ASPECTOS GENERALES PERNO DE FIBRA DE VIDRIO REFORZADA (GFRP) INTRODUCCION Los problemas de corrosión especialmente en estructuras de obras civiles han orientados los esfuerzos a buscar soluciones que reemplacen los elementos estructurales fabricados en acero por otros materiales. En Los Estados unidos existen alrededor de 560.000 a 600.000 estructuras de autopistas donde las estructuras de acero y hormigón presentan serios problemas de corrosión. Una promisoria solución planteada al tema de la corrosión ha sido la aplicación del uso de barra de plástico reforzada con fibra de vidrio (FRP), en reemplazo de los refuerzos de acero. La FRP es un compuesto que combina fibra de vidrio con una matriz de polímero que puede ser resina de poliéster o resina epoxica y presenta como características principales: bajo peso, alta resistencia ala tracción incluso superior a al del acero, resistente a la corrosión, flexible y resistente a los campos magnéticos. DESCRIPCION DEL PRODUCTO GFRP Las barras reforzadas con fibra de vidrio están fabricadas con un material compuesto. Esta combinación esta constituida por una estructura resistente de fibra de vidrio y un material plástico o polímero que actúa como matriz aglomerante de las fibras de vidrio. El refuerzo de fibra de vidrio entrega al producto resistencia mecánica, estabilidad dimensional y resistencia al calor. Las resinas le entregan la propiedad de resistencia química, dieléctrica y resistencia a la corrosión ambiental. Las barras estan fabricadas con hilos de fibra de vidrio, pues cuando el vidrio se convierte en finas fibras, su resistencia a la tracción aumenta considerablemente la resistencia a la tracción de una fibra de vidrio con diámetro de 9 a 15 micrones puede tener una resistencia de 3.500 N/mm2. Las fibras de vidrio son puestas bajo tensión y posterior impregnadas en resina termofraguante, de manera de lograr que las fibras se mantengan unidas y se comporten como un solo elemento único. El producto

terminado resulta total inerte, resistente a la corrosión y a los álcalis. Para aumentar su adherencia la parte exterior es deformada mediante estría o revestida con arena de grano grueso. Se fabrican distintos tipos de fibra de vidrio, según las necesidades, en cuanto al diseño y al proceso de transformación a emplear. Desde un punto de vista técnico cuando se habla de barras reforzadas con fibra de vidrios, se esta refiriendo a un producto compuesto por barras de polímeros reforzadas con fibra de vidrio. DESCRIPCION DE LAS RESINAS Las resinas más comunes usadas como aglomerante son las de poliéster. Estas resultan de combinar ácidos polibásico con glicoles. De los distintos compuestos usados y de las diferentes proporciones entre ellas, surgen diversos tipos de resina. Las resinas pasan del estado liquido a sólido, por copolimerizacion del poliéster, con aporte de un iniciador activo (catalizador) en combinación con otro producto químico (acelerador) o aporte de calor. Los tipos de resina mas comunes utilizados son tres:

o Resina Poliéster Ortoftalica o Resina Poliéster Isoftalica o Resina Poliéster Bisfenolica

CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS FISICAS Los plásticos con fibra de vidrio son flexibles pero a su vez muy resistente mecánicamente. Sometidos a un esfuerzo de tracción se deforma proporcionalmente, o sea, se cumple con la ley de Hooke, con la particularidad de que la rotura se produce sin presentar fluencia previa. Su peso especifico (1.8 kg/dm3) es mucho menor que el de los materiales tradicionales, lo que hace que los productos FRP, posea una alta resistencia especifica. QUIMICAS Los FRP, son inertes a una gran cantidad de compuestos. La inercia química esta influenciada por la temperatura, el tipo de resina usada, y la concentración del producto agresivo. La elección de la resina correcta,

surgirá de un estudio de las condiciones y tipo de fluido y de las tablas de resistencia química que proveen los fabricantes. Los FRP resisten perfectamente la corrosión de los suelos más agresivos y al ser un material dieléctrico esta excluido de la corrosión química APLICACIONES Las barras FRP, pueden ser consideradas como elemento estructural en hormigones en los cuales puede verificarse un proceso de corrosión de la armadura de acero. En todos los hormigones que requieren armadura de materiales no ferrosos por razones de electromagnetismo. Aplicaciones en la industria minera en proyectos de excavaciones subterránea, piques de ventilación y traspaso de mineral. Una aplicación reciente ha sido en la construcción de un túnel colector de aguas lluvias en Sydney Australia, conocido como “Sydney Harbor Túnnel” donde se diseño un perno de 22 mm con características mecánicas de alta resistencia a la tracción lográndose valores de 30 ton de resistencia a la ruptura y 150 MPa de resistencia al corte. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL PRODUCTO EN EL MERCADO 1.- Barra FRP de fabricación nacional Soprofint

PRODUCTO GFRP – 25 GFRP – 25 Diámetro nominal 22 mm 25 mm Peso Especifico 1.8 – 1.9 g/cm3 1.8 – 1.9 g/cm3 Resistencia al Corte 7.0 ton 8.0 ton % de fibra de vidrio 70 % mínimo 70 % mínimo Limite Ruptura 23.0 ton 28.0 ton Elongación 2.5 – 5.0 % 2.5 – 5.0 % Modulo Elasticidad 40.000 N/mm2 40.000 N/mm2 Fabricaciones especiales para mejorar sus propiedades mecánicas pueden ser fabricadas de acuerdo a los requerimientos del cliente 2.- Barra FRP 16 mm Adherencia (pull Test) : 11.6 Mpa Resistencia Tracción : 655 Mpa Resistencia Corte : 140 Mpa

Modulo elasticidad : 40.800 Mpa. ( acero 210.000 Mpa) Contenido Fibra vidrio : 70 % minimo Peso Especifico : 1.9 gr/cm3 3.- Barra FRP fabricación alemana Algunas características de pernos fabricados en Alemania en diámetros 22 mm y 25 mm.

4.- Cuadro Comparativo acero – FRP

5.- Curva típica carga – deformación Acero – FRP La curva del FRP se caracteriza por tener una respuesta elástica lineal hasta la rotura y no presenta ninguna ductilidad, es muy semejante a la curva de comportamiento del cable de baja relajación fabricado en acero de alta resistencia, el cual tiene una baja deformación en la zona plastita ante de la rotura.

6.- Curva comparativa carga – deformación perno aceros v/s FRP

a curva FRP, presenta un mayor campo elástico que las obtenidas para

PLICACIONES

as barras GFRP, pueden ser consideradas como elemento estructural en

excavaciones

Llos distintos pernos de refuerzo fabricado en acero, por lo que presentan una alta resistencia a la tracción, pero presentan una baja resistencia al corte del orden de los 100 a 120 kN. A Lhormigones en los cuales puede verificarse un proceso de corrosión de la armadura de acero. En todos los hormigones que requieren armaduras de materiales no ferrosos por razones de electromagnetismo. Aplicaciones en la industria minera en proyectos desubterráneas y piques de ventilación y/o traspaso de mineral.