determinaciÓn de la capacidad de absorciÓn de …

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA

DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES

VALPARAÍSO – CHILE

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA

DE PANELES DE HORMIGÓN REFORZADO CON MALLA

ELECTROSOLDADA.

Memoria de titulación presentada por

PABLO ALONSO TRULLÉN ACEVEDO

Como requisito parcial para optar al título de

Constructor Civil

Profesor Guía

Sergio Carmona Malatesta

Octubre de 2018

ii

Resumen.

En el proyecto Chuquicamata subterránea desarrollado por la División Norte de

Codelco Chile, para el sostenimiento de túneles, se especificaba el uso de hormigón

proyectado o shotcrete reforzado con malla de acero electrosoldada tipo C – 295. Sin

embargo, la proyección de hormigón sobre mallas no garantiza un soporte continuo, debido a

la formación de las denominadas ‘’sombras’’, las que corresponden a oquedades que se

producen debido a que parte del hormigón queda retenido en la malla y no logra llegar hasta

la roca, a lo que se suma, que las faenas necesarias para la instalación de la malla son

complejas y de alto riesgo para las personas que la ejecutan. Por las razones antes expuestas,

se propuso el uso de shotcrete reforzado con fibras sintéticas (SRF) dando así estudio de

‘EFECTO DEL PERNO DE ANCLAJE EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

DE PANELES DE HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS’ realizado en estudios

anteriores.

Para validar el uso del SRF en el sostenimiento de estos túneles, es necesario

determinar la capacidad de absorción de energía que tiene el shotcrete reforzado con malla

electrosoldada. Por esta razón, se ha propuesto realizar ensayos sobre paneles cuadrados de

hormigón reforzados con malla que permitan obtener resultados comparables con los

alcanzados en el estudio realizado anteriormente.

Por ello, en la presente memoria, se darán a conocer resultados entregados mediante

ensayo de flexotracción de paneles de hormigón reforzados con malla electrosoldada,

considerando que el hormigón utilizado cumple con las dosificaciones de un shotcrete pero

este hormigón será aplicado directamente en el molde, por ende, no será disparado.

Este ensayo será realizado en adaptación a la norma europea EFNARC, entregando

así valores de capacidad de absorción de energía a los 25 [mm] de deformación en su punto

de carga y la carga máxima. Además se analizarán resultados dando así parámetros de

relación entre tamaño de paneles y aplicación de carga.

Otro estudio entregado será el patrón de agrietamiento y su respectivo análisis de

paneles post-ensayos, los cuales presentan grietas características y recurrentes, grietas que

pueden ser relacionadas con el tamaño del panel y el tamaño de la aplicación de la carga.

iii

Abstract.

In the underground Chuquicamata project developed by the North Division of

Codelco Chile, for the maintenance of tunnels, the use of shotcrete or reinforced concrete

reinforced with electrowelded steel mesh type C - 295 was specified. However, the projection

of concrete on meshes does not guarantees continuous support, due to the formation of the

so-called 'shadows', which correspond to cavities that occur because part of the concrete is

retained in the mesh and can not reach the rock, to which is added, that The tasks necessary

for the installation of the mesh are complex and of high risk for the people who execute it.

For the reasons mentioned above, the use of reinforced shotcrete with synthetic fibers (SRF)

was proposed thus giving study of ' EFFECT OF THE ANCHORING BOLT ON THE

STRUCTURAL BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE PANELS WITH FIBERS '

made in previous studies.

To validate the use of the SRF in the maintenance of these tunnels, it is necessary to

determine the capacity of energy absorption that has the reinforced shotcrete with

electrowelded mesh. According to the above, it has been proposed to perform tests on square

reinforced concrete panels with mesh that allow obtaining results comparable with those

achieved in the previously conducted study.

For this reason, in the present report, results delivered by flexotraction test of

reinforced concrete panels with electro-welded mesh will be announced, considering that the

concrete used complies with the dosages of a shotcrete but this concrete will be applied

directly in the mold, for He will not be shot.

This test will be carried out in accordance with the European standard EFNARC, thus

delivering values of energy absorption capacity at 25 [mm] of deformation at its load point

and maximum load. In addition, results will be analyzed, thus giving parameters of relation

between panel size and load application.

Another study delivered will be the cracking pattern and its respective analysis of

post-test panels, which present characteristic and recurrent cracks, cracks that can be related

to the size of the panel and the size of the application of the load.

iv

Glosario, Símbolos y Nomenclatura.

HRF: Hormigón reforzado con fibras. Hormigón que es elaborado con fibras, en una

determinada dosificación. Además de los materiales necesarios para su elaboración

(cemento, agregados pétreos y agua).

EFNARC: European Specification for Sprayed Concrete.

Probeta: Pieza de hormigón elaborada, la cual es sometida a una serie de ensayos

para estudiar su comportamiento frente a estos, determinando por ejemplo

propiedades mecánicas.

Deflexión: Flecha registrada, en el centro del panel, por un transductor sobre una

base de medición adosado a este.

Tracción: Esfuerzo interno a que está sometido el panel por la aplicación de dos

fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

MCC8 (Multifunctional Control Console 8): Consola de control multifuncional,

equipo utilizado para el desarrollo de los ensayos durante la presente memoria.

Transductor: Dispositivo de medición, quien por medio del equipo MCC8 registra

los desplazamientos. Consiste en un vástago retráctil el cual se desplaza registrando

el desplazamiento a medir.

Base de medición: Base en la cual se apoya la punta del vástago del transductor,

logrando generar una base estable para la toma de las mediciones.

Shotcrete: Hormigón proyectado mediante aire comprimido para conformar

elementos estructurales.

v

ASTM: Organización de normas internacionales que desarrolla y publica acuerdos

voluntarios de normas técnicas para una amplia gama de materiales, productos,

sistemas y servicios.

AENOR: Asociación Española de Normalización.

P : Carga [kN]

σv : Esfuerzo vertical producido por suelo rocoso.

σh : Esfuerzo horizontal producido por suelo rocoso.

mm : Milímetros.

δ : Deflexión en [mm].

J : Joule.

E(δ) : Energía acumulada en [J].

A : Acero.

T : Trefilado/Laminado.

H : Hormigón

NCh : Norma chilena.

TON : Toneladas.

PSI : La libra de fuerza por pulgada cuadrada. Unidad de presión.

GPa : Giga Pascal. Unidad de presión.

°C : Grados Celsius.

Índice.

CONTENIDO

Resumen. ............................................................................................................................. ii

Abstract. ............................................................................................................................. iii

Glosario, Símbolos y Nomenclatura. ................................................................................... iv

Índice. .................................................................................................................................. 1

Índice de tablas. ............................................................................................................... 3

Índice de gráficos. ............................................................................................................ 4

Índice de figuras. .............................................................................................................. 5

1. Introducción. ................................................................................................................ 7

1.1 Antecedentes. ............................................................................................................. 7

1.2 Objetivos. ................................................................................................................... 9

1.3 Metodología. .............................................................................................................. 9

2. Marco Teórico ............................................................................................................ 11

2.1 Ensayo Panel cuadrado EFNARC ............................................................................. 11

2.2 Malla Electrosoldada C295. ...................................................................................... 13

2.3 Barra acero helicoidal 22 [mm]. ................................................................................ 14

2.3.1 Golillas y planchuelas. ....................................................................................... 15

2.3.2 Tuercas. ............................................................................................................. 16

2.3.3 Coplas. .............................................................................................................. 17

2.4 Hormigón proyectado – Shotcrete. ............................................................................ 18

2.5 Hormigón reforzado con fibras - HRF. ...................................................................... 19

2.5.1 Fibra sintética estructural Barchip 48. ................................................................ 20

3. Desarrollo Experimental. ............................................................................................ 22

3.1 Materiales y dosificación. ......................................................................................... 22

3.1.1 Cemento. ........................................................................................................... 22

3.1.2 Agregados Pétreos. ............................................................................................ 23

3.1.3 Aditivos. ............................................................................................................ 23

3.1.3.1 Plastocrete MX – 1390. ............................................................................. 23

3.1.3.2 Viscocrete 5100. ....................................................................................... 23

3.1.3.3 Sílice Colodial tytro RC 430. ..................................................................... 24

3.1.4 Dosificación. ..................................................................................................... 24

3.2 Ensayo. .................................................................................................................... 25

3.2.1 Esquema. ........................................................................................................... 25

2

3.2.2 Elaboración de Probetas. .................................................................................... 27

3.2.2.1 Elementos a utilizar. .................................................................................. 27

3.2.2.2 Procedimiento para la elaboración. ........................................................... 28

3.2.2.3 Preparación de la mezcla. ....................................................................... 30

3.2.2.3.1 Preparación de utensilios. ................................................................. 30

3.2.2.3.2 Preparación de componentes. ........................................................... 31

3.2.2.3.3 Mezclado. ......................................................................................... 31

3.2.2.3.4 Llenado de moldes. ........................................................................... 32

3.2.2.3.5 Descimbre. ....................................................................................... 34

3.2.3 Procedimiento de Ensayo. .................................................................................. 34

4. Resultados y Análisis. ................................................................................................ 40

4.1 Resultados de ensayos de paneles de hormigón armado con perno de anclaje. ........... 40

4.1.1 Gráficos de paneles serie 60X, junto con gráfica promedio. ................................ 41

4.1.2 Gráficos de paneles serie 100X, junto con gráfica promedio. .............................. 43

4.2 Análisis de resultados de ensayos de paneles de hormigón armado con perno de

anclaje. ........................................................................................................................... 45

4.2.1 Carga máxima. .................................................................................................. 45

4.2.2 Deflexión a la Carga máxima. ........................................................................... 46

4.2.3 Cálculo de energía absorbida [J] hasta los 25 [mm]. .......................................... 46

4.3 Análisis de patrón de agrietamiento de los ensayos de paneles 60X y 100X............... 47

4.4 Análisis de resultados de ensayos a paneles de hormigón armado con perno de anclaje

vs paneles de hormigón reforzados con fibras (HRF) ensayados en memoria ‘EFECTO

DEL PERNO DE ANCLAJE EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE

PANELES DE HRF’. ..................................................................................................... 50

5. Conclusiones. ............................................................................................................. 53

6. Referencias................................................................................................................. 55

7. Anexos. ...................................................................................................................... 57

3

Índice de tablas.

Tabla 1 – Categoría del Shotcrete 13

Tabla 2 – Ficha técnica de malla electrosoldada C295 14

Tabla 3 – Ficha técnica de barra helicoidal de diámetro 22 [mm] 15

Tabla 4 – Ficha técnica de planchuela. 16

Tabla 5 – Dimensiones de tuerca para barra helicoidal de 22 [mm] 17

Tabla 6 – Propiedades de las Fibras sintéticas Barchip 48 (Fuente: Hoja Técnica de Barchip 48, Elasto-Plastic Concrete, 2010) 21

Tabla 7 – Propiedades Cemento Melón Extra. 22

Tabla 8 – Información del producto plastocrete MX-1390 23

Tabla 9 – Información producto viscocrete 5100 24

Tabla 10 – Dosificación Paneles 25

Tabla 11 – Promedios de resultados de paneles de hormigón armado con sus respectivas clasificaciones de Shotcrete 45

Tabla 12 – Análisis de patrón de agrietamiento de paneles de 1000 x 1000 x 100 y 600 x 600 x 100 [mm] 49

Tabla 13 – Promedios de resultados de paneles de hormigón armado con sus respectivas clasificaciones de Shotcrete 50

Tabla 14 – Promedios de resultados de paneles de HRF con sus respectivas clasificaciones de Shotcrete. (Memoria “Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de paneles de hormigón reforzado con fibras”) 51

Tabla 15 – Características de Panel 1001 57

Tabla 16 – Resultados de ensayo panel 1001 57
















4




Índice de gráficos.

Gráfica 1 – Gráfico Carga vs Desplazamiento serie 60X, junto a gráfica promedio. 41

Gráfica 2 – Gráfico Energía vs Desplazamiento serie 60X, junto a gráfica promedio. 41

Gráfica 3 – Gráfico Resumen de promedios (Carga – Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de paneles Serie 100X. 42

Gráfica 4 – Gráfico Carga vs Desplazamiento serie 100X, junto a gráfica promedio. 43

Gráfica 5 – Gráfico Energía vs Desplazamiento serie 100X, junto a gráfica promedio. 43

Gráfica 6 – Gráfico Resumen de promedios (Carga – Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de paneles Serie 60X. 44

Gráfica 7 – Gráfico Carga – Desplazamiento panel 1001 58

Gráfica 8 – Gráfico Energía – Desplazamiento panel 1001. 58


Gráfica 10 – Gráfico Energía – Desplazamiento panel 1002 61

Gráfica 11 – Gráfico Carga – Desplazamiento panel 1003. 64






Gráfica 17 – Gráfico Carga – Desplazamiento panel 601. 73










5

Índice de figuras.

Figura 1 – Tunelera y Proyección de Shorcrete mecánico. 7

Figura 2 - Proyector mecánico, Roboshot Trubosol TSR7. 8

Figura 3 – Simulación de la presión de la roca en el panel. 11

Figura 4 – dimensiones del panel, apoyo y carga del ensayo panel cuadrado EFNARC. 12

Figura 5 – Gráfico resumen, carga vs deflexión y Energía vs deflexión. 13

Figura 6 – Distancia entre barras, diámetro de barras y sección de acero de malla C295 14

Figura 7 – Barra helicoidal de acero de diámetro 22 [mm]. 15

Figura 8 – Golilla y planchuela usadas en ensayo. 16

Figura 9 – Dimensiones de tuerca para barra helicoidal de 22 [mm]. 17

Figura 10 – Copla para barra helicoidal de 22 [mm]. 18

Figura 11 – Esquema de ensayo para paneles de hormigón armado con perno de anclaje en adaptación a ensayo de norma EFNARC- EN 14488-5. 26

Figura 12 – Mesa guía y plataforma de apoyo. 27

Figura 13 – Moldes de acero para paneles. 28

Figura 14 – Elementos ubicados y nivelados para el hormigonado. Posición de malla en altura con ayuda de alambre galvanizado. 30

Figura 15 – Tubos de ensayo y balanza 31

Figura 16 – Betonera giro horizontal. 32

Figura 17 – Llenado de molde. 33

Figura 18 – Curado de probetas. 33

Figura 19 – Gata hidráulica y celda de carga. 34

Figura 20 – Instalación de gomas y base de acero. 35

Figura 21 – Instalación Technyl. 36

Figura 22 – Desplazamiento de paneles con grúa horquilla. 36

Figura 23 – Panel 1000 x 1000 x 100 posicionado. 37

Figura 24 – Panel 600 x 600 x 100 con sus respectivos bastidores ya posicionados. 38

Figura 25 – Gata hidráulica y panel ensayado. 39

Figura 26 – Panel Ensayado. 39

Figura 27 – Resistencia máxima, deformación a carga máxima y Energía acumulada Panel 1001. 57

Figura 28 – Cara comprimida panel 1001. 59

Figura 29 – Cara traccionada panel 1001. 59


Figura 31 - Cara comprimida panel 1002. 62

Figura 32 - Cara traccionada panel 1002. 62


6




Figura 37 - Cara comprimida panel 1004 68




Figura 41 – Resistencia máxima, deformación a carga máxima y Energía acumulada Panel 601 72














Figura 55 - Cara traccionada panel 605 86

7

1. Introducción.

1.1 Antecedentes.

Con más de 3.000 kilómetros de túneles, División El Teniente de Codelco se presenta

como la mina subterránea más grande del mundo. Este es un ejemplo que hace que Chile sea

gran receptor de tecnologías y métodos de vanguardia en la industria minera y tunelera.

Siempre innovando con el fin de mejorar la productividad y seguridad de trabajadores

llegando al mercado de centrales hidroeléctricas, carreteras y subterráneos de Metro tren. En

la figura 1 se muestra tunelera y proyector de shotcrete mecánico, usados en la industria

tunelera. División El Teniente Codelco (Chile). Artículo División El Teniente. 2018.

Figura 1 – Tunelera y Proyección de Shorcrete mecanico.

Estos últimos años y a raíz del avance de la industria minera y tunelera se ha podido

observar un gran avance en la industria del Shotcrete en el país, demostrando así que el

hormigón proyectado es un material ampliamente versátil y de constante estudio. Su avance

ha aumentado llegando a niveles en los cuales amplía su campo de ocupación, dando así

espacio a obras civiles y urbanas, con maquinarias especializadas a la reducción de tiempos

de aplicación y nuevas herramientas en el mercado, se puede observar en la figura 2 un

proyector mecánico del Shotcrete.

8

Figura 2 - Proyector mecánico , Roboshot Turbosol TSR7.

Gracias a este mismo avance tecnológico, han entrado al mercado nuevos métodos de

contención de suelos, en el que entra firmemente el SRF (shotcrete reforzado con fibras),

hormigón que ha tenido años de estudios y avances en nuestro país. Dando así cantidad de

estudios académicos relacionado al tema, con variedad de ensayos y probetas para incorporar

el SRF a diversas industrias a nivel país. Por consiguiente, la malla es desplazada en el

proceso.

La incorporación de fibras tanto metálicas como sintéticas en el hormigón, ha

demostrado ser capaz de mejorar propiedades estructurales, en comparación al hormigón

convencional, es decir, aumenta la ductilidad del hormigón, controlando la propagación de

fisuras, lo cual permite obtener mayores deformaciones, aumento de la resistencia a la

tracción y además es capaz de absorber energía. Las fibras actúan principalmente luego de la

primera fisura del hormigón, es decir, en el rango post-agrietamiento, este comportamiento se

debe a que antes de la formación de la primera grita del elemento, participa principalmente el

hormigón frete a las cargas. La absorción de energía de las fibras se debe mayoritariamente

por el agarre que presenta el hormigón con esta red de fibras que se encuentran embebidas

dentro de este, logrando el traspaso de cargas desde el elemento a las fibras, permitiendo que

las grietas no se propaguen.

Por otro lado, la utilización de mallas electrosoldadas en el Shotcrete es recurrente en

la industria de fortificaciones de túneles, este hormigón armado resulta un eficiente tanto para

cargas de compresión como de tracción. Si bien las investigaciones del HRF dan resultados

alentadores, el acero, en términos de resistencia a tracción, sigue ocupando el podio en la

industria tunelera.

9

1.2 Objetivos.

Objetivo principal:

Caracterizar el comportamiento de paneles cuadrados de hormigón reforzados con

malla electrosoldada.

Objetivo Secundario:

Determinar la capacidad de absorción de energía de paneles de hormigón reforzados

con malla electrosoldada tipo C – 295.

Determinar el patrón de agrietamiento de paneles de hormigón reforzados con malla

electrosoldada tipo C – 295.

Evaluar el efecto del tamaño de placa de fijación del perno de anclaje en el modo de

rotura del panel reforzado con malla electrosoldada.

Comparar la capacidad de absorción de energía de paneles reforzados con malla

electrosoldada con los resultados obtenidos previamente en ensayos de paneles

cuadrados de shotcrete reforzados con fibras.

1.3 Metodología.

Para poder obtener resultados de la probeta en su conjunto (hormigón, malla

electrosoldada y perno de anclaje) será necesario la utilización de un ensayo capaz de

entregar resultados con estas condiciones, para ello se ha elaborado una adaptación del

ensayo de paneles cuadrados de la norma EFNARC, la cual se describirá más adelante.

Para este ensayo, se realizarán dos tipos de paneles, los cuales poseen las mismas

características de dosificación y espesor, diferenciándose entre sí por sus dimensiones.

Ambos paneles son sometidos al mismo ensayo, entregando así resultados que se podrán

analizar respecto a esta variable, dimensión.

Los paneles serán de hormigón armado, respetando la dosificación de paneles de

HRF, su enfierradura será una malla electrosoldada llamada C295 con un recubrimiento de 2

centímetros. Mientras que el perno de anclaje es CAP A630-420H de 22 milímetros de

diámetro y un largo de 150 centímetros. Las dimensiones de los paneles serán 600 x 600 x

100 [mm] (dimensiones de la norma EFNARC) y 1000 x 1000 x 100 [mm], dimensiones para

simular áreas que abarcan los pernos de anclaje y obtener resultados de cargas máximas y

absorción de energía para la separación de pernos.

10

Una vez fabricados los paneles, y habiendo esperado su resistencia óptima (pasado 28

días) se debe ensayar los paneles traccionando el perno mediante un actuador hidráulico de

émbolo hueco, registrando la carga y deflexión del panel. Posterior a ello, analizar los

resultados obtenidos de los distintos tipos de paneles.

Cabe destacar que el modo de hormigonar no será con hormigón proyectado, sino

que será mediante mezcladora betonera y aplicado directamente al molde, aunque las

características de este hormigón cumplirán con las de un hormigón proyectado.

11

2. Marco Teórico

2.1 Ensayo Panel cuadrado EFNARC

Este ensayo es presentado en 1989 por la ferroviaria francesa, y con el tiempo es

aceptado y propuesto en el año 1996 en la publicación “European Specification for Sprayed

Concrete” de EFNARC, hasta que en el año 2006 está aprobada por el comité europeo de

normalización (EN).

Plantea un procedimiento para determinar la energía de absorción utilizando paneles,

ofreciendo mejores resultados que las vigas prismáticas. Teniendo en cuenta que el Shotcrete

se comporta como una losa, en el ensayo se utilizan probetas de 600 x 600 x 100 [mm], en el

cual se utiliza hormigón proyectado de forma vertical, con el mismo equipo, técnica,

distancia de proyección y espesores de capa por pasada como se hiciera en terreno.

El ensayo de panel cuadrado EFNARC simula a escala de laboratorio el

comportamiento estructural del sistema perno de anclaje – Shotcrete bajo carga de flexión y

corte. En la figura 3 se observa el modo de actuar la presión de la roca en un punto de carga

del panel. AENOR. ‘Determinación de la capacidad de absorción de las muestras de losa

reforzada con fibras’. UNE-EN 14488-5. 2007.

Figura 3 – Simulación de la presión de la roca en el panel.

Este ensayo establece protección de curado, el cual debe ser de tres días en agua, para

luego ser retirada e inmediatamente ensayar. Se apoya el panel en sus cuatro bordes, siendo

así un apoyo hiperestático, se le aplica una carga en un área de 10 [cm²], esta carga se aplica

en la cara contraria de la proyección del hormigón (cara Lisa), como se ve en la figura 4.

12

Figura 4 – dimensiones del panel, apoyo y carga del ensayo panel cuadrado EFNARC.

La velocidad de carga es de 1,5 [mm/min] resultando así un gráfico Carga vs

deformación, del cual su medición se realiza en el punto central del panel, y se debe medir

hasta una deflexión de 25 [mm] (punto en el cual se mide la energía acumulada de la

probeta).

La capacidad de absorción de energía se mide mediante la ecuación:

𝐸(𝛿) = ∫ 𝑃(𝛿) 𝑑𝛿𝛿

0

Donde 𝐸(𝛿) corresponde a la Energía acumulada en la deflexión 𝛿.

La figura 5 muestra las mediciones de un panel cuadrado EFNARC en cuanto a su

carga y deflexión, mientras que a su vez la energía que se va acumulando con respecto a su

deflexión. Estas mediciones se realizan como antes mencionado a sus 25 [mm] medición en

la cual se puede categorizar el panel.

13

Figura 5 – Gráfico resumen, carga vs deflexión y Energía vs deflexión, Norma europea EFNARC, 2007.

La tabla 1 muestra las categorías del shotcrete con respecto a la energía absorbida en

sus 25 [mm], Norma europea EFNARC, CEN en la norma UNE-EN 14488-5:2007.

Categoría

del

Shotcrete

Clase A Sólido en condiciones rocosas desde

500 [J]

Clase B Intermedio en condiciones rocosas

desde 700 [J]

Clase C Difícil en condiciones rocosas desde

1000[J]

Tabla 1 – Categoría del Shotcrete, Norma europea EFNARC, CEN en la norma UNE-EN 14488-5:2007.

2.2 Malla Electrosoldada C295.

Las mallas soldadas Estándar se caracterizan por tener medidas y pesos conocidos.

Son fabricadas de acero AT56-50H de alta resistencia. Esta nomenclatura corresponde a:

A: Acero.

T: Trefilado/Laminado.

56: 5.600 kg/cm2 (límite de ruptura) (560 Mpa).

50: 5.000 kg/cm2 (límite de fluencia) (500 Mpa).

H: Hormigón.

Las mallas soldadas cumplen con las siguientes Normas Chilenas del INN (Instituto

Nacional de Normalización) como por ejemplo la norma NCh 1173 Of 77, la cual establece

los requisitos que deben cumplir los alambres de acero, lisos o con entalladuras, de grado

único AT56-50H, que se usan en el hormigón armado. Instituto Nacional de Normalización

14

(Chile). Requisitos que deben cumplir las mallas de acero de alta resistencia para su uso de

hormigón armado, Nch 218. 1977.

Estas mallas cumplen con las uniones electrosoldadas, las cuales son con soldaduras

por fusión eléctrica, es decir, sin aporte de material, lo que permite lograr uniones más

sólidas y terminaciones de alta calidad.

Estas mallas presentan distintas propiedades según su fabricación, por lo cual la

malla a utilizar en esta memoria será la C295, las que según el proveedor tiene las siguientes

propiedades resumidas en la tabla 2. Lampa, Santiago, Chile. ‘Soluciones concretas para

armaduras con malla electrosoldada’, 2011.

Mallas Estándar Tipo "C"

Tipo de

Malla

Distancia entre

Barras (mm) Diámetro Barras

(mm) Sección de acero

(cm2/m) Peso (Kg)

Long. dp Transv. ds Long. op Transv. os Long. ap Transv. as Malla Kg/m2

C295 150 150 7,5 7,5 2,95 2,95 61,01 4,69

Tabla 2 – Ficha técnica de malla electrosoldada C295, Ficha Armacero Comercial e Industrial Ltda. 2006.

La nomenclatura referida en Tabla 2 es detallada en la figura 6:

Figura 6 – Distancia entre barras, diámetro de barras y sección de acero de malla C295, Ficha Armacero

Comercial e Industrial Ltda. 2006.

2.3 Barra acero helicoidal 22 [mm].

El perno de anclaje es una barra de acero laminado estriado de sección transversal

ovalada con resalte helicoidal Izquierdo que se convierte en un hilo grueso de paso amplio en

toda su longitud. Posee dos caras planas las que facilitan la inyección de la lechada, Este

producto es complementado con tuerca y planchuela.

15

Este sistema presenta gran capacidad de trasferencia de carga en macizos rocosos,

competencia y durabilidad. Trabaja en la perforación con inyección de lechada o instalación

de cartuchos de resina que en conjunto son altamente resistentes cuando es sometido a

esfuerzos de compresión y tracción. Es considerado un anclaje de tipo permanente.

A continuación se presenta la tabla 3 que indica las principales propiedades

mecánicas de la barra helicoidal. Mientas que la figura 7 muestra la barra usada como perno

de anclaje. Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Perno

Helicoidal, 2011.

Tabla 3 – Ficha técnica de barra helicoidal de diámetro 22 [mm].

Figura 7 – Barra helicoidal de acero de diámetro 22 [mm].

Para este tipo de barra, existen distintos tipos de accesorios de los cuales es necesario

mencionar para el funcionamiento del ensayo, estos son:

2.3.1 Golillas y planchuelas.

Son accesorios de fijación que se complementan con el perno helicoidal, estos son

fabricados en distintos espesores y geometrías. La golilla a utilizar es de acero de alta

Barra helicoidal diámetro 22 mm

TON KN TON KN

Tensión de fluencia 17 187 15 150

Tensión de ruptura 31 315 21 205

Tensión de corte 25 256 18 178

Grado de acero A630 - 420H A440 - 280H

16

resistencia, con una dimensión de 100 x 100 x 20 [mm], lo que hace adaptarse al ensayo de

paneles cuadrados EFNARC, mientras que analizaremos el comportamiento de una

planchuela de dimensiones 200 x 200 x 7 [mm]. Esta planchuela es fabricada en aceros CAP,

la cual tiene las siguientes características técnicas resumidas en la tabla 4. Promec. San

Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Planchuelas, 2011.

Tipo Largo

[mm]

Ancho

[mm]

Esp.

Nominal [mm]

Peso

[Kg] Aplicación

Estampada con perforación

34 [mm] 200 200 7 1,28 Helicoidal

Tabla 4 – Ficha técnica de planchuela.

Se usarán golillas para 3 de los paneles de 600 x 600 x 100 [mm], y para 3 de los

paneles de 1000 x 1000 x 100 [mm], mientras que las planchuelas serán para 2 paneles de

600 x 600 x 100 [mm] y 2 para paneles de 1000 x 1000 x 100 [mm], obteniendo así

resultados para ambos que es posible analizar con respecto a sus tamaños. En la figura 8

muestra la diferencia física entre la golilla y la planchuela.

Figura 8 – Golilla y planchuela usadas en ensayo.

2.3.2 Tuercas.

Es fabricada de acero o de fundición nodular con grafito esferoidal, que sirve de

complemento a la barra helicoidal. Esta tuerca permite el posicionamiento de la golilla y

planchuela sobre el macizo rocoso.

Esta tuera es fabricada por aceros CAP, con las dimensiones descritas en la figura 9.

Esta tuerca es fabricada según la norma ASTM A194 que define la ‘Tuerca fabricada de

acero’ y norma ASTM A536 que define ‘Tuerca fabricada de fundición nodular con grafito

esferoidal’. La tabla 5 muestra las dimensiones según norma ASTM de la tuerca. Promec.

17

San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Tuercas perno Helicoidal,

2011.

Figura 9 – Dimensiones de tuerca para barra helicoidal de 22 [mm].

Diámetro

nominal

Norma de

fabricación

Dimensiones [mm] Peso

unitario [gr]

Diámetro exterior

(De)

Altura total

(H1)

Altura del vástago

(H2)

Distancias entre caras

(D)

22

ASTM

A194 49,3 41,3 25 34,9 226

ASTM

A536 49 37 21 32 226

Tabla 5 – Dimensiones de tuerca para barra helicoidal de 22 [mm].

2.3.3 Coplas.

Las coplas son utilizadas para la unión provisoria de barras de acero, en este caso

barras de acero helicoidales. Estas coplas son fabricadas con acero medio carbono, las cuales

son forjadas con martillo, responden al tratamiento térmico y endurecimiento por llama. Este

tratamiento le da dureza y tenacidad adecuada para su propósito de resistencia y durabilidad.

Comercialmente estas coplas son de dimensiones de largos entre 100 a 150 mm, con

un espesor de 6,5 a 10 mm, con hilos helicoidales.

Dentro de las propiedades mecánicas se puede encontrar un esfuerzo a fluencias de

310 Mpa y esfuerzo máximo de 565 Mpa, si bien, la carga máxima soportada por uno de los

paneles fue 324,3 Mpa, no es una carga que pueda influir en esta copla, ya que está muy por

debajo de su esfuerzo de rotura y su deflexión es despreciable.

Dentro de las propiedades físicas de estas coplas, se tiene la densidad, la cual es de

7,87 g/cm³.

18

Mientras que sus propiedades químicas, o aleaciones químicas cuenta con 0,43 - 0,5

% C (Carbono), 0,6 - 0,9 % Mn (Manganeso), 0,04 % P (Fósforo) y 0,05% S (Azufre).

El propósito del uso de esta copla es por comodidad de llenado de los paneles, ya que

la malla electrosoldada debe trabajar en tracción, para esto y posicionando el perno de

manera vertical, esta malla debe estar arriba, es decir, quedará en la parte inferior si esta es

volteada para el ensayo. Por esto y para comodidad de la fabricación se puede hormigonar

con separadores entre la malla y el borde del molde en su parte inferior y una vez listo para

ensayar, se corta el perno y se acopla a su extremo superior, pudiendo así quedar la malla en

posición de tracción. En la figura 10 se muestra la copla para barra helicoidal de 22 [mm].

Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Coplas perno

Helicoidal, 2011.

Figura 10 – Copla para barra helicoidal de 22 [mm].

2.4 Hormigón proyectado – Shotcrete.

Es un hormigón o mortero proyectado de forma neumática a alta velocidad desde una

boquilla, sus componentes son áridos, cemento y agua, y se puede complementar con

materiales finos, aditivos químicos y fibras de refuerzo.

El shotcrete se puede realizar con equipos robotizados o manualmente, por el método

de vía húmeda o vía seca. Estos métodos dependen tanto de las dimensiones de la obra y la

cantidad de hormigón a proyectar, como de las circunstancias logísticas.

Las principales aplicaciones del hormigón proyectado son el soporte y el

revestimiento en la construcción de túneles, el soporte de suelo y roca en minería subterránea,

canales, embalses y complejos hidroeléctricos. También es ampliamente usado para la

estabilización de taludes.

19

Algunas propiedades importantes del shotcrete son la consistencia adecuada y la

resistencia temprana en su estado fresco (sobre todo para el soporte de excavaciones

subterráneas), y la resistencia a la compresión y durabilidad en su estado endurecido.

Los áridos constituyen alrededor del 75% del peso del shotcrete y el 65% de su

volumen, este influye tanto en su manejo como en las propiedades de endurecido. Rondan

entre tamaño máximo de 12 – 16 [mm].

Esta relación es comprendida generalmente entro un 0,4 y 0,5 (agua/cemento), esta

relación define la durabilidad del hormigón.

En cuanto a sus adiciones, los materiales finos complementarios (escorias, cenizas

volcánicas y humo de sílice) ayudan a complementar el equilibrio de finos el cual debe ser

menor o igual a 0,125 [mm], mejorar las propiedades de durabilidad, aumentar la capacidad

de retención de agua y reducir la presión de bombeo durante la aplicación.

Los aditivos químicos utilizados en un shotcrete generalmente sirven como

acelerantes, plastificantes, retardantes y estabilizantes. Shotcrete Chile (Chile), ‘Ficha técnica

Shotcrete’, 2018.

2.5 Hormigón reforzado con fibras - HRF.

El hormigón como elemento estructural tiene gran comportamiento a los esfuerzos de

compresión, por lo que si el elemento en cuestión es sometido a este tipo de esfuerzos este

tendrá grandes resultados. Por otro lado, el hormigón presenta un bajo comportamiento en

esfuerzos a la tracción, es por ello que el hormigón debe complementarse con otro material

que sea capaz de resistir estos tipos de esfuerzos, el HRF nace debido a esta problemática.

El refuerzo estructural tiene como objetivo asumir las cargas externas que obligan a

la estructura a trabajar en tracción, pero existen esfuerzos de los cuales este tipo de refuerzo

no es tan conveniente, como por ejemplo, retracción por secado o ciclos de humedad y

secado. Por otro lado, el HRF presenta grandes comportamientos estructurales,

comportándose así como una macro-armadura, aportando mayores posibilidades de resistir a

las fisuras por retracción.

El objetivo del refuerzo estructural es controlar y asumir las cargas externas, para las

que fue diseñado, no obstante, si existen esfuerzos dados por cargas anexas producidos por

retracción por secado, o por ciclos de humedad y secado, esos problemas deben ser resueltos

agregando más cuantías de refuerzo y mallas electrosoldadas. Así mismo, permite un

aumento de la tenacidad (capacidad de un material para soportar cargas antes de colapsar) al

20

incrementar la ductilidad del material, como así también otorgar mayores valores de

resistencia a la fractura y/o impacto.

Dentro de las variables a considerar en un HRF con respecto a sus propiedades

mecánicas es el tipo de fibra a utilizar, la dosificación (cantidad de fibras por metro cubico),

etc.

En el presente estudio, se compararán resultados entregados por los ensayos de

hormigones armados con malla electrosoldada C295 con paneles fabricados de HRF, paneles

que fueron realizados para el estudio ‘‘EFECTO DEL PERNO DE ANCLAJE EN EL

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE PANELES DE HORMIGÓN REFORZADO

CON FIBRAS’. Dicho estudio ha considerado 6 tipos de paneles de los cuales varían en

cuanto a sus dimensiones y dosificación de fibras, pero una de las variables a considerar son

el tipo de fibra utilizada, esta es la fibra sintética estructural Barchip 48. Memoria de Título,

‘Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de paneles de hormigón

reforzado con fibras’ Valparaíso, Chile, 2017.

2.5.1 Fibra sintética estructural Barchip 48.

Las fibras sintéticas Barchip 48, en particular las fibras sintéticas, son las sucesoras

contemporáneas de las fibras naturales y/o vegetales utilizadas en materiales estructurales

antiguos como lo son: el adobe, o los morteros de cal. El uso de estas fibras, en épocas

pasadas, era de vital importancia, debido a que permitían asumir esfuerzos de tensión y le

otorgaban mayor monolitismo (no fisuración) a los elementos.

Estas fibras sintéticas Barchip 48, han sido creadas como parte de un programa que

tenía por objetivo permitir el desarrollo de una variedad de fibras que pudiesen lograr el

mayor rendimiento en distintas aplicaciones ingenieriles. Elasto Plastic Concrete. Ficha de

Producto - BarChip 48, 2010.

Los principales beneficios que presentan las fibras sintéticas Barchip 48 son:

Reducción de costos hasta un 50% comparado con la malla electrosoldada

convencional.

Durabilidad a largo plazo sin oxidación.

Entregado en la obra como hormigón pre-reforzado (HPR).

No se deben realizar cortes de armadura ni ubicación por recubrimiento, por lo cual

aumenta la eficiencia y la productividad.

Es más liviana y segura para maniobrar comparado con el acero.

21

Presenta reducción de exfoliación durante incendios.

Existe menos desgaste de bombas, mangueras y boquillas.

En la siguiente tabla se muestran las propiedades de la Fibra sintética Barchip 48.

Tabla 6 – Propiedades de las Fibras sintéticas Barchip 48 (Fuente: Hoja Técnica de Barchip 48, Elasto-

Plastic Concrete, 2010).

Resina Olefina modificada

Largo 48 mm

Resistencia a la tracción 6400 kg/cm2

Superficie Relieve continuo

Cantidad de fibra 59.500 fibras/Kg

Densidad Relativa 0,90 - 0,92

Módulo de elasticidad 10 Gpa

Punto de fusión 169 °C

22

3. Desarrollo Experimental.

3.1 Materiales y dosificación.

El ensayo de panel cuadrado EFNARC establece una normativa a seguir en cuanto a

los materiales, teniendo en cuenta la calidad de las probetas en cuanto a su comportamiento

estructural.

Además de los elementos mencionados en el capítulo anterior, se mencionaran y

definirán los materiales a utilizar para la fabricación de las probetas o paneles establecidos

por la norma EFNARC. Además se dará a conocer la dosificación.

3.1.1 Cemento.

El cemento utilizado para la fabricación de hormigón fue Melón Extra, procedente de

la empresa Melón S.A. este tipo de cemento presenta una alta resistencia inicial, además, es

ideal para hormigones con resistencia especificada a los 28 días, correspondiente al grado H-

90 y superior, es usado para shotcrete (hormigón proyectado) y tiene composición de Clinker

+ Puzolana + yeso, cumpliendo las normas Nch 148 of 68 “Clase Portland Puzolanico, grado

alta resistencia”, ASTM C595 tipo P “Cemento Portland – Puzolanico” y Norma ASTM

C1157 Tipo HS “Alta resistencia a los sulfatos”. Melón S.A. Chile, ‘Ficha Técnica cemento

Melón’. 2016.

A continuación se muestra ‘Tabla 7 – Propiedades Cemento Melón Extra’, en el cual

se muestran propiedades mecánicas, tiempos de fraguado, peso específico, etc.

Tabla 7 – Propiedades Cemento Melón Extra.

Variable de Control Melón Extra Requerimiento Nch 148.68

Fraguado Inicial [minutos] 90 > 45 Fraguado final [minutos] 125 < 600 Superficie específica Blaine [cm2/g] 5000 -- Peso específico [g/dm3] 3 --

Resistencia a compresión

7 días [Kg/cm2] 420 > 250 28 días [Kg/cm2] 500 > 350

Resistencia a flexotracción

7 días [Kg/cm2] 65 > 45 28 días [Kg/cm2] 75 > 55

Perdida por calcinación % 2 < 4 Residuo insoluble % 12 < 3 contenido de SO3 % 3,5 < 4

23

3.1.2 Agregados Pétreos.

Los agregados pétreos son aquellos materiales utilizados para la fabricación del

hormigón, son granulares, inertes y partículas duras de forma y tamaño estable. Estos

materiales definen el comportamiento del hormigón frente a cargas y deformación. Los

agregados pétreos pueden ser de tres tipos, grava, gravilla y arena.

Para el presente ensayo se utilizó arena gruesa (3/8”) y arena fina o arena correctora

(5mm). Instituto Nacional de Normalización (Chile), ‘Áridos para morteros y hormigones –

Requisitos generales’, NCh 163, 2013.

Las cantidades usadas para la fabricación del hormigón en el ensayo fueron arena

gruesa un 80% mientras que la arena fina un 20%.

3.1.3 Aditivos.

3.1.3.1 Plastocrete MX – 1390.

Es un aditivo fabricado por la empresa Sika S.A. Chile, la cual tiene como

característica principal la reducción de agua al amasado, mayor resistencia mecánica del

hormigón y retarda el tiempo de fraguado. Sika, ‘Ficha de Producto – Plastocrete MX 1390,

2016.

Información del Producto

Apariencia/ color Liquido color café oscuro

Densidad 1,16 ±0,01 [Kg / m3]

Presentación Granel Tambor (200[lt]) Bombona (1000[lt])

Conservación 12 meses desde su fecha de fabricación

Condiciones de almacenamiento En su envase original, cerrado bajo techo.

Tabla 8 – Información del producto plastocrete MX-1390.

3.1.3.2 Viscocrete 5100.

ViscoCrete-5100 CL es un aditivo fabricado por la empresa Sika S.A. Chile, el cual

tiene como principal característica una alta capacidad de reducción de agua, basado en

polímeros sintéticos que permite máxima fluidez, alta cohesión y mantener la trabajabilidad

de la mezcla en forma prolongada. Sika. ‘Ficha de Producto – Viscocrete 5100’, 2016.

24

Tabla 9 – Información producto viscocrete 5100.

3.1.3.3 Sílice Colodial tytro RC 430.

Aditivo para el control de la reología en hormigón proyectado, de la empresa Grace

Construction Products Applied Technologies (GCP Applied Technologies). Principalmente

se utiliza como sustituto de Humo de Sílice y otros aditivos puzolánicos, gracias a que está

formulada específicamente para mejorar la capacidad de pulverización y bombeo de

hormigón proyectado, aumentando la cohesión, proporcionando además un enlace superior al

sustrato de roca.

Entre las ventajas que señala la empresa GCP Applied Technologies, se destacan,

Dosificación eficaz, formulación altamente activa que requiere dosis muy bajas. Mejora de la

pulverización, Bajo rebote y polvo, mínimo desperdicio de material, Durabilidad mejorada,

alta resistencia a la penetración del agua debido a la permeabilidad reducida. GCP Applied

Technologies. ‘Ficha de Producto - Tytro RC 430’, 2016.

3.1.4 Dosificación.

La dosificación realizada para el presente ensayo es usada regularmente en estudios

realizados por el departamento de obras civiles en el último tiempo, dando así parámetros de

comparación para estudios complementarios.

Las cantidades utilizadas se verán en la tabla 10.

Información del Producto

Apariencia/ color Líquido color ámbar

Presentación Granel

Tambor (200 [lt])

IBC (1080 [Kg])

Conservación 12 meses en su envase original cerrado.

Condiciones de almacenamiento Proteger del sol y del congelamiento, entre 5°C y 35°C)

25

Tabla 10 – Dosificación Paneles.

3.2 Ensayo.

Para la realización de este ensayo, y basándose en la normativa EFNARC

específicamente la norma EN 14488-5, se debe tener en cuenta una serie de factores que

influyen en desarrollo de este, por ello, se darán a conocer un esquema, en el cual se detallan

los elementos y/o aparatos a utilizar, la preparación de las probetas o paneles, refiriéndose al

procedimiento y técnica de hormigonado, y al procedimiento del ensayo. Este último detalla

un procedimiento novedoso para poder conseguir la deflexión de la probeta mediante cargas

efectuadas bajo una losa de ensaye. A continuación los tópicos a considerar.

3.2.1 Esquema.

A continuación que esquematizará el ensayo con sus aparatos y/o elementos

involucrados, figura 11.

Dosificación por metro cúbico

Material Cantidad Unidad

Cemento Melón Extra 380 [Kg]

Agregados Pétreos

Arena Gruesa 1354 [Kg] Arena Fina 339 [Kg]

Agua 216 [Lt]

Aditivos

Plastocrete MX-1930 1,9 [Kg] Viscocrete 5100 1,9 [Kg] Sílice Coloidal 2,66 [Kg]

26

Figura 11 – Esquema de ensayo para paneles de hormigón armado con perno de anclaje en adaptación a ensayo

de norma EFNARC- EN 14488-5.

27

Es primordial para la realización correcta del ensayo EFNARC – EN 14488-5, las

Bombas y Gatas hidráulicas, los Marcos de apoyo de los paneles (Soportes para los paneles

grandes como los chicos), las Estructuras de soporte de los paneles, los propios paneles, la

Celda de Carga el Technyl y las Gomas que nos permitían mantener lisa la superficie de

apoyo y con ello evitar errores de medición dados por la inestabilidad de la superficie de

apoyo, entre otros materiales que ya han sido descritos anteriormente.

3.2.2 Elaboración de Probetas.

3.2.2.1 Elementos a utilizar.

Para la construcción de las probetas es necesario hablar primero de los elementos

usados para su fabricación, como lo son:

a) Mesa guía y plataforma de madera.

Esta mesa sirve de guía vertical para el perno. Cuenta con un orificio en el cual el

perno es introducido y posteriormente nivelado en su verticalidad hasta el fraguado de la

probeta. Es de 0,8 metros de altura y 40 cm de ancho, consta de patas y diagonales. El largo

de esta estructura es de 1,2 mts, pudiendo ser utilizada para ambos tipos de paneles. En la

figura 12 se muestra la mesa guía y la plataforma de apoyo.

Figura 12 – Mesa guía y plataforma de apoyo.

La plataforma sirve de apoyo del molde, la cual posee un rebaje circular que sirve de

apoyo para el perno y que impide su movilidad. Esta estructura debe ser de ambos tamaños

dependiendo del molde a utilizar.

28

b) Moldes de acero.

Estos moldes son fabricados con perfiles L y láminas de 5 mm de acero. Estos

moldes deben poseer un agujero central por el cual el perno es introducido y sobrepasado 10

cm, distancia establecida para su posterior ensaye, considerando tuerca y golilla. Los moldes

son cubiertos con desmoldante ‘Desmol metal Topex’ el cual ha sido desarrollado

especialmente para aplicar al encofrado y ayudar a un rápido y fácil descimbre después de

que el hormigón haya fraguado. Ambos marcos se muestran en la figura 13.

Figura 13 – Moldes de acero para paneles.

c) Malla de acero.

Esta malla, descrita en el capítulo anterior, y vendidas con las dimensiones de

260x500 cm es cortada con esmeril angular para su precisión, cabe destacar que el despunte

es usado para posibles repeticiones de ensayos.

3.2.2.2 Procedimiento para la elaboración.

Una vez teniendo estos elementos, procedemos a la fabricación de las probetas. Para

ello, se deben realizar los siguientes procedimientos:

a) Nivelación de plataforma de apoyo.

b) Se debe instalar la plataforma en suelo estable, recomendablemente radier, luego,

usando una regla de burbuja, nivelar las esquinas. Usar cuñas para su correcta

nivelación.

c) Instalación de molde:

29

d) Se debe asentar el molde sobre la plataforma de madera, considerando que este debe

estar centrado respecto al orificio del perno. Usar el perno para centrar de ser

necesario.

e) Rectificación de nivel.

f) Colocación de desmoldante:

g) Se debe cubrir con desmoldante toda la superficie de contacto., utilizando una brocha

para su esparcimiento.

h) Colocación de malla:

i) Se debe presentar la malla en el moldaje, esta debe estar limpia, libre de aceites,

grasas u otras sustancias que alteren la adherencia con el hormigón.

j) Instalación de mesa de apoyo:

k) Se coloca la mesa apoyada en el piso, verificando que esta esté centrada con respecto

a los dos agujeros (molde y plataforma). Debe estar estable.

l) Colocación de barra de acero:

m) La barra de acero (perno) debe ser instalada a través de las perforaciones de la mesa,

molde y plataforma. Su instalación debe estar a plomo, considerar cuñas para

asegurar su correcta verticalidad.

n) Para la instalación de la malla se debe ubicar en la posición deseada, considerando

recubrimiento necesario de 2 cm.

o) Rectificar niveles antes de hormigonado.

p) Hormigonar.

En la figura 14 se muestran los elementos ubicados y nivelados para el hormigonado.

Posición de malla en altura con ayuda de alambre galvanizado.

30

Figura 14 – Elementos ubicados y nivelados para el hormigonado. Posición de malla en altura con ayuda de

alambre galvanizado

3.2.2.3 Preparación de la mezcla.

Para la preparación de la muestra es necesario tener conocimiento de la dosificación

requerida para este tipo de hormigón a realizar. Teniendo en cuenta lo anterior, se

desarrollará el siguiente procedimiento:

3.2.2.3.1 Preparación de utensilios.

Se debe preparar todos los utensilios a utilizar, como lo son:

a) Cantidad de baldes, los cuales deben estar limpios y sin excesos de mezclas

anteriores. Se debe considerar cantidad de baldes para arena y agua.

b) Paila y pala de cemento, estas deben estar limpias y sin residuos de cemento,

considerando que estas son usadas con precisión.

c) Balanza, calibrada y balanceada. En este caso se usarán dos balanzas, una electrónica

de 60 kg para arena, cemento y agua y una electrónica de laboratorio (hasta 6000 gr)

para aditivos, estos últimos necesitan mucha precisión.

En la figura 15 se muestra los tubos de ensayo y balanza utilizados en la fabricación de

los paneles.

31

Figura 15 – Tubos de ensayo y balanza.

3.2.2.3.2 Preparación de componentes.

Es necesario dejar todos los baldes cargados y preparados para comenzar con la

mezcla, es decir, tener los baldes con la cantidad necesaria de arena y agua.

Uno de los baldes que contiene agua, se debe incorporar los aditivos previamente

pesados, al hacer esto, los aditivos tendrán mejor homogenización en la mezcla.

3.2.2.3.3 Mezclado.

En este paso, se utilizó una betonera de giro horizontal, se realizó el siguiente

procedimiento para su mezclado:

• Encender la betonera

• Aplicar dos baldes de arena

• Aplicar un balde de agua

• Agregar cemento, rompiendo el saco en la parte superior de la betonera y dejar que

caiga gradualmente.

• Agregar un balde de arena

• Agregar 1/3 del balde de agua con aditivo

• Agregar dos balde de arena

• Agregar 1/3 del balde de agua con aditivo

• Agregar todo el cemento del saco

• Agregar los baldes restantes de arena

• Agregar el resto de agua con aditivos a la mezcla

• Dejar que se mezcle bien por unos minutos

• Apagar la betonera y con la ayuda de planas mezclar los bordes del contenedor.

32

• Encender la betonera y comenzar con el vaciado.

En la figura 16 se presenta la betonera utilizada en la preparación de los paneles, la

cual es de eje vertical.

Figura 16 – Betonera eje vertical.

3.2.2.3.4 Llenado de moldes.

Con la utilización de carretilla y pala se debe llenar los moldes con la mezcla. Una

vez que esté al ras, dar golpes con varilla lisa de acero para compactar la mezcla (método

conocido como apisonamiento). Dar 25 golpes alternando los lugares, evitar golpear la malla

de acero para evitar segregación.

Nebulizar o rociar con agua permanentemente, inmediatamente posterior al término

del acabado superficial, manteniendo una fina capa de agua sobre la superficie, para evitar

fisuras por secado prematuro.

Posterior a la nebulización de agua en la superficie y cuando ésta pueda ser pisada,

colocar láminas de polietileno de 0,3 mm de espesor mínimo, con bordes traslapados en, al

menos, 15 cm y sin ondulaciones, cubriendo completamente toda la superficie. Grupo

Polpaico, ‘Ficha Curado’, 2017.

En las siguientes figuras 17 y 18 se presentan en llenado de molde y el curado de los

paneles respectivamente.

33

Figura 17 – Llenado de molde.

Figura 18 – Curado de probetas.

34

3.2.2.3.5 Descimbre.

El retiro de los moldajes debe realizarse sin producir sacudidas, choques ni

destrucción de aristas, esquinas o la superficie del hormigón

Cuando el retiro de moldajes se realice durante el periodo de curado, las superficies

de hormigón que queden expuestas deben someterse a las condiciones de curado que

corresponda.

En general el descimbre depende de la resistencia que tenga el hormigón y de las

características de los elementos estructurales.

Con respecto a los plazos de desmolde y descimbre, los plazos deben ser mayores o

iguales que los indicados en la norma, el cual, en este caso, debe ser superior o igual a un día.

(Nch 170. Of85).

3.2.3 Procedimiento de Ensayo.

1. Posicionamiento de gata hidráulica y celda de carga:

Como se ve en el diagrama, la gata hidráulica es posicionada bajo la losa de ensaye,

este gata a su vez es posicionada sobre la celda de carga, la cual es conectada directamente a

un sistema de bombeo en la parte superior de la losa. En la figura 19 se presenta la Gata

hidráulica y la celda de carga presentados previo a ensayo.

Figura 19 – Gata hidráulica y celda de carga.

35

2. Limpieza de superficie:

Se debe limpiar la superficie de contacto de la base a instalar, debido a que cada

piedrecilla o grano puede afectar el sistema de medición.

3. Instalación de Base:

Se debe posicionar franjas de goma antes de la base de acero, así se evita el roce entre

la losa y esta última. En la figura 20 se presenta el posicionamiento del marco de acero (base)

con las gomas.

Figura 20 – Instalación de gomas y base de acero.

4. Instalación de probeta:

Para no dañar la base de acero (estructura que soporta la probeta) se instala una placa

de material technyl de 6 mm de espesor. En la figura 21 se presenta el material technyl

posicionado sobre el marco de acero.

36

Figura 21 – Instalación Technyl.

Dependiendo del tipo de probeta a ensayar se utiliza la ayuda de grúa horquilla, se

levanta la base de la probeta con la ayuda de eslingas para su correcto posicionamiento a

través de la losa. Cabe mencionar que el posicionamiento de la probeta debe ser con la

armadura en su zona de tracción, es decir, la armadura debe posicionarse en la parte baja del

ensayo. Si por comodidad de hormigonado la malla de acero se encuentra en la parte superior

de la probeta, se debe cortar el perno y acoplar la barra por su parte posterior. En la figura 22

se presenta el movimiento de paneles con la ayuda de una grúa horquilla, esta es usada

dependiendo del tamaño del panel.

Figura 22 – Desplazamiento de paneles con grúa horquilla.

37

La barra de acero debe penetrar la losa, gata y celda respectivamente para luego ser

fijada con una golilla y tuerca por ambos lados. Cabe destacar que se instalará en la parte

superior golilla o placa de requerirse la ocasión. En la figura 23 se presencia dicho

procedimiento.

Figura 23 – Panel 1000x1000x100 posicionado.

5. Instalación de soportes y bastidores:

Una vez posicionada y asegurada la probeta, se debe instalar el soporte de los

bastidores, este soporte es una estructura metálica capaz de soportar los bastidores

(instrumentos de medición) posicionados estratégicamente para una correcta medición.

En este ensayo se utilizaron 3 bastidores, uno posicionado en la barra de acero (eje central de

la probeta), otro en el extremo o vértice de la probeta y el último en un punto intermedio de

los antes mencionados. En la figura 24 se presenta el panel posicionado con los soportes y

bastidores ya instalados.

38

Figura 24 – Panel 600x600x100 con sus respectivos bastidores ya posicionados.

6. Aplicación de carga:

Una vez posicionada y asegurada la medición se inicia la carga con la bomba. Se

debe cargar hasta la fractura del hormigón con una velocidad de carga lo más constante

posible.

Se debe mantener la carga hasta que la probeta se vea fracturada y su resistencia no

siga aumentando significativamente. En la figura 25 se presenta por un lado la bomba de la

gata hidráulica y el panel ensayado.

39

Figura 25 – Gata hidráulica y panel ensayado.

7. Extracción de la probeta:

Tras el ensayo, se debe extraer la probeta con cuidado a posible ruptura, para posteriormente

fotografiar y analizar sus grietas más considerables. En la figura 26 se presenta un panel 1000

x 1000 x 100 [mm] una vez ensayado y libre de bastidores y soportes. Contemplando así las

grietas y fisuras.

Figura 26 – Panel Ensayado.

40

4. Resultados y Análisis.

Como anteriormente fue mencionado, se darán a conocer análisis del comportamiento

estructural de paneles de hormigón armado con perno de anclaje sometido a tracción de este

último y en adaptación a la norma europea EFNARC.

Dentro de los resultados entregados de la norma EFNARC se rescatan la capacidad

de absorción de energía a los 25 [mm] de deformación en su punto de carga y la carga

máxima. Además se analizarán resultados dando así parámetros de relación entre tamaño de

paneles y tamaños de aplicación de carga.

Otro estudio entregado será el patrón de agrietamiento y su respectivo análisis de

paneles post-ensayos, los cuales presentas grietas características y recurrentes, grietas que

pueden ser relacionadas con el tamaño del panel y el tamaño de la aplicación de la carga.

4.1 Resultados de ensayos de paneles de hormigón armado con perno de anclaje.

Se usaron golillas para 3 de los paneles de 600 x 600 x 100 [mm], y para 3 de los

paneles de 1000 x 1000 x 100 [mm], mientras que las planchuelas fueron para 2 paneles de

600 x 600 x 100 [mm] y 2 para paneles de 1000 x 1000 x 100 [mm], obteniendo así

resultados para ambos que es posible analizar con respecto a sus tamaños y a tipo de fijación.

A continuación se presentaran los tipos de gráficos entregados por los ensayos en sus

respectivas categorías.

41

4.1.1 Gráficos de paneles serie 60X, junto con gráfica promedio.

Gráfica 1 – Gráfico Carga vs Desplazamiento serie 60X, junto a gráfica promedio.

Gráfica 2 – Gráfico Energía vs Desplazamiento serie 60X, junto a gráfica promedio.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 10 20 30 40 50

CA

RG

A [

kN]

DESPLAZAMIENTO [mm]

GRÁFICO CARGA - DESPLAZAMIENTO DE SERIE 60X

CARGA[kN]_601

CARGA[kN]_602

CARGA[kN]_603

CARGA[kN]_604

CARGA[kN]_605

PROMEDIO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 10 20 30 40 50

ENER

GÍA

[J]

DESPLAZAMIENTO

GRÁFICO ENERGÍA - DESPLAZAMIENTO DE SERIE 100X

ENERGÍA ACUMULADA_601





PROMEDIO

42

Gráfica 3 – Gráfico Resumen de promedios (Carga – Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de paneles

Serie 100X.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50

Car

ga [

kN]

Desplazamiento [mm]

Promedios (Carga - Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de Paneles Serie 60X

CARGA [kN] ENERGÍA ACUMULADA [J]

43

4.1.2 Gráficos de paneles serie 100X, junto con gráfica promedio.

Gráfica 4 – Gráfico Carga vs Desplazamiento serie 100X, junto a gráfica promedio.

Gráfica 5 – Gráfico Energía vs Desplazamiento serie 100X, junto a gráfica promedio.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60

CA

RG

A [

kN]

DESPLAZAMIENTO [mm]

GRÁFICO CARGA - DESPLAZAMIENTO DE SERIE 100X

CARGA[kN]_1001

CARGA[kN]_1002

CARGA[kN]_1003

CARGA[kN]_1004

CARGA[kN]_1005

PROMEDIO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 10 20 30 40 50 60

ENER

GÍA

[J]

DESPLAZAMIENTO [mm]

GRÁFICO ENERGÍA - DESPLAZAMIENTO DE SERIE 100X

ENERGÍAACUMULADA_1001





PROMEDIO

44

Gráfica 6 – Gráfico Resumen de promedios (Carga – Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de paneles

Serie 60X.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

Car

ga [

kN]

Desplazamiento [mm]

Promedios (Carga - Desplazamiento) y (Energía Desplazamiento) de Paneles Serie 100X

CARGA [kN] ENERGÍA ACUMULADA [J]

45

4.2 Análisis de resultados de ensayos de paneles de hormigón armado con perno de

anclaje.

Cabe recordar, que las mediciones son comparadas a una deflexión de 25 [mm].

Mediante este parámetro, comparamos la carga máxima de cada una de las probetas, la

deflexión en su carga máxima, la energía absorbida a los 25 [mm] de deflexión y, por esta

ocasión, compararemos la energía acumulada a los 50 [mm], deflexión en la cual las probetas

de mayores dimensiones sufrían sus fracturas más considerables.

Cabe destacar que los paneles 601, 602, 603, 1001, 1002 y 1003 fueron ensayados

con golilla como fijación, mientras que los paneles 604, 605, 1004 y 1005 fueron ensayados

con planchuela como fijación.

Tabla 11 – Promedios de resultados de paneles de hormigón armado con sus respectivas clasificaciones de

Shotcrete.

Se llevará el análisis en los siguientes puntos:

4.2.1 Carga máxima.

En cuanto a este análisis, se puede mencionar que los paneles de la serie 60X, tienen

una carga máxima mayor que las de la serie 100X. Tomando los valores de carga máxima

promedio de ambos tipos de paneles se tiene:

Serie 60X: 138,53 [kN].

Serie 100X: 109,73 [kN].

Paneles Carga Máxima

[kN] Deflexión Carga

Máxima [mm]

Cálculo de energía absorbida [J] hasta los

25 [mm]

Cálculo de energía absorbida hasta los

50 [mm]

Panel 601 119,45 8,48 1309 1895

Panel 602 119,45 8,48 1309 1895

Panel 603 112,37 9,14 1620 2192

Panel 604 179,11 8,69 2930 3981

Panel 605 162,25 9,79 2379 3580

Panel 1001 102,11 16,28 1929 2872

Panel 1002 96,12 20,45 1725 2808

Panel 1003 105,28 19,04 1830 2531

Panel 1004 121,45 22,44 2075 3818

Panel 1005 123,71 23,32 2400 4339

46

Por ello, los paneles de la serie 100X resisten, en cuanto a su carga máxima, un

20,8% menos que los paneles de la serie 60X, debido a su tamaño, es decir, mientras menor

sea el tamaño del panel, mayor será su carga máxima a resistir. Cabe señalar que este

porcentaje variará si la muestra es más grande, es decir, hacer el mismo análisis con un

número mayor de paneles.

4.2.2 Deflexión a la Carga máxima.

En cuanto a la deflexión producida en su carga máxima, se puede señalar que los

paneles de la serie 100X se deflectan más que los paneles de la serie 60X, tomando sus

valores promedios de deflexión máxima de cada serie de paneles se tiene:

Serie 60X: 8,92 [mm].

Serie 100X: 20,31 [mm].

Los paneles de la serie 100X se deflectan hasta en un 56,1% más que los paneles de

la serie 60X, es decir, mientras mayor sea el tamaño de los paneles, mayor será la deflexión

en su carga máxima.

4.2.3 Cálculo de energía absorbida [J] hasta los 25 [mm].

Este análisis se realizará para los distintos tipos de fijación de los paneles, es decir, se

hará diferencia entre golillas y planchuelas.

Para los paneles de la serie 60X, los paneles que fueron fijados con golilla

absorbieron menor cantidad de energía comparados con los paneles fijados con planchuela,

los resultados promedios de estas absorciones fueron:

Serie 60X (golillas): 1412,89 [J]

Serie 60X (planchuelas): 2655,03 [J]

Los paneles de la serie 60X que se fijaron con planchuela absorbieron un 46,78%

más que los paneles de la serie 60X que se fijaron con golilla.

Para los paneles de la serie 100X, los paneles que fueron fijados con golilla,

absorbieron menor cantidad de energía comparados con los paneles fijados con planchuela,

los resultados promedios de estas absorciones fueron:

Serie 100X (golillas): 1828,25 [J]

Serie 100X (planchuelas): 2237,13 [J]

47

Los paneles de la serie 100X que se fijaron con planchuela absorbieron un 18,28%

más que los paneles de la serie 100X que se fijaron con golilla.

Como síntesis de análisis, mientras mayor sea las dimensiones de la fijación, mayor

absorción de energía.

En cuanto a las golillas como fijación, se analiza que a mayor tamaño de paneles,

mayor es la energía absorbida.

En cuanto a las planchuelas como fijación, se analiza que a mayor tamaño de

paneles, menor es la energía absorbida.

Con respecto a la categorización de los paneles según la normativa EFNARC - EN

14488, todos los ensayos de paneles fueron categorizados en la ‘CLASE C’, es decir, su

energía acumulada es superior a los 1000 [J].

4.3 Análisis de patrón de agrietamiento de los ensayos de paneles 60X y 100X.

Se analizaran además, los distintos tipos de patrones de agrietamiento producidos por

la deflexión de las probetas o paneles. A continuación se presenta la tabla N°12 que muestra

el análisis de patrón de agrietamiento de paneles de 1000 x 1000 x 100 y 600 x 600 x 100

[mm].

PANEL 1001

PANEL 1002

ANÁLISIS DE PATRÓN DE AGRIETAMIENTO DE PANELES 1000 x 1000 x100 [mm]

CARA TRACCIONADA CARA COMPRIMIDA

48


PANEL 1004

PANEL 1005

PANEL 1003

ANÁLISIS DE PATRÓN DE AGRIETAMIENTO DE PANELES 600 x 600 x100 [mm]


PANEL 601

PANEL 602

49

Tabla 12 - Análisis de patrón de agrietamiento de paneles de 1000 x 1000 x 100 y 600 x 600 x 100 [mm].

Se realizarán análisis respectivo en cuanto a tipo de fijación y tamaño de panel, por

ello, se analiza lo siguiente:

Paneles 100X (golilla):

Cara comprimida Se observa un claro patrón de punzonamiento.

Cara traccionada Se observa un patrón de agrietamiento en forma de X, desviando

las grietas principales hacia sus vértices, conservando líneas rectas de profundidad

baja.

Paneles 100X (planchuela):

Cara comprimida Se observa una especie de ‘CRATER’, en el cual la carga de la

planchuela abarca mucha más área, provoca mayor destrucción del panel.

Cara traccionada No se logra apreciar un patrón a seguir, es más destructivo y con

grietas mucho más profunda. Provoca desmoronamiento al extraer el panel.

Paneles 60X (golilla):

Cara comprimida Se observa un claro patrón de punzonamiento.


PANEL 604

PANEL 605

PANEL 603

50



Paneles 60X (planchuela):

Cara comprimida Se observa una especie de ‘CRATER’, en el cual la carga de la

planchuela abarca mucha más área, provoca mayor destrucción del panel.



Respecto al tipo de fijación en los paneles 60X, en su cara comprimida se puede

apreciar un patrón de punzonamiento, mientras que en su cara traccionada no varía mucho la

destructividad de los paneles, ya que con cualquier tipo de fijación se produce gran daño en el

panel.

Respecto al tipo de fijación en los paneles 100X, en su cara comprimida se puede

apreciar un patrón de punzonamiento, mientras que en su cara traccionada se ve una clara

diferencia entre tipo de fijación, ya que con golilla tiene grietas poco profundas y guiadas

hacia su extremo, mientras que con la planchuela no se puede apreciar debido a su

destructividad.

4.4 Análisis de resultados de ensayos a paneles de hormigón armado con perno de

anclaje vs paneles de hormigón reforzados con fibras (HRF) ensayados en memoria

‘EFECTO DEL PERNO DE ANCLAJE EN EL COMPORTAMIENTO

ESTRUCTURAL DE PANELES DE HRF’.

Para este análisis, se compararán los promedios de resultados entregados por paneles

de hormigón armado con los promedios de los resultados entregados por los distintos tipos de

paneles de HRF, ya sea de 4, 6 y 8 Kg/m³, estos resultados se muestran en las siguientes

tablas.

Tabla 13 – Promedios de resultados de paneles de hormigón armado con sus respectivas clasificaciones de

Shotcrete.


[kN]

Deflexión Carga Máxima

[mm]

Cálculo de energía absorbida [J] hasta

los 25 [mm]

Clasificación del Shotcrete

Paneles 60X 138,526 8,916 1909,745 CLASE C

Paneles 100X 109,734 20,306 1991,801 CLASE C

51


[kN]

Deflexión Carga Máxima

[mm]

Cálculo de energía absorbida [J] hasta

los 25 [mm]

Clasificación del Shotcrete

Paneles 604X 37,967 3,920 451,798 No Clasifica

Paneles 606X 62,334 4,721 808,330 CLASE B

Paneles 608X 52,649 5,662 630,310 CLASE A

Paneles 1004X 37,405 7,308 607,781 CLASE A

Paneles 1006X 45,373 7,213 794,937 CLASE B

Paneles 1008X 55,378 9,184 984,090 CLASE B

Tabla 14 – Promedios de resultados de paneles de HRF con sus respectivas clasificaciones de

Shotcrete. (Memoria “Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de paneles de

hormigón reforzado con fibras”).

Respecto a los resultados obtenidos en los paneles de HRF, y expresados en la

memoria “Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de paneles de

hormigón reforzado con fibras” se analizaron los datos y se encontró una anomalía en sus

resultados, específicamente en los paneles de 600x600x100, en la dosificación de 8 kg/m³,

estos errores en la medición, según el estudio respectivo, arrojó que se debe principalmente a

errores en la fabricación de los paneles, mala compactación de la mezcla, error en el curado

en la probeta, deficiente tiempo de espera para la resistencia óptima, etc.

Debido al error en esta medición, y con respecto a que este panel era el mejor

proyectado en cuanto a resultados de Carga máxima, Deflexión en Carga máxima y Energía

absorbida a los 25 [mm] se compararán los resultados entregados por su segundo mejor

proyectado, que viene siendo panel de HRF de dimensiones 1000x1000x100 con 8 Kg/m³.

Cabe señalar que esta comparación se realizará con el promedio de paneles de

1000x1000x100 de hormigón armado.

Cabe señalar que esta comparación es posible mediante la conclusión obtenida en

“Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de paneles de hormigón

reforzado con fibras” ya que la cantidad de fibras es directamente proporcional con la Carga

máxima, Deflexión en Carga máxima y Energía absorbida a los 25 [mm].

Con respecto al análisis se encontró lo siguiente:

Carga máxima: Los paneles de hormigón armado superan en 54,356 [kN], siento así

un 49,53% más que los HRF.

Deflexión Carga Máxima: los paneles de hormigón armado superan en 11,12 [mm],

es decir, superan en un 54,77% la deflexión de los paneles de HRF.

52

Energía absorbida a los 25 [mm]: Los paneles de hormigón armado superan en

1007,71 [J], lo que implica un 50,59% más que los HRF.

En cuanto a su clasificación de shotcrete, los paneles de hormigón armado clasifican

en la CLASE C, la más óptima de las clasificaciones, mientras que los HRF varían

entre CLASE A y CLASE B, considerándose así en rangos intermedios.

53

5. Conclusiones.

En cuanto a los análisis obtenidos en los estudios antes vistos, se sacarán

conclusiones respectivas de cada uno de estos.

Con respecto a los paneles de la serie 100X resisten, en cuanto a su carga máxima, un

20,8% menos que los paneles de la serie 60X, debido a su tamaño, es decir, mientras menor

sea el tamaño del panel, mayor será su carga máxima a resistir. De lo anterior, es de

esperar, ya que el tamaño de los paneles representan espacio que abarca el trabajo de un

perno de anclaje, es decir, mientras mayor sean los paneles, mayor es el espacio de

separación entre ellos, en otras palabras, un panel de 1000x1000x100 representa un muro de

hormigón armado tipo shotcrete con pernos de anclaje cada dos metros en sus dos ejes. Por lo

tanto, mientras mayor espaciamiento de pernos de anclaje, menor será si carga máxima a

resistir.

En cuanto a la deflexión de los paneles de la serie 100X, estos se deflectan hasta en

un 56,1% más que los paneles de la serie 60X, es decir, mientras mayor sea el tamaño de los

paneles, mayor será la deflexión en su carga máxima. Esto es relacionado con lo anterior,

siguiendo las curvas de estudio ‘Carga vs deformación’ se aprecia que existe una relación

entre estas variables, por lo tanto un espaciamiento mayor de pernos implicará también una

deflexión mayor de éste por su zona que abarca.

Con respecto a las fijaciones utilizadas (golilla o planchuela), mientras mayor sea el

tamaño de la fijación, mayor será la absorción de la energía. Esto sucede ya que a mayor

dimensión de la fijación, abarcara mayor área de tracción de la probeta. En cuanto a las

golillas como fijación, se analiza que a mayor tamaño de paneles, mayor es la energía

absorbida. Mientras que en las planchuelas a mayor tamaño de paneles, menor es la energía

absorbida.

Dentro de uno de los análisis rescatados de la toma de datos, se tiene lo siguiente:

Promedio de carga máxima de paneles 60X (fijación golilla): 117,09 [kN].

Promedio carga máxmia de paneles 100X (fijación golilla): 101,17 [kN].

Promedio de carga máxima de paneles 100X (fijación planchuela): 122,58 [kN].

En vista de los resultados entregados por golillas – planchuelas y tamaño de paneles,

se puede concluir que si se quiere aumentar la resistencia de la contención instalando mayor

54

número de pernos (menor separación entre pernos), se puede aumentar el tamaño de la

fijación, conservando así la distancia inicial (2 metros). Los resultados entregados son

favorables, sobrepasando incluso la carga máxima de los paneles distanciados a 1,20 metros

(paneles de 600x600x100).

Con respecto a los ensayos realizados en estudios anteriores (“Efecto del perno de

anclaje en el comportamiento estructural de paneles de hormigón reforzado con fibras”), se

puede concluir lo siguiente:

Los paneles de hormigón armado son superiores en cuanto a Carga máxima y Energía

absorbida (49,53 y 50,59%) que los paneles de hormigón reforzados con fibras,

categorizándolos en la ‘CLASE C’, sin embargo, los estudios entregados por los paneles de

HRF han entregado resultados esperanzadores, (clasificaciones ‘CLASE B’ en general) lo

que permitirían clasificarse en categorías requeridas para el mercado. Sin duda la aplicación

de este material disminuirá costos de producción, ya sea en mano de obra, materiales y

tiempo de construcción. Es por ello que el estudio de los hormigones reforzados con fibras

ilusiona y esperanza al mercado de la construcción.

55

6. Referencias.

.División El Teniente Codelco (Chile). Artículo División El Teniente. 2018.

AENOR. ‘Determinación de la capacidad de absorción de las muestras de losa

reforzada con fibras’. UNE-EN 14488-5. 2007.

Instituto Nacional de Normalización (Chile). Requisitos que deben cumplir las mallas

de acero de alta resistencia para su uso de hormigón armado, Nch 218. 1977.

Lampa, Santiago, Chile. ‘Soluciones concretas para armaduras con malla

electrosoldada’, 2011.

JorgeMartinez apuntes curso fortificacion de minas, slideshare.net.

Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Perno

Helicoidal, 2011.

Folleto Barra helicoidal, CAP aceros, 2011.

Pernos fortificación minera subterránea, lochmining. 2011.

Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Planchuelas,

2011.

Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Tuercas

perno Helicoidal, 2011.

Promec. San Bernardo, Santiago, Chile. ‘Elementos para fortificación’. Coplas perno

Helicoidal, 2011.

Comercial IVS Ltda. ‘Ficha técnica Copla IVS Acero SAE 1045’, 2012.

Shotcrete Chile (Chile), ‘Ficha técnica Shotcrete’, 2018.

SEMINARIO INTERNACIONAL “Diseño y Durabilidad del Shotcrete”. 2015.

Guía Chilena del Hormigón Proyectado- Shotcrete, Capítulo 11: Métodos de Ensayo,

2015

CAP SEM diseño durabilidad-shotcret –Resistencia residual.

Análisis comparativo de los códigos internacionales para Hormigón Proyectado,

Chile, 2012

Memoria de Título, ‘Efecto del perno de anclaje en el comportamiento estructural de

paneles de hormigón reforzado con fibras’ Valparaíso, Chile, 2017.

Elasto Plastic Concrete. Ficha de Producto - BarChip 48, 2010.

Melón S.A. Chile, ‘Ficha Técnica cemento Melón’. 2016.

https://es.slideshare.net/JorgeMartinez412/apuntes-curso-fortificacion-de-minas

http://ich.cl/descargas/wp-content/uploads/130808_CAP_SEM_diseno

56

Instituto Nacional de Normalización (Chile), ‘Áridos para morteros y hormigones –

Requisitos generales’, NCh 163, 2013.

Instituto Nacional de Normalización (Chile) , ‘Hormigón, preparación de mezclas de

prueba en laboratorio’, Nch 1018, 1977.

Instituto Nacional de Normalización (Chile). Áridos para morteros y hormigones -

Tamizado y Determinación de granulometría. NCh 165 Of2009. Santiago, 2009.

Instituto Nacional de Normalización (Chile). Hormigón - Requisitos Generales,. NCh

170 Of2016. Santiago, 2016.

Sika, ‘Ficha de Producto – Plastocrete MX 1390, 2016.

Sika. ‘Ficha de Producto – Viscocrete 5100’, 2016.

GCP Applied Technologies. ‘Ficha de Producto - Tytro RC 430’, 2016.

Grupo Polpaico, ‘Ficha Curado’, 2017.

EQUIVALENCIA ENTRE ENSAYO DE PANEL EFNARC Y EL ENSAYO DE

TRACCIÓN INDIRECTA POR DOBLE PUNZONAMIENTO (memoria título

Valentina Espinoza).

EFECTO DEL PERNO DE ANCLAJE EN EL COMPORTAMIENTO

ESTRUCTURAL DE PANELES DE HRF (memoria título Carlos Castillo).

57

7. Anexos.

Panel 1001:

Tabla 15 – Características de Panel 1001.

Tabla 16 – Resultados de ensayo panel 1001.

Figura 27 – Resistencia máxima, deformación a carga máxima y Energía acumulada Panel 1001.

Panel 1001

Ubicación Laboratorio

LEMCO

Fecha de ensayo 24-08-2017

Tipo de fijación Golilla

Base [mm] 1000

Altura [mm] 100

Longitud promedio [mm] 1000

Luz de ensayo [mm] 450

Carga máxima [kN] 102,11

Deformación a Máx carga [mm] 16,28

Momento unitario 15,36

Energía [J] a los 35 [mm] 2393,15

Clasificación Clase C

Deflexión [mm] Carga [KN] Carga [N] Energía [J]

2,0 32,05 32.055 45,2

5,0 64,54 64.539 193,7

10,0 93,59 93.586 599,8

15,0 100,48 100.481 1082,2

20,0 98,64 98.643 1587,2

25,0 72,85 72.849 1928,9

30,0 37,81 37.806 2216,4

35,0 38,43 38.432 2393,2

Desde: Hasta:

0 25102,1140 [KN]

Resistencia Máxima

Deformación a Máx. Carga [mm]

Cálculo de Energía

16,2825

1928,9104 [J]

58

Gráfica 7 – Gráfico Carga – Desplazamiento panel 1001.

Gráfica 8 – Gráfico Energía – Desplazamiento panel 1001.

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]

Gráfico Carga - Desplazamiento

Placa 01

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]

Gráfico Energía - Desplazamiento

Energía Absorbida

59

Figura 28 – Cara comprimida panel 1001.

Figura 29 – Cara traccionada panel 1001.

60

Panel 1002:




Panel 1002


LEMCO



Base [mm] 1000

Altura [mm] 100









2,0 25,85 25.851 21,0

5,0 36,07 36.073 113,9

10,0 67,96 67.965 374,6

15,0 85,73 85.735 784,1

20,0 96,05 96.053 1258,9

25,0 88,48 88.478 1725,2

30,0 62,17 62.173 2042,1

35,0 34,71 34.712 2281,8

Desde: Hasta:

0 25

1725,2309 [J]

96,1206 [KN]

Resistencia Máxima



20,4496

61



0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Carg

a [

KN

]

Desplazamiento [mm]


Placa 02

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60 70 80

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

62

Figura 31 - Cara comprimida panel 1002.

Figura 32 - Cara traccionada panel 1002.

63

Panel 1003:




Panel 1003

Ubicación Laboratorio LEMCO



Base [mm] 1000

Altura [mm] 100









2,0 30,93 30.926 32,8

5,0 54,14 54.141 163,0

10,0 87,77 87.775 518,7

15,0 102,31 102.312 1017,4

20,0 102,86 102.857 1528,1

25,0 98,55 98.549 1830,6

30,0 24,95 24.950 2132,0

35,0 31,65 31.647 2277,5

Desde: Hasta:

0 25

1830,6244 [J]

105,2796 [KN]

Resistencia Máxima



19,0408

64



0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Placa 03

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

65



66

Desde: Hasta:

0 25

2074,7061 [J]

121,4526 [KN]

Resistencia Máxima



22,4407

Panel 1004:




Panel 1004


LEMCO


Tipo de fijación Planchuela

Base [mm] 1000

Altura [mm] 100









2,0 23,65 23.653 35,1

5,0 42,04 42.035 133,0

10,0 82,59 82.591 431,9

15,0 109,07 109.073 914,8

20,0 119,03 119.030 1493,6

25,0 121,04 121.037 2074,7

30,0 109,51 109.508 2667,0

35,0 58,29 58.288 3059,7

67



0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Placa 04

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 20 40 60 80 100

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

68


69

Panel 1005:




Panel 1005


LEMCO



Base [mm] 1000

Altura [mm] 100









2,0 32,54 32.540 41,0

5,0 65,51 65.508 185,0

10,0 103,82 103.824 623,6

15,0 115,61 115.612 1180,5

20,0 121,73 121.731 1779,0

25,0 123,24 123.241 2399,5

30,0 95,30 95.304 2939,5

35,0 78,60 78.595 3379,8

Desde: Hasta:

0 25123,7111 [KN]

Resistencia Máxima



23,3208

2399,5435 [J]

70



0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Placa 05

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 20 40 60 80 100

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

71



72

Panel 601:



2,0 33,29 33.290 36,3

5,0 91,02 91.017 213,6

10,0 90,34 90.336 726,5

15,0 37,11 37.115 998,2

20,0 30,19 30.193 1161,9

25,0 28,15 28.152 1309,2

30,0 27,86 27.859 1446,9

35,0 23,16 23.163 1575,9



Panel 601


LEMCO



Base [mm] 600

Altura [mm] 100








Desde: Hasta:

0 25119,4518 [KN]

Resistencia Máxima



8482,05

1309,1977 [J]

73



0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Panel 06

0

500

1000

1500

2000

2500

0 10 20 30 40 50 60

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

74



75

Panel 602:




Panel 602


LEMCO



Base [mm] 600

Altura [mm] 100









2,0 33,29 33.290 36,3

5,0 91,02 91.017 213,6

10,0 90,34 90.336 726,5

15,0 37,11 37.115 998,2

20,0 30,19 30.193 1161,9

25,0 28,15 28.152 1309,2

30,0 27,86 27.859 1446,9

35,0 23,16 23.163 1575,9

Desde: Hasta:

0 25119,4518 [KN]

Resistencia Máxima



8482,05

1309,1977 [J]

76



0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Panel 06

0

500

1000

1500

2000

2500

0 10 20 30 40 50 60

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

77



78

Panel 603:




Panel 603


LEMCO



Base [mm] 600

Altura [mm] 100









2,0 33,26 33.263 42,7

5,0 77,55 77.549 193,0

10,0 106,00 105.997 675,2

15,0 71,29 71.294 1124,1

20,0 45,98 45.977 1423,9

25,0 35,19 35.189 1620,3

30,0 32,18 32.181 1800,0

35,0 33,73 33.726 1968,3

Desde: Hasta:

0 25

1620,2671 [J]

112,3675 [KN]

Resistencia Máxima



9,1421

79



0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Panel 08

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

80



81

Panel 604:

Panel 604


LEMCO



Base [mm] 600

Altura [mm] 100










2,0 64,56 64.561 83,5

5,0 150,31 150.314 400,7

10,0 176,44 176.435 1235,2

15,0 129,63 129.632 1972,2

20,0 85,93 85.931 2479,3

25,0 82,82 82.821 2930,7

30,0 72,81 72.810 3320,0

35,0 66,92 66.923 3669,7



Desde: Hasta:

0 25

2930,6983 [J]

179,1099 [KN]

Resistencia Máxima



8,6869

82



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Panel 09

83



84

Panel 605:




Panel 605


LEMCO



Base [mm] 600

Altura [mm] 100









2,0 34,75 34.752 26,6

5,0 86,68 86.680 190,9

10,0 161,14 161.142 845,3

15,0 150,26 150.260 1444,1

20,0 68,04 68.039 2025,3

25,0 73,96 73.960 2379,4

30,0 47,61 47.615 2665,7

50,0 41,88 41.884 3579,5

Desde: Hasta:

0 25

2379,3632 [J]

162,2518 [KN]

Resistencia Máxima



9,7945

85



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 10 20 30 40 50 60 70

En

erg

ía [J]

Desplazamiento [mm]


Energía Absorbida

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70

Car

ga

[KN

]

Desplazamiento [mm]


Panel 10

86



determinaciÓn de la capacidad de absorciÓn de …

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