Vigas de hormigón armado reforzadas a flexión con materiales tipo Fabric-Reinforced Cementitious Matrix. Estudio experimental y analítico

A pesar de las buenas prestaciones que ofrece el hormigón a compresión y el acero a tracción, el hormigón armado posee una limitada durabilidad influenciada por el paso del tiempo y la afectación de diversas patologías relacionadas con el ambiente. La consecuencia de este hecho es una disminución progresiva de las prestaciones iniciales de los elementos estructurales ejecutados con este material. Además, la continua actualización de los códigos de diseño (en algunos casos limitando significativamente el comportamiento del material), así como la tendencia de reutilizar y cambiar los usos de infraestructuras y edificios existentes, provocan que el escenario actual presente un significativo volumen de estructuras de hormigón armado que necesitan ser reforzadas para poder continuar estando en servicio.
Existen varias técnicas de refuerzo, tales como (a) el encamisado de hormigón armado, (b) el incremento de la armadura, (c) el ensamblaje de perfiles o placas metálicas, (d) el postesado con tendones de acero y (e) la adherencia de materiales compuestos con resinas orgánicas (fibre-reinforced polymer – FRP), que ofrecen resultados adecuados respecto al incremento de la capacidad portante de las estructuras. Estas soluciones presentan serios inconvenientes relacionados con el tiempo de ejecución, en el cuál la estructura resta fuera de servicio, el incremento de las dimensiones y el peso propio, la dificultad de instalación o el uso de materiales con riesgo para la salud de las personas. Con el objetivo de minimizar estos inconvenientes, apareció el textile-reinforced mortar (TRM), un refuerzo consistente en fibras agrupadas en mechones y distribuidas en forma de malla, consolidadas y adheridas al sustrato de las estructuras mediante mortero.
A pesar de que el TRM presenta unas prometedoras prestaciones, debido a su compatibilidad mecánica y química con los sustratos de hormigón, su reciente desarrollo y el hecho de que no existan regulaciones contrastadas sobre su cálculo y diseño, hacen que la aplicabilidad de este refuerzo sea muy limitada.
Analizando la información recopilada relacionada con las investigaciones realizadas por otros autores, es importante apuntar que el número de estudios experimentales sobre la materia es significativamente escaso, sobre todo si se compara con la cantidad y variedad de productos existentes en el mercado. En este sentido, se prevé necesario realizar un análisis comparativo de las prestaciones ofrecidas por diferentes tipos de TRM como refuerzo a flexión de estructuras de hormigón armado. La presente investigación está orientada a incrementar la base de datos experimental existente sobre la materia con el objetivo de establecer unos modelos analíticos fiables que permitan predecir el comportamiento del TRM aplicado en vigas de HA.
De forma complementaria, se ha identificado que no existe una metodología concreta para la caracterización de las propiedades mecánicas del TRM como material compuesto. Este hecho dificulta el desarrollo de procedimientos de cálculo basados en las propias características del material compuesto de matriz cementítica. En este sentido, el presente trabajo propone una campaña de ensayos en probetas de diferentes tipos de TRM con el objetivo de identificar problemáticas en las metodologías propuestas por algunos autores.