Survival and failure rates of orthodontic temporary anchorage devices: a systematic review

AIM: The purpose of this study was to systematically review the literature on the survival rates of palatal implants, Onplants((R)), miniplates and mini screws. MATERIAL AND METHODS: An electronic MEDLINE search supplemented by manual searching was conducted to identify randomized clinical trials, prospective and retrospective cohort studies on palatal implants, Onplants((R)), miniplates and miniscrews with a mean follow-up time of at least 12 weeks and of at least 10 units per modality having been examined clinically at a follow-up visit. Assessment of studies and data abstraction was performed independently by two reviewers. Reported failures of used devices were analyzed using random-effects Poisson regression models to obtain summary estimates and 95% confidence intervals (CI) of failure and survival proportions. RESULTS: The search up to January 2009 provided 390 titles and 71 abstracts with full-text analysis of 34 articles, yielding 27 studies that met the inclusion criteria. In meta-analysis, the failure rate for Onplants((R)) was 17.2% (95% CI: 5.9-35.8%), 10.5% for palatal implants (95% CI: 6.1-18.1%), 16.4% for miniscrews (95% CI: 13.4-20.1%) and 7.3% for miniplates (95% CI: 5.4-9.9%). Miniplates and palatal implants, representing torque-resisting temporary anchorage devices (TADs), when grouped together, showed a 1.92-fold (95% CI: 1.06-2.78) lower clinical failure rate than miniscrews. CONCLUSION: Based on the available evidence in the literature, palatal implants and miniplates showed comparable survival rates of >or=90% over a period of at least 12 weeks, and yielded superior survival than miniscrews. Palatal implants and miniplates for temporary anchorage provide reliable absolute orthodontic anchorage. If the intended orthodontic treatment would require multiple miniscrew placement to provide adequate anchorage, the reliability of such systems is questionable. For patients who are undergoing extensive orthodontic treatment, force vectors may need to be varied or the roots of the teeth to be moved may need to slide past the anchors. In this context, palatal implants or miniplates should be the TADs of choice.

Comparative efficacy of 2 topical anesthetics for the placement of orthodontic temporary anchorage devices.

This study compared the effectiveness of topical benzocaine 20% versus a combination of lidocaine, tetracaine, and phenylephrine in providing sufficient analgesia for the placement of orthodontic temporary anchorage devices (TADs). The 2 topical anesthetics were tested against each other bilaterally using a randomized, double-blind, crossover design. The agents were left in place for the amount of time prescribed by the manufacturer. The TAD was then placed, and each subject rated the degree of pain on a Heft-Parker visual analogue scale. A pulse oximeter was used to record the preoperative and postoperative pulse rates. Statistically significant differences in perceived pain (P < .05) and success rate (P < .01) between drugs were seen, but no significant difference in pulse rate change between the topical anesthetics was observed (P > .05). It was concluded that when the efficacy of topical benzocaine and of a combination product was compared as the sole anesthetic to facilitate acceptable pain control for placement of orthodontic temporary anchorage devices, the combination product was considerably more efficacious.

Temporary anchorage device usage: a survey among Swiss orthodontists.

BACKGROUND The aim of the survey was to obtain information on the treatment plan preferences, mechanics and characteristics of temporary anchorage device (TAD) application using a single case presented to orthodontists in Switzerland. METHODS A structured questionnaire to be completed by all study participants with case-specific (treatment plan including mechanics and TAD usage) and general questions (general fixed appliance and TAD usage as well as professional, educational and demographic questions) together with an orthodontic borderline case was utilised. The case was a female adult with dental Class II/2, deep bite and maxillary anterior crowing, who had been treated in childhood with extraction of four premolars and fixed appliance followed by wisdom tooth extraction. RESULTS The response rate was 24.4% (108 out of 443). The majority (96.3%, 104) proposed comprehensive treatment, while 3.7% (4) planned only alignment of maxillary teeth. 8.3% (9) included a surgical approach in their treatment plan. An additional 0.9% (1) combined the surgical approach with Class II mechanics. 75.1% (81) decided on distalization on the maxilla using TADs, 7.4% (8) planned various types of Class II appliances and 3.7% (4) combined distalization using TADs or headgear with Class II appliances and surgery. Palatal implants were the most popular choice (70.6%, 60), followed by mini-screws (22.4%, 19) and mini-plates on the infrazygomatic crests (7.0%, 6). The preferred site of TAD insertion showed more variation in sagittal than in transversal dimension, and the median size of mini-screws used was 10.0-mm long (interquartile range (IQR) 2.3 mm) and 2.0-mm wide (IQR 0.3 mm). CONCLUSIONS Distalization against palatal implants and then distalization against mini-screws were the most popular treatment plans. Preferred site for TAD insertion varied depending on type and size but varied more widely in the sagittal than in the transversal dimension.

Camuflagem ortodôntica com dispositivos de ancoragem temporários ou cirurgia ortognática: parâmetros para a decisão

The polemical discussion between orthodontic therapeutic and surgical approaches with relation to borderline cases receives a new impulse with the emergence of temporary anchorage devices. This branch of Orthodontics has brought new treatment perspectives, but it has still been applied empirically, while the various factors involved in determining and conducting the treatment planning are neglected. The objective of the present study is to identify the several factors to be considered in both forms of treatment in order to provide the orthodontist with information that may contribute for the correct decision.

Periodontopathogens around the surface of mini-implants removed from orthodontic patients

Objective: To verify if mini-implant mobility is affected by the presence of periodontopathogens, frequently associated with peri-implantitis. Materials and Methods: The surfaces of 31 mini-implants used for skeletal anchorage in orthodontic patients were evaluated. Polymerase chain reaction was used for identification of the presence of DNA from three different periodontopathogens (P. intermedia [Pi], A. actinomycetemcomitans [Aa], and P. gingivalis [Pg]) in 16 mini-implants without mobility (control group) and 15 mini-implants with mobility (experimental group). Results: The results showed that Pi was present in 100% of the samples, from both groups: Aa was found in 31.3% of the control group and in 13.3% of the experimental group. Pg was detected in 37.4% of the control group and in 33.3% of the experimental group. The Fisher exact test and the odds ratio (OR) values for Aa and Pg (OR = 0.34; 95% confidence interval [CI]: 0.05-2.10 and OR = 0.61; 95% Cl: 0.13-2.79, respectively) showed no significant association (P > .05) between the periodontopathogens studied and the mobility of the mini-implants. Conclusions: It can be concluded that the presence of Aa, Pi, and Pg around mini-implants is not associated with mobility. (Angle Orthod. 2012;82:591-595.)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES: AVALIAÇÃO DENTÁRIA E ESQUELÉTICA

O aparelho Pêndulo é eficaz na correção das más oclusões de Classe II, com comprometimento dentoalveolar superior. No entanto, a perda de ancoragem caracterizada pela mesialização dos pré-molares superiores, e pela vestibularização e protrusão dos incisivos superiores, constitui um grave efeito colateral deste dispositivo. O objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações dentárias e esquelética, sagitais e verticais, decorrentes do uso do Pêndulo modificado, ancorado em mini-implantes. Dez indivíduos foram tratados neste estudo, sendo que telerradiografias em norma lateral foram realizadas no início do tratamento, e imediatamente após a remoção do Pêndulo. Em cada indivíduo foram instalados dois mini-implantes no palato, que receberam carga imediata por meio da ativação do Pêndulo modificado, apoiado nestes dispositivos de ancoragem temporária. Nenhum dos dentes avaliados apresentou alterações verticais estatisticamente significantes; o mesmo ocorreu para as alterações esqueléticas verticais e sagitais, e para o trespasse vertical e horizontal. Com relação às alterações estatisticamente significantes, o primeiro molar superior moveu-se para distal aproximadamente 5,6mm em 6,2 meses, e com inclinação distal média de 7,100. Os segundos pré-molares superiores distalizaram em média 2,7mm e inclinaram 5,550; já os segundos molares superiores moveram-se em média 4,6mm para distal com uma inclinação de 13,700; valores estes também considerados estatisticamente significantes. O sistema de distalização de molares superiores, composto pelo Pêndulo modificado ancorado em mini-implantes, mostrou-se eficaz na correção da má oclusão de Classe II, sem produzir os efeitos de perda de ancoragem. (AU)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES: AVALIAÇÃO DENTÁRIA E ESQUELÉTICA

O aparelho Pêndulo é eficaz na correção das más oclusões de Classe II, com comprometimento dentoalveolar superior. No entanto, a perda de ancoragem caracterizada pela mesialização dos pré-molares superiores, e pela vestibularização e protrusão dos incisivos superiores, constitui um grave efeito colateral deste dispositivo. O objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações dentárias e esquelética, sagitais e verticais, decorrentes do uso do Pêndulo modificado, ancorado em mini-implantes. Dez indivíduos foram tratados neste estudo, sendo que telerradiografias em norma lateral foram realizadas no início do tratamento, e imediatamente após a remoção do Pêndulo. Em cada indivíduo foram instalados dois mini-implantes no palato, que receberam carga imediata por meio da ativação do Pêndulo modificado, apoiado nestes dispositivos de ancoragem temporária. Nenhum dos dentes avaliados apresentou alterações verticais estatisticamente significantes; o mesmo ocorreu para as alterações esqueléticas verticais e sagitais, e para o trespasse vertical e horizontal. Com relação às alterações estatisticamente significantes, o primeiro molar superior moveu-se para distal aproximadamente 5,6mm em 6,2 meses, e com inclinação distal média de 7,100. Os segundos pré-molares superiores distalizaram em média 2,7mm e inclinaram 5,550; já os segundos molares superiores moveram-se em média 4,6mm para distal com uma inclinação de 13,700; valores estes também considerados estatisticamente significantes. O sistema de distalização de molares superiores, composto pelo Pêndulo modificado ancorado em mini-implantes, mostrou-se eficaz na correção da má oclusão de Classe II, sem produzir os efeitos de perda de ancoragem. (AU)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES - ANÁLISE EM MODELOS DIGITAIS

A distalização dos molares superiores é uma opção de tratamento da má oclusão de Classe II, quando o envolvimento é principalmente dentoalveolar. Dispositivos intrabucais como o aparelho Pêndulo, dispensam a colaboração do paciente quanto ao uso, porém promovem efeitos muitas vezes indesejáveis como a vestibularização dos dentes anteriores que participam na ancoragem e a inclinação dos molares distalizados. Após o surgimento dos Dispositivos de Ancoragem Temporária (DATs), como o mini-implante pode-se alcançar a ancoragem de forma previsível e eficiente. Com isto, por meio de um estudo prospectivo, foram avaliadas as alterações dentárias, promovidas pela distalização de molares superiores com um aparelho Pêndulo modificado, apoiado em dois mini-implantes instalados no palato de 10 indivíduos, sendo 2 do sexo feminino e 8 do masculino, com média de idade de 14,3 anos. A amostra foi composta por 20 modelos digitalizados em 3D, obtidos de em duas fases: no início do tratamento (T1) e após distalização com sobrecorreção de 1 mm (T2), permitindo quantificar as alterações dentárias sagitais, transversais e possíveis movimentos de rotação, angulação e movimentos verticais. Os resultados obtidos mostraram que no sentido sagital, houve uma efetiva distalização com significância estatística, para os segundos molares superiores; primeiros molares superiores em média de 4,34 mm e 3,91mm para o lado direito e esquerdo, respectivamente, e para os segundos pré-molares do lado direito e esquerdo de 2,06 mm e 1,95 mm, respectivamente. Porém, para os dentes anteriores, foi constatada a perda de ancoragem. No sentido transversal, o maior aumento ocorreu na região dos dentes posteriores. Os movimentos de rotação, angulação e vertical dos primeiros molares superiores, indicam que houve rotação mesiovestibular e inclinação distal das coroas destes dentes de ambos os lados; as medidas verticais, demonstram que houve movimento significativo apenas para o primeiro molar direito, com inclinação distal pela intrusão da cúspide distal. Este dispositivo mostrou-se eficaz na correção da Classe II em um tempo médio de 6,2 meses.(AU)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES - ANÁLISE EM MODELOS DIGITAIS

A distalização dos molares superiores é uma opção de tratamento da má oclusão de Classe II, quando o envolvimento é principalmente dentoalveolar. Dispositivos intrabucais como o aparelho Pêndulo, dispensam a colaboração do paciente quanto ao uso, porém promovem efeitos muitas vezes indesejáveis como a vestibularização dos dentes anteriores que participam na ancoragem e a inclinação dos molares distalizados. Após o surgimento dos Dispositivos de Ancoragem Temporária (DATs), como o mini-implante pode-se alcançar a ancoragem de forma previsível e eficiente. Com isto, por meio de um estudo prospectivo, foram avaliadas as alterações dentárias, promovidas pela distalização de molares superiores com um aparelho Pêndulo modificado, apoiado em dois mini-implantes instalados no palato de 10 indivíduos, sendo 2 do sexo feminino e 8 do masculino, com média de idade de 14,3 anos. A amostra foi composta por 20 modelos digitalizados em 3D, obtidos de em duas fases: no início do tratamento (T1) e após distalização com sobrecorreção de 1 mm (T2), permitindo quantificar as alterações dentárias sagitais, transversais e possíveis movimentos de rotação, angulação e movimentos verticais. Os resultados obtidos mostraram que no sentido sagital, houve uma efetiva distalização com significância estatística, para os segundos molares superiores; primeiros molares superiores em média de 4,34 mm e 3,91mm para o lado direito e esquerdo, respectivamente, e para os segundos pré-molares do lado direito e esquerdo de 2,06 mm e 1,95 mm, respectivamente. Porém, para os dentes anteriores, foi constatada a perda de ancoragem. No sentido transversal, o maior aumento ocorreu na região dos dentes posteriores. Os movimentos de rotação, angulação e vertical dos primeiros molares superiores, indicam que houve rotação mesiovestibular e inclinação distal das coroas destes dentes de ambos os lados; as medidas verticais, demonstram que houve movimento significativo apenas para o primeiro molar direito, com inclinação distal pela intrusão da cúspide distal. Este dispositivo mostrou-se eficaz na correção da Classe II em um tempo médio de 6,2 meses.(AU)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES: AVALIAÇÃO DENTÁRIA E ESQUELÉTICA

O aparelho Pêndulo é eficaz na correção das más oclusões de Classe II, com comprometimento dentoalveolar superior. No entanto, a perda de ancoragem caracterizada pela mesialização dos pré-molares superiores, e pela vestibularização e protrusão dos incisivos superiores, constitui um grave efeito colateral deste dispositivo. O objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações dentárias e esquelética, sagitais e verticais, decorrentes do uso do Pêndulo modificado, ancorado em mini-implantes. Dez indivíduos foram tratados neste estudo, sendo que telerradiografias em norma lateral foram realizadas no início do tratamento, e imediatamente após a remoção do Pêndulo. Em cada indivíduo foram instalados dois mini-implantes no palato, que receberam carga imediata por meio da ativação do Pêndulo modificado, apoiado nestes dispositivos de ancoragem temporária. Nenhum dos dentes avaliados apresentou alterações verticais estatisticamente significantes; o mesmo ocorreu para as alterações esqueléticas verticais e sagitais, e para o trespasse vertical e horizontal. Com relação às alterações estatisticamente significantes, o primeiro molar superior moveu-se para distal aproximadamente 5,6mm em 6,2 meses, e com inclinação distal média de 7,100. Os segundos pré-molares superiores distalizaram em média 2,7mm e inclinaram 5,550; já os segundos molares superiores moveram-se em média 4,6mm para distal com uma inclinação de 13,700; valores estes também considerados estatisticamente significantes. O sistema de distalização de molares superiores, composto pelo Pêndulo modificado ancorado em mini-implantes, mostrou-se eficaz na correção da má oclusão de Classe II, sem produzir os efeitos de perda de ancoragem. (AU)

PÊNDULO ANCORADO EM MINI-IMPLANTES - ANÁLISE EM MODELOS DIGITAIS

A distalização dos molares superiores é uma opção de tratamento da má oclusão de Classe II, quando o envolvimento é principalmente dentoalveolar. Dispositivos intrabucais como o aparelho Pêndulo, dispensam a colaboração do paciente quanto ao uso, porém promovem efeitos muitas vezes indesejáveis como a vestibularização dos dentes anteriores que participam na ancoragem e a inclinação dos molares distalizados. Após o surgimento dos Dispositivos de Ancoragem Temporária (DATs), como o mini-implante pode-se alcançar a ancoragem de forma previsível e eficiente. Com isto, por meio de um estudo prospectivo, foram avaliadas as alterações dentárias, promovidas pela distalização de molares superiores com um aparelho Pêndulo modificado, apoiado em dois mini-implantes instalados no palato de 10 indivíduos, sendo 2 do sexo feminino e 8 do masculino, com média de idade de 14,3 anos. A amostra foi composta por 20 modelos digitalizados em 3D, obtidos de em duas fases: no início do tratamento (T1) e após distalização com sobrecorreção de 1 mm (T2), permitindo quantificar as alterações dentárias sagitais, transversais e possíveis movimentos de rotação, angulação e movimentos verticais. Os resultados obtidos mostraram que no sentido sagital, houve uma efetiva distalização com significância estatística, para os segundos molares superiores; primeiros molares superiores em média de 4,34 mm e 3,91mm para o lado direito e esquerdo, respectivamente, e para os segundos pré-molares do lado direito e esquerdo de 2,06 mm e 1,95 mm, respectivamente. Porém, para os dentes anteriores, foi constatada a perda de ancoragem. No sentido transversal, o maior aumento ocorreu na região dos dentes posteriores. Os movimentos de rotação, angulação e vertical dos primeiros molares superiores, indicam que houve rotação mesiovestibular e inclinação distal das coroas destes dentes de ambos os lados; as medidas verticais, demonstram que houve movimento significativo apenas para o primeiro molar direito, com inclinação distal pela intrusão da cúspide distal. Este dispositivo mostrou-se eficaz na correção da Classe II em um tempo médio de 6,2 meses.(AU)

Miniplacas de ancoragem no tratamento da mordida aberta anterior

INTRODUÇÃO: o relato de caso apresentado descreve um tratamento ortodôntico auxiliado por miniplacas, de uma paciente adulta que apresentava mordida aberta anterior acentuada, rotação horária da mandíbula, biprotrusão e ausência de selamento labial. Após a extração dos primeiros molares e retração dentária superior e inferior, associada ao controle vertical propiciado pelas placas, ocorreu uma pequena rotação anti-horária da mandíbula e a correção da mordida aberta anterior, com significativa melhora facial. OBJETIVO: o presente relato corrobora as evidências atuais quanto à eficiência do uso de miniplacas de titânio como ancoragem temporária, especialmente em situações de correções de grande amplitude, envolvendo um problema vertical.

Within-subject comparison of two rigid bar designs connecting two interforaminal implants: patients' satisfaction and prosthetic results

BACKGROUND: There is evidence for the superiority of two-implant overdentures over complete dentures in the mandible. Various anchorage devices were used to provide stability to overdentures. The aim of the present study was to compare two designs of a rigid bar connecting two mandibular implants. MATERIALS AND METHODS: Completely edentulous patients received a new denture in the maxilla and an implant-supported overdenture in the mandible. They were randomly allocated to two groups (A or B) with regard to the bar design. A standard U-shaped bar (Dolder bar) was used connecting the two implants in a straight line. For comparison, precision attachments were soldered distal to the bar copings. Group A started the study with the standard bar (S-bar), while group B started with the attachment-bar (A-bar). After 3 months, they had to answer a questionnaire (visual analogue scale [VAS]); then the bar design was changed in both groups. After a period of another 3 months, the patients had to answer the same questions; then they had the choice to keep their preferred bar. Now the study period was extended to another year of observation, and the patients answered again the same questionnaire. In vivo force measurements were carried out with both bar types at the end of the test periods. The prosthetic maintenance service carried out during the 6-month period was recorded for both bar types in both groups. Statistical analysis as performed with the SPSS statistical package (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). RESULTS: Satisfaction was high in both groups. Group B, who had entered the study with the attachment bar, gave slightly better ratings to this type for four items, while in group A, no differences were found. At the end of the 6-month comparison period, all but one patient wished to continue to wear the attachment bar. Prosthetic service was equal in groups A and B, but the total number of interventions is significantly higher in the attachment bar. Force patterns of maximum biting were similar in both bar designs, but exhibited significantly higher axial forces in the attachment bar. CONCLUSIONS: Both bar designs provide good retention and functional comfort. High stability appears to be an important factor for the patients' satisfaction and oral comfort. Rigid retention results in a higher force impact and appears to evoke the need for the retightening of occlusal screws, resulting in more maintenance service.

Estudio de la tolerancia al daño de los materiales y sistemas de pretensado

La mayoría de las estructuras de hormigón pretensadas construidas en los últimos 50 años han demostrado una excelente durabilidad cuando su construcción se realiza atendiendo las recomendaciones de un buen diseño así como una buena ejecución y puesta en obra de la estructura. Este hecho se debe en gran parte al temor que despierta el fenómeno de la corrosión bajo tensión típico de las armaduras de acero de alta resistencia. Menos atención se ha prestado a la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión de los anclajes de postensado, posiblemente debido a que se han reportado pocos casos de fallos catastróficos. El concepto de Tolerancia al Daño y la Mecánica de la Fractura en estructuras de Ingeniería Civil ha empezado a incorporarse recientemente en algunas normas de diseño y cálculo de estructuras metálicas, sin embargo, aún está lejos de ser asimilado y empleado habitualmente por los ingenieros en sus cálculos cuando la ocasión lo requiere. Este desconocimiento de los aspectos relacionados con la Tolerancia al Daño genera importantes gastos de mantenimiento y reparación. En este trabajo se ha estudiado la aplicabilidad de los conceptos de la Mecánica de la Fractura a los componentes de los sistemas de postensado empleados en ingeniería civil, empleándolo para analizar la susceptibilidad de las armaduras activas frente a la corrosión bajo tensiones y a la pérdida de capacidad portante de las cabezas de anclajes de postensado debido a la presencia de defectos. Con este objeto se han combinado tanto técnicas experimentales como numéricas. Los defectos superficiales en los alambres de pretensado no se presentan de manera aislada si no que existe una cierta continuidad en la dirección axial así como un elevado número de defectos. Por este motivo se ha optado por un enfoque estadístico, que es más apropiado que el determinístico. El empleo de modelos estadísticos basados en la teoría de valores extremos ha permitido caracterizar el estado superficial en alambres de 5,2 mm de diámetro. Por otro lado la susceptibilidad del alambre frente a la corrosión bajo tensión ha sido evaluada mediante la realización de una campaña de ensayos de acuerdo con la actual normativa que ha permitido caracterizar estadísticamente su comportamiento. A la vista de los resultados ha sido posible evaluar como los parámetros que definen el estado superficial del alambre pueden determinar la durabilidad de la armadura atendiendo a su resistencia frente a la corrosión bajo tensión, evaluada mediante los ensayos que especifica la normativa. En el caso de las cabezas de anclaje de tendones de pretensado, los defectos se presentan de manera aislada y tienen su origen en marcas, arañazos o picaduras de corrosión que pueden producirse durante el proceso de fabricación, transporte, manipulación o puesta en obra. Dada la naturaleza de los defectos, el enfoque determinístico es más apropiado que el estadístico. La evaluación de la importancia de un defecto en un elemento estructural requiere la estimación de la solicitación local que genera el defecto, que permite conocer si el defecto es crítico o si puede llegar a serlo, si es que progresa con el tiempo (por fatiga, corrosión, una combinación de ambas, etc.). En este trabajo los defectos han sido idealizados como grietas, de manera que el análisis quedara del lado de la seguridad. La evaluación de la solicitación local del defecto ha sido calculada mediante el empleo de modelos de elementos finitos de la cabeza de anclaje que simulan las condiciones de trabajo reales de la cabeza de anclaje durante su vida útil. A partir de estos modelos numéricos se ha analizado la influencia en la carga de rotura del anclaje de diversos factores como la geometría del anclaje, las condiciones del apoyo, el material del anclaje, el tamaño del defecto su forma y su posición. Los resultados del análisis numérico han sido contrastados satisfactoriamente mediante la realización de una campaña experimental de modelos a escala de cabezas de anclaje de Polimetil-metacrilato en los que artificialmente se han introducido defectos de diversos tamaños y en distintas posiciones. ABSTRACT Most of the prestressed concrete structures built in the last 50 years have demonstrated an excellent durability when they are constructed in accordance with the rules of good design, detailing and execution. This is particularly true with respect to the feared stress corrosion cracking, which is typical of high strength prestressing steel wires. Less attention, however, has been paid to the stress corrosion cracking susceptibility of anchorages for steel tendons for prestressing concrete, probably due to the low number of reported failure cases. Damage tolerance and fracture mechanics concepts in civil engineering structures have recently started to be incorporated in some design and calculation rules for metallic structures, however it is still far from being assimilated and used by civil engineers in their calculations on a regular basis. This limited knowledge of the damage tolerance basis could lead to significant repair and maintenance costs. This work deals with the applicability of fracture mechanics and damage tolerance concepts to the components of prestressed systems, which are used in civil engineering. Such concepts have been applied to assess the susceptibility of the prestressing steel wires to stress corrosion cracking and the reduction of load bearing capability of anchorage devices due to the presence of defects. For this purpose a combination of experimental work and numerical techniques have been performed. Surface defects in prestressing steel wires are not shown alone, though a certain degree of continuity in the axial direction exist. A significant number of such defects is also observed. Hence a statistical approach was used, which is assumed to be more appropriate than the deterministic approach. The use of statistical methods based in extreme value theories has allowed the characterising of the surface condition of 5.2 mm-diameter wires. On the other hand the stress corrosion cracking susceptibility of the wire has been assessed by means of an experimental testing program in line with the current regulations, which has allowed statistical characterisasion of their performances against stress corrosion cracking. In the light of the test results, it has been possible to evaluate how the surface condition parameters could determine the durability of the active metal armour regarding to its resistance against stress corrosion cracking assessed by means of the current testing regulations. In the case of anchorage devices for steel tendons for prestressing concrete, the damage is presented as point defects originating from dents, scratches or corrosion pits that could be produced during the manufacturing proccess, transport, handling, assembly or use. Due to the nature of these defects, in this case the deterministic approach is more appropriate than the statistical approach. The assessment of the relevancy of defect in a structural component requires the computation of the stress intensity factors, which in turn allow the evaluation of whether the size defect is critical or could become critical with the progress of time (due to fatigue, corrosion or a combination of both effects). In this work the damage is idealised as tiny cracks, a conservative hypothesis. The stress intensity factors have been calculated by means of finite element models of the anchorage representing the real working conditions during its service life. These numeric models were used to assess the impact of some factors on the rupture load of the anchorage, such the anchorage geometry, material, support conditions, defect size, shape and its location. The results from the numerical analysis have been succesfully correlated against the results of the experimental testing program of scaled models of the anchorages in poly-methil methacrylate in which artificial damage in several sizes and locations were introduced.

Condicionantes de la adherencia y anclaje en el refuerzo de muros de fábrica con elementos de fibras

Es cada vez más frecuente la rehabilitación de patrimonio construido, tanto de obras deterioradas como para la adecuación de obras existentes a nuevos usos o solicitaciones. Se ha considerado el estudio del refuerzo de obras de fábrica ya que constituyen un importante número dentro del patrimonio tanto de edificación como de obra civil (sistemas de muros de carga o en estructuras principales porticadas de acero u hormigón empleándose las fábricas como cerramiento o distribución con elementos autoportantes). A la hora de reparar o reforzar una estructura es importante realizar un análisis de las deficiencias, caracterización mecánica del elemento y solicitaciones presentes o posibles; en el apartado 1.3 del presente trabajo se refieren acciones de rehabilitación cuando lo que se precisa no es refuerzo estructural, así como las técnicas tradicionales más habituales para refuerzo de fábricas que suelen clasificarse según se trate de refuerzos exteriores o interiores. En los últimos años se ha adoptado el sistema de refuerzo de FRP, tecnología con origen en los refuerzos de hormigón tanto de elementos a flexión como de soportes. Estos refuerzos pueden ser de láminas adheridas a la fábrica soporte (SM), o de barras incluidas en rozas lineales (NSM). La elección de un sistema u otro depende de la necesidad de refuerzo y tipo de solicitación predominante, del acceso para colocación y de la exigencia de impacto visual. Una de las mayores limitaciones de los sistemas de refuerzo por FRP es que no suele movilizarse la resistencia del material de refuerzo, produciéndose previamente fallo en la interfase con el soporte con el consecuente despegue o deslaminación; dichos fallos pueden tener un origen local y propagarse a partir de una discontinuidad, por lo que es preciso un tratamiento cuidadoso de la superficie soporte, o bien como consecuencia de una insuficiente longitud de anclaje para la transferencia de los esfuerzos en la interfase. Se considera imprescindible una caracterización mecánica del elemento a reforzar. Es por ello que el trabajo presenta en el capítulo 2 métodos de cálculo de la fábrica soporte de distintas normativas y también una formulación alternativa que tiene en cuenta la fábrica histórica ya que su caracterización suele ser más complicada por la heterogeneidad y falta de clasificación de sus materiales, especialmente de los morteros. Una vez conocidos los parámetros resistentes de la fábrica soporte es posible diseñar el refuerzo; hasta la fecha existe escasa normativa de refuerzos de FRP para muros de fábrica, consistente en un protocolo propuesto por la ACI 440 7R-10 que carece de mejoras por tipo de anclaje y aporta valores muy conservadores de la eficacia del refuerzo. Como se ha indicado, la problemática principal de los refuerzos de FRP en muros es el modo de fallo que impide un aprovechamiento óptimo de las propiedades del material. Recientemente se están realizando estudios con distintos métodos de anclaje para estos refuerzos, con lo que se incremente la capacidad última y se mantenga el soporte ligado al refuerzo tras la rotura. Junto con sistemas de anclajes por prolongación del refuerzo (tanto para láminas como para barras) se han ensayado anclajes con llaves de cortante, barras embebidas, o anclajes mecánicos de acero o incluso de FRP. Este texto resume, en el capítulo 4, algunas de las campañas experimentales llevadas a cabo entre los años 2000 y 2013 con distintos anclajes. Se observan los parámetros fundamentales para medir la eficacia del anclajes como son: el modo de fallo, el incremento de resistencia, y los desplazamientos que permite observar la ductilidad del refuerzo; estos datos se analizan en función de la variación de: tipo de refuerzo incluyéndose el tipo de fibra y sistema de colocación, y tipo de anclaje. Existen también parámetros de diseño de los propios anclajes. En el caso de barras embebidas se resumen en diámetro y material de la barra, acabado superficial, dimensiones y forma de la roza, tipo de adhesivo. En el caso de anclajes de FRP tipo pasador la caracterización incluye: tipo de fibra, sistema de fabricación del anclajes y diámetro del mismo, radio de expansión del abanico, espaciamiento longitudinal de anclajes, número de filas de anclajes, número de láminas del refuerzo, longitud adherida tras el anclaje; es compleja la sistematización de resultados de los autores de las campañas expuestas ya que algunos de estos parámetros varían impidiendo la comparación. El capítulo 5 presenta los ensayos empleados para estas campañas de anclajes, distinguiéndose entre ensayos de modo I, tipo tracción directa o arrancamiento, que servirían para sistemas NSM o para cuantificar la resistencia individual de anclajes tipo pasador; ensayos de modo II, tipo corte simple, que se asemeja más a las condiciones de trabajo de los refuerzos. El presente texto se realiza con objeto de abrir una posible investigación sobre los anclajes tipo pasador, considerándose que junto con los sistemas de barra embebida son los que permiten una mayor versatilidad de diseño para los refuerzos de FRP y siendo su eficacia aún difícil de aislar por el número de parámetros de diseño. Rehabilitation of built heritage is becoming increasingly frequent, including repair of damaged works and conditioning for a new use or higher loads. In this work it has been considered the study of masonry wall reinforcement, as most buildings and civil works have load bearing walls or at least infilled masonry walls in concrete and steel structures. Before repairing or reinforcing an structure, it is important to analyse its deficiencies, its mechanical properties and both existing and potential loads; chapter 1, section 4 includes the most common rehabilitation methods when structural reinforcement is not needed, as well as traditional reinforcement techniques (internal and external reinforcement) In the last years the FRP reinforcement system has been adopted for masonry walls. FRP materials for reinforcement were initially used for concrete pillars and beams. FRP reinforcement includes two main techniques: surface mounted laminates (SM) and near surface mounted bars (NSM); one of them may be more accurate according to the need for reinforcement and main load, accessibility for installation and aesthetic requirements. One of the main constraints of FRP systems is not reaching maximum load for material due to premature debonding failure, which can be caused by surface irregularities so surface preparation is necessary. But debonding (or delamination for SM techniques) can also be a consequence of insufficient anchorage length or stress concentration. In order to provide an accurate mechanical characterisation of walls, chapter 2 summarises the calculation methods included in guidelines as well as alternative formulations for old masonry walls as historic wall properties are more complicated to obtain due to heterogeneity and data gaps (specially for mortars). The next step is designing reinforcement system; to date there are scarce regulations for walls reinforcement with FRP: ACI 440 7R-10 includes a protocol without considering the potential benefits provided by anchorage devices and with conservative values for reinforcement efficiency. As noted above, the main problem of FRP masonry walls reinforcement is failure mode. Recently, some authors have performed studies with different anchorage systems, finding that these systems are able to delay or prevent debonding . Studies include the following anchorage systems: Overlap, embedded bars, shear keys, shear restraint and fiber anchors. Chapter 4 briefly describes several experimental works between years 2000 and 2013, concerning different anchorage systems. The main parameters that measure the anchorage efficiency are: failure mode, failure load increase, displacements (in order to evaluate the ductility of the system); all these data points strongly depend on: reinforcement system, FRP fibers, anchorage system, and also on the specific anchorage parameters. Specific anchorage parameters are a function of the anchorage system used. The embedded bar system have design variables which can be identified as: bar diameter and material, surface finish, groove dimensions, and adhesive. In FRP anchorages (spikes) a complete design characterisation should include: type of fiber, manufacturing process, diameter, fan orientation, anchor splay width, anchor longitudinal spacing and number or rows, number or FRP sheet plies, bonded length beyond anchorage devices,...the parameters considered differ from some authors to others, so the comparison of results is quite complicated. Chapter 5 includes the most common tests used in experimental investigations on bond-behaviour and anchorage characterisation: direct shear tests (with variations single-shear and double-shear), pullout tests and bending tests. Each of them may be used according to the data needed. The purpose of this text is to promote further investigation of anchor spikes, accepting that both FRP anchors and embedded bars are the most versatile anchorage systems of FRP reinforcement and considering that to date its efficiency cannot be evaluated as there are too many design uncertainties.