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Uno de los objetivos es comprender mejor el comportamiento mecánico de un pilar utilizando de manera experimental probetas de hormigón reducidas siendo reforzándolas empleando la técnica de confinamiento mediante el uso de tejidos de fibra carbono (CFRP) (M.W.L. Saadatmanesh and M. R. Ehsani, 1994), (Homayoun KhaliliMichael N. Fardis , 1982) y (G. Wu et. al. , 2006). Todo ello conlleva que el sistema tenga como misión generar in situ un sistema laminar que sea perfecto adaptándolo a las propias características geométricas, y a las necesidades mecánicas que pudiera tener el elemento estructural en cuestión.

Para dicho objetivo se construyeron cuatro lotes de probetas de hormigón siendo; el 1º lote con 5 probetas de hormigón sin refuerzo, el 2º lote con 5 probetas de hormigón con una capa refuerzo pasivo, el 3º lote con 5 probetas de hormigón con dos capas refuerzo pasivo, y el 4º lote con 5 probetas de hormigón con una capa de refuerzo activo. Asumimos, que el hormigón fragmenta a deformación dos por mil, y también que la tensión del refuerzo es exclusivamente a tracción. Los ensayos se ejecutaron en el Laboratorio Materiales de Construcción de E.T.S.I.C de U.P.M. (T. Ozbakkaloglu and J.C. Lim , 2008), (Marijn R. Spoelstra , 1999 ), (T. Jiang and J.G. Teng, 2012), (Y. Wu and L. Wang, 2009) y (T. Jiang, J.G. Teng., 2007).

Otro de los objetivos está directamente vinculado con el lote 4, donde se aplicará el refuerzo a modo de confinamiento activo. En consecuencia, se diseñó un método con un diseño absolutamente innovador. Dicho diseño consistió en una estructura metálica de forma vertical con la colocación de dos rieles adheridos longitudinalmente a la estructura metálica

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previamente diseñada. Con éste método único se introdujo una fuerza externa de 135 Newton a modo de confinamiento activo e incorporando así mayor rigidez desde el primer instante en que el conjunto estuviese siendo sometido a compresión axial. Lo realmente importante, y en consecuencia novedoso, es que con la aplicación de la técnica de confinamiento activo se consigue realizar una modificación sustancialmente mejorada en el cálculo del módulo de elasticidad del hormigón.

Normalmente, cuando proyectamos una estructura de hormigón debemos de tener presente una serie de materiales necesarios para la misma, ya que es de vital importancia que sean capaces de soportar acciones de distintas características y magnitudes. Es necesario que esos elementos estructurales estén preparados ante situaciones accidentales, y deben de estar ejecutados para alcanzar el final de su vida útil en perfectas condiciones de uso para no tener que realizar posteriormente grandes desembolsos (H. Baji et. al. , 2016). Cabe la posibilidad de que durante la vida útil de la estructura existan problemas de ejecución, cambios inesperados de diseño, en definitiva, existen situaciones que pueden llevar afectar negativamente la estructura hasta el punto del colapso.

Es por ello, existen factores de verdadero impacto negativo en la capacidad resistente de la estructura. Dichos aspectos podrían englobarse en:

- Un uso diferente al establecido. Normalmente, siempre para soportar más carga de la establecida en proyecto y/o unas distribuciones absolutamente desproporcionadas. Es evidente que en estos casos la estructura corre el riesgo de no poder soportar el factor de seguridad para el que fue diseñado. En estas ocasiones, y con la antelación adecuada, se puede plantear reforzar y reparar el elemento estructural de la posibilidad de colapso. - Causas accidentales que disminuyen las capacidades resistentes de la estructura en su conjunto o en algunos elementos de la misma. Es complejo, pero en estos eventos debemos dotar nuevamente a la estructura de la resistencia inicial adecuada.

- Posibles errores de proyecto que pueden comprometer la capacidad resistente, y en consecuencia la estabilidad de la estructura.

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- De igual modo, posibles errores de ejecución que en el ámbito de la construcción suelen ser frecuentes en relación al armado y/o empalmes de las armaduras, incluso simplemente la mala calidad de los materiales.

Siempre que se busque usar un procedimiento de refuerzo es de vital importancia tener identificadas las causas que inicialmente propiciaron esos fallos estructurales. Por todo ello, este trabajo pretende desarrollar una técnica de refuerzo en probetas de hormigón que nos permita aumentar la vida útil de una estructura.

Desde que se empezó a desarrollar las técnicas de refuerzo en estructuras los sistemas han ido evolucionando, nos podemos encontrar desde el incremento de las secciones transversales recreciendo el hormigón, encamisados metálicos, presillas de acero para pilares, o el empleo como es nuestro caso actual usando fibra de carbono mediante materiales compuestos.

Tal y como se comentó anteriormente, éste documento tiene como fin estudiar, experimentar y analizar probetas de hormigón aplicando la técnica de confinamiento tanto de forma pasiva como activa. Por un lado, se han empleado una y dos capas de tejidos de fibra de carbono respectivamente en diferentes lotes a confinamiento pasivo, y se han analizado comparando sus comportamientos mecánicos a través de los ensayos ejecutados. Por otro lado, se ejecutó un estudio comparativo y evolutivo entre los lotes que fueron ejecutados con una capa de tejido de fibra de carbono a confinamiento pasivo con el lote que se ejecutó con una capa de tejido de fibra de carbono a confinamiento activo. En este caso, se observó claramente debido al diseño innovador fabricado para tal fin una importante mejoría en relación al módulo de elasticidad del hormigón.

En consecuencia, un factor realmente vital fue mejorar el módulo de elasticidad en las probetas de hormigón en la zona en la que, con certeza, se sabe que el hormigón es elástico. El método innovador permitió la introducción de una tensión inicial (𝜎_") que se traduce en un incremento de la tensión axial de trabajo.

Es una tecnología que avanza rápidamente ya que se ha demostrado que la fabricación de tejidos de fibra de carbono permite disponer de mejores comportamientos mecánicos, mayores tensiones elásticas y módulos de elasticidad.

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El encolado y la impregnación entre el tejido de fibra de carbono y las probetas de hormigón se realizan mediante la utilización de resinas epoxídicas. Esta técnica es una solución realmente atractiva ya que permite usarla sin modificar la sección del elemento estructural. Además, su ligereza y versatilidad permite ser adaptable en los elementos estructurales con lo que facilita la comodidad de puesta en obra.

Dicho conjunto desde el punto de vista mecánico y resistencia de materiales, dispone de un magnífico comportamiento a la fatiga. Hay que destacar que los materiales involucrados en el proceso como el hormigón, resina epoxídica y el tejido de fibra de carbono actúan de manera simultánea con el único objetivo de resistir aquellos esfuerzos supeditados por la acción de cargas sobre las probetas de hormigón y/o estructura en cuestión. Por todo ello, es de vital importancia tener claras las conclusiones para poder emprender un proyecto de reparación empleando este método, ya que obtener la confianza y garantía suficiente es fundamental, por ese motivo realizar ensayos de laboratorio es clave para disponer de unos buenos datos adecuados de experimentación.

Existen varios motivos por los cuales se emplean los tejidos de fibra de carbono pero el más fundamental es que permite que la sección transversal de las probetas de hormigón permanezca con características de origen prácticamente intactas.

El tejido de refuerzo está compuesto por unas fibras de carbono colocadas de manera unidireccional y paralelas entre sí, y unidas transversalmente por medio de hilos de fibra de vidrio. Los tejidos de fibra de carbono empleados en esta tesis vienen en rollos de 50 metros de longitud y un ancho de 30 centímetros. Existen otros casos y/o circunstancias donde se debe de emplear una alta resistencia (HM), en estos casos los rollos son de 50 y 100 metros de longitud y anchos de 25, 33 y 50 centímetros.

Un factor importante es el espesor de los tejidos valor a tener muy en cuenta a la hora de ejecutar los cálculos. En este caso, los espesores de los tejidos de fibra de carbono oscilan entre 0,111 y 0,167 milímetros, pero para el caso de alta resistencia (HM) serían de 0,163. Disponen de unas características técnicas a tracción de 3.400 N/mm2 que fueron usadas para la presente tesis, y 2.400 N/mm2 en el caso de necesitar una alta resistencia (HM). Sin embargo, los módulos de elasticidad de 230.000 N/mm2 fueron usados en la presente tesis, y 440.000 N/mm2 en aquellos

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casos que se precise una alta resistencia (HM). Se dispondrá para el presente estudio de un alargamiento de rotura del 15% y densidad de 1.10 kg/dm3.

El uso del refuerzo el tejido de fibra de carbono se aplica extendiéndolo y apretándolo de manera manual por medio de un elemento auxiliar paleta y/o rodillo sobre una capa especialmente preparada en ese momento de resina epoxídica de características especiales. La relación de mezcla se realiza de manera proporcional siendo cuatro partes del agente principal por una parte de endurecedor. Aplicándose debidamente sobre las probetas de hormigón anteriormente mencionadas, y que han debido estar limpias y preparadas adecuadamente, posteriormente, como último paso, se le aplica otra capa de resina epoxídica de terminación de proceso.

El diseño planteado en el presente documento no está condicionado por las características del tejido de fibra de carbono, y que han sido mencionadas, sino la consideración del conjunto compuesto de resinas-tejido. Previamente, se realizaron estudios del compuesto para obtener los valores relacionados con la resistencia a tracción y módulo de elasticidad.