aportes de las fibras metálicas y sintéticas en concretos

aportes de las fibras metálicas y sintéticas en concretos

APORTES DE LAS FIBRAS
METÁLICAS Y SINTÉTICAS
EN CONCRETOS
FIBROREFORZADOS
Maccaferri Mundial
Maccaferri America Latina
Unidades Brasil
Unidades Brasil
SOLUCIONES A LA INGENIERIA ESTRUCTURA
FIBRAS WIRAND®
 FF1 (50x1.00) L/D>50
 FF3 (50x0.75) L/D>67
 FF4 (60x0.80) L/D>75
 FFG1 (60x0.80) L/D>75
 FS3N (33x0.75) L/D>44
 FS8 (25x0.75) L/D>33
Pisos, Pavimentos e
Pré-Fabricados
Concreto Projetado
SOLUCIONES A LA INGENIERIA ESTRUCTU
FIBROMAC® 12
Multifilamentos de polipropileno
Unidades Brasil
Geosinteticos
Unidades Brasil
Unidades Brasil
Geocompuestos Para Drenaje
Macdrain 1L
Unidades Brasil
Geocompuestos Para Drenaje
Macdrain 2L y 2S
Unidades Brasil
Geocompuestos Para Drenaje
Macdrain 2L FP
Unidades Brasil
Geocompuestos Para Drenaje
Macdrain TD
Unidades Brasil
Tecnología del Hormigón
Reforzado con Fibras
Histórico del Uso de las Fibras en la Construcción Civil
Muros en la Mesopotamia
(1.400 a.C.)
Muralla de China
(214 a.C.)
Carreteras Incas
(214 d.C.)
Histórico del Uso de las Fibras en la
Construcción Civil
Desarrollos más recientes:
• (1800) Fibras de Amianto
• (1920) Fibras de Vidrio
• (1964) Fibras de Acero
• (1980) Fibras Sintéticas
El Hormigón
“El hormigón posee una serie de características que lo
mantiene como el material estructural más utilizado en el
mundo. Sin embargo, el hormigón tiene una serie de
limitaciones, como su comportamiento frágil y la baja
capacidad de deformación antes de la rotura. Como
consecuencia de su fragilidad, su resistencia a la tracción
es muy baja cuando es comparada con su resistencia a la
compresión”
Una de las alternativas técnicas que podemos utilizar
para minimizar esas limitaciones es el uso de fibras
Las Fibras
“La introducción de fibras en el hormigón tiene como objetivo
minimizar el comportamiento frágil característico del mismo,
presentando una resistencia residual a los esfuerzos en él aplicados
incluso después de la fisuración. La alteración del comportamiento es
función de las características de las fibras, de la matriz de hormigón y
de su interacción”
Ductilidad: Es la capacidad de un material de poder aceptar apreciables
deformaciones conservando buena resistencia.
Tenacidad : Es la energía que se absorbe antes de alcanzar la rotura. Como
consecuencia de el vinculo generado entre el concreto y las fibras de acero.
El Hormigón Fibroreforzado
Es importante destacar que con los bajos contenidos de
fibras usualmente incorporados a los concretos no
representa cambios apreciables en su comportamiento.
Bajo cantidades adecuadas, su comportamiento tiende a a
ser dúctil, debido la redistribución de tensiones propiciada
por el elemento fibroso.
Concepto de Tenacidad
Comportamiento elástico:
vidrio, hormigón
Comportamiento elasto-plastico:
acero
”Brittle”
”Tough”
Strain
Strain
Comportamiento elasto-plastico:
RC, HFRA
”Tough”
Strain
El Hormigón Fibroreforzado
Basado en las publicaciones de ACI sobre el tema,
que ya tenia una comisión de estudios organizada en
1966 (comité 544), un factor muy importante a ser
aclarado es que las fibra agregada al hormigón no tiene
por finalidad sustituir la armadura convencional, sin
embargo, eso es posible en las estructuras donde se
puedan garantizar una significativa redistribución de
esfuerzos, como por ejemplo pisos apoyados sobre
suelo, túneles, dovelas, etc.
Principales Aplicaciones
Hormigón Proyectado
Pisos y Pavimentos
Elementos
Prefabricados
El Hormigón Reforzado con Fibras - Ventajas
Constructivas:
• Sustitución parcial o total del refuerzo convencional
(malla, barras)
• Reducción del tiempo de ejecución (mano de obra)
• Refuerzo correctamente ubicado en la estructura
Estructural:
• Mejor control de las fisuraciones
• Menor permeabilidad
• Mayor durabilidad
• Mejor resisténcia al impacto
• Mayor resisténcia a la fatiga
Solución en hormigón Armado Convencional
Solución en hormigón Reforzado con Fibras de Acero
Hormigón Reforzado con Fibras
MAYOR DURABILIDAD
Las fibras de acero, así como el acero de construcción común, no
reciben ningún tratamiento para evitar la corrosión y su durabilidad
está condicionada a su confinamiento en el medio fuertemente
alcalino del hormigón donde permanecerá pasivada.
Como las fibras restringen la propagación de las fisuras en el
hormigón , se tiene un aumento de la resistencia a la entrada de
agentes agresivos con el consecuente aumento de la durabilidad
de la estructura.
Fibras,
¿cual
utilizar??
El Hormigón Fibroreforzado
El módulo de elasticidad y la resistencia mecánica son las dos
propiedades más importantes en la definición de la capacidad
de refuerzo que la fibra puede proporcionar en el hormigón
Ejemplo de Fibras de Bajo Módulo Elástico
Fibra de Celulosa
Fibra de Polipropileno
Hormigón con Fibras de Polipropileno
PREVENCIÓN DE FISURAS POR RETRACIÓN
hormigón sin fibra
600 g/m³ de fibras de
Polipropileno
Propiedades de las fibras de Polipropileno
H2O
hormigón simple
hormigón con fibras
de polipropileno
Hidratación controlada
 Reduce encogimiento
 Mayor esfuerzo temprano
 Mayor densidad del mortero
Propiedades de las fibras de
Polipropileno
... En fase temprana
•
•
•
•
•
•
Control de hidratación
Homogenea evaporación
Control de esfuerzos locales por retracción
Concreto más impermeable
Reduce la fisuración por retracción plástica.
Mejora aspecto superficial de concreto
 Una mejor matriz mas fuerte y densa
Hormigón con Fibras de
Polipropileno
RESISTENCIA AL FUEGO
En concreto endurecido…
The fibers will have disappeared creating
voidsAt
in160
the °C
concrete
when
temperature
the fibers
willthe
start
to melt.
reaches 360 °C.
Vapour pressure is released through the
newly formed voids
Explosive spalling is substantially reduced.
Heat Source
1100 Deg/C
Hormigón con Fibras de Polipropileno
RESISTENCIA AL FUEGO
Hormigón con Fibras de Polipropileno
RESISTENCIA AL FUEGO
Hormigón Simple
Hormigón con fibras de PP
(2kg/m³)
Características de las fibras de hilo de acero
•
•
•
•
•
•
•
Ejemplo de Fibra de Acero:
Longitud L:
50 mm
Diámetro De:
0.75 mm
Relación l = L/De:
67
Resistencia a tracción:
1300 MPa
Forma:
amoldada
Composición química:
bajo contenido de carbono
Fibras por Kg: 5710 unidades.
Características de las fibras de hilo de acero
Ejemplo de Fibra de Acero:
Cuadro normativo para especificación:
ASTM A820 Standard Specification for Steel Fibers for Fiber Reinforced
Concrete
ASTM C1116 Standard Specification for Fiber reinforced concrete and
Shotcrete
UNI 11037 Steel Fibres for Concrete
EN 14889-1 Fibers for concrete : Steel Fibres
EN14889 Fibers for Concrete : Polymer Fibres
ABNT NBR 15530:07 Fibras para Concreto – Especificação
ABNT NBR 8890:07 Tubo de concreto de seção circular para águas
pluviais e esgotos sanitários - Requisitos e métodos de ensaios
Cuadro normativo para diseño
construcción y control:
RILEM
UNI
EN
ASTM
ACI
TR63
Requerimiento mínimo para una conducta
estructural
LOAD
Para garantizar un comportamiento estructural estable , el hormigón
fibroreforzado debe alcanzar al menos un 50% del MR como
resistencia residual a ser tomada en cuenta como parámetro de
diseño.
feq(0,6 – 3,0) ≥ 0,5 fIf
fIf
U1
U2
CTOD0 CTOD0 +0,6mm
CTOD0+3 mm
CTOD
Tenacidad - Fibras de acero vs. Fibras
sintéticas
Fibra de Acero
(0,5% en volumen = 39 kg/m³)
Fibra Sintética
(0,5% en volumen = 4,55 kg/m³)
APLICACIONES
PISOS Y PAVIMENTOS
HORMIGÓN PROYECTADO
PREFABRICADOS
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
Pavimentación industrial
Pavimentación aeroportuaria
Pavimentación portuaria
Pavimentación de avenidas
Fundación para maquinas vibratorias
Reparación de superficies
PISOS Y PAVIMENTOS
VENTAJAS
Más RÁPIDA Y ECONÓMICA
Mayor resistencia al IMPACTO
Mayor resistencia a la VARIACIÓN TÉRMICA
Mejor comportamiento la FATIGA
Sección RESISTENTE Y HOMOGÉNEA EN TODO SU ESPESOR
MENOR espacio para almacenamiento
Reducción de espesores con la
aplicación de hormigón fibroreforzado
Solución convencional:
• 20 cm de hormigón
• 2 capas de refuerzo
• 5 cms de hormigón pobre
Solución fibrorefrozada:
• 17 cm de hormigón fibroreforzado
• 30 kg/m³ de fibras de acero
• 0,6 kg/m³ de fibras de PP
Misma capacidad de carga, menor costo,
mayor eficiencia!!!!
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
Problema de spalling en los bordes
Menor mantenimiento con la solución fibrorefrozada
PISOS Y PAVIMENTOS
El Hormigón fibroreforzado puede ser lanzado directamente del camión
PISOS Y PAVIMENTOS
El Hormigón fibroreforzado puede ser lanzado directamente del camión
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
Juntas de Control
Plain: ≥ d/4
SFRC: ≥ d/3
d
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
Aislamiento y refuerzo en los bordes
PISOS Y PAVIMENTOS
Sumideros o colectores de agua
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
PISOS Y PAVIMENTOS
PREFABRICADOS
PREFABRICADOS
Paredes prefabricados;
Paneles de cierre prefabricados;
Tuberías;
Dovelas para túneles;
Tanques de agua;
Elementos resistentes al fuego.
HORMIGÓN PROYECTADO
HORMIGÓN PROYECTADO
Solución Convencional
shotcrete en hormigón simple
Roca
Efecto sombra y la posibilidad de mayor pérdida
por rebote.
malla electrosoldada
anclaje de la malla
recubrimiento de la malla
Solución en Hormigón Fibroreforzado
Roca
shotcrete en hormigón reforzado con fibras de
acero
contacto entre del revestimiento
con la roca sin fallas
El Hormigón Reforzado con Fibras - Ventajas
• Ahorro de Material
• Mayor capacidad productiva
• Mayor seguridad
APLICACIONES en Hormigón Refozado con Fibras;
Revestimiento de Túneles
Revestimiento primário
Hormigón proyectado
Revestimiento definitivo
Hormigón proyectado
Anillos Prefabricados
(dovelas)
Dovelas
Bodega IHM Madrid
Piso Industrial 40 Ton FF1
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Ing. Oscar Leonardo Gonzalez
Jefe del Depto. Comercial Maccaferri de Colombia
[email protected]
CEL: 3106180687