Análisis comparativo entre encamisado y uso de fibras de carbono CFRP en columnas de concreto armado para reforzamiento estructural de viviendas en zonas de alta sismicidad en Lima

Abstract

El presente trabajo se base en realizar un análisis comparativo de resistencia y viabilidad técnico – económica entre dos técnicas de reforzamiento encamisado de concreto armado y el sistema de fibra carbono (CFRP). La estructura de estudio es una edificación tipo industrial de tres niveles ubicada en Lima. Se ha utilizado el programa ETABS 2021 y Excel para desarrollar el análisis estructural de la columna en su estado actual y reforzada. Se ha trabajado bajo el lineamiento del Reglamento Nacional de Edificaciones y la norma ACI 440. 2R-17 para el reforzamiento con fibras de carbono. El enchaquetado de concreto presentó un aumento en la resistencia axial de 217% y momento de la columna de estudio. Sin embargo, la columna no era lo suficientemente dúctil debido las cargas que recibe como se demuestra en el diagrama momento curvatura. Algo relevante en el reforzamiento con el sistema CFRP fue que se necesita 8 capas de fibra para que la columna pueda soportar la carga ejercida y aumento su resistencia en 106%. Finalmente, se opta por reforzar con fibra de carbono, si bien el costo es 261.09% más elevado, el tiempo de ejecución es 50% menos en comparación del encamisado de concreto armado y al ser una edificación industrial las operaciones no pueden destense ya que impacta en la economía de la empresa.

This work is based on conducting a comparative analysis of strength and technical-economic feasibility between two reinforcement techniques: concrete jacketing and the carbon fiber system (CFRP). The structure under study is a three-level industrial-type building located in Lima. The structural analysis of the column, both in its existing and strengthened conditions, has been conducted using ETABS 2021 and Excel. The analysis adhered to the standards set forth by Peru’s National Building Regulations and the ACI 440.2R-17 guidelines for carbon fiber reinforcement. The concrete jacketing showed a 217% increase in axial strength and moment of the column under study. However, the column was not sufficiently ductile due to the loads it received, as demonstrated in the moment-curvature diagram. A significant aspect of reinforcement with the CFRP system was that 8 layers of fiber were needed for the column to withstand the exerted load and increase its strength by 106%. Finally, it is decided to reinforce with carbon fiber, although the cost is 261.09% higher, the execution time is 50% less compared to reinforced concrete jacketing, and being an industrial building operations cannot be stopped as it impacts the economy of the company.