puentes, canales y otros en diversos sectores.

El éxito de esta tecnología en los mercados estadounidense y canadiense sin duda se ha visto favorecido por el desarrollo rápido pero aún cuidadoso y gradual de documentos como el ACI 440.1R- 15 "Guía para el Diseño y Construcción de Concreto Estructural Reforzado con Barras de Polímero Reforzado con Fibra (FRP)" del American Concrete Institute y las "Especificaciones de la Guía de Diseño de Puentes AASHTO LRFD para Concreto Reforzado con GFRP" de la Asociación Estadounidense de Carreteras Estatales y Oficiales de Transporte que representan hoy en día las normas más actualizadas para el diseño de elementos de hormigón armado reforzado con barras de fibra de vidrio.

Situación regulatoria en Italia y Europa

En el viejo continente y especialmente en Italia, el marco normativo presenta una situación que exige una rápida modernización y adecuación a las normas de diseño vigentes o Normas Técnicas de la Construcción (NTC ) 2018. El documento de referencia es el CNR-DT 203-2006 publicado hace más de 15 años y por tanto hijo del Decreto Ministerial de 9 de enero de 1996 y de estudios ahora extremadamente conservadores y anticuados.

Sin embargo, uno de los aspectos que ha dificultado y aún frena el desarrollo de esta tecnología tan prometedora es sin duda la ausencia de un marco regulatorio para cumplir con los requisitos de el capítulo 11 de la NTC 2018, por lo cual todos los materiales de construcción para uso estructural deben contar con marcado CE o con certificación nacional que les permita definir sus características esenciales y pueda garantizar su desempeño constante en el tiempo.

Traducción automática. Nos disculpamos por cualquier inexactitud. Artículo original en italiano.