External strengthening of unreinforced masonry walls with polymers reinforced with carbon fiber

Reforzamiento externo de muros de mampostería no reforzada mediante polímeros reforzados con fibra de carbono

La construcción de viviendas con muros de mampostería en arcilla no reforzada es tradicional en muchos países, en especial en Colombia. Debido a su baja resistencia y ductilidad, estas edificaciones son muy vulnerables a eventos sísmicos como consecuencia de su poca capacidad de disipación de energía, lo que genera fallas que llevan incluso al colapso total. Este artículo expone los resultados de un proyecto de investigación donde se evaluó el comportamiento ante cargas laterales en muros de mampostería no estructural, reforzados mediante polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP). En el programa experimental, se construyeron ocho (8) muros de mampostería de arcilla, utilizando bloque de perforación horizontal. Cuatro (4) de ellos tenían dimensiones de 1,23 m de largo por 1,90 m de alto y los cuatro (4) restantes de 2,47 m de largo por 1,90 m de alto. Cuatro (4) muros se probaron ante carga lateral estática y cuatro (4) ante carga lateral cíclica en su plano. Los resultados muestran que el material de refuerzo mejoró significativamente la capacidad de carga y deformación última de los muros, siempre y cuando se tenga un adecuado sistema de anclaje.

Introducción

 Los edificios de muros de mampostería no reforzados son estructuras que se caracterizan por su inadecuado comportamiento frente a los terremotos, debido a su baja ductilidad y a su escasa capacidad de disipación de energía. En consecuencia, estas estructuras son muy vulnerables a estos fenómenos y pueden sufrir fallos sísmicos que pueden llevarlas incluso al colapso total. Esto se ha observado en terremotos anteriores, como los de Popayán, Colombia, en 1983 (Ingeominas, 1986), Northridge, EE.UU., en 1994 (Klingner, 2006), Eje Cafetero, Colombia, en 1999 (Ingeominas, 1999), Tecomán, México, en 2003 (Klingner, 2006), y la región costera central de Chile en 2010 (FOPAE, 2010), entre otros.

Los polímeros reforzados con fibras (FRP) son compuestos conocidos como una alternativa para el refuerzo de estructuras de mampostería. Se caracterizan por ser ligeros y no corrosivos, y por tener una alta resistencia a la tracción, y un alto módulo de elasticidad. Estos polímeros también están disponibles comercialmente disponibles en varios tipos, que incluyen láminas, tejidos y barras de refuerzo (ACI 440-7R, 2010).

Varias investigaciones han demostrado que los sistemas FRP son eficaces para aumentar la resistencia al corte y a la flexión de los muros de mampostería sometidos a cargas en el plano. El rendimiento estructural del muro de mampostería reforzado con FRP depende de la configuración del refuerzo (Valluzzi et al., 2002; Elgawady et al., 2006; Galati et al., 2006; Gabor et al, 2009; Capozzuca, 2011; Santa- Maria & Alcaino, 2011; Triantafillou et al., 2011; Mosallam & Banerjee, 2011; Luccioni & Rougier, 2011; Kalali & Kabir, 2012; López, 2012; Arifuzzaman & Saatcioglu, 2012; Lignola et al., 2012; Lunn et al., 2013; Rahman & Ueda, 2016).