FIBRAS SINTÉTICAS ESTRUCTURALES EN EL … · Puenteo de fisuras en pavimentos ,soleras y ......

FIBRAS SINTÉTICAS ESTRUCTURALES EN EL HORMIGÓN

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41 Jornada De Actualización Técnica – 19 Octubre 2017 – Ciudad de Córdoba

HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS

Fiber reinforced concrete Fiber reinforced concrete is a concrete which shows improved fresh and hardened properties due to the addition of fibers. Fibers in concrete can lead to the following advantages: Improved resistance against

early age shrinkage cracks Better cohesion of the fresh

concrete Highly improved fire

resistance Increased crack resistance Higher Impact resistance Crack bridging capacity of

fibers leads to large increase of energy absorption

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HRF : es un hormigón al cual se han incorporado fibras durante el proceso de elaboración para mejorar sus propiedades tanto en estado fresco, como endurecido.

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HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS

Es la forma más antigua de reforzar morteros y pastas.

Fibras de origen vegetal se han utilizado hace ya 2.000 años.

Cabello animal se ha utilizado tambien para reforzar pastas y morteros.

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FIBRAS SINTÉTICAS EN EL HORMIGÓN CARACTERÍSTICAS, NORMATIVA, ENSAYOS Y APLICACIONES

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GAMA DE FIBRAS

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GAMA DE FIBRAS – NORMATIVA EUROPEA – EN 14889

EN 14889 Fibres for Concrete - Part 1: Steel Fibres

EN 14889 Fibres for Concrete - Part 2: Polymer Fibres

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GAMA DE FIBRAS – NORMA EUROPEA – EN 14889-2

Clasificación de Fibras Poliméricas

Clase Ia:

Micro Fibras: < 0.30 mm diámetro; Monofilamento

Clase Ib:

Micro Fibras: < 0.30 mm diámetro; Fibriladas

Clase II:

Macro Fibras: > 0.30 mm diámetro

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GAMA DE FIBRAS – NORMAS ASTM

Standard Specification for Fiber-Reinforced Concrete ASTM C1116/C1116M – 10a

Type I Steel Fiber-Reinforced Concrete

ASTM A820/A820M

Type III Synthetic Fiber-Reinforced Concrete

ASTM D7508/D7508M

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GAMA DE FIBRAS

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PP Micro Fibras (d<0.30mm) PP Macro Fibras Fibras Metalicas

Control de fisuración por retracción a edades tempranas Dosificacion: ~600g/m3

Absorción de Energía en hormigón proyectado

Dosificacion: 5-8kg/m3

Absorción de Energía en hormigón proyectado

Dosificacion: 25-40kg/m3

Protección Pasiva Contra el Fuego

Dosificación: ~2kg/m3

Puenteo de fisuras en pavimentos ,soleras y revestimientos de hormigón Proyectado

Dosificación: 4-6kg/m3

Puenteo de fisuras en pavimentos ,soleras y revestimientos de hormigón proyectado.

Dosificación: 20-30kg/m3

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QUÉ FIBRA EMPLEAR SEGÚN LA EDAD DEL HORMIGÓN?

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Resistencia

~10hrs 1-2 dias 28dias

SikaFiber® PPM-18 Microfibra

Fiber® PPM

Fiber® Force

Temprana edad: Reducción de la fisuración por contracción

Protección contra el fuego con Microfibras

Incremento de la ductilidad

estructural y en la absorción de

energía

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Propiedades adicionales:

Químicamente inertes.

Reduce el desgaste de bombas y tuberías

Se almacenan por tiempo indefinido protegida de la humedad. Ocupan poco espacio

No se oxidan (sintéticas )

Características de las Macro Fibras

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MACRO FIBRAS POLIMÉRICAS GEOMETRÍA DE LAS FIBRAS

Para conseguir un buen comportamiento: Relación: Longitud / Diámetro

Geometría óptima para el anclaje.

d = 0,5/0,7mm, l/d = 65/70 con l = 35 mm

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f

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d

lratioAspect :

Relacion óptima entre 40 y 80.

8040 f

f

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lfl

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COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS Y LA RAZÓN A/C

La adherencia (fricción) entre la fibra y la matriz depende también de las características del hormigón.

Con un hormigón pobre , la mejor fibra funcionará mal.

Un concreto con A/C baja ofrece mejor anclaje a las fibras que uno con A/C alta.

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w/c~0.55 w/c~0.42

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CANTIDAD DE FIBRAS SEGÚN EL TIPO

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Tipo de fibra Dosis Cantidad de fibras

6mm PP fibers 2kg 3’848’000

12mm PP fibers 600g 577’000

35mm steel fibers 25kg 182’500

50mm PP fibers 6kg 170’000

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APORTE DE LAS MICRO Y MACRO FIBRAS

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS MICRO FIBRAS - REDUCCIÓN DE LA FISURACIÓN TEMPRANA

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS MICRO FIBRAS – PROTECCIÓN PASIVA CONTRA EL FUEGO

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS MICRO FIBRAS – PROTECCIÓN PASIVA CONTRA EL FUEGO

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN CON MACRO FIBRAS

Recordemos:

Los sistemas a base de cemento presentan, generalmente, un

comportamiento frágil de rotura.

El hormigón trabaja bien a compresión pero no a flexión, tracción o

cortante.

Incluso con fibra la matriz cementicea define la carga máxima

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS REDISTRIBUCIÓN DE TENSIONES

Las fisuras aparecen como consecuencia de:

Retracción

Dilataciones/Contracciones térmicas

Cargas mecánicas

►La fisuración, a unas determinadas dimensiones, compromete la Durabilidad de la Estructura

Al aportar Macrofibras la fisuración se distribuye en micro fisuras que no afectan a la Durabilidad, al tiempo que mejoran el aspecto del concreto.

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Macrofibras

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Características del hormigón con fibras

Objetivo: Incremento de la tenacidad y resistencia residual del

hormigón.

Control de la fisuración. Mayor resistencia al impacto.

Mayor durabilidad

Reduce el rebote en hormigón Proyectado

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ENSAYOS DE EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO: MACRO FIBRAS

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APLICACIONES DE LAS FIBRAS AUMENTO DE LA DUCTILIDAD

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carga o

resistencia

Deflexión [mm]

1

1

2 3

4 2

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CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS EN SOLERAS Y PAVIMENTOS CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO SEGÚN NORMA EN 14651

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De acuerdo con CEN (European Committee for Standardization), para que una fibra sea considerada como estructural la Resistencia residual del Sistema debe alcanzar al menos 1,5 MPa a 0,5 mm (R1) y 1,0 MPa a 3,5 mm (R4).

SOLERAS & VIALES PROPUESTA TÉCNICA

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CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS EN SOLERAS Y PAVIMENTOS CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO

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0.00 0.05 0.50 1.50 2.50 3.50

Fiber Dosage [kg/m3] 0.00 LOP f,R1 f,R2 f,R3 f,R4

2.00 0.00 6.00 0.70 0.80 0.95 1.10

4.00 0.00 6.00 1.10 1.40 1.70 1.90

6.00 0.00 6.00 1.70 2.10 2.60 3.00

8.00 0.00 6.00 2.00 3.00 3.60 4.20

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Hormigón proyectado

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Co

nstr

ucció

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Concreto Lanzado

Concreto

Acelerante

Aire

O las condiciones de colocación

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HORMIGÓN PROYECTADO

El hormigón proyectado se diseña como una capa delgada , que se adapta a las paredes del túnel , con capacidad de carga, resistencia al peso y tenacidad.

Esto se puede lograr mediante dos formas;

Malla metálica o mediante Macro fibras para reforzar a los morteros y hormigones Proyectados.

Se diseña utilizando los resultados de pruebas de placas para definir la resistencia post fisuración y tenacidad

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ENSAYO DE PLACA, EFNARC

• Esta propuesta tiende a simular el comportamiento real del revestimiento.

• El ensayo de placa es apropiado para comparar diferentes tipos de fibras y dosificaciones

• Mide la energía absorbida a partir de la curva carga - deflexión. Da una idea de : • Capacidad soporte de carga

• Absorción de energía del revestimiento ( gunita).

• Resistencia residual para una deflexión 25mm.

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENERGÍA DE ABSORCIÓN

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Clases de Energia de Absorción Joules hasta w=25mm

E 500 500

E 700 700

E 1000 1000

Clases de Absorción de Energía segun EN 14487-1

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO DE PANEL CUADRADO SEGUN EN 14488-5

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100mm

500mm

600mm

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO EN 14488-5 DISTRIBUCIÓN DE FISURAS CARA INFERIOR

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CARGA DE FLEXION Y ENERGIA ACUMULADA

K (constante instrumento) 0,01 mm 1051,94474 J

Tiempo entre medidas 15 segundos

Energía acumulada

Tiempo Lectura deflector Deflexión Carga Energía Energía Energía acumulada

segundos - mm kg kgf.mm Joule Joule

0 0 0 0 0 0 0

15 48 0,48 1680 403,2 3,95136 3,95136

30 74 0,74 2605 557,05 5,45909 9,41045

45 98 0,98 3685 754,8 7,39704 16,80749

60 120 1,2 4685 920,7 9,02286 25,83035

75 200 2 2385 2828 27,7144 53,54475

90 241 2,41 2505 1002,45 9,82401 63,36876

105 276 2,76 2975 959 9,3982 72,76696

120 308 3,08 4150 1140 11,172 83,93896

135 338 3,38 5200 1402,5 13,7445 97,68346

150 405 4,05 4360 3202,6 31,38548 129,06894

165 470 4,7 5035 3053,375 29,923075 158,992015

180 525 5,25 5490 2894,375 28,364875 187,35689

195 582 5,82 5820 3223,35 31,58883 218,94572

210 650 6,5 6110 4056,2 39,75076 258,69648

225 710 7,1 6380 3747 36,7206 295,41708

240 780 7,8 6500 4508 44,1784 339,59548

255 862 8,62 5960 5108,6 50,06428 389,65976

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CARGA DE FLEXION Y ENERGIA ACUMULADA

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO DE PANEL CUADRADO SEGUN EN 14488-5

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0 5 10 15 25 20 30

Deformation in mm

0 5 10 15 25 20 30

Deformation in mm

200

0

400

600

800

1000

Ener

gy in

Jo

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20

0

40

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100 Fo

rce

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N

Ca. 850 Joules

1 Joule = 0,0098Kg. mm

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO DE PANEL CIRCULAR ASTM C-1550

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO DE PANEL CIRCULAR ASTM C-1550

43

75mm

800mm

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS ENSAYO PANEL CIRCULAR ASTM C-1550

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800mm

75mm

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS EFNARC VS ASTM

45

EFNARC/ASTM = 2,5 veces

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ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE MALLA DE ACERO Y MACROFIBRAS EN HORMIGÓN

PROYECTADO

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DIFERENTE COLOCACIÓN

May 21, 2015 47 Fiber Training

Mesh Fibers

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October 16, 2017

CÓMO SUSTITUIR MALLA METÁLICA POR FIBRAS EN HORMIGÓN PROYECTADO VENTAJAS – APLICACION

Colocación de la malla metálica • El armado metálico es dificil de colocar y en general requiere de mayores volumenes de hormigón proyectado para recubrir los elementos metálicos. • Elevado riesgo de huecos detras de las barras metálicas. • Vibracion durante el proyectado aumenta el rebote y en consecuencia en costo final.

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October 16, 2017

CÓMO SUSTITUIR LA MALLA DE ACERO POR FIBRAS EN PROYECTADO VENTAJAS – APLICACIÓN

Aplicación con Macrofibras: •Las fibras reducen los descuelgues y el rebote al tiempo que son seguras en el uso y manejo •Se emplea menos proyectado/menor costo

•Menos tiempo colocando el hormigón. •Las fibras se pueden adicionar en la planta de elaboración del hormigón.

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Sika Fiber permite al hormigón proyectado seguir mejor las irregularidades del terreno.

El hormigón proyectado queda reforzado homogéneamente con excelente densidad e impermeabilidad previniendo el paso de agua.

Sika Fiber otorga resistencia a tracción en todo punto de la capa de hormigón proyectado

Malla de Acero

- Rebote de hormigón - Sombras detrás de la malla - Sobre espesor de hormigón - Dificultad de instalación - Puntos en contacto con el terreno

Fibra de Acero Sika Fiber

APLICACIONES SHOTCRETE

Ventajas

▲Mayor ductilidad

▲Mayor absorción de energía

▲Control de fisuras

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HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS PROBLEMAS AL PROYECTAR CONTRA MALLAS DE ACERO

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PROBLEMAS CON LA MALLA DE ACERO

May 21, 2015 52 Fiber Training

Acero

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APLICACIONES DE MACROFIBRAS: SOLERAS Y PAVIMENTOS

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BU

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Local Version: Training Name Version: Month / Year Corporate Source: CSE Cem Flooring Version: May 2011

PROBLEMAS EN PISOS DE

HORMIGÓN:

ALABEO

CONTRACCIÓN

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Corporate Source: CSE Cem Flooring Version: May 2011

Traditional Practice can lead too :-

Poorly placed

Dis-functional

Reinforcement

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Malla electrosoldada mal colocada,

SOLUCIÓN ???

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Local Version: Training Name Version: Month / Year Corporate Source: CSE Cem Flooring Version: May 2011

VENTAJAS DEL USO DE MACROFIBRAS - Mayor espaciamiento de juntas

- Facilidad de colocación/stock

- No corrosivas , inertes

- Distribución homogénea en la masa de hormigón.

- Evitan fisuración plástica y aportan ductibilidad.

Sikaflex® - PRO 3 WF or SL

Sika® Rod

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October 16, 2017 58 Title of Presentation / Meeting Name

INGRESO DE DATOS: MALLA ELECTROSOLDADA Equivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab Thickness Equivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab Thickness

2 3

1 Rebar Diameter Steel Area

Table check (mm) (mm2)

In case of using Sika Force PP 48, please check your results and proposed dosing 4 12,57

with the table shown in the table shown at the end of this Excel Sheet entering with 5 19,64

the area of steel value (mm2): 6 28,27

137,48 7 38,48

8 50,27 6

10 78,54 Rebar Diameter (mm) 5,00

12 113,10 Area of Steel / rebar (mm2) 19,64

16 201,06 Mesh spacing 15,00

18 254,47 Number of rebars per meter 7

20 314,16

4 5 Area of Steel / meter (mm2) 137,48

Mesh spacing Rebars 7(square apertures) per meter Wire tensile strength (MPa) 500

6 17

6,75 15

7,6 13

8,55 12

Reinforcement comparison chart for Slabs on ground only. 9,5 11

10 10

Table indicates Sika Fiber Force PP 48 equivalent dose in kg/m315 7

to the standard reinforcement shown (single steel mesh). 20 5

25 4

Shaded areas are not recommended fibre doses or reinforcement

for slab thickness shown.

DisclaimerThe information, and, in particular, the recommendations relating to the application and end-use of Sika products, are given in goodfaith based on Sika's current knowledge and experience of the products when properly stored, handled and applied under normalconditions in accordance with Sika’s recommendations. In practice, the differences in materials, substrates andactual site conditionsare such that no warranty in respect of merchantability or of fitness for a particular purpose, nor any liabilityarising out of any legalrelationship whatsoever, can be inferred either from this information, or from any written recommendations, or from any otheradvice offered. The user of the product must test the product’s suitability for the intended application and purpose. Sika reserves theright to change the properties of its products. The proprietary rights of third parties must be observed. All orders are acceptedsubject to our current terms of sale and delivery. Users must always refer to the most recent issue of the local Product Data Sheet forthe product concerned, copies of which will be supplied onrequest.

It may be necessary to adapt the above disclaimer to specific local laws and regulations. Any changes to this disclaimer may onlybe implemented withpermission of Sika® Corporate Legal in Baar.

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FIBRAS – ESTIMACIÓN DE DOSIS PARA ENSAYOS Equivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab ThicknessEquivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab Thickness

Residual Capacity fr,3,k (MPa) 10

In case you have tested the local raw materials obtaining a Re,3 and f’cf

please enter the values in the table below:

Re,3 (%) 52,00

f’cf (MPa) 5,50

fe,3 (MPa) 2,86 2,38

8 Steel mesh data

Wire diameter (mm) 5,00

Mesh square apertures (cm) 15,00

Wire tensile strenght (MPa) 500,00

Tensile capacity (kN/m) 65,45

Value after SF of Model Code 2010 27,27

Any other Safety Factor 2,00

Value after proposed Safety Factor 32,73

Mu (kNm) 4,12

PFRC data

PFRC residual capacity (MPa) 1,50

Slab thickness (cm) 14,00

Tensile capacity (kN/m) 210,00 Check

Value after SF of Model Code 2010 46,20 OK

Any other Safety Factor 3,00

Value after proposed Safety Factor 70,00 OK

Mu (kNm) 4,90 OK

9

Double mesh 333,67 Check

Tensile capacity (kN/m) 130,90 Check 73,41 OK

Value after SF of Model Code 2010 54,54 Not enough 3,00

Value after proposed Safety Factor 65,45 OK 111,22 OK

7,79 OK

Note: fr,3,k is the residual strength obtained according to EN 14651 at 2,5 mm open crack with concrete mix based

on EN 14485

EN 14651 (Europe) / RILEM TDF 165 (North America) ASTM C 1399 / C 1609 (C 1018 is no longer active)

Tensile capacity (kN/m)

Value after SF of Model Code 2010

Any other Safety Factor

Value after proposed Safety Factor

Mu (kNm)

PFRC data

Estimated residual capacity (MPa)

Re,3 = Residual stress to 3mm

Re,3 = fe,3/f’cf

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Deflection [mm]

f’cf

fe,3

Tb = Total area under load / deflection graph to 3,0 mm

dtb

Sika Fiber Type 2 4 5 6 8

SikaFiber T-60.2 1,00 1,80 2,30 2,80 3,80

SikaFiber R-60.2 0,95 1,70 2,15 2,60 3,60

SikaFiber PP52/540 1,10 2,50 2,80 3,30

Fiber Dosage (kg/m3)

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APLICACIONES DE MACROFIBRAS: PREFABRICADOS Y NUEVOS PROYECTOS

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October 16, 2017

INDUSTRIA DEL PREFABRICADO: DOVELAS

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INDUSTRIA DEL PREFABRICADO VENTAJAS DEL PFRC

Ventajas: • Optimizar los costes de materiales (PP vs Acero) • Reducir los tiempos de colocación del concreto, mayor rendimiento

• Mejora de los costes totales del proceso • Refuerzo homogéneo y eficaz en zonas con espesor reducido

• Durabilidad control de fisuras / No corrosión • Fácil manejo y mezclado

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Los elementos prefabricados ligeros no son estructurales y no precisan de un cálculo estructural. Estimación de la cantidad de acero a reemplazar por macrofibra • Ensayos comparativos a escala real de acuerdo con las especificaciones / necesidades

de la pieza seleccionada

INDUSTRIA DEL PREFABRICADO PREFABRICADO LIGERO

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Cliente: Sika Fiber 4-5 kg/m3

Desmolde a 18 horas sin fisuras Ensayos escala real a 44 horas

INDUSTRIA DEL PREFABRICADO

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Segmentos premoldeados

TBM

Puertos

Diques flotantes

Aeropuertos

Pilotes y muros de contención

APLICACIONES POTENCIALES DE MACROFIBRAS NUEVAS APLICACIONES

DIANA (FEA)

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Las Macro fibras otorgan un refuerzo tridimencional que mejora la resistencia residual Post pico y mantiene la capacidad de transferir esfuerzos a medida que se deforma. AU MENTO DE TENACIDAD

Las Macrofibras actúan luego de la fisuración, controlando el ancho de las mismas, no aumenta la resistencia a compresión o flexión porque primero falla la matriz cementicea.

Elevados contenidos de fibras pueden afectar la trabajabilidad de los hormigones, debiendo contemplarse la posibilidad de aumentar la cantidad de finos y la utilización de un super plastificante para aumentar la fluidez sin segregación.

• Durante los ensayos se observó, que al finalizar los mismos, las fibras

mantenían la integridad de toda la probeta sin producirse la separación de los fragmentos delimitados por la fisuración


RESUMEN: CONSIDERACIONES GENERALES

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SikaFiber Force PP 48-S

100 a 140 cajas por pallet. Cajas de 5 kgs, conteniendo rollos con film envolvente hidrosoluble.

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SikaFiber Force PP 48-S

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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FIBRAS SINTÉTICAS ESTRUCTURALES EN EL … · Puenteo de fisuras en pavimentos ,soleras y ......

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