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 edcaronte2000@yahoo.es 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.