aplicaciones estructurales del hormigón reforzado con fibras en
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Aplicaciones estructurales del hormigón
reforzado con fibras en Brasil y el
enfoque de la normativa brasileña
Antonio Figueiredo
Escola Politécnica da USP
Seminar on Fiber-
Reinforced Concrete
Introdución
La tecnología de uso de las hormigón
reforzado con fibras en Brasil aún tiene
mucho que desarrollar.
Como empezó después de otros
países, procura sacar provecho de
otras experiencias e embutir en la
normativa actual y futura.
Experiencias iniciales fracasadas
Presa de Itaipu
Introdución
Aplicaciones más frecuentes:
Pavimentos
Túneles
Pré-moldeados
Pavimento 63%
Hormigón proyetado
22%
Pré-fabricados
11%
Otros 4%
2009
Pavimento 74%
Hormigón proyetado
20%
Pré-fabricados
3%
Otros 3%
2010
Fibras de acero
Introdución
Aplicaciones más frecuentes:
Pavimentos
Túneles
Prefabricados Macrofibras
poliméricas
Pavimento 85%
Hormigón proyetado
3%
Pré-fabricados
10%
Otros 2%
2009 - 2010
Pavimentos
Porto de Paranaguá, PR.
Revestimiento de túneles y taludes con
hormigón proyectado reforzado con fibras
de acero
Dovelas para TBM
Dovelas para TBM
Tubos de Hormigón
Soportes flutuantes
El “tripé de la engeneria estrutural”
Mo
delo
de d
ise
ño
(pro
yecto
)
Estructura Control de
producción y
de aceptación
El control de la calidad
Control de los materiales: Debe verificar
si los materiales atienden a los requisitos
especificados en proyecto y exigencias de
aplicación.
Control de ejecución: Debe garantir que
el material adecuado sea bien aplicado
para garantizar la calidad final de la
estructura.
Norma brasileña
de fibras de acero
ABNT NBR 15530:07 – Fibras de
aço para concreto - Especificação
Publicada en 2007
Establece parámetros de clasificación
para las fibras de acero con bajo
contenido de carbono
Aborda requisitos mínimos de:
◦ forma geométrica,
◦ tolerancias dimensionáis,
◦ defectos de fabricación y
◦ resistencia à tracción e doblamiento.
Objetivo: garantizar que las fibras en
conformidad con los requisitos tengan
potencial para comportamiento adecuado
a HRF
Importante: reducir la variabilidad.
NBR 15530:07 – Fibras de aço
para concreto - Especificação
Classificação das fibras de aço
TIPOS:
Tipo A: fibra de acero con anclajes en las
extremidades
Tipo C: fibra de acero corrugada
Tipo R: fibra de acero recta
CLASSES:
Clase I: fibra oriunda de alambre trefilado
Clase II: fibra oriunda de chapa laminada cortada
Clase III: fibra oriunda de alambre escarificado
Designaciones Tipo
(geometría) Clase
Factor de forma
mínimo
Limite de resistencia a
tracción MPa (*)fu
A I 40 1000
II 30 500
C
I 40 800
II 30 500
III 30 800
R I 40 1000
II 30 500 (*)Esta determinación debe ser hecha en el alambre.
Tolerancias dimensionales
Longitud
Tolerancia para la longitud l : 5 %.
Para fibras con l ≤ 35 mm la tolerancia es 10%.
Diámetro
Tolerancia para el diámetro de es 5%.
La variación máxima permitida para la diferencia entre las medidas d1 e d2 é de 4%.
l
d
de = (d1+d2)÷2
0
1
2
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100
Consumo de fibra (kg/m3)
Fato
r d
e T
en
acid
ad
e (
MP
a)
Fator de forma 47 e fs = 500MPa
Fator de forma = 60 e fs = 1000NPa
Fator de forma = 46 e fs = 1000MPa
Fator de forma = 27 e fs = 800MPa
Aspecto tecnológico básico:
Efecto de la forma de la fibra
Otras requisitos:
Resistencia al doblado (no pode haber
roturas y verificase la ductilidad).
Fibra dúctil Fibra frágil
Verificación de defectos:
Muestra de 200 gramas.
Otras requisitos :
Aceptación o rechazo
Evaluación Muestra
mínima
% mínima de fibras
conformes
Dobramento 10 fibras 90
Verificación de
dimensiones
60 fibras 90
Verificación de
defectos
200 g 95
Comentarios
La especificación de la fibra es considerada
esencial para el control de calidad del HRF
La intensión era reducir la variación de
resistencia residual (pos-pico) reduciendo
variaciones dimensionales y controlando la
resistencia de la fibra.
Norma exigente.
No fue posible hasta hoy producir una
normativa equivalente para las macrofibras
plásticas.
NORMA DE TUBOS
ABNT NBR 8890:2007 - Tubo de
concreto, de seção circular, para
águas pluviais e esgotos sanitários
Trabajos de investigación anteriores:
USP
UNICAMP
UNESP Ilha Solteira
Viabilidad del uso de las fibras de acero.
ABNT NBR 8890 - Tubos de hormigón
Muy similar a la normativa européia
NBN EN1916 Concrete pipes and
fittings, unreinforced, steel fibre and
reinforced, con algunas
modificaciones en la evaluación del
componente.
Es la primera norma de Brasil a
abordar el uso do HRFA.
Ensayo de
aplastamiento
Ensayo de aplastamiento de tubos
Ensayo de
aplastamiento
de tubos de
hormigón con
fibras
Ensayo con control de desplazamiento
Ensaio monitorado de tubo de CRFA em
conformidade com a norma
Otros requisitos
Un solo tipo de fibra se puede utilizar como refuerzo de tubos: A I (=1000 Mpa)
(Chama Neto e Figueiredo, 2003).
0
50
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50
TE
NA
CID
AD
E(k
N.m
m)
TEOR DE FIBRA(kg/m3)
TENACIDADE 4mm
A2
A3
FIBRA A
FIBRA B
Comentarios
La norma presenta una postura conservadora:
Φ do tubo ≤ 1m.
Exigencias más fuertes para los tubos con fibras (carga de fisura – carga mínima sin fissura)
◦Mejor comportamiento mecánico
◦Major durabilidad
Comentarios
Perspectivas futuras Mejorar el ensayo de aplastamiento.
Igualar los requisitos para tubos con barras y fibras
Aplicación de macrofibras plásticas.
Refuerzo mixto: fibras y barras de acero.
Túneles
Método de diseño
No hay normativa brasileña.
Utilizan métodos extranjeros o
proyectistas extranjeros.
Hay múltiples modelos de control en
función de los métodos de diseño
adoptados.
Exemplo: Linea 4 – Amarilla del
Metrô de São Paulo
Proyectista: Halcrow Group Limited (utilizo
modelos propios).
Para garantizar confiabilidad y retro-
alimentación del proceso de diseño, fueron
realizados ensayos en probetas de grandes
dimensiones (homologación del material y
dovela).
Método similar a utilizada en UNICAMP
(Fernandes, 2005).
Ensayos de grandes dimensiones
FLEXIÓN DE LOS COMPONENTES
La fibra sola trabaja bien?
Aplicação de carga Aplicação de carga
Comprimento 300mm (L)
L / 3 L / 3 L / 3
50mm
30mm
100mm Typ.
Pinos de referência para
medida de deformação
(King et al. 2003).
Ensayos de grandes dimensiones
FLEXIÓN DE LOS COMPONENTES
VERIFICACIÓN DE JUNTAS
(HOMOLOGACIÓN L4) (King et al. 2003).
Ensayos de grandes dimensiones
Modelo de control
Ensaiyos viables para el
control de rotina:
pequeñas dimensiones.
Análisis conjunta para fc,
fct y tenacidad. (Telles e
Figueiredo, 2006)
Homologación (grandes dimensiones)
Parametrización simultánea (pequeñas
dimensiones)
Controle de la producción de las dovelas
(verificación de los elementos y ensayos
de pequeñas probetas).
“Filosofia”
“Filosofia”
Nivel de seguridad: solo se envía al túnel
los segmentos ya aprobados por el
controle da calidad.
Situação do concreto
projetado e convencional
Estaba muy mala!
“Recepta” de contenido mínimo
(máximo?) aún utilizada.
Hoy hay proyectistas cambiando
sus métodos.
Método similar a las dovelas Ensayos en paineles
(homologacón)
◦ EFNARC (más frecuente)
◦ ASTM C1550 (principian a utilizar)
Ensayos de flexotración en
probetas prismáticas (control
de calidad)
◦ JSCE SF4
◦ EFNARC
Proyecto “Rio Maravilha”
Túneles reemplazarán viaductos
Proyectista de São Paulo empieza a utilizar
el nuevo modelo de fib Model Code.
“Nueva visión”
El problema: utilizar el
ensayo EN14651 (no
hay laboratorios con
capacidad para realizar
los ensayos en buenas
condiciones)
Necessidad
Correlación de los resultados de la
EN14651 con otras normativas.
◦ ASTM C1609
◦ ASTM C1399
◦ Barcelona test
◦ DEWS
◦ MDPT
◦ Etc.
ASTM C1609 / EN 14651 – Fibras de acero
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,60,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6 ASTM C1609: f
150,3.0 / f
150,0.75
EN 14651: fR,3
/ fR,1
Comparação entre ELU e ELS - Dramix
Raz
ão e
ntr
e fu
nçõ
es
Dosagem de fibra / % em volume
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,60,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6 Razão no ELS: f
R,1 / f
150,0.75
Razão no ELU: fR,3
/ f150,3.0
Comparação entre ELU e ELS - Dramix
Raz
ão e
ntr
e fu
nçõ
es
Dosagem de fibra / % em volume
E(Y) = exp [(1,50 + 0,16X1 - 0,13X2 + 0,45X1X2 + (-0,18 - 0,01X1 + 0,02X2 - 0,10X1X2)d-1]
SALVADOR, R. P. (2013). Análise comparativa de métodos de ensaio para caracterização do comportamento mecânico de concreto reforçado com fibras. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 178 pp.
ASTM C1609 / EN 14651 – Macrofibra plástica
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6 Razão no ELS: f
R,1 / f
150,0.75
Razão no ELU: fR,3
/ f150,3.0
Comparação entre ELU e ELS - Forta Ferro
Raz
ão e
ntr
e fu
nçõ
es
Dosagem de fibra / % em volume
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6 ASTM C1609: f
150,3.0 / f
150,0.75
EN 14651: fR,3
/ fR,1
Comparação entre ELU e ELS - Forta Ferro
Raz
ão e
ntr
e fu
nçõ
es
Dosagem de fibra / % em volume
E(Y) = exp [1,04 - 0,15X1 + 0,20X2 + 0,19X1X2 + (-0,28 + 0,16X1 - 0,06X2 - 0,13X1X2)d-1]
SALVADOR, R. P. (2013). Análise comparativa de métodos de ensaio para caracterização do comportamento mecânico de concreto reforçado com fibras. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 178 pp.
Otros ensayos: determinación
del contenido de fibras
51
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80 100
Teo
r d
e f
ibra
in
co
rpo
rad
o a
o
co
ncre
to (
kg
/m3)
Consumo de fibra (kg/m3)
f1
f2
f3
f4
Regressão
y = 0,7495x
R2 = 0,8487
Figueiredo (1997)
Estado fresco
En el estado endurecido
52
KALIL, R. Z., ESCARIZ, R. C., FIGUEIREDO, A. D.
Elaboração de método de ensaio para determinação do teor de
fibras em concreto endurecido In: 52º Congresso Brasileiro do
Concreto, 2010, Fortaleza. 2010.
Otros ensayos: determinación del contenido de fibras
Conclusiones
Hay mucho que hacer.
Hay una tendencia de
aproximación con el “modelo
europeo”.
Aumento de la confianza del
publico técnico en relación a la
tecnología del hormigón reforzado
con fibras.
GRACIAS POR LA ATENCIÓN