Estructuras de hormigón de altas prestaciones a partir de materiales y tecnologías de diseño y construcción

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Recientemente, se han producido una serie de colapsos de puentes construidos hace más de cincuenta años con hormigón armado y/o pretensado, debido a la corrosión de las armaduras. Esta corrosión produce una reducción progresiva de la capacidad resistente de las estructuras, efecto que es más notable en ambientes agresivos, como en zonas costeras y portuarias. Por ello actualmente existen planes de vigilancia y mantenimiento para detectar este fenómeno, proteger las estructuras y evaluar su afectación en la seguridad de las construcciones. Sin embargo, el número de estructuras existentes afectadas es enorme y los costes de mantenimiento, reparación, refuerzo o demolición asociados es también enorme y aumentará a medida que las infraestructuras envejezcan.

Hoy en día, hay materiales de altas prestaciones (resistencia, durabilidad), como los polímeros reforzados con fibras (FRP) de carbono, de vidrio o de basalto, entre otros, que tienen una resistencia inherente a la corrosión. El uso de estos materiales como armadura para estructuras de hormigón permitirá el diseño y la construcción de nuevas estructuras duraderas de alto rendimiento (HPDS) con una vida útil más larga, que reducirá los costes futuros de mantenimiento, refuerzo o reemplazo.


 

Aunque el uso de FRP como material de refuerzo o armadura interna ha sido estudiado y aplicado a casos reales, su uso como armadura activa en estructuras de hormigón pretensado es limitado, principalmente debido a los inconvenientes tecnológicos, tales como la falta de sistemas de anclaje adecuados, entre otros aspectos.

En este contexto, el grupo Análisis y Tecnología de Estructuras y Materiales (ATEM UPC) ha iniciado el proyecto STRADURAVIUS, cuyo objetivo es establecer las bases para el diseño de estructuras de hormigón pretensado, de alta durabilidad y resistencia (HPDS), utilizando armaduras de FRP como armadura activa y pasiva, añadiendo fibras metálicas o no, para mejorar las prestaciones del hormigón. El objetivo es sustituir la armadura convencional de acero para FRP y evitar la corrosión en entornos agresivos, lo que aumentará la durabilidad y la vida útil de los elementos estructurales.

La ausencia de corrosión de las armaduras abre la posibilidad de redefinir los criterios del diseño de elementos pretensados, con el fin de optimizarlos globalmente y garantizar la satisfacción de los requisitos de seguridad, funcionalidad y durabilidad, uno de los objetivos fundamentales de este proyecto. Además, con el fin de lograr un gran rendimiento mecánico o la durabilidad de los elementos se utilizará hormigón de altas prestaciones y se desarrollarán formas estructurales y métodos constructivos adecuados.

Esto conducirá a la reducción del uso de materias primas, del consumo de energía y del peso propio, especialmente importante en elementos prefabricados, en el que el coste de los medios auxiliares es relevante. Un punto fundamental a la hora de ampliar la aplicación de elementos de hormigón pretensado con FRP y fibras en entornos agresivos es la evaluación de su coste global real, que tiene en cuenta los costes materiales, medioambientales y sociales, la que se hará mediante un análisis del ciclo de vida.

El proyecto finalizará en 2021 y se enmarca en el Plan estatal de investigación científica y técnica y de innovación 2017 a 2020 del Programa estatal de I+D+I Retos de la Sociedad de la Agencia Estatal de Investigación.