ensayo uhpc e.001
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Concreto hidráulico de alto modulo capacidad al esfuerzo cortante por inclusión de fibras aceradas. Puentes y Estructura U. Santo Tomas, Colombia. 2.015TRANSCRIPT
Universidad Santo Tomas. Lemus Ballesteros. ESFUERZO FLEXO-CORTANTE EN LOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPEÑO.
Diseño y Construcción Puentes y Estructuras. Phd ORLANDO CUNDUMI.
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Resumen— El concreto consolida su avance
tecnológico mejorando sus capacidades mecánicas
y especialmente la resistencia a la flexo-tracción;
los concretos ultra resistentes UHPRFC1 al excluir
el agregado grueso e incluir a la mezcla: polvo
reactivo, plastificantes y fibras metálicas (RFC)2
mejoran sus propiedades de: impermeabilidad y
durabilidad, altas resistencias a corto plazo y de
ductilidad. Se muestra como los elementos de la
superestructura de un puente optimizan su
geometría en luz y esbeltez, así como, sus
características de resistencia y peso.
Índice de Términos— Ultra High-Performance
Fiber-Reinforced Concrete, fibras metálicas, flexo-
tracción, características de resistencia y peso.
I. TECNOLOGÍA UHPRFC
El concreto consolida su avance tecnológico
maximizando sus capacidades mecánicas a la
compresión y especialmente a los esfuerzos de
flexo-tracción. Tabla 1; los concretos ultra
resistentes UHPC al excluir el agregado grueso e
incluir a la mezcla: cuarzo triturado, humo de sílice,
plastificantes y fibras metálicas (Tabla 2) mejoran
sus propiedades de: impermeabilidad y durabilidad,
altas resistencias a corto plazo y ductilidad [2].
Property Unit NSC UHPFRC
Compressive strength [MPa] hasta 50 180 a 230
Secant modulus of elasticity [GPa] hasta 30 47 a 50
Flexural strength [MPa] hasta 6 32 a 50
Direct tensile strength [MPa] - 6 a 8
Indice Ductibilidad - 1 1,3 a 30**Según Tipo: (2) 1,3 a 3; (3) 17,5 a 30
Tabla 1.
1 En ingles Ultra High-Performance Fiber-Reinforced Concrete 2 Fiber-Reinforced: Fibras de Refuerzo
Tabla 2.
II. FLEXO-TRACCIÓN DE LA MEZCLA UHPFRC
A diferencia de los concretos convencionales los
UHPFRC no cuentan en su matriz granulométrica
con agregados gruesos, la inclusión de polvos
reactivos, acelerantes y fibras aceradas minimizan
los defectos como las microfisuras y los vacíos [1].
Esta nueva microestructura, sin alma de acero,
para los ensayos a la tracción directa, efectuados
por Ductal®, muestran para incrementos de 2% en
volumen de fibras aceradas (RFC) esfuerzos
medios de tracción en el rango de entre 6 a 10Mpa.
Grafico 1. [2].
Grafico 1.
ESFUERZO FLEXO-CORTANTE EN LOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPEÑO
Lemus Ballesteros, Edwin Alexander cod. 2185821 [email protected] Universidad Santo Tomas
Maestría en Infraestructura Vial
NSC: Concreto Simple;
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En cuanto a la flexión, se evidencia su alta
resistencia en el rango entre 32 a 50 Mpa (Grafico
2); el índice de ductilidad3 del UPHRFC debido a
su refuerzo en fibras aceradas está en el rango de
1,3 a 30 según el volumen y longitud de estas
(Tabla1) [6].
Entonces, para el concreto de alto desempeño
los refuerzos de fibras aceradas suplen las
cuantías del acero de alta fluencia, con el propósito
Grafico 2.
de minimizar las armaduras y cables del concreto
reforzado y pre-esforzado.
Además, las investigaciones muestran un mejor
desempeño de los UHPRFC a los esfuerzos de
flexo-tracción con proporciones muy altas de fibras
de varias longitudes (Tabla 3) [5].
Tipo % por Volumen Longitud [mm]
1 5 a 10 6,00
2 2 a 3 13,00 a 20,00
3 hasta 11% 1,00 a 20,00 Tabla 3.
III. ELEMENTOS UHPRFC EN PUENTES
Los elementos de la superestructura de un puente optimizan su geometría en luz y esbeltez, así como, sus características de resistencia y peso [4].
3 Id =ep/(sp/E) En donde ep y sp son la deformación y el esfuerzo
y E es el módulo de Young para el material.
La Ilustración 1 muestra el aligeramiento comparativo de una viga UHPRFC por metro lineal
Ilustración 1. y reforzado, es evidente la disminución del peso propio con respecto al concreto convencional hasta del 70% y, casi equiparable con los perfiles de acero[5].
La superestructura del puente de Seonyu en
Seúl, sin refuerzo pasivo, está hecho de seis
secciones, de 20 m de largo y 1,3 m de alto. El
arco tiene una sección transversal en forma de c,
que consiste en una losa superior transversal
acanalada de 4,3 m de ancho y 3 cm de espesor, y
dos almas de 1,23 m de altura por 16 cm de
espesor (Ilustración 2), proporciones imposibles de
lograr con un concreto convencional. [1].
Ilustración 2.
IV. DISCUSIÓN
La tecnología UHPRFC suple en buena medida las cuantías del acero de alta fluencia, sin embargo, los diseños de mezclas deben ensayarse y controlarse para cada tipo de estructura.
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En la construcción, la colocación y curado requiere de experiencia específica en el manejo de la mezcla, así como, para la inclusión, posición, proporción y longitud adecuada de las fibras de refuerzo (RFC). En las etapas, diseño y construcción, a diferencia de los concretos convencionales los controles deben ser rigurosos buscando cumplir los “parámetros mecánicos de diseño en la construcción” debido a la sensibilidad en comportamiento a la flexo-tracción por
dosificación y distribución de las fibras aceradas. En Colombia, es factible la utilización de este meto do constructivo, sin embargo, se debe investigar por las características de las fibras aceradas tanto para el diseño de mezcla como para la construcción. Considero esto un método constructivo por que los ensayos al material son necesariamente el modelo a escala para la construcción, es decir, la posición de la fibras aceradas suplen las necesidades de flexo-tracción del elemento estructural según un patrón definido de longitud y posición.
REFERENCIAS
[1] ANDRES SANTACRUZ M. Los Concretos Ultra Resistentes. ASOCRETO
[2] JORGE PAGÁN ORTIZ. Ultra-High Performance Concrete: A State-of-the-Art Report for the Bridge Community.
[3] ANGEL MARCELO ORDOÑEZ CRESPO. Comportamiento del hormigón simple mezclado con polvo reactivo.
[4] http://m3beton.ca/pdf/Ductal.pdf [5] PIERRE ROSI. Concretos de ultra alto
desempeño. [6] DIANA CRISTINA ARIAS. Los concretos ultra-
resistentes. [7] ALJOŠAŠAJNA. Ultra High Performance Fibre
Reinforced Concrete (UHPFRC) for durable rehabilitation of bridges.
[8] RADOSLAV SOVJAK. Experimental investigation OF MECHANICAL PROPERTIES of UHPRFC.
Autores
Lemus Ballesteros, Edwin Alexander
Ingeniero en Transportes y Vías Esp. Diseño Geométrico de Vías Urbanas, Tránsito y Transporte.