Qué significa ASTM D8505 FRP para los contratistas de concreto

El Comité ASTM D30 anunció una especificación estándar adicional para las barras de refuerzo de polímero reforzado con fibra (FRP). Esto es lo que esto significa para el contratista de concreto y la construcción de concreto.

El 2 de mayo, ASTM anunció que su comité de materiales compuestos (D30) había desarrollado una “nueva especificación estándar para la última generación de barras de refuerzo de polímero reforzado con fibra (FRP)”. Sin embargo, es más un reconocimiento que un nuevo estándar. En otras palabras, una mejor representación del desempeño de la barra de refuerzo de FRP.

Si esto se lee como si estuviera escrito en círculos, Concrete Contractor se comunicó con Francisco De Caso, PhD, LEED AP para ayudarnos a comprender mejor la situación y lo que significa el nuevo estándar D8505 para el contratista de concreto en la construcción.

El esfuerzo de ASTM se relaciona directamente con los Objetivos de Desarrollo Sostenible n.° 6, 9, 11 y 12 de las Naciones Unidas sobre agua limpia y saneamiento, industria, ciudades sostenibles y producción/consumo responsable, respectivamente.

Como director asociado del 'Centro para la integración de compuestos en infraestructura (CICI)' de Industry University Collaborative Research, De Caso es el científico principal y también administra un laboratorio de estructuras y materiales acreditado ISO 17025 en la Universidad de Miami, donde evalúan y certifican FRP. productos. En pocas palabras, "nos dedicamos al negocio de implementar y traducir el conocimiento sobre compuestos en infraestructura", afirma. La CICI de la universidad está financiada en parte por la Fundación Nacional de Ciencias y por miembros de la industria. También es copresidente del Comité de Compuestos para Estructuras Civiles ASTM D30.10 con el Dr. Russell Gentry.

En el anuncio, ASTM describe la norma como "un hito" con décadas de colaboración detrás del esfuerzo a medida que el FRP continúa integrándose en la infraestructura de la construcción. Ha pasado mucho tiempo; El proceso de creación de la especificación para la barra FRP comenzó a mediados de la década de 2000. Esto fue aproximadamente al mismo tiempo que De Caso comenzaba su educación de posgrado. Ingenieros, propietarios y empresas participantes pidieron productos con propiedades superiores.

Desde entonces, más fabricantes de barras de FRP han ingresado a la industria con un producto que puede cumplir o superar los estándares, con investigaciones y datos validados que respaldan las afirmaciones. “Esa es una línea importante que debemos trazar con ASTM”, explica De Caso. “ASTM no va a desarrollar una especificación para un prototipo de producto. [Las normas] son ​​para productos que están disponibles fácil y comercialmente. La participación de fabricantes adicionales dio voz para impulsar el avance de esta nueva especificación para mejorar las propiedades”.

Con la participación y colaboración entre las agencias de Canadá, América del Norte y Europa, ASTM reconoció las tendencias para impulsar las propiedades para que el diseño final y la aplicación de elementos de hormigón armado puedan cumplir con las especificaciones requeridas/diseñadas.

"El mayor rendimiento especificado para las barras da como resultado una mejora significativa del diseño y la construcción de estructuras de hormigón reforzadas con barras de FRP no metálicas", dice De Caso.

Al ver el valor, dice que la norma podría ser útil en toda la cadena de valor de la construcción de concreto, traduciéndose en un diseño más eficiente y sustentable de estructuras de concreto. También señala en el anuncio que la especificación contiene contribuciones críticas como la inclusión de barras de FRP de basalto a las barras de FRP de vidrio existentes, así como especificaciones de mayor rendimiento.

Originalmente, el plan era seguir la estructura de la especificación ASTM para barras de refuerzo de acero dulce (que define los grados 60, 80 y 100 en la misma especificación) para incluir una "barra de refuerzo de segundo grado". Sin embargo, hubo un par de problemas que se interpusieron en el camino. El documento ACI 440.1R estaba en proceso de convertirse en 440.11, publicado en septiembre de 2022, y muchos de los fundamentos y modelos se basaron en el uso de propiedades o se especificaron en ASTM D7957.

ACI se acercó con la preocupación de que expandir y colocar otras barras dentro de la misma especificación podría crear confusión dentro del código. Hacerlo habría necesitado lenguaje adicional para excluir ciertas cosas a las que se hace referencia en la especificación y retrasaría el proceso de publicación del código de construcción.

Fue en esta esencia que se creó el desarrollo de la especificación.

"En cierto sentido, sigue el mismo formato que el anterior [D7957], con las tres diferencias principales", dice De Caso.

Explica con más detalle la tercera diferencia: "Esto era necesario por varias razones", dice. “Al aumentar el módulo, el diseño de la sección de hormigón armado se vuelve significativamente más eficiente. Se vuelve más competitivo con materiales tradicionales como el hormigón armado con acero. Y varios DOT han presionado para tener productos de refuerzo de FRP con un módulo más alto y, por lo tanto, una mayor resistencia para que puedan usarlos en aplicaciones estructurales que de otro modo esos diseños no serían tan factibles”.

En pocas palabras, la norma ASTM D8505 no se estableció para la fabricación de una barra de FRP más resistente, sino que refleja el estado del arte al definir las propiedades mínimas que deben cumplir las barras de FRP con propiedades más altas.

Pero hay una advertencia.

Muchos fabricantes de barras han estado fabricando barras según D7957, pero con una resistencia significativamente mayor que los requisitos mínimos garantizados; D8505 reconoce esto especificando con mayor precisión ese rendimiento.

El aspecto clave principal ocurre en la etapa de diseño. "En cierto sentido, la ASTM ahora refleja que existe este producto de mayor propiedad", dice De Caso. "Ahora los ingenieros, en lugar de diseñar con el módulo más bajo, ahora pueden diseñar con este módulo de elasticidad más alto".

“Lo que pasa es que [los fabricantes] pondrían un producto con un módulo más alto pero un ingeniero que está diseñando un proyecto piensa: 'No sé qué barra voy a utilizar para mi proyecto'. Eso depende del contratista. Entonces, ¿qué módulo utilizo para el diseño? ¿Cuál es mi módulo de referencia? Lo que me digan las especificaciones es el mínimo, lo usaré".

Él continúa.

"Ha habido proyectos que hemos realizado con el DOT de Florida, por ejemplo, en los que regresaban y decían 'Vamos a aumentar el módulo mínimo... y luego, en el estado de la oferta, 'una barra deberá cumplir con la norma ASTM D'. 7570' excepto que tienen que tener un módulo más alto. En cierto sentido, la ASTM refleja hacia dónde se ha estado moviendo la industria. Y ahora tenemos una especificación que reconoce esos esfuerzos de todas las partes interesadas".

Puede que afecto no sea la mejor palabra aquí; facilitar podría funcionar mejor. Como lo explica De Caso, en última instancia, el contratista del hormigón tendrá que proporcionar los documentos de licitación y las especificaciones de materiales. La norma facilitaría el proceso con proyectos especificados con barras de FRP no metálicas con definiciones más claras de lo que se necesita.

Los ingenieros pueden diferenciar entre opciones de módulo y traducirlas en los documentos de licitación.

"Creo que ayudará", dice De Caso. "Los contratistas que adopten el lado innovador de las cosas podrán reducir la incertidumbre con estas propiedades superiores".

La norma también puede permitir que los contratistas trabajen en proyectos que normalmente requerirían acero con una adición resistente a la corrosión, para trabajarlos sin acero. Sin embargo, algunos contratistas que han pasado del refuerzo de acero al refuerzo con materiales no metálicos no lo están haciendo solo por la resistencia a la corrosión, sino también por los ahorros obtenidos.

"Se están dando cuenta de que pueden ahorrar entre un 30% y un 50% en mano de obra en la construcción de la jaula y la colocación de refuerzo", dice De Caso. Con el peso más ligero de la barra, el trabajo que normalmente requeriría cinco profesionales podría necesitar solo dos o utilizar una grúa de menor capacidad. Con una especificación de un grado más alto y un módulo más alto definido desde el principio, el contratista puede aprovechar muchos beneficios en el sitio de construcción.

Para De Caso, la D8505 permite al contratista de hormigón algunas herramientas adicionales en la cadena de valor de la construcción, mucho más allá de la selección de productos de refuerzo, como redefinir la mezcla de hormigón al no utilizar agentes pasivantes y aditivos o reducir el recubrimiento (con menos hormigón utilizado). menor será el dinero aportado). Sin acero, sin corrosión.

En última instancia, el estándar no es la exigencia de un nuevo FRP. De repente no aparece ninguna nueva barra híbrida en el mercado.

“Esto no es nada nuevo. Esto no es innovador. No estamos reinventando la rueda”, recuerda De Caso. “Las barras que se reflejan en esta nueva especificación se han utilizado durante la última década y se han producido durante la última década. Lamento parecer aburrido, pero simplemente no es nuevo. Es habilitante. Los contratistas inteligentes... comenzarán a darse cuenta de que pueden crear valor porque estos materiales permiten todos estos otros aspectos de los que hablamos, lo que en última instancia contribuye al resultado final: mejorar la productividad y la eficiencia”.