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Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español
Pedro Serna Ros
Universitat Politècnica de València
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Índice
Estadísticas
Aplicaciones de HRF en España
Experiencias UPV con HRF
Dos éxitos y un fracaso
Continuará…
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Consumo de Fibras
Nivel Mundial: 500.000 Tm/año
Nivel España: entre 15.000 y 20.000 Tm
Reparto por aplicación: - Subterránea: 60%
- Pavimentos: 30%
- Prefabricados: 5%
- Otros: 5%
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Aplicaciones de HRF en España
De diferentes proyectistas
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TENGELMANN - Dos Hermanas (SEVILLA)
Centros logísticos – Pavimentos sin juntas
LIEBHERR - POL. LOS AGUSTINOS (PAMPLONA)
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CENTRO LOGISTICO PORCELANOSA
Instalaciones Militares
CERRO MURIANO 1991
30.000 m²
Espesor de hormigón: 17 cm
35 kg/m³ RC 80/60 BN
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TERMINAL DE CONTENEDORES PROYECTO: AUTORIDAD PORTUARIA PUERTO DE VIGO
SUPERFICIE: 130.000 m²
CONSTRUCCIÓN: 1996 - 2010
DRAMIX
RC 80/60 BN
MAERSK - JUAN CARLOS I SUPERFICIE: 250.000 m²
espesor 30 cm
PROYECTO: ALATEC
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Pavimento en Túnel Autopista Cartagena - Vera
(fuego) TUNEL AVE – CÁRTAMA Hormigón proyectado
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AVE
Atocha -Chamartin
Metro Legazpi
DOVELAS EN TÚNELES
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REFINERIA DE ACEITE (HUELVA)
Solera sobre pilotes
almacén logístico de Decathlon (Madrid, Marzo 2012): 25.000 m2 - Espesor: 30cm - H-30 luz: 4 x 4 m 40 kg/m3 de fibra ArcelorMittal “Twincone 1/54”
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Capa de compresión en Forjados Loma Colmenar - Ceuta
Losas de forjado oficinas 5 plantas Mondragón (Guipúzcoa, Octubre 2007): Superficie / planta: 700m2 Espesor: 30cm - Luces: 7.8 x 8.0 m H-30 + 100 kg/m3 de fibra ArcelorMittal “Tabix 1.3/50”
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IBERDROLA CIMENTACIÓN DE TURBINAS
Nogueira de Ramuín - Ourense
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Fibre type: RC-80/60-CN
Concrete: SCC 45/55
Prefabricados
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Nichos Prefabricados. Fibras para siempre
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Aplicaciones de HRF en España
Experiencia UPV - ICITECH
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Varadero – Puerto de Vinaroz - 2010
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Construcción de JChypar, una estructura laminar delgada de
HRF A. Domingo
C. Lázaro
P. Serna
Restaurante
Parque
Oceanográfico
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Antecedentes
Restaurante Los Manantiales
Xochimilco, Mexico - arquitecto Felix Candela - 1957
Espesor 4 cm
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Condiciones Diseño de Felix Candela
Sin nervios en el borde libre
De hormigón - Encofrado a una cara
Transiciones suaves en los nervios
Mínimo espesor = 6 cm y sólo una capa de armado Dimensionamiento
Espesor básico ..................... 6 cm (70% sup.) (Rec. > 2 cm)
Canto máximo en apoyos..... 75 cm - Articulado Espesor en clave................... 22,5 cm
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Diseño y análisis estructural
• Análisis elástico - lineal
• Programa E.F. SAP2000
• E.F. tipo lámina
• Resultados:
– Fuerzas de membrana – Arm. base: 8 - 15 x 15 cm
– Flexión, cortante… - Fibras
• Verificación en el resto - ELU de
• Necesidad de Utilizar Hormigón con Fibras • Desarrollar tensiones de tracción en la sección fisurada.
• Reducir el ancho y separación de fisuras
• Aumentar la ductilidad estructural. (Sismo)
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Ensayos de verificación
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Análisis seccional
fct,el fct,sp fct,pl
Fase Elástica Fisuración en Tracción Límite fc>>fct,pl
fct,el = 6 M / b h2 fct,pl = 2 M / b h2 Resistencia residual en el límite: fct,pl = 0,33 fct,el
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Sobre probetas
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Secc. 100x100 RC
Secc. 100x60 SFRC
Secc. 100x60 RC
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Load deflection behavior - with fibers
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0 20 40 60 80 100
Deflection (mm)
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Test results
0.37 fct,eq,150=0
0.37fct,eq,150=1
0.37fct,eq,150=2
Theoretical
values
SFR Shotcrete specimen 9
Re-bar depth 30 mm
![Page 28: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/28.jpg)
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Bending tests on shell specimens
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Conclusiones Gran sensibilidad a la posición de la armadura
El modelo propuesto muestra un buen ajuste en el comportamiento carga - flecha
Con fibras: Aumenta la carga de rotura (entre 18% y 50%)
Reduce la deformación
Da mayor uniformidad de resultados
![Page 30: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/30.jpg)
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Método – Diagrama de Interacción N – Con Malla central
Fibras – 50 Kg / m3 – Res. Residual a Tracción : 0,6 N / mm2
Nervios – Sin considerar las fibras
Pandeo – Análisis No lineal – Iterativo - despreciables
![Page 31: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/31.jpg)
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Materiales Hormigón fck 30 Mpa , E = 32000 Mpa , = 0,2 Fibras Dramix ZP 305 (l = 35 mm , l / d = 80) Acero B 500 S
dosificación
Cemento BL II 42,5 300 Kgr / m3
A / C 0,5
Tamaño máximo árido 10 mm
Fibra Dramix ZP 305 50 Kg/m3
![Page 32: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/32.jpg)
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JChypar shell Construction
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Encofrado
de madera
Cimbra
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Armado
de base
y
Nervios Apoyos
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Proyectado
y Acabado
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Proyección y Curado
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Aspecto
Final
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Conclusiones
- El diseño de la Lámina es sencillo
- SFRC es un material adecuado
- La Construccion es posible
Sin metodos especiales
Sin Fisuras
- Con costes competitivos
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Conclusions
A. Domingo
C. Lázaro
P. Serna
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Paseo Maritimo - Benidorm
¿Un fracaso … ?
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13
COLECTOR SANEAMIENTO
AGUAS NEGRAS DEL MINISTERIO
MODIFICADO (POLIESTER FIBRA
DE VIDRIO ø600).
ZANJA PARA MEDIA
TENSIÓN A ELIMINAR,
PREVIA INSTALACIÓN
DE NUEVA ZANJA EN
PARALELO EN
CALZADA
NUEVO COLECTOR DE
SANEAMIENTO AGUAS
PLUVIALES PVC
DESAGÜES A
BARRANCOS.
ZANJA PARA
ALUMBRADO PÚBLICO
Y SEÑALIZACIÓN
TRÁFICO A ELIMINAR
NUEVA ZANJA PARA
MEDIA TENSIÓN
PARALELA A LA ORIGINAL
COLECTOR DE
SANEAMIENTO AGUAS
PLUVIALES A ELIMINAR
(FIBROCEMENTO ø400)
ZANJA PARA INSTALACIÓN
TELEFONIA NO
MODIFICADA SE
RECRECERÁN LAS
ARQUETAS DE REGISTRO
PARA ADAPTAR NUEVOS
RASANTES. SE
MANTENDRÁN TAPAS
EXISTENTES
NUEVO COLECTOR AGUA
POTABLE PRIMARIO EN
PARALELO AL EXISTENTE
COLECTOR AGUA POTABLE
PRIMARIO EXISTENTE
(FIBROCEMENTO Ø160) A
ELIMINAR
COLECTOR DE SANEAMIENTO
AGUAS NEGRAS NO
MODIFICADO
(FIBROCEMENTO ø160)
NUEVA ZANJA PARA CONTROL
DE TRAFICO ANEXA A LA
EXISTENTE DE BT
ZANJA PARA BAJA TENSIÓN
SUMINISTRO ABONADOS
ADAPTADA PARA NUEVOS
USOS. SE MANTENDRÁ SU
POSICIÓN Y CIRCUITOS Y
AMPLIARÁ PARA NUEVAS
LINEAS ALUMBRADO PÚBLICO.
COLECTOR AGUA POTABLE
SECUNDARIO NO MODIFICADO
NUEVO COLECTOR
SANEAMIENTO AGUAS
NEGRAS DEL MINISTERIO
SECCION D-D'
Consellería de Infraesteructures i Transports Arquitectos: - Ferrater - Martí Diseño estructural:
- P. Serna - T. Ribeiro
Paseo Maritimo - Benidorm
![Page 42: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/42.jpg)
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- Doble curvatura - No reglada - Hormigón blanco - Ambiente marino
- Fibras como único refuerzo - Proyección – Vía húmeda
Condicionantes
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13
Análisis estructural Análisis elástico lineal
2 D max = 3,9 MPa 3 D
Fisuración
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13
Análisis estructural Análisis No lineal - ANSYS Hormigón –
E.F sólido fisurable
Fibras – Armadura eq. unif.
Huang
Fisura max. = 0,005 m
- Criterios de seguridad
1
MN MX
b23
-.280466-.060212
.160042.380296
.60055.820804
1.0411.261
1.4821.702
SEP 27 2007
11:16:08
NODAL SOLUTION
STEP=1
SUB =400
TIME=1
S1 (AVG)
DMX =.00429
SMN =-.280466
SMX =1.702
![Page 46: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/46.jpg)
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¿Porqué NO? - Prisas - Energía / Potencia - en proyección - Vía - Seca / Húmeda
![Page 48: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/48.jpg)
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Ejecución Final Armado – Galvanizado Micro fibra sintética Separadores 12 cm de espesor
![Page 49: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/49.jpg)
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13
BIEN
![Page 50: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/50.jpg)
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¿BIEN?
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13
Aplicaciones con HMAR -
UHPFRC:
Serna Ros, Pedro; López Martinez Juán Ángel;
Camacho Torregrosa, Esteban
![Page 52: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/52.jpg)
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13
Dosages
↑ cement and silica fume
↓ ↓ W/C ratio
↑ % of steel fibers, ↑ tensile strength
(¿Hybrid?)
selected aggregates, ↓ maximum diameter
High capacity theory -- Ultra Fines
Last generation admixtures
Requirements
Requires ↑ intensive mixer
↑ mixing times
Steam Curing (op)
52
![Page 53: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/53.jpg)
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13
Characterization – Hardened State
Flexural Test Dimensions – Notch…:
No Agreement - Orientation influence? YES - ¿Representative?
53
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Invers Analysis
Strain / Crack opening ¿?
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Hybrid
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Characterization – Hardened State
No homogeneous No Isotropic Different Properties Variation --- Important Influence of Cooling Process --- ¿What Safety Coefficients?
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Developped Applications
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Floor System
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Wall System
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Bolted Joints for UHPFRC Precast Prestressed Elements
Advantages Precast - Fast system Easy transport and assembling
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Proyecto Gar-Field
Garden Art-FurnIture ELements Development
Juan Ángel López Esteban Camacho
Coordinado por Pedro Serna
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Aspects
Avoid fibers in surface
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jewelry – Menis Arquitecto
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Pasarela
Barranco de las Ovejas
– Alicante –
Un Reto
Serna Ros, Pedro;
López Martinez Juán Ángel;
Camacho Torregrosa, Esteban;
Coll García, Hugo
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Objectivos Económicamente competitiva con alternativa en acero
(PRECIO PREFIJADO)
Verificar la seguridad estructural AFGC-SETRA Recommendations for UHPC
Ensayos Representativos
Resolver problemas estructurales Pandeo
Juntas de Construccion
SLS en elements a tracción pura
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Condicionantes
Geométricos 43.5 de luz libre entre apoyos Cota tablero 44 cm sobre Cota Fondo pasarela Pendiente máxima del 6% Anchura 3 m
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Ejecución y Transporte Sección transversal en artesa. Pendiente del alma 6V:1H Cordón superior hacia el interior de la pasarela Máxima anchura del fondo exterior de la pasarela 2.90 m
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Design
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Alma Triangulada tipo Warren solicitaciones axiales. Eficiencia estructural estética Longitud de las diagonales adaptada bajo impacto visual
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CRITERIOS DE CÁLCULO Esfuerzos mediante SAP2000
Análisis elástico lineal para el sistema primario Modelo viga continua con redistribución para las losas
Recomendaciones de la AFGC
Caracterización a tracción ensayos a flexión a 4 puntos
Probetas 100x100x500 sistema primario Probetas 150x30x450 placas del tablero
ley a tracción -- análisis inverso (Método propio)
k = 1. La orientación - elementos de dimensiones similares
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Tracción
Sistema Primario Placas
Compresión : fck = 135 MPa
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Buckling Non-linear analysis for the worst load combination
• Fast convergence process
• Small lateral displacements • Second order section-forces checked
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• Precast the whole footbridge at the factory • In 4th steps • Construction joints
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Truss Test
Trusses are usually designed in steel Why a truss? • UHPFRC needs lightweight designs to be competitive • A truss makes a light design possible • Elements are mainly subjected to axial forces • High compressive strength
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ε = 2 %0
No visible cracking until reinforcement yielding stress
Truss Test
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Construcción de la pasarela
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Acabado
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CONCLUSIONS
Yes we can Structure Price: 1,5 € / kg
Peso 4.8 kN/m2 incluyendo tablero y barandilla
Similar al de la estructura metálica previamente diseñada
![Page 81: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/81.jpg)
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But – We need standards - Concretes typification - Test Methodologies - Design Criteria - Safety Margins - Structural reliability…
![Page 82: Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español - aceweb.cataceweb.cat/web2015/wp-content/uploads/2015/11/Pedro_Serna.pdf · Gran sensibilidad a la posición de la armadura El modelo](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022051720/5a78b52c7f8b9a273b8d96b1/html5/thumbnails/82.jpg)
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¿Y ahora qué?
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Pasarela sobre autopista
Puçol - Valencia
Serna Ros, Pedro;
López Martinez Juán Ángel;
Camacho Torregrosa, Esteban;
Coll García, Hugo
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UHPFRC:
Serna Ros, Pedro;
López Martinez Juán Ángel;
Camacho Torregrosa, Esteban
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THANKS FOR YOUR ATTENTION
Serna Ros, Pedro; López Martinez Juán Ángel;
Camacho Torregrosa, Esteban
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