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5/13/2018 Manual Fibracero - slidepdf.com

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Manual de Fibracero®

- Construcción y Servicios Página 1 de 49


Agosto de 1999





Contenido

1. Generalidades ....................................... 3

1.1 Antecedentes..................................................3

1.2 Componentes del Hormigón Reforzado conFibras de Acero (HRFA) ....................................4

1.3 Propiedades y ventajas del HRFA.......................4

1.4 Aplicaciones del HRFA ......................................5

1.5 Tipos de fibras de acero ...................................5

2. Características técnicas de las fibras deacero................................................... 6

2.1 Diseño de las fibras de acero.............................6

2.2 Factor de forma largo/diámetro (l/d)..................6

2.3 Influencia del tipo de anclaje y forma de lafibra...............................................................8

2.4 Influencia de la cantidad de fibras y deldiámetro del agregado grueso.........................10

3. Características técnicas de las fibrasTabix ..................................................13

4. Aplicaciones del HRFA............................13

4.1 Aplicación y diseño de pisos industrialescontinuos de HRFA sin juntas aserradas ........... 13

4.2 Pavimentos rígidos de hormigón compactadoa rodillo (HCR) ..............................................15

4.3 Shotcrete (hormigón proyectado) ....................17

4.4 Industria del Premoldeado.............................. 18

4.5 Tableros metálicos......................................... 18

4.6 Erosión/Cavitación......................................... 19

4.7 Otras aplicaciones.......................................... 19

5. Elaboración del Hormigón Reforzadocon Fibras de Acero (HRFA) ....................19

5.1 Dosificación .................................................. 19

5.2 Incorporación de la fibra y mezclado de lasfibras Tabix...................................................21

6. Técnicas Constructivas del pisoindustrial.............................................22

6.1 Pisos industriales sin juntas ............................ 22

6.2 Preparación de la sub-rasante ......................... 23

6.3 Las juntas..................................................... 23

6.4 Tratamiento superficial................................... 25

6.5 Curado......................................................... 26

6.6 Cuidados del piso industrial antes de su uso ......27

6.7 Fisuraciones ..................................................27

7. Propiedades mecánicas del HRFA............ 28

7.1 Generalidades ...............................................28

7.2 Compresión...................................................29

7.3 Resistencia a la flexión ...................................29

7.4 Tenacidad a la flexión.....................................37

7.5 Resistencia a la abrasión, cavitación yerosión .........................................................37

7.6 Comportamiento bajo cargas dinámicas ............38

7.7 Impacto en un hormigón con fibras ..................388. Diseño de un piso industrial................... 40

8.1 Bases ...........................................................40

8.2 Información general .......................................40

8.3 Tipo de suelo en el que se apoyará la losa.........40

8.4 Resistencia de una losa de hormigónreforzado con fibras........................................42

8.5 Cargas..........................................................43

8.6 Combinación de las cargas y diseño .................46

9. Formulario para diseñar con fibras Tabix.. 47





1.

Generalidades1.1 Antecedentes

El problema de la fisuración en pavimentos rígidos.

En las mezclas, el uso de un aglomerante hidráulico causa contracción. El hormigón,un material con alto contenido de cemento, es particularmente susceptible a estefenómeno. El efecto de la contracción, al cual deben agregarse las variaciones detemperatura, crean grandes tensiones internas, las cuales son mayores que la propia

resistencia del hormigón cuando tiene poca edad, y hacen que el material se fisure,provocando la formación de grietas.

El mortero, que cubre los vacíos entre los agregados, es el causante delproblema de la fisuración en el hormigón ante la presencia del agua, ya que éstase agrega en mayor cantidad de lo necesario para la hidratación del cemento,con el objeto de obtener mayor trabajabilidad en el hormigón.

Durante el proceso de fraguado, el agua en exceso se evapora y el hormigónexuda. Se forman así vacíos capilares (que son los canales por donde circula elagua), que hacen que el hormigón se contraiga, lo que se conoce comocontracción por fraguado; estos vacíos constituyen las potenciales fisuras

del hormigón, cuando los canales se van agrandando y uniendo entre sí.

Para evitar la fisuración aleatoria, la idea original era cortar la losa en un planodeterminado, para crear puntos de debilidad (juntas) en donde la fisuraciónpodría ocurrir preferentemente. Sin embargo, las juntas constituían unpotencial ingreso de agua y se notaron en estos pavimentos, movimientosrelativos entre los bloques de losas. Para reducir la incidencia de este problemase agregaron barras de acero al hormigón, denominadas “pasadores”.

El próximo paso fue ubicar barras de acero en toda la superficie de la losa. Seinventó la técnica constructiva de los pavimentos rígidos de hormigón. En un

hormigón no reforzado, las fisuras eran grandes y anchas y con esta técnica setransformaron en finas y mejor distribuidas: se obtuvo el control de lafisuración.

El último paso dado en el control de la fisuración fue la incorporación de fibras alhormigón. Inicialmente se desarrollaron fibras plásticas, que incorporadas alhormigón fresco tienen la propiedad de absorber agua y retener la exhudación.Este tipo de fibras no cumple ninguna función luego que el hormigón hayaendurecido, ya que no siguen controlando la fisuración y no sirven comorefuerzo, porque su módulo de elasticidad es mucho menor que el módulo deelasticidad del hormigón (aproximadamente Epolipropileno = 1/3 Ehormigón)





Con el desarrollo de las fibras metálicas, se lograron mejorar las mismaspropiedades en estado fresco que con las fibras plásticas, pero además semejoraron todas las propiedades del hormigón endurecido.

Debido al aumento de la resistencia a la flexión mostrada a través de ensayos,se verificó que se podía sustituir la armadura convencional que se colocabapara tomar dichos esfuerzos con fibras de acero especialmente diseñadas.

1.2 Componentes del Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (HRFA)

El hormigón reforzado con fibras de acero se compone de fibras de acero y elhormigón tradicional, formado por los agregados, cemento y agua; y en algunoscasos con el agregado de mejoradores y aditivos.

La dosificaciones varían de 20 kg/m3 de hormigón (valores menores no resultanbeneficiosos) a 50 kg/m3 (mayores cantidades dificultan su trabajabilidad).

1.3 Propiedades y ventajas del HRFA

La inclusión de fibras de acero en el hormigón provee las siguientescaracterísticas:

§ las fibras de acero cosen las fisuras del hormigón formando un “puente” entre losagregados gruesos, permitiendo una formación controlada de las fisuras, yllevando al hormigón a un comportamiento dúctil luego de la fisuración inicial,evitando así la fractura frágil;

§ provee un refuerzo uniforme en las tres direcciones, convirtiéndolo en un materialisótropo y homogéneo, con igual rendimiento en todas las direcciones;

§ mejora la resistencia a tracción, flexión y corte, produciendo un aumento de lacapacidad portante;

§ logra alta resiliencia (capacidad de absorción de energía en el impacto) yresistencia al impacto para solicitaciones dinámicas;

§ brinda capacidad adicional de resistencia, debido a la redistribución del momentoplástico en caso de solicitaciones localizadas;

§ permite ahorros de material ya que las dimensiones de los elementos proyectadoscon el hormigón fibrado pueden disminuirse conservando las mismas propiedades;

§ en pisos industriales en ambientes cerrados se reducen los períodos deconstrucción por la no necesidad de creación de juntas y la independencia de lascondiciones climáticas;

§ se eliminan los defectos que causan en la estructura la mala colocación delrefuerzo tradicional de barras;

§ se mejora la terminación de los bordes de los elementos estructuraleshormigonados, ya que las fibras llegan a todos los extremos del mismo;

§ provee excelente resistencia a la corrosión, ya que controla la abertura de lasfisuras y por ende la entrada de agua;

§ debido a las características isotrópicas y a la repartición uniforme de fibras entoda la estructura, es ideal para cargas sin punto de aplicación definida.





1.4 Aplicaciones del HRFA

Las aplicaciones más comunes del HRFA son:

§ elementos de grandes dimensiones, con mucha superficie expuesta§ pavimentos continuos sin juntas§ pisos industriales de alto tránsito§ plateas y fundaciones§ shotcrete (hormigón proyectado) para revestimiento de túneles y estabilidad de

taludes§ elementos premoldeados§ recubrimientos refractarios§ pistas de carreteo y aterrizaje§ estructuras hidráulicas

1.5 Tipos de fibras de acero

Hay distintos tipos de fibras y la selección y dosificación de cada una de ellasdepende del uso que tendrá la estructura.

Fig. 1 - Forma de fibras

• Fibras onduladas

Modelo Tabix

• Fibras con extremos en forma de cono

Modelo Twincone

• Fibras con extremos en forma de gancho

Modelo He

• Fibras con extremos chatos





2. Características técnicas de las fibras deacero

2.1 Diseño de las fibras de acero

Las fibras de acero están diseñadas en función de tres aspectos importantes, queson analizados para observar cómo incide el diseño en el comportamiento delhormigón endurecido, conservando la trabajabilidad en el hormigón fresco:

§ diámetro§ longitud§ forma

La influencia depende del tipo de fibra, su geometría, su dosificación, suorientación y la colaboración entre la fibra y la matriz de hormigón.

2.2 Factor de forma largo/diámetro (l/d)

La relación entre el largo y el diámetro de la fibra es el parámetro más adecuadopara caracterizar la geometría de un tipo de fibra y tiene gran influencia en elcomportamiento y la trabajabilidad del hormigón.

La evolución de la fisuración se detiene debido a la adherencia entre la fibra y elmortero, por ello la tensión de adherencia debe ser mayor que la provocadainternamente por la fisura. Para ello la fibra tiene un diseño especial, mejorandola adherencia sin aumentar la longitud de anclaje.

Como la resistencia al arrancamiento es proporcional a la superficie de contacto,las secciones transversales de fibras con diámetros pequeños ofrecen másresistencia al arrancamiento por unidad de volumen que fibras las de grandiámetro, porque las primeras tienen más área superficial por unidad devolumen. Por esto, cuanto mayor sea el área superficial (o más pequeño eldiámetro) más efectiva será la adherencia de la fibra. Para un largo dado de

fibra, una gran relación l/d está asociada a una mayor eficiencia de la fibra. Coneste criterio, puede parecer que las fibras deberían tener un factor de forma losuficientemente alto para asegurar que la resistencia a la tracción aparezcacuando el compuesto falle.

A través de varias investigaciones se ha comprobado que esto no es práctico yque el uso de fibras con factores de forma mayores que 100 usualmenteprovocan una trabajabilidad inadecuada en el hormigón, una distribución nouniforme de fibras, o ambas si se usan técnicas de mezclado convencional. Lasmayoría de las mezclas usadas utilizan fibras con un factor de forma menor a100, y la falla del compuesto se debe principalmente al arrancamiento de lafibra.





Una ventaja de la falla provocada por arrancamiento se debe a que es gradual ydúctil, comparada con las fallas provocadas por la rotura de las fibras portracción, que son más rápidas y catastróficas. Generalmente cuanto más dúctilesson las fibras de acero, más dúctil y gradual es la falla del hormigón. Al someteral hormigón reforzado con fibras de acero a un ensayo de arrancamiento,

pueden suceder dos mecanismos de falla:

§ A. la fibra de acero llega a su tensión máxima de tracción y falla (longitudsupercrítica).

§

§ B. la fibra sale de la matriz (longitud subcrítica).Generalmente el caso B sucede junto con la destrucción del mortero de cementoen contacto con la fibra. La longitud óptima, denominada “longitud crítica” es laque permite los dos mecanismos de fallas al mismo tiempo. De este modo, lafibra se aprovecha al máximo.

Fig. 2 - Fuerzas actuantes durante el arrancamiento

τ⋅⋅⋅π= ldT Siendo: T: Fuerza de corte

D: Diámetro de la fibra

l: Longitud de la fibra

τ: resistencia a la adherencia delhormigón con la fibra

r

2

4

dZ σ

⋅π=

Siendo: Z: Fuerza de tracción

d: Diámetro de la fibra

σr: resistencia a la tracción de la fibra deacero

Igualando ambas fuerzas, podremos despejar la longitud que provocará ambasfallas al mismo tiempo:

r

2

4

dld σ

⋅π=τ⋅⋅⋅π

125

cm

kg204

cm

kg000.10

4d

l

2

2r

=⋅⋅

⋅

=τ⋅

σ

=

Z d

l l

τ





Al tomar, por ejemplo, una fibra recta y lisa si se reemplaza en la fórmula eldiámetro de la fibra por d =1mm, la longitud total necesaria de la fibra parasatisfacer la condición de “longitud crítica” será L=2·l=250 mm, pero con tallongitud el hormigón reforzado perdería su trabajabilidad.

Para reducir la longitud y poder aprovechar mejor la resistencia del alambre, sinperder la trabajabilidad del hormigón, se cambió la forma superficial de la fibra yel tipo de anclaje. La mayoría de los tipos de fibras tienen una longitud subcríticay son arrancadas lentamente de la matriz.

Aún con grandes deformaciones, las fibras pueden transmitir fuerzas y evitaruna fractura frágil o repentina de la estructura (comportamiento dúctil).

2.3 Influencia del tipo de anclaje y forma de la fibra

Para medir y comparar la adherencia de los distintos tipos de fibras, se realiza un

ensayo de arrancamiento en una probeta de hormigón (ver gráfico) en la cual seevalúan tres fibras. A los 28 días de colados los moldes se ensayan a tracción.

La energía que tiene que desarrollar cada fibra para arrancarse es lo que otorgaal hormigón rigidez y resistencia. Esta energía está representada por el áreabajo la curva, en unidades de kgf·mm. Los mejores tipos de fibras, sicomparamos los resultados, resultan ser la Tabix (ver curva 2 en la Fig. 2), deforma ondulada y la Twincone (ver curva 1), de cabezas cónicas.

Si bien la fibra Twincone posee una mayor carga de arrancamiento, llegando

casi al límite de rotura del acero, la Tabix desarrolla más energía (área bajo lacurva).

Fig. 3 - Dispositivo y resultados del ensayo de adherencia





2.3.1 Comentarios sobre el comportamiento de cada tipo de fibra en el ensayo dearrancamiento

Fibra recta: Se produce la destrucción de la interfasefibra-matriz del hormigón. Arrancamiento repentino.Una vez que se separan por tracción los dos moldes,la fibra lisa pierde enseguida su capacidad de carga.

Zonacomprimida

Fibra ondulada: Las ondulaciones van cediendo una a

una y la fibra se va desprendiendo del hormigónlentamente hasta el arrancamiento total, llegando casial límite de rotura porque su forma ondulada favorecela adherencia entre el hormigón y la fibra. Cuando lafibra ondulada es arrancada por tracción, lo hacemanteniendo su forma, creando en el hormigónadyacente tensiones de tracción y compresión poradherencia que dificultan su arrancamiento. Este tipode fibra es el que se utiliza para realizar pisosindustriales sin juntas.

comprimidaZona

Fibras con cabezas cónicas: Se produce unaobstrucción al arrancamiento por la presencia delcono. La resistencia al arrancamiento por tracción estádada por la tensión de compresión de la zonaadyacente al extremo de la fibra. Se producenpequeños movimientos del cono junto con ladestrucción de la matriz. La fibra colapsaelásticamente, llegando el acero al límite de rotura loque le otorga al hormigón un comportamiento muy

resistente.

Es importante destacar que no tiene sentido usarestas fibras con hormigones de baja calidad. Si noexiste una buena adherencia, el cono en el extremode la fibra desgarrará del hormigón adyacente,haciendo que la fibra se arranque con una cargamucho menor de lo que es capaz de soportar. Estetipo de fibras es muy usado en el caso de entrepisossin vigas, pero no tanto para pisos industriales sin juntas donde es más aconsejable usar fibrasonduladas.





Zonacomprimida

Fibra con extremos en forma de ángulo: Se produceuna destrucción de la interface (superficie de contactoentre fibra y mortero). El extremo de la fibra en formade gancho se va plastificando y se va resbalando,produciéndose un arrancamiento paso a paso. Aunque

esta fibra demuestra un comportamiento bastantedúctil, no alcanza una alta capacidad de absorción decarga ya que lo único que ofrece resistencia alarrancamiento por tracción es el extremo de la fibraque ocasiona tensiones de compresión en elhormigón.

2.3.2 Rendimiento relativo del anclaje durante el ensayo de arrancamiento.Eficiencia de las fibras.

En el siguiente gráfico se puede observar el rendimiento relativo de las fibrassiendo:

§ σ: tensión de la fibra en el momento del arrancamiento y§ σr: resistencia a la tracción de la fibra

Fig. 4 - Rendimiento relativo de las fibras de acero

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Twincone Tabix con

extremos engancho

Con

extremoschatos

Lisas

Tipo de fibra

R e n d i m i e n t o r e l a t i v o σ / σ r

2.4 Influencia de la cantidad de fibras y del diámetro del agregadogrueso

A través de numerosas investigaciones se ha demostrado que existen relaciones

entre:





§ la dosificación de fibras§ las dimensiones de las fibras§ el tamaño máximo nominal del agregado grueso (T.M.N.)

Para poder determinar por ejemplo T.M.N. en función de las otras variables se

fijarán condiciones ideales de la mezcla:

a) la distancia entre fibras debe ser igual a la distancia entre agregados, paracontar con una fibra por agregado, lo que asegura una buena distribución delas fibras. A su vez la distancia entre agregados se supondrá igual aldiámetro equivalente “De” de los agregados gruesos.

Fig. 5 - Distancia óptima entre agregados

De

De

b) la longitud de la fibra debe ser igual a 2 a 2,5 veces el “De” del agregadogrueso, ya que las fibras deben servir como vinculación entre dos agregadosa fin de trabar las fisuras en el mortero.

Fig. 6 - Distribución de las fibras de acero

Buena distribución Mala distribución

La distancia promedio entre dos fibras se obtiene a través de la fórmula empíricade Romualdi y Mandel.

V

d122D

⋅=

Siendo: d: diámetro de la fibra en mm

V: Dosificación en kg/m3





Dosificación Diámetro 1 mm Diámetro 0.8 mm Diámetro 0.6 mm

20 kg/m3 s = 27 mm s = 22 mm s = 16 mm

30 kg/m3 s = 22 mm s = 18 mm s = 13 mm

40 kg/m3 s = 20 mm s = 15 mm s = 11 mm

Fig. 7 - Tamaño máximo del agregado en función de la dosificación de fibras

14

16

18

20

22

24

26

28

20 25 30 35 40

Contenido de fibras de 1 m m

de diámetro (kg/ m3)

T a m a ñ o m á x i m o d e l a g r e g a d o

( m m )

El volumen de fibras que puede ser incorporado al hormigón depende en formadirecta del tamaño máximo de los agregados. A medida que se incremente esteúltimo se reduce el volumen de matriz, y por ende el espacio disponible paraser ocupado por las fibras.

Tamaño de partículas: 5 mm 10 mm 20 mm

Por ejemplo: adoptando una dosificación de 40 kg/m3 y fibras de 1 mm dediámetro, se obtendrá una separación de fibras de 20 mm, lo cual de acuerdo

con la condición a) equivale a un agregado de 20 mm de tamaño máximonominal.

Del ejemplo anterior se deduce que reduciendo el diámetro la fibra, para lamisma dosificación se tendrá una distancia menor entre agregados lo que llevaa dos situaciones:

§ Acercar los agregados manteniendo el TMN, teniendo menor cantidad demortero y menor trabajabilidad.

§ Acercar los agregados disminuyendo el TMN, poniendo mayor cantidad deagregado, disminuyendo la resistencia del hormigón.





3. Características técnicas de las fibrasTabix

Fig. 8 - Dimensiones de la fibra de acero Tabix

Diámetro de la fibra: d = 1 mm

Longitud de la fibra: l = 45 mm

Amplitud de onda: w = 0.75 mm

Longitud de onda: λ = 8 mm

Resistencia a la tracción del alambre: 1.000 MPa (10.000 kg/cm2)

Packaging: cajas de cartón reciclable de 20x20x20 cm, con un peso neto de 30 kg

4. Aplicaciones del HRFA

4.1 Aplicación y diseño de pisos industriales continuos de HRFA sin juntas aserradas

4.1.1 Técnica Tradicional

Es posible la construcción de pisos industriales continuos sin necesidad deoriginar juntas aserradas que controlen la contracción del hormigón porfraguado y fluencia lenta: esto se logra con la utilización del hormigónreforzado con fibras de acero FIBRACERO Tabix.

Los diseños tradicionales para la construcción de pisos industriales se basan enla creación de juntas aserradas o cortes verticales, para controlar lasvariaciones geométricas causadas por la contracción del hormigón durante elfraguado, en primera instancia, y la fluencia lenta con el tiempo. Pero estatécnica tiene varias desventajas:

§ el aserrado de la losa para la creación de juntas intenta provocar significantesfisuras concentradas en ubicaciones previstas. Las mismas están sujetas

tanto a desplazamientos horizontales de acercamiento y alejamiento de





bloques como a movimientos verticales causados por los diferentesasentamientos que tiene la losa en todo su espesor.

§ estos movimientos relativos no pueden ser completamente prevenidos con lacolocación de los tradicionales pasadores y con el transcurso del tiempo,inevitablemente conducen a fisuras y daños importantes en la losa, los quegeneralmente no pueden ser reparados.

4.1.2 Pisos industriales y pavimentos con HRFA

El concepto de la creación de pisos industriales continuos de HRFA conFIBRACERO Tabix intenta prevenir estos daños simplemente con la eliminación delas juntas. Se puede lograr una superficie total de hasta 2.000 m2 sin necesidadde colocar ninguna junta intermedia. Sin embargo es mandatario aclarar que elárea sin juntas debe guardar una relación de largo-ancho igual o menor a 1,5 yque los movimientos por contracción del hormigón deben ser libres alrededorde columnas y en los bordes de la losa.

Con el uso de HRFA con Tabix se puede controlar y limitar la fisuración porcontracción. Esto significa que las fisuras usuales de los pisos tradicionales quesuelen llegar a tener de 2 a 3 mm (en continuo desarrollo), aparecerán demicrofisuras estables e inofensivas.

Para que el uso de fibras en el hormigón que constituirá el piso sin juntas tengaestos resultados, es imperativo asegurar el modo que éste será tratado durantetoda la fase de construcción. Debe ser aplicado por compañías especializadasen pisos industriales, las cuales utilicen tecnología de trabajo de alta calidad ylos mejores componentes en la formación del hormigón, el que debe sermezclado, colocado y curado según un estricto control.

Todas estas precauciones permiten garantizar un bajo grado de fisuración porunidad de superficie.

Queda claro que la realización de pisos industriales con superficies de hasta2.000 m2 sin juntas, debe hacerse con las condiciones óptimas de aislacióntérmica y atmosférica. Por esta razón se entiende que dichos pisos especialesdeberán realizarse sólo en ambientes protegidos, como por ejemplo galponescerrados (techos y cerramientos laterales) o al menos con cerramientosprovisionales que aseguren que no estén expuestos al viendo, condicionesclimáticas extremas, etc.

Para el caso de pavimentos expuestos a la intemperie, la utilización de fibrasno evita las juntas aserradas y de dilatación, pero permite separarlasaproximadamente un 50% más que un pavimento convencional.

También en necesario en todos los casos, para evitar una fisuración prematuradel piso por contracción de fraguado, realizar un curado pronto y conhidrolavadora para aplicar el material de curado dentro de la jornada detrabajo, y efectuar luego un cuidado intensivo y continuo del piso durante laprimer semana.

Otro factor a agregar en cuanto a las desventajas inherentes al sistematradicional, está referido a las cargas. En el diseño de un piso con juntas, sondecisivas las cargas de borde y esquina de cada bloque.





En los pisos de HRFA Tabix, estos casos de carga son menos significativosgracias a la continuidad de la losa, lo que permite una significativa reduccióndel espesor.

Los costos que implican la colocación de Tabix en la mezcla de hormigón sonaltamente superados por los que insumen el aserrado de juntas y el mayor consumode material por necesitar la losa tradicional un espesor más importante.

Otros aspectos por lo que este sistema resulta más económico son menoscuantificables, aunque tan importantes, como ser el ahorro en costos demantenimiento del propio piso que ya no está sujeto al asentamiento de losbloques de losa en las juntas, sino que se comporta monolíticamente,otorgándole mayor durabilidad.

4.2 Pavimentos rígidos de hormigón compactado a rodillo (HCR)

Los pavimentos rígidos de hormigón compactado a rodillo son muy usados en laactualidad. Los mismos requieren un importante espesor de hormigón para elanclaje y ubicación de las barras y un equipamiento de trabajo relativamenteimportante. Por todas estas razones el pavimento rígido armado se reservaesencialmente para importantes longitudes como autopistas y rutas. En zonasurbanas, en pavimentos de mediano alcance, se necesita contar con un sistemaconstructivo que priorice la velocidad de puesta en servicio de la estructurapara no interrumpir el tránsito por mucho tiempo.

El hormigón compactado con rodillos (sin la incorporación de fibras) comenzó ausarse en la década del ¿??(80?) pero debido a la extensión de las fisuras y de

la mala terminación superficial que frecuentemente presentan, en especial encapas gruesas, no ha sido muy utilizado para pavimentos. A pesar de esto estatécnica tuvo un resurgimiento en EEUU, Japón y España, donde obtuvo nuevosdesarrollos. La idea básica es interesante porque utiliza un hormigón muy seco(conteniendo aproximadamente 40 l menos de agua por m3 que lo que se usapara el hormigón vibrado convencional), el cual es tendido por unapavimentadora deslizante. Este contenido reducido de humedad, significa que aigual resistencia la cantidad de cemento puede ser reducida al menos en 50kg/m3 comparado con un hormigón vibrado.

Fig. 9 - Compactación de un pavimento de HCR





Fig. 10 - Vista capa superficial del pavimento de HCR

Es claro que a igual resistencia, el hormigón compactado a rodillos (conteniendomenos agua y cemento) se comportará mejor en términos de fisuración que elhormigón convencional vibrado. A pesar de este aspecto positivo la fisuraciónaún necesita ser controlada y también debe implementarse la adecuada cantidadde acero. Es difícil imaginarse cómo barras longitudinales como las usadas en lospavimentos rígidos puedan ser aplicados en una capa simple de hormigóncompactado. Sin embargo es posible para el acero en forma de fibras, serintroducido en la mezcla en la planta de hormigón. Además la pasta compuesta

de hormigón seco con fibras admite una terminación convencional como lasusadas en pavimentos asfálticos.

Esta capa superficial de asfalto tiene un espesor aproximado de 5 cm, y cumpledos funciones: impermeabilización para el escurrimiento del agua y terminaciónsuperficial del HCR con refuerzo de fibras.

El rango de aplicación del proceso de hormigón compactado a rodillos (HCR), yreforzado con fibras de acero, incluye rutas, pistas de aterrizaje y pisosindustriales.

Para rutas, las experiencias realizadas han determinado una diferenciación de

funciones según las distintas capas de la estructura:

§ una capa base de hormigón para asegurar la vida útil del pavimento sometidoa cargas pesadas por el tránsito y para evitar deformaciones

§ una capa de rodamiento consistente en un asfalto de muy poco espesor o unasfalto poroso para aprovechar las propiedades de estos materiales, entérminos de nivelación, textura, capacidad de drenaje y reducción del nivelde ruido por el tránsito vehicular, muy beneficiosas comparadas con lasterminaciones convencionales de los pavimentos rígidos.

§ Ó una capa de mortero muy resistente al desgarro para endurecer lasuperficie para uso en pisos industriales y calles de rodamiento de tanquesmilitares.





Debe recalcarse que la apertura al tránsito puede tener lugar tan pronto comola capa de asfalto es aplicada, ya que este es un factor muy útil para trabajosen la ciudad, cuando las calles deben permanecer abiertas al tránsito.

La ausencia de juntas permite que las cargas sean debidamente transferidas através de la estructura, aún bajo tránsito pesado.

4.3 Shotcrete (hormigón proyectado)

El shotcrete reforzado con fibras de acero (SRFA) se ha aplicado enrevestimiento de túneles, estabilización de taludes, estructuras de cáscarasdelgadas y reparación de hormigones deteriorados. Se aplica utilizando el mismoequipamiento para mezclado y colocación del shotcrete convencional. Se handesarrollado equipos y boquillas especiales para ayudar a medir e incorporar las

fibras, pero generalmente no se requiere equipos especiales para ello, pudiendousarse el proceso de vía seca o húmeda indistintamente. El diseño de lasestructuras sigue el mismo procedimiento que las estructuras convencionalesteniendo en cuenta el incremento de las propiedades de resistencia del hormigónfibrado

Desventajas de la aplicación de shotcrete en forma tradicional

El refuerzo tradicional de mallas para la aplicación posterior de shotcrete acarrealos siguientes inconvenientes:

§ Las mallas soldadas son voluminosas, difíciles de manejar y transportar yademás su fijación a la roca es laboriosa.

§ Debido a su rigidez, la malla soldada no puede acomodarse a una superficieirregular resultando en una capa de espesor no uniforme y en una pérdida dematerial, ya que se necesita cubrir por completo todas las barras.

§ La malla soldada nunca está en la posición exacta que se necesita porrazones estáticas.

§ Las mallas soldadas siempre interfieren con la colocación del hormigón. Esmás si la malla no es lo suficientemente rígida, las barras vibrarán durante elproyectado. Estos dos efectos resultan en una mala compactación delhormigón incluyendo nidos de abeja y pérdidas en la resistencia del hormigóncolocado.

Ventajas de la aplicación de shotcrete reforzado con fibras de acero

El SRFA se usa en la actualidad para recubrimiento de túneles y en algunasaplicaciones de minería. Otros usos son: estabilización de taludes, reparacionesy refuerzos de estructuras existentes, como por ejemplo recubrimientosestructurales de piletas al aire libre.

El SRFA tiene varias ventajas en comparación con el refuerzo tradicional demallas, alguna de ellas son:

§ Un procedimiento más rápido§ Una mejor adherencia a la superficie de apoyo





§ Mayor seguridad durante la aplicación usando robots para el proyectado§ Una mejor ductilidad y una más alta tenacidad del hormigón§ Una distribución del refuerzo uniforme y multidireccional§ Una vez colocado en túneles y en minas, el shotcrete está sujeto a cargas de

impacto y dinámicas debido a las explosiones para la excavación, losmovimientos del suelo y actividad sísmica.

Fig. 11 - Recubrimiento tradicional y recubrimiento con SRFA

Shotcrete tradicional conmalla electrosoldada

Shotcrete reforzado confibra de acero

Entre los varios tipos de fibras disponibles en la actualidad, las fibras de acerohan demostrado ser las que más aumentan la resistencia al impacto en elshotcrete. El alcance de la mejora depende de la geometría de la fibra, La fibraideal que cumple con las condiciones de material, tamaño y forma para brindarel más alto nivel de la resistencia al impacto es el tipo HE 07/30 con un factor de

forma l/d = 30/0.7.

Las dosificaciones estándar se ubican entre 30 y 60 kg/m3, permitiendo asegurartanto un bajo porcentaje de rebote como una buena bombeabilidad. HE 0.7/30se puede utilizar tanto con el proceso seco como para el húmedo.

4.4 Industria del Premoldeado

En este caso, la fibra de acero se utiliza para controlar la fisuración comoarmadura complementaria a la armadura principal de la estructura pretensada.Con esto se logra obtener la mayor ventaja de la industria del premoldeado, yaque se aceleran los tiempos de construcción, puesto que la armadura adicionalque se agrega a los cordones y alambres pretensados para controlar lafisuración, es reemplazada por el hormigón fibrado.

4.5 Tableros metálicos

Usualmente en las estructuras metálicas se utiliza un sistema compuesto detableros metálicos, a los que se le coloca armadura en barras o mallas paraluego hormigonar y conformar así los entrepisos. Esto genera bastanteinseguridad en obra, especialmente para el tránsito de los operarios en lasoperaciones de armado y hormigonado. En cambio utilizando el hormigón





reforzado con fibras de acero FIBRACERO, especialmente con fibras de altorendimiento (tipo Twincone) se elimina la necesidad de uso de armaduras y seprovee seguridad, resistencia a la fisura y un sistema mucho más económico.

4.6 Erosión/Cavitación

ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS. Las fibras de acero FIBRACERO se utilizan en estructurasde escurrimiento de líquidos, especialmente aquellas que se ven sometidas a laacción de golpes de piedras y abrasión por líquidos de baja velocidad conpequeñas partículas en suspensión. El hormigón reforzado con fibras de aceroFIBRACERO tiene una muy buena resistencia al impacto, abrasión y cavitación.

Además, el HRFA ha sido utilizado para reparar daños severos por cavitación yerosión, ocurridos en hormigones convencionales de buena calidad después deun tiempo relativamente corto en servicio.

4.7 Otras aplicaciones

Existen varias aplicaciones del HRFA que han significado un considerablevolumen de material instalado. Entre estas aplicaciones se encuentran:

§ postes de defensa§ veredas

§ fundación de maquinaria§ marcos para máquinas,§ juntas de expansión de tableros de puente (para mejorar la resistencia al

impacto y al uso)§ presas§ bocas de inspección de instalaciones eléctricas§ recubrimientos de zanjas§ tanque de almacenamiento de líquidos§ construcción de paredes con el método “tilt-up” § y miembros delgados de hormigón pretensado

5. Elaboración del Hormigón Reforzadocon Fibras de Acero (HRFA)

5.1 Dosificación

5.1.1 Hormigón

§ Calidad de hormigón mínima: H21

§ Calidad de hormigón recomendada: H25 – H30





5.1.2 Agregados

§ Contenido de finos (cemento y arenas de tamaño menor a 200µ) debe sercomo mínimo 475 kg/m3 (si las arenas son de buena calidad, el límite mínimode finos puede reducirse a 435 kg/m3. En consecuencia, el límite máximopara la cantidad de arenas finas es 135 kg/m3 (aproximadamente el 16 % deltotal de las arenas). Contenido total de arena fina de granulometría menor a1,5 mm: 830 kg/m3

§ Agregado grueso “piedra partida” de un tamaño máximo nominal de 20 mm.No se recomienda de ninguna manera el uso de canto rodado o piedrasredondeadas.

Fig. 12 - Graduación del agregado para un Hormigón Reforzado con Fibra de Acero (HRFA)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14

T a m a ño de ta m iz (m m )T a m a ño de ta m iz (m m )

P o r c e n t a j e q u e p a s a ( % )

P o r c e n t a j e q u e p a s a ( % )

Ó p t i m o

60.25 0.50 2.00 0.125 4.00 8.00 16.00 32.00

5.1.3 Relación agua/cemento

§ Máxima relación agua/cemento = 0.50§ Cantidad de cemento: entre 320 a 379 kg/m3

5.1.4 Asentamiento

§ El asentamiento, según ensayo de cono de Abrams, debe ser entre 10 y 20cm, que se puede lograr por medio de aditivos agregados a pie de obra o enla planta de hormigón.

5.1.5 Ejemplo de dosificación para un hormigón H30

§ FIBRACERO Tabix 40 kg/m3 de hormigón§ Cemento 370 kg/m3

§ Arena fina 400 kg/m3

§ Arena oriental 400 kg/m3

§ Piedra partida 1100 kg/m3 (tamaño 6-20)§ Agua 163 l/m3

§ Fluidificante 0.5 litros/m3

§ Relación Agua Cemento resultante: A/C = 0.44





5.2 Incorporación de la fibra y mezclado de FIBRACERO Tabix

Se deberá realizar con sumo cuidado y con un control permanente, con el fin delograr una buena distribución de las fibras en la mezcla y conseguir así unhormigón homogéneo.

La mezcla se realizará en la planta dosificadora, con las siguientes variantes demezclado en función de las características de la planta:

5.2.1 En la cinta transportadora

Cuando las características y ubicación de la cinta transportadora lo permiten, seprocede de la siguiente manera:

En primer lugar se cargarán en el camión con la piedra partida y el agua. Amedida que la piedra partida pasa por la cinta transportadora, se vuelcan sobreellas las fibras “espolvoreándola”, a una velocidad promedio de 2 minutos por

caja de 30 kg, pudiendo volcarse de a dos cajas a la vez. Para poder volcar lasfibras sobre el agregado grueso será necesario controlar la velocidad de la cintatransportadora. De esta manera se pueden colocar la totalidad de las fibras enmenos de 10 minutos. Es muy importante en este proceso que el giro de lamezcladora del mixer se realice a alta velocidad. Luego se continúa la carga delmixer de manera tradicional.

Para facilitar este proceso se agrega sobre la cinta, una pequeña tolva con unarejilla de abertura de 2,5 x 2,5 cm que cumple la función de tamiz. Se vuelca lacaja sobre el tamiz y se acomodan con la mano para que pasen de maneracontinua y sin formar “erizos” de fibras.

5.2.2 En la tolva del mixer

Cuando el acceso a la cinta transportadora está impedido, el proceso es elsiguiente:

§ Primero desde la dosificadora de la planta hormigonera se carga en el mixer1/3 del agregado grueso, 1/3 del agua.

§ Luego el camión deja su posición bajo la tolva y se coloca junto a unaplataforma desde donde se vuelcan la totalidad de las cajas de fibras dentrode la mezcladora girando a velocidad máxima.

§ Luego de unos minutos de mezclado, se vuelve a posicionar el camión bajo la

tolva de la planta dosificadora y completa la carga con el resto del áridogrueso y el agua, la totalidad del árido fino y el cemento.

§ Este procedimiento requiere aproximadamente 10 minutos





6. Técnicas Constructivas para pisosindustriales

6.1 Pisos industriales sin juntas

Desde 1910 se construyen pavimentos y pisos industriales. En un primermomento con hormigones muy secos, sin reforzar y compactados manualmente.Con paños máximos de alrededor 15 m2 y juntas realizadas en madera. Desdeese momento es una técnica constructiva común realizar los pavimentos con juntas.

Esta técnica constructiva ha mostrado a lo largo de los años algunas falencias,como por ejemplo:

PROBLEMAS ESTÁTICOS. Como se observa en la figura, la carga más desfavorable para eldiseño de los pavimentos es la carga de borde, por lo que al realizar pavimentos con

juntas, existen mayor cantidad de bordes.

1

2 3

Cargas puntuales aplicadas:Carga 1 – Tensión relativa 100%Carga 2 – Tensión relativa 200%Carga 3 – Tensión relativa 150 %

PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS. Alrededor de 24 horas luego del inicio del fraguado serealizan juntas de contracción aserradas en la losa con una sierra diamantada, lalosa es entonces partida en porciones regulares rectangulares o cuadradas, entre25 a 36 m2 y con una profundidad de alrededor un 25% de la altura de la losa.

La existencia de juntas aserradas no es un impedimento a la aparición de fisurasfuera de la zona debilitada,(ver punto 1.1 “Antecedentes”) y además el cuadrode fisuración puede aparecer aún antes de proceder al aserrado.

Las juntas aserradas, además, suelen deteriorarse y necesitan constantemantenimiento, lo cual representa un costo oculto pocas veces evaluado.

Con el uso, a lo largo del tiempo van apareciendo fisuras en esquinas y bordescomo resultado de aberturas y levantamiento de las juntas.

PISOS INTERIORES CON ALTAS EXIGENCIAS. Se consideran pisos interiores, a aquellosque son realizados bajo condiciones climáticas controladas. Para esto esnecesario que la superficie a hormigonar se encuentre techado y con todos loslaterales protegidos del sol y viento durante su hormigonado. Con la utilizaciónde HRFA, se pueden construir pisos industriales interiores con una cantidadmínima de juntas. Los paños de 1.500 a 2.000 m2 de superficie determinan un





gran ahorro en tiempo y mano de obra en cantidad de juntas. Esta cantidadmenor de juntas y la utilización de los insertos metálicos implica una mayor vidaútil dada la menor cantidad de puntos débiles.

PISOS EXTERIORES CON ALTAS EXIGENCIAS. La utilización de HRFA, reduceconsiderablemente la cantidad de juntas por dilatación y contracción, pudiendoser las mismas realizadas de manera convencional o como se muestra acontinuación.

6.2 Preparación de la subrasante

Es primordial tener una sub-base en perfectas condiciones de limpieza y deresistencia.

Se debe garantizar una compactación según ensayo Proctor de 98 a 100%,para cumplir las hipótesis de cálculo, ya que el suelo ha sido previsto como un

material homogéneo y elástico.La nivelación debe ser óptima pudiendo completar eventuales desniveles conarena.

Se recomienda mojar el piso antes de la colocación del hormigón o colocarmembrana de polipropileno.

6.3 Las juntas

Las juntas son la conexión entre dos elementos estructurales. Su objetivo es

limitar la formación de fisuras debido a la contracción del hormigón, lavariación de temperatura, asentamientos diferenciales o diferentes métodos deconstrucción. Hay varios tipos de juntas, por ejemplo:

§ Juntas de contracción: guían la formación de fisuras debido a lacontracción por medio de la creación de un punto débil en la losa, que sesupone debe fisurarse con el tiempo.

§ Juntas de dilatación: permiten un movimiento libre de las placas debido ala variación de temperatura. De no colocar estas juntas se corre el riesgo defisuración y levantamiento de placas debido a tensiones de compresiónsuperiores a las admisibles. Si la losa puede dilatarse libremente (los cuatrobordes libres), estas juntas no son necesarias. Cuando las temperaturas deejecución y de servicio normal no presentan variaciones mayores a 30º C(como por ejemplo algunos pisos interiores) las juntas de dilatación sepueden espaciar y en algunos casos omitir.

§ Juntas constructivas: dependen de aspectos técnico - operativos de la obrao del hormigonado. Se trata de evitarlas o hacerlas coincidir con alguna delos junta del proyecto.

§ Juntas de aislamiento: separan elementos sometidos a asentamientosdiferenciales o construidos con materiales de distinto comportamiento.





Fig. 13 - Junta de contracción aserrada. Estas juntas son aserradas con una profundidad de 1/3 a 1/4 de laaltura total de la losa. Esta ranura se llena luego con productos siliconados o asfálticos.

Ranura aserrada1/4 a 1/3 de h

h

Fig. 14 - Junta de contracción machimbrada “Omega”. Se utiliza un doble perfil de encajonamiento macho yhembra (llamado también doble omega), que se opone al desplazamiento vertical relativo de doslosas sin oponerse a los desplazamientos de contracción incluso en el cruce de dos juntas. Estosperfiles están realizados en chapa pesada con un espesor e= 5 mm. El montaje se realiza antesque el hormigonado comience, las partes macho y hembra habiendo sido preensambladas porligamentos de PVC que ceden durante el endurecimiento bajo las tracciones de contracción.

Fig. 15 - Junta de contracción machimbrada sin insertos metálicos.

Fig. 16 - Junta de contracción/construcción machimbrada con inserto metálico.

Superficie lista paraEncofrado con el agregadoel hormigon con fibrasde un suplemento paralograr la hembra en el hormigon

hormigonado de 2da. etapaHormigon con fibras

(hormigon de 1ra. etapa)Hormigon con fibras

Fig. 17 - Junta de contracción/construcción con inserto metálico y pasadores metálicos





vincular mediante barrasHormigón existente a

colocar hormigón con fibrasSuperficie lista para

conectoras de corte

Fig. 18 - Junta de dilatación con pasadores metálicos

Barra de acero lisoØ20 c/50 cmLa mitad del pasador

va engrasada

Polímero dealta densidad

Fig. 19 - Junta de aislamiento

6.4 Tratamiento superficial

Los pisos industriales están expuestos generalmente a solicitaciones muy

grandes, ya sean mecánicas, térmicas o químicas. Por esto se debe tener unespecial cuidado en el tratamiento superficial.

A fin de aumentar la resistencia superficial, el método más utilizado consiste enaplicar un endurecedor o una mezcla de granulado duro y cemento en lasuperficie de hormigón estando todavía húmedo.

Generalmente, se adiciona manualmente, inmediatamente luego del regladodel hormigón. La capa superficial asegura una muy baja relación agua/cementosuperficial (es necesario dicho aporte debido a la exudación de agua de la masade hormigón) y gran dureza superficial.





El acabado de la superficie se realiza en varios pasos y puede durar variashoras, dependiendo de la composición del hormigón, las condiciones climáticas,etc. La superficie puede ser lisa, rugosa, de color natural o pigmentada.

Las terminaciones comenzarán inmediatamente luego del hormigonado con eluso de reglas anchas que sierren para un primer alisado. Luego se comienzan apasar sobre el hormigón helicópteros apoyados en discos en vez de llanas. Todoslos bordes se terminan manualmente con llana.

6.5 Curado

6.5.1 Pisos exteriores

Dependiendo de las condiciones climáticas (sol, viento, temperatura), el agua

utilizada para la hidratación puede evaporarse a una relación de 2 litros porhora por m2. Como la capa superior del hormigón (2 cm) contiene sólo 4 litrosde agua por metro cuadrado, se puede imaginar fácilmente la importancia delproceso de hidratación durante el secado de la mezcla fresca: por un lado elcemento se convierte en polvo inutilizable y puede ser lavado, y por el otrolado, el hormigón puede contraerse como la arcilla (10 o más veces).

Las precauciones a seguir en cualquier caso son:

§ rociar con algún curador “Anti-Sol” o similar inmediatamente después delreglado o terminación con cinta, preferentemente con hidrolavadora paralograr la producción requerida.

§ rociar con agua comenzando inmediatamente después del reglado oterminación con cinta y seguir regando para mantener mojado hasta por lomenos siete días después, tapando el piso con membranas plásticas.

6.5.2 Pisos interiores

Sin importar cual sea el tamaño del paño, es necesario tener muchasprecauciones mientras el hormigón no haya tomado resistencia, para que lasfibras comiencen a soportar las tracciones originadas por los cambios térmicos ycontracción de fraguado:

Por lo tanto deben asegurarse las siguientes condiciones:

§ Impedir la existencia de corrientes de aire que produzcan rápidos secadossuperficiales

§ que en ningún momento del día el piso esté bajo los rayos directos de sol,produciendo una rápida evaporación del agua y consecuentes calentamientossuperficiales

El curado de estas estructuras es sencillo aunque crítico. Luego del hormigonado,comienzan la tareas de alisado, aplicación de endurecedores y llaneado de lasuperficie. Inmediatamente después de la conclusión de estas tareas, se debeproceder de la siguiente manera:

§ rociar con un curador anti-evaporante y cubrir con membrana plástica.





§ saturar con agua durante por lo menos siete días y cubrir la superficie conplástico.

§ si operativamente no es posible mantener cubierta la superficie con plástico yagua, será necesario aplicar sucesivas capas de antievaporante durante porlo menos siete días

6.6 Cuidados del piso industrial antes de su uso

Durante las 48 horas posteriores al hormigonado, es aconsejable la prohibicióndel tránsito peatonal.

Durante los 5 días siguientes se podrá permitir el tránsito peatonal.

La colocación de andamios tubulares apoyados en ruedas de goma sobre lasuperficie o la aplicación de cargas livianas, se podrán permitir luego de los 5días.

La habilitación del piso para su uso normal podrá efectuarse a los 28 días.

6.7 Fisuraciones

Siguiendo el método propuesto en el presente manual, se pueden realizar pisossin juntas de 1.500 a 2.000 m2, formando un rectángulo o cuadrado, con unarelación largo/ancho menor a 1,5. Además alrededor de las columnas y a lo largode los bordes se preverá una deformación libre.

De acuerdo con estos conceptos, la fisuración por contracción no es eliminada,sino limitada y controlada.

Fisuras comunes en pisos industriales:a) Fisuración superficial. Son fisuras cuya abertura es menor a 0.2 mm, provocadas

por la contracción de la superficie pulida conteniendo agregados cementicios,minerales o metálicos.

b) Fisuración por contracción. Son fisuras menores a 0.5 mm, que no se deteriorannunca, sea cual fuere la frecuencia y la intensidad del tránsito. Estas fisuras noocasionan nunca la menor traba con la explotación plena de la losa.

c) Fisuración normal. Generalmente se aceptan aberturas entre 0.5 y 0.8 mm, sedeben inyectar en caso de deterioro, ya que representan un riesgo dedegradación bajo tránsito pesado de gran frecuencia.

d) Fisuración normal. Aberturas mayores a 0.8 mm, con frecuencia se deterioran enlos lugares de paso. Aquellas cuya abertura ya es crítica, idealmente deben serselladas y estabilizadas con inyección bajo presión de resinas epoxi de bajaviscosidad.

El comportamiento global de la losa desde el punto de vista de la contracciónse evalúa por la longitud acumulada L de las fisuras por clase de apertura. Sedefinen entonces, tres clases de fisuraciones:





Patrón de fisuración Fisuras con abertura de 0.5mm Fisuras con abertura de 0.8mm

Leve < 50 m por 1000 m2 < 70 m por 1000 m2

Estándar < 40 m por 1000 m2 < 25 m por 1000 m2

Excelente < 25 m por 1000 m2 < 15 m por 1000 m2

Las fisuras con abertura < a 0.5 mm, llamadas microfisuras, no deben serconsideradas: es ideal que su número sea lo más elevado posible, ya que ellasno se degradan en un material “armado”

Respecto de la técnica normal que preconiza cortar la losa con numerosas juntas, lo más corriente es 260 m de juntas por 1000 m2 de superficie, laventaja es inmensa, ya que las juntas son puntos de debilitación irreparables:la degradación de las juntas de contracción es considerada por la profesióncomo inevitable.

7. Propiedades mecánicas del HRFA

7.1 Generalidades

Las propiedades mecánicas del hormigón reforzado con FIBRACERO estáninfluenciadas por el tipo de fibra, el factor de forma l/d , la cantidad de fibras, laresistencia de la matriz, el tamaño, forma y método de preparación de la probetay el tamaño del agregado entre otros.

Las fibras influencian las propiedades mecánicas del hormigón y mortero entodos los modos de rotura, especialmente en aquellos que induzcan fatiga ytensiones de tracción, por ejemplo tracción directa, adherencia, impacto y corte.El mecanismo de endurecimiento de las fibras involucra transferencia de tensiónde la matriz a la fibra por corte o por el bloqueo entre la fibra y la matriz cuandola superficie de la fibra se deforma. La tensión es tomada por la fibra y la matriz

en tensión en conjunto hasta que la matriz falla, y luego la tensión total estransferida en forma progresiva a las fibras.

Aparte de la matriz, las variables más importantes que gobiernan laspropiedades del HRFA son: la eficiencia de la fibra y el contenido de ésta(porcentaje de la fibra por volumen o por peso y el número total de fibras). Laeficiencia de la fibra se controla por la resistencia de las fibras al arrancamiento,que dependen de la tensión de corte en la interface fibra-matriz.





7.2 Compresión

El efecto de las fibras de acero en la resistencia a la compresión del hormigónes variable.

Se puede ver un incremento sustancial de la deformación para la compresiónmáxima, y la pendiente de la porción descendente es menor que las queresultaron en las mezclas testigo sin fibras. Esto indica una tenacidadsubstancial más alta, donde la tenacidad es la medida de la habilidad deabsorber energía durante la deformación, y puede estimarse a partir del áreabajo la curva tensión-deformación o carga-deformación. La mejora en latenacidad a la compresión brindada por las fibras es muy útil para prevenir lafalla repentina y explosiva bajo cargas estáticas y absorber energía bajo cargasdinámicas.

Fig. 20 - Influencia del factor de forma l/d en la curva tensión-deformación

7.3 Resistencia a la flexión

La influencia de las fibras en la resistencia a la flexión del hormigón y delmortero es mucho mayor que a la tracción directa y compresión.

A continuación se describen varios ensayos para determinar la resistencia a laflexión de un HRFA

7.3.1 Resistencia a la flexión en prismas de 15 cm x 15 cm x 60 cm

Consiste en un ensayo estándar de carga en cuatro puntos. Se aplica la cargacontrolando un desplazamiento de 0,5 mm/min, impuesto en el mecanismo deaplicación de la carga, prolongando el ensayo hasta obtener una flecha de 3 mm.





Fig. 21 - Dispositivo de ensayo a flexión de probetas prismáticas

Durante el ensayo se miden y grafican los siguientes valores:

§ la carga P en kN§ la flecha en el centro d en mm

La forma de la curva después de la fisura es una consideración importante en eldiseño, y esto será discutido en referencia al cálculo de la tenacidad a la flexión

(punto 7.4 “Tenacidad a la flexión”).

Fig. 22 - Dispositivo de ensayo a flexión de probetas prismáticas





La tensión de tracción por flexión se calcula a partir de la fórmula para campoelástico

M

máx

.P l

6

σ máx

M máx

W

.P l

6

.b h2

6

.P l

.b h2

Siendo

§ P: es de carga de rotura de la probeta§ L: luz entre apoyos§ b, h: dimensiones de la probeta

La primer fisura se encuentra donde la curva se desvía de la recta. Se mide laenergía acumulada hasta la deformación 1,5 mm y hasta 3 mm, luego se lascompara.

.E 1.5 ( ).N mm

.1.5 ( )mm.F 1.5 ( )N

.E 3.0 ( ).N mm

.3.0 ( )mm.F 3.0 ( )N

σ 1.5.F 1.5 l

.b h2

σ 3.0.F 3.0 l

.b h2

Re 1.5σ 1.5

σ u

Re 3.0σ 3.0

σ u

Con la realización del ensayo especificado, se llega a los siguientes resultados:

Fig. 23 - Resultados de los ensayos de flexión en probetas prismáticas





7.3.2 Otros ensayos a flexión efectuados con HRFA

7.3.2.1 Resistencia a la flexión en losetas cuadradas de 75 cm x 75 cm x 10 cm

Se realiza un ensayo con losas de hormigón cuadradas de 75 cm x 75 cm x10cm. Se comparan dos tipos de materiales: hormigón sin fibras y con fibras deacero.

No se usaron vibradores para la instalación del hormigón. La resistencia a lacompresión (en probetas cúbicas 20x20x20) después de 28 días era de 42N/mm2.

Fig. 24 - Dispositivo de ensayo de losetas cuadradas a flexión reforzadas con fibras Tabix

65 cm

75 cm65 cm

75 cm

10 cm

10 cm

10 cm

Los ensayos de resistencia a flexión se realizaron por medio de instrumento deensayo para presión hidráulica. Este equipo dibujó un diagrama de cargasreferido a la deflección ocurrida en el centro de la losa.

El diagrama del resultado se detalla a continuación:

Fig. 25 - Resultados del ensayo de flexión en losetas cuadradas

- - - - - - Hormigón sin armar

----------- HRFA

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

d (mm)

P (kN)

60





MOR: módulo de rotura: carga que produce la primer fisura. El hormigón sinfibras luego de fisurarse pierde su capacidad portante y enseguida se rompe. Elreforzado, sigue soportando cargas aún después de fisurado hasta llegar a larotura final.

Una comparación de los diagramas, muestra un incremento de la máxima cargaconcentrada, de aproximadamente el 18%. Esta observación se aplica alhormigón reforzado con fibras.

Sin embargo, la principal ventaja del hormigón reforzado con fibras de acero esque deformaciones considerables pueden ser sostenidas aún después de laformación de la primer fisura, sin llegar a la falla de la losa ensayada.

La losa ensayada retuvo más resistencia después de fisurada, por ejemplo lasfisuras eran poco visibles en la superficie.

Fig. 26 - Tipo de fisuración en el ensayo de flexión sobre la loseta cuadrara sin reforzar, Tipo de fisuración

en un hormigón reforzado.

En el primer caso, vemos grandes fisuraciones que rápidamente conducen a lafractura de la losa. Mientras que con el uso de fibras, las fisuras son másdispersas y de menores dimensiones, con lo que la fractura final de la losa seproduce con posterioridad.

El área del diagrama que aparece debajo de la curva P-d (ver Fig. 25 -Resultados del ensayo de flexión en losetas cuadradas), corresponde a laenergía de la losa hasta su estado de rotura. Esta energía nos muestra laductilidad de estos materiales constructivos, un factor decisivo para cargasdinámicas.

7.3.2.2 Resistencia a la flexión en losetas circulares Ø = 60 cm x h = 10 cm

En este tipo de ensayo se puede ver mejor el comportamiento de la losa (elincremento de la carga después de la aparición de la primera fisura) que no seve en otros diagramas.

La configuración de las probetas con una carga concentrada se describe en lafigura a continuación:





Fig. 27 - Dispositivo de ensayo de la loseta circular a la flexión

El armazón está constituido por un zócalo de apoyo rígido y liso y sobre él, unaro de PVC.

El zócalo de apoyo es un tubo de acero de 50 cm de diámetro reforzado a los

lados con un aro de 5 cm de ancho donde se coloca la probeta.Una cama de yeso fresco asegura un contacto regular y plano entre el cilindro yel armazón.

El dispositivo de carga tiene un desplazamiento controlado con una velocidadde 0,5 mm/min. El ensayo se prolonga hasta tener una flecha de 5 mm.

Los ensayos se realizaron a los 125 días de hormigonadas las muestras.

Los valores medidos son:

§ la carga a la cual se produce la primera fisuración (Ffis )§ las cargas de plastificación de las fisuras§ los registros de las flechas en el centro de la probeta hasta llegar a 5 mm.

Además, la carga que provoca la primera fisuración de la loseta se relacionacon la resistencia a flexión sb en un prisma de hormigón con fibras en el límitede proporcionalidad del diagrama:

b [MPa] = 0,066 x F [kN]

Esta relación se obtuvo por la fórmula de una placa empotrada circular con unacarga concentrada en el centro (teoría de las placas y de las cáscaras, S.Timoshenko) y también se comprobó experimentalmente.





Fig. 28 - Resultados del ensayo a flexión en losetas circulares

7.3.2.3 Resistencia a la flexión de una losa con apoyos elásticos. Ensayo de campo

Estos pruebas se realizaron para mostrar el actual grado de seguridad queexiste sobre el estado de rotura de una losa en apoyos elásticos, y contar conuna investigación con relación a la fisuración y la rotura que son de esperarbajo la influencia del incremento de las cargas aplicadas.

Para éste propósito, se montó un dispositivo experimental como se muestra enla figura:

Fig. 29 - Dispositivo de ensayo de una losa sometida a flexión “in situ”

L i n g o t e s d e a c e r o

V ig am e tá l i c a

D i s p o s i t i v o h i d ráu l i cop a ra ap l i c a r l a c a rg a

L o s a a en s ay a r Su e lo e l á s t i c o S o p o r t e s d eh o r m i g ó n

7 , 7 m

7 ,7 m

V IV

II

II I

I

S o p o r t e s d eh o r m i g ó n L o s a a en s ay a r

1 2 4 5 6

P u n t o s d e c a r g a

P u n t o s m e d i c ió n





Las especificaciones del ensayo, consistieron en:

§ una base comprimida (suelo elástico) de varias capas de escorias de acero dealto horno, compactada hasta una altura total de 50 cm. Después de esteensayo arrojó un coeficiente de Westergaard (coeficiente de balasto) de160N/cm3

§ una losa cuadrada de hormigón sin juntas de una área superficial de 7,7 x7,7 m y un espesor de 13 cm, reforzado con fibras de acero de anclajemejorado. Estas losas estaban instaladas sobre la base descripta.

§ dos fundaciones de hormigón sólido, las cuales soportaban la viga metálica,que era cargada con lingotes hasta 125 t, de contrapeso para la viga,reaccionando cuando el dispositivo hidráulico se elevara durante el períodode carga.

§ el dispositivo hidráulico de carga está compuesto por dos dispositivoselevadores, cada uno de ellos con una carga de 500 kN. Esta carga eraaplicada luego en la losa por medio de un plato de distribución de acero de20 x 40 cm, y por debajo de éste, una plancha de neopreno de 1 cm deespesor. La carga era aplicada sucesivamente a través de los puntos I, II, III,IV y V.

§ las mediciones eran registradas por una serie de flexímetros ultrasónicosubicados en las proximidades de los dispositivos de cargas, en los puntos 1,2, 3, 4, 5 y 6.

§ Un transmisor de ultrasonido brindaba la información acerca del origen y eldesarrollo de las fisuras

Comentarios del ensayo

El dispositivo de ultrasonido para la medición, fue empleado con antelación acada carga, sin registrarse interrupciones de las propiedades físicas de la losa,asegurándonos su homogeneidad estática.

Entre los numerosos resultados del ensayo, el diagrama de la fig. muestra ladeformación proporcional a la carga. Cerca de los 350 kN, el dispositivo demedición acústica registró el desarrollo de la primer fisura en la losa. Estasprimeras fisuras permanecieron invisibles en la cara superior de la losa. Lasfisuras recién fueron visibles cuando se llegó a una carga de 500 kN ycontinuaron desarrollándose tanto en espesor como en cantidad hasta llegar alestado de rotura con 950 kN.

Fig. 30 - Diagrama carga/deformación de una losa de 13 cm sobre una fundación elástica, reforzada con 20kg/m3 de fibras Tabix.

542 31

100

200

300

400

500

P (kN)

600

6

d (mm)

700

800

900

1.000





La formación final de fisuras se caracteriza en un principio por dos líneas derotura, las cuales tienen una forma casi circular, con un centro en común.Luego aparecen dos líneas de rotura en sentido transversal a las iniciales líneasde rotura, continuando hasta el borde.

Como puede verse, la capacidad portante de la losa no se extinguió totalmentedespués de la formación de la primer fisura. Comenzando con una carga de 350kN, tuvo lugar una redistribución interna de tensiones, que causó el incrementode la capacidad portante.

Si comparamos estos resultados experimentales con los métodos de cálculo,llegamos a las siguientes conclusiones:

§ cálculo elástico: la carga máxima permitida es de 60 kN, y el módulo derotura es de 120 kN (coeficiente de seguridad = 2).

§ cálculo plástico: se permite una carga máxima de 120 kN, y el MOR (módulode rotura, carga que produce la primer fisura) es de 200 kN, con lo quevemos que el cálculo plástico está más cerca de la realidad, donde vimos queel MOR es de 350 kN.

7.4 Tenacidad a la flexión

La tenacidad es una característica importante del HRFA bajo cargas estáticas. Latenacidad a la flexión puede definirse como el área bajo la curva carga-deformación en flexión (ver “Fig. 21 - Dispositivo de ensayo a flexión deprobetas prismáticas”), que es la energía total absorbida antes de la fallacompleta de la probeta. Los índices de la tenacidad a la flexión puede sercalculados como la relación del área bajo la curva carga-deformación hasta una

deformación específica de un hormigón reforzado con fibras, con el área bajo lacurva hasta la aparición de la primer fisura, o al área obtenida para una matrizsin fibras.

Los valores índices de tenacidad dependen principalmente del tipo, concentracióny factor de forma de las fibras y son esencialmente independientes de lanaturaleza de la matriz (hormigón o mortero). Por ello, los índices reflejan elefecto de tenacidad de las fibras como una cosa distintiva de cualquier otroaumento de resistencia que pueda ocurrir, como lo es el incremento de laresistencia para la aparición de la primer fisura.

7.5 Resistencia a la abrasión, cavitación y erosión

Tanto ensayos de laboratorio como de campo han demostrado que el HRFA tieneuna gran resistencia a las fuerzas de cavitación provocadas por los efectos deflujos de agua a gran velocidad y del daño causado por el impacto de grandesfragmentos arrastrados en dichas corrientes.

Es importante notar la diferencia entre la erosión causada por fuerzas deimpacto (como las producidas por cavitación o por rocas y fragmentos queimpactan a gran velocidad) y el tipo de erosión provocado por la acción dedesgaste de partículas a baja velocidad. Los ensayos indican que la adición delas fibras no mejora la resistencia a la abrasión y erosión del hormigónprovocado por el segundo tipo.





7.6 Comportamiento bajo cargas dinámicas

La resistencia dinámica del hormigón reforzado con varios tipos de fibras ysujeto a cargas explosivas, cargas de golpes y la flexión dinámica, cargas detracción y compresión es alrededor de 3 a 10 veces superior que la del hormigón

común. La mayor energía necesaria para arrancar las fibras fuera de la matrizprovee la resistencia al impacto y la resistencia a la fragmentación bajo cargasrápidas.

Para hormigones fibrados, el número de caídas necesario para provocar la fallaes generalmente de varios cientos, comparado con los 30 a 50 necesarios para elhormigón convencional.

Las vigas reforzadas con fibras de acero han sido sometidas a cargas de impactocon dispositivos de “golpe una pesa” y tipo Charpy. Se observó que la energíatotal absorbida (medida por el área bajo las curvas carga-deformación) por las

vigas de HRFA llega a ser de 40 a 100 veces mayor que las vigas sin refuerzo.

7.7 Impacto en un hormigón con fibras

El ensayo se realiza sobre losetas cuadradas de 75 cm x 75 cm x 10 cm,comparando dos materiales, hormigón convencional y HRFA, dosificadas con 40kg/m3 de Tabix.

Las losas se ensayan con la aplicación de cargas de choque de 10 kgf que seguían para que impacten siempre en el mismo punto. La primera altura desdela que cae la carga era de 10 cm y se incrementa en módulos de 10 cm hasta

llegar a la rotura.

Fig. 31 - Dispositivo del ensayo de impacto

P = 10kg

10 cm

Guía para mantenerla aplicación de lacarga

Losa de ensayo





Observaciones Hormigón sin reforzar HRFA con 40 kg/m3 de fibra Tabix

Energía absorbida sólo absorbió una energíade 100 Joule (100 N x 0,1

m)

absorbió una energía de 100 Joule.

Comportamiento durante el

ensayo

se rompió con el primer

impacto

soportó el impacto hasta que la carga

fue lanzada desde una altura de 1 mResiliencia (energía que un

material es capaz deabsorber en un impacto)

prácticamente nula alta

7.7.1 Fatiga

Otro tipo de ensayo dinámico consiste en la aplicación una carga dinámicasobre dos tipos de losas de iguales dimensiones, una de hormigón solamente yla otra reforzada con 20 kg/m3 de fibras onduladas (como las que estuvimostratando hasta ahora).

Esta carga también es aplicada en el centro de la losa. La oscilación de la cargadinámica sigue la función: P(t) = P° sen wt, variando entre el 80% del valor dela carga de rotura hallado en el ensayo estático (MOR o módulo de rotura de 80N), y el 20% de la misma. Esta carga es aplicada en un millón de ciclos.

Luego, la misma losa es sometida a la carga concentrada estática igual a lacarga de rotura (80 N).

El comportamiento en el hormigón sin reforzar es sumamente frágil, no seobserva ningún período de comportamiento elástico en el gráfico de P-d. Encambio, el hormigón reforzado con fibras onduladas no sufrió ningunaperturbación por el millón de ciclos al 80% del módulo de rotura.

P P

d d

Hormigón sin refuerzo Hormigón con fibras





8. Diseño de un piso industrial

8.1 Bases

De manera tradicional y por simplicidad, el piso industrial se calcula siguiendolos métodos elásticos bien conocidos, basados, ya sea sobre hipótesis deWestergaard p = k ·w, donde k es el coeficiente de reacción, ya sea sobre lashipótesis de elasticidad que caracterizan a los materiales por sus constanteselásticas.

El diseño de un piso industrial elaborado con HRFA se basa en los siguientesparámetros:

§ Tipo de suelo y tensión admisible de la subrasante.§ La calidad del hormigón utilizado (tipo de hormigón, dosificación de fibras,

espesor de la losa).§ Cargas externa actuantes sobre el piso: cargas uniformemente repartidos,

cargas puntuales móviles (ruedas de los autoelevadores o camiones), cargasconcentradas (apoyos de las estanterías).

§ Carga interna (contracción, variación de temperatura, etc.).§ Normas nacionales e internacionales.

8.2 Información general

e) Localización de la losa: la losa puede ser cubierta o descubierta, considerándosecubierta cuando se pueden tener en cuenta todos los resguardos contra la

intemperie y los vientos.

f) Distancia entre juntas (m), ó superficie máxima de hormigonado m2 (para pisossin juntas).

g) Espesor de la losa: h

h) Peso de la losa: γ horm · h (kN/m2)

i) Coeficiente de fricción suelo-hormigón: C = 1

j) Coeficiente de Poisson: m = 0,15

k) Coef. de seguridad de cargas estáticas: γ e = 1,50

l) Coef. de seguridad de cargas dinámicas: γ d = 1,84

m) Transmisión de corte en las juntas 1 (1 = si / 0 = no)

8.3 Tipo de suelo en el que se apoyará la losa

Convencionalmente, por debajo de la placa se adopta un comportamientoelástico del suelo. Para asegurar esto, el suelo debe estar compuesto por unmaterial lo más homogéneo posible. La resistencia del suelo depende: de la

naturaleza del material y de su grado de compactación y se caracteriza por elcoeficiente de balasto “k” y los límites del coeficiente de Poisson. Mientras que





este último no varía mucho (0,15 a 0,5) y no tiene gran influencia, el coeficientede balasto puede variar enormemente (100 a 1500 MPa para suelos).

El coeficiente de balasto se puede determinar por varios métodos, por ejemploWestergaard o CBR.

8.3.1 Método Westeergard

Este método se basa en suponer que el suelo es un medio elástico y fluido, en elque la deformación w es proporcional a la presión p, correspondiendo a lafórmula p = k ·w, donde k es una constante que caracteriza a un suelo dado,conocida como “coeficiente de Westergaard”.

El dispositivo de ensayo consiste en un plato circular muy rígido, de 76.2 cm dediámetro, que se aplica con incrementos de carga sobre el suelo. Se utiliza un ejecomo soporte para el gato hidráulico.

El diagrama carga-deformación obtenido es similar al siguiente y permitedeterminar el valor k , calculando una tangente a la curva para una carga 3000kg (igual a una tensión de 0.7 kg/cm2). Finalmente el valor de k se obtienedividiendo 0.7 kg/cm2 por el asentamiento (en cm) obtenido para una carga de3000 kg.

Fig. 32 - Diagrama carga-deformación obtenido durante el ensayo de Westergaard

W [cm]

P [kg/cm2]0,7 (≈ 3 to)

K [kg/cm3]

8.3.2

Método CBR (California Bearing Ratio)Este método se utiliza para determinar el índice CBR, el que compara elcomportamiento de un suelo dado con un suelo estandarizado, compuesto porun material gravoso compactado proveniente de un lugar específico deCalifornia.

Durante el ensayo, un cilindro con una sección de 19,35 cm2 se somete a unavelocidad constante de 1,27 mm/min dentro de la muestra de suelo a analizar.

Un índice CBR igual al 100% corresponde a un suelo perfectamentecompactado.

Una vez obtenido el índice CBR, se puede obtener el valor k correspondiente:





Fig. 33 - Relación entre índice CBR y coeficiente k

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

1 10 100CBR (%)

C o e i c i e n t eK

(1

2 N

m m3

Algunos valores de suelos más comunes se muestran en la siguiente tabla:

Tipo de suelo Módulo de Reacción k en N/mm3

Tierra vegetal 0,005 a 0,015

Arena poco compactada (suelo malo) 0,015 a 0,03

Arena bien compactada 0,05 a 0,10

Arena con arcilla 0,08 a 0,10

Grava superficialmente compactada 0,05 a 0,08Arena con grava 0,10 a 0,15

Suelo bien graduado con grava compactada 0,20 a 0,25

Grava bien compactada 0,20 a 0,30

En suelos malos: k < 0,03

En suelos buenos: 0,08 < k < 0,15

En suelo muy bueno: k > 0,20

Una vez obtenido el coeficiente k, se podrá calcular el radio de rigidez relativaentre el hormigón y el suelo o “longitud elástica” del suelo.

42

3

)1(12 µ−⋅

⋅⋅=

k h E I

8.4 Resistencia de una losa de hormigón reforzado con fibras

La resistencia de un HRFA se analiza en el punto 7.3.1 “Resistencia a la flexiónen prismas de 15 cm x 15 cm x 60 cm”





De las siguientes tablas se selecciona el tipo hormigón y las característicasmecánicas correspondientes a la calidad seleccionada:

Tipo de hormigón Módulo de Elasticidad de Young E σbk28 a la tracción

N/mm2 N/mm2

C40 H33 31000 4,77 39,5

C35 H30 29500 4,26 31,5

C30 H25 28000 3,78 30,5

C25 H21 27000 3,33 29,0

< C25 25000 2,95 27,5

En función de la dosificación de fibras y del tipo de hormigón, se obtendrá el

coeficiente Re3 “Relación equivalente a la flexión con una flecha de 3 mm” Dosificación Relación de equivalente a la flexión con una

flecha de 3 mm Re3

kg/m3 %

<20 0

entre 20 y 25 35

entre 25 y 30 40

entre 30 y 35 45

entre 35 y 40 50

> 40 55

Resistencia a la tracción a los 90 días

σbk90 =(1 + Re3 /100) · σbk28 · 1,1

8.5 Cargas

Las cargas provocan tensiones en las losas. Para una misma carga, la tensiónaumenta cuando el soporte de la losa se flexibiliza o cuando la losa se rigidiza.

Las cargas pueden ser de distinto origen, por ejemplo :

§ cargas superficiales (cargas uniformemente distribuidas, sin muchaimportancia ya que la tensión resultante generalmente es pequeña)

§ cargas en bloque (palletes, etc.)§ cargas lineales (muros, series de palletes, carga de puentes grúas)§ cargas puntuales (apoyos de rack, cargas de ruedas)§ cargas térmicas

8.5.1 Cargas puntuales estáticas

Las cargas puntuales pueden ser originadas por apoyo de racks, etc.





Si las cargas puntuales están aplicadas muy cerca una de otras, se analizará lainfluencia que se ejercen mutuamente. Esto puede ser originado, por ejemplo,por una batería de racks.

Se analizará la fuerza del apoyo más cercano y la distancia al mismo. Si unacarga se aplica en el punto central de una losa, y a una distancia de porejemplo 3,5 m se ubica otra de igual magnitud, ésta última carga incrementarála tensión en la zona de la primera en una proporción obtenida de tablas enfunción de la longitud elástica del suelo, distancia a la cual está aplicada lacarga, y si éstas están en el centro de una losa, en un borde o en una esquina.

Ejemplo:

Distancia entre carga 1 y 2: 3,5 m, longitud elástica del suelo = 0,633 m

Influencia de la carga Carga 1 Carga 2 (a unadistancia de 3,5 m)

en el centro 100,0 % 49,91 %

en el extremo 100,0 % 51,41 %

en la esquina 100,0 % 24,87 %

8.5.2 Cargas puntuales dinámicas

Para cargas dinámicas, debe considerarse un factor adicional de seguridad,dependiendo del número de repeticiones de la carga y de la velocidad de losvehículos que circulan en la losa.

8.5.3 Carga uniformemente distribuida

La carga uniformemente distribuida se compondrá por la carga permanentemás la carga variable:

q (carga total) = g (permanente) + p (variable)

Fig. 34 - Esquema de cálculo de la carga uniformemente distribuida sobre una solera

2 b

2 a

h





El estado de carga más desfavorable en áreas donde existen cargas distribuidasaplicadas, es que en cierta franja de la misma no hubiera carga. De acuerdo conla teoría de Hetényi para una franja de losa de 1 m de ancho, el momento críticoestá en el punto C, como se muestra en el esquema anterior. Para una cargadistribuida q, con una longitud de carga igual a 2b y una longitud descargada

igual a 2a, el momento será igual a:

M c.q

.2 λ2

.e.λ a

sen( ).λ a .e.λ b

sen( ).λ b

Donde “b” es mucho mayor que “3a”, entonces el segundo término delparéntesis es aproximadamente igual a cero.

Siendo:

λ.3 k

.E d3

1

4

Simplificando de esta manera Mc, resulta:

M c.q

.2 λ2

.e.λ a

sen( ).λ a

Derivando Mc respecto de “a” e igualando a cero, se podrá calcular el momentomáximo en función de una faja de calzada de ancho igual a “2·a”

δM c

δa0

Con lo que se obtiene el ancho crítico:

aπ

.4 λ

El momento máximo resultante será igual a

M c_máx..0.168 q

.E h3

.3 k

y la tensión correspondiente será:

σ f

.6 M

h2

8.5.4 Esfuerzo por contracción por fraguado

La tensión interna proveniente por la contracción de una losa no-empotrada,puede ser calculada en función del coeficiente de fricción "C", de la distanciaentre juntas "L" y del peso de la losa "G", según la siguiente fórmula:





σ...0 . 5 cLG

h

8.6 Combinación de las cargas y diseño

Tipo de cargas Autoelevador Camión Otras 1 Otras 2

Carga concentrada Q (N) 16.000 35.000 0 0

Presión de contacto p (N/mm2) 2,00 0,65 6,00 6,00

Módulo de balasto K (N/mm3) 0,050 0,05 0,05 0,05

Radio de carga a (mm) 200 281 0 0

Radio equivalente b (mm) 193 281 49 49

Tensión interna i (N/mm2) 0,69 1,20 0,00 0,00

Tensión en los bordes b (N/mm2) 1,17 2,14 0,00 0,00

Tensión en la esquina e (N/mm2) 1,27 2,23 0,00 0,00

En el cálculo de las tensiones en los bordes y las esquinas, se asumió que noexiste transferencia de cargas entre las losas. Si las transferencia se produce:la tensión en la esquina calculada, puede ser multiplicada por 0,70 y la tensiónde borde calculada puede ser multiplicada por 0,85

De la combinación de solicitaciones, se obtendrá una tensión en el centro de lalosa, una para el borde de la losa y una para la esquina. De las tres se tomarála más desfavorable y se comparará con la tensión máxima admisible de la losa





9. Formulario para diseñar con fibrasTabix

Complete el siguiente formulario y envíelo por fax a nuestra Oficina deAsesoramiento Técnico Comercial, al (011) 4.719.8501 interno 8517 ó8518

Cliente

ProyectoDestino del proyecto

Superficie total (m2)

Proyecto original Espesor de la losa (mm)

Cantidad y tipo de malla especificada/diseñada

Información general

Localización de la losa cubierta, ó descubierta

Datos del suelo de apoyo de la losa factor CBR................%

ó coeficiente de balasto K=...............N/mm3

Diseño de las juntas Piso con juntas, distancia entre juntas ..............m

superficie máxima de hormigonado .............m2

(para pisos sin juntas)

Información de las cargas

Permanente, g (kN/m2)

Variable, p (kN/m2)

Carga

uniformemente

distribuidaTotal, q (kN/m2) = (q+p)

Intensidad de la carga (kN)

Área de contacto (cm)

Cargas puntuales

estáticas

Carga puntual simple (por ejemplo

apoyos de los racks, etc.)

x ................cm ó presión de contacto..............N/mm2





Carga 1 (kN)

Carga 2 (kN)

distancia entre cargas (mm)

intensidad de la carga (kN)

Cargas puntuales combinadas (por

ejemplo batería de rack)

área de contacto...................cm x

................cm ó presión de contacto

..............N/mm2

tipo de vehículo

intensidad de la carga

kN/rueda

Carga 1

presión de contacto...................

N/mm2 ó tipo de

cubierta.......................(goma, acero)

N/mm2, o número de repetición de la

carga ............... ó factor de seguridad

de la carga

tipo de vehículo

intensidad de la carga

kN/rueda

Cargas puntuales

dinámicas

Carga 2

presión de contacto...................

N/mm2 ó tipo de

cubierta.......................(goma, acero)

N/mm2, o número de repetición de la

carga ............... ó factor de seguridad

de la carga (1,5 ó 2.0)





Índice de Ilustraciones

Fig. 1 - Forma de fibras............................................ 5

Fig. 2 - Fuerzas actuantes durante el

arrancamiento.............................................. 7Fig. 3 - Dispositivo y resultados del ensayo de

adherencia................................................... 8

Fig. 4 - Rendimiento relativo de las fibras de acero .....10

Fig. 5 - Distancia óptima entre agregados..................11

Fig. 6 - Distribución de las fibras de acero .................11

Fig. 7 - Tamaño máximo del agregado en funciónde la dosificación de fibras............................12

Fig. 8 - Dimensiones de la fibra de acero Tabix...........13

Fig. 9 - Compactación de un pavimento de HCR .........15

Fig. 10 -Vista capa superficial del pavimento deHCR............................................................16

Fig. 11 -Graduación del agregado para un HormigónReforzado con Fibra de Acero (HRFA) ............20

Fig. 12 -Junta de contracción aserrada. Estas juntasson aserradas con una profundidad de 1/3 a1/4 de la altura total de la losa. Esta ranurase llena luego con productos siliconados oasfálticos.....................................................24

Fig. 13 - Junta de contracción machimbrada

“Omega”. Se utiliza un doble perfil deencajonamiento macho y hembra (llamadotambién doble omega), que se opone aldesplazamiento vertical relativo de doslosas sin oponerse a los desplazamientosde contracción incluso en el cruce de dos juntas. Estos perfiles están realizados enchapa pesada con un espesor e= 5 mm. Elmontaje se realiza antes que elhormigonado comience, las partes macho yhembra habiendo sido preensambladas porligamentos de PVC que ceden durante elendurecimiento bajo las tracciones de

contracción.................................................24

Fig. 14 -Junta de contracción machimbrada sininsertos metálicos. .......................................24

Fig. 15 -Junta de contracción/construcciónmachimbrada con inserto metálico. ................24

Fig. 16 - Junta de contracción/construcción coninserto metálico y pasadores metálicos..........24

Fig. 17 - Junta de dilatación con pasadores metálicos ...25

Fig. 18 - Junta de aislamiento ....................................25

Fig. 19 - Influencia del factor de forma l/d en lacurva tensión-deformación............................29

Fig. 20 - Dispositivo de ensayo a flexión de probetasprismáticas ............................................... 30

Fig. 21 -Dispositivo de ensayo a flexión de probetasprismáticas ................................................ 30

Fig. 22 -Resultados de los ensayos de flexión enprobetas prismáticas ................................... 31

Fig. 23 -Dispositivo de ensayo de losetas cuadradas aflexión reforzadas con fibras Tabix................. 32

Fig. 24 -Resultados del ensayo de flexión en losetascuadradas .................................................. 32

Fig. 25 -Tipo de fisuración en el ensayo de flexión sobrela loseta cuadrara sin reforzar, Tipo defisuración en un hormigón reforzado.............. 33

Fig. 26 -Dispositivo de ensayo de la loseta circular a laflexión ....................................................... 34

Fig. 27 -Resultados del ensayo a flexión en losetascirculares ................................................... 35

Fig. 28 -Dispositivo de ensayo de una losa sometida aflexión “in situ” ........................................... 35

Fig. 29 -Diagrama carga/deformación de una losa de 13cm sobre una fundación elástica, reforzada con20 kg/m3 de fibras Tabix ............................. 36

Fig. 30 -Dispositivo del ensayo de impacto................. 38

Fig. 31 -Diagrama carga-deformación obtenido duranteel ensayo de Westergaard............................ 41

Fig. 32 -Relación entre índice CBR y coeficiente k ....... 42

Fig. 33 -Esquema de cálculo de la carga uniformementedistribuida sobre una solera ......................... 44

manual fibracero

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