4.1 Introducción
La motivación de esta segunda fase experimental es evaluar la capacidad de los anclajes de FRP para evitar o retrasar el fallo por despegue de los refuerzos adheridos. Se ha partido de los resultados obtenidos en la primera fase experimental con cordones aislados, instalándose anclajes con una buena resistencia en función de las variables de la perforación.
La literatura existente sobre refuerzos con composites anclados y adheridos a la superficie ha desvelado la eficacia de los anclajes de FRP para detener la propagación del despegue en los elementos reforzados a flexión, permitiendo alcanzar mayor resistencia y mayor capacidad de aviso. Los estudios publicados hasta el momento presentan ensayos de dos tipos: elementos tipo viga o losa ensayados a flexión, y probetas de hormigón ensayadas a corte simple o doble. La campaña se ha realizado con ensayos de corte simple, ya que estos son relativamente sencillos de realizar y no requieren el uso de un factor de escala. De este modo, se han podido comparar los resultados obtenidos con la base de datos de la bibliografía.
4.2 Descripción de la campaña experimental
4.2.1 Parámetros estudiados
Las investigaciones de refuerzos con anclajes de FRP publicados hasta la fecha han tratado variables geométricas del tramo libre del anclaje, del espesor máximo del refuerzo que puede anclarse y de la disposición de anclajes múltiples, principalmente. Se ha intentado establecer la relación entre el diámetro del anclaje (o su sección resistente) y la superficie de tejido que puede anclar. En algunos casos se han estudiado también parámetros geométricos de la perforación y tramo embebido de los anclajes, aunque su contribución a la resistencia es difícilmente aislable en ensayos de refuerzos anclados;; es por ello que en esta tesis se realizó la primera fase experimental para estudiarlos independientemente.
Los variables que han sido más profusamente estudiadas en la bibliografía, y de las que cabe aceptar ciertas hipótesis, están relacionadas con el abanico de expansión del tramo libre de los anclajes. Dicho abanico consta de dos parámetros geométricos, radio del abanico y ángulo de expansión, los cuales son dependientes y determinan el ancho de refuerzo que es cubierto por el anclaje. Para la campaña experimental se han asumido las conclusiones extraídas por Zhang y Smith (2011), Niemitz (2008) y McGuirk y Breña (2012);; todos los anclajes se realizaron con un abanico de 60º y 150 mm de longitud, igual al ancho del refuerzo.
Esta fase de la investigación se realizó para poder relacionar los resultados de los cordones aislados con los de tejidos anclados, los cuales a su vez se compararon con la base de datos existente de probetas ensayadas a corte y ensayos en vigas y losas. De esta forma, se ensayaron anclajes fabricados con cordones de 10 mm de diámetro nominal del conector impregnado, con 20 mm de diámetro, 100 mm de profundidad de inserción y 135º de inclinación de la perforación. Los anclajes se instalaron por la vía fresca, y se suavizó el filo de todas las perforaciones con sierra radial.
parámetros de ejecución, de forma análoga a la primera campaña experimental. Existen básicamente tres posibles disposiciones del tramo libre del anclaje respecto al refuerzo: formando un abanico sobre el refuerzo, expandido en abanico entre capas del refuerzo y con las fibras parcialmente embebidas en el soporte bajo el refuerzo.
Las distintas técnicas de instalación del tramo libre han sido empleadas en las investigaciones de varios autores pero no se han comparado sistemáticamente, lo que impide evaluar la eficacia de cada una de ellas. Puede afirmarse que el sistema más empleado en campañas de probetas ensayadas a corte es el del abanico adherido por encima del refuerzo, insertándose el anclaje a posteriori separando las fibras longitudinales del tejido (Orton, 2008)(Niemitz, 2008)(Zhang y Smith, 2011-2013)(Niemitz y Breña, 2012)(McGuirk y Breña, 2012). La inserción entre capas del refuerzo ha sido documentada en elementos en los que el tejido se anclaba en un rincón, o en un encuentro con otro elemento, no prolongándose más allá del punto de inserción del anclaje;; este es el caso de vigas en T y de los anclajes de elementos a cimentación (Koutas y Triatafillou, 2013)(Bournas et al., 2015). El anclaje embebido bajo el refuerzo, por su parte, deriva de los sistemas de anclaje con barras de NSM;; en este sistema se aprovecha el mecanismo adherente de la barra embebida, y se incrementa la superficie de adherencia de la resina.
En la campaña experimental que se presenta en este capítulo se han ensayado refuerzos con las tres disposiciones relativas entre el tramo libre del anclaje y el refuerzo, y se han comparado con una serie control de probetas con refuerzo adherido sin anclaje. Los refuerzos simplemente adheridos se construyeron con el mismo ancho y longitud que los refuerzos anclados. Las técnicas de refuerzo anclado se identifican como: abanico sobre el refuerzo (O), abanico entre dos capas de refuerzo (I) y fibras del tramo libre embebidas en radios (R). En la figura 4.1 pueden observarse los detalles de la serie.
Figura 4.1. Serie de posiciones relativas de anclaje y refuerzo
comportamiento de refuerzos con múltiples anclajes. Para ello, y siguiendo las alineaciones de anclajes ensayadas por Mc Guirk y Breña (2012), se ensayaron probetas con dos anclajes instalados en paralelo en una fila y con dos anclajes dispuestos transversalmente en el refuerzo. Esta serie se realizó una vez ensayada la serie de posiciones relativas anclaje-refuerzo, escogiéndose la técnica de abanico de expansión entre las dos capas a raíz de sus mejores resultados en la serie previa. Los detalles de disposición de los anclajes múltiples se muestran en la figura 4.2.
Figura 4.2. Serie de múltiples anclajes
Para la serie control y la serie de posiciones relativas anclaje-refuerzo se realizaron cuatro repeticiones de cada variable. En el caso de los anclajes múltiples se realizaron dos repeticiones de cada ensayo. La baja dispersión de los resultados no obligó a repeticiones adicionales, salvo en una probeta en que un fallo del procedimiento de ensayo llevó a su anulación.
A modo de resumen de las variables estudiadas se presenta en la Tabla 4.1 la matriz de ensayos realizados en esta fase.
Tabla 4.1. Variables estudiadas de refuerzos anclados