Análisis comparativo del reforzamiento estructural de vigas de concreto armado mediante encamisado y CFRP en edificaciones de Chorrillos para mejorar el desempeño estructural

Abstract

La necesidad de reforzar vigas de concreto armado en edificaciones del distrito de Chorrillos, en Lima se debe a la alta sismicidad en la zona y a la construcción informal. Se desarrolló un análisis comparando dos técnicas para el reforzamiento estructural como lo son el encamisado con concreto armado y el uso de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP), generándose conclusiones sobre eficacia estructural y viabilidad económica. Se hizo un análisis de inspecciones técnicas y modelado en ETABS, identificando vigas críticas que no cumplirían en su resistencia a la flexión. Seguidamente se realizó el diseño y análisis del reforzamiento para ambas técnicas, calculándose los momentos resistentes, las cuantías óptimas y las derivas bajo los lineamientos del RNE y el ACI 440.2R-17. Los resultados muestran que los dos métodos mejoran el comportamiento estructural de forma significativa: el encamisado levantó el momento resistente en un 109 % mientras que el CFRP en una capa y en dos capas logró incrementos del 125 % y 142 %, respectivamente. Aunque la ejecución del CFRP es más rápida y de una forma menos invasiva con respecto al encamisado, el encamisado es una solución más duradera. Ya que el CFRP tiene una vida útil de 2 años. Se concluye que el uso del CFRP es una alternativa más eficiente, tanto en términos técnicos como prácticos, de forma que puede usarse para realizar el reforzamiento de vigas de concreto armado ante la acción de esfuerzos sísmicos.

The need to reinforce reinforced concrete beams in buildings in the district of Chorrillos, in Lima, is due to the high seismicity in the area and informal construction. An analysis was developed comparing two techniques for structural reinforcement, namely encasement with reinforced concrete and the use of carbon fiber reinforced polymers (CFRP), generating conclusions about structural effectiveness and economic viability. A technical inspection and modeling analysis were conducted in ETABS, identifying critical beams that would not meet their flexural resistance. Subsequently, the design and analysis of the reinforcement for both techniques were carried out, calculating the resistant moments, optimal quantities, and drifts under the guidelines of the RNE and ACI 440.2R-17. The results show that both methods significantly improve structural behavior: the jacketing increased the moment capacity by 109%, while the CFRP in one layer and in two layers achieved increases of 125% and 142%, respectively. Although the execution of CFRP is faster and less invasive compared to sleeving, sleeving is a more durable solution. Since CFRP has a lifespan of 2 years. It is concluded that the use of CFRP is a more efficient alternative, both technically and practically, so it can be used to reinforce reinforced concrete beams against seismic forces.