Macrofibras sintéticas estructúrales, nueva aplicaciones e investigaciones

Macro Fibras Sintéticas Nuevas Aplicaciones e Investigaciones Claudio Parada Ibañez Director Barchip Inc. LATAM

Situación actual del mercado para Macro Fibras Sintéticas (MSF) • Aún existe la percepción que MSF no es una solución para fines estructurales.

• Algunos proveedores de fibras de acero confunden a diseñadores en el uso estructural de las MSF. • Los proveedores de MSF deben ser más técnicos para crear una mejor percepción en el mercado.

• Sólo las especificaciones de rendimiento y las pruebas de referencia pueden mostrar la diferencia.

• Sólo las soluciones técnicamente sólidas pueden generar confianza.

Normas y directrices de diseño estructural: • RILEM TC 162-TDF Métodos de prueba y diseño para SFRC, 2003 • Código italiano “Directrices para el diseño, construcción y control de producción de estructuras FRC”, CNR DT-204/2006 • Código español EHE-08, anexo 14 • Código modelo fib 2010, borrador final, marzo de 2012 • Federación internacional du betón, código modelo para la próxima generación de diseño de hormigón Eurocódigo2 (EC2) • ACI 544.4R-18 “Guía para el diseño con hormigón reforzado con fibra”, 2018

Aplicaciones para MSFRC

Aplicación Clásica

Pisos Industriales TR34

Diseño basado en Barton

Aplicaciones estructurales

Beneficios técnicos: • Mayor durabilidad – refuerzo no corrosivo • Comportamiento más dúctil del hormigón • Reduce ancho de fisura inducidas por restricciones internas (temperatura, contracción) • Diseño flexible, especialmente en prefabricados • Reducción del espesor del elemento.

• Excelente resistencia alcalina y en ambiente ácido Beneficios de sostenibilidad: • Ahorro de tiempo y costos • Reducción de espesores, ahorro de consumo de cemento.

• Ambiente de trabajo más seguro • Reducción en transporte, almacenamiento y manipulación.

• Reducción en la Huella Carbono CO2

MSFA significa "Asociación de Macro Fibras Sintéticas“ • Fundada en 2017 • Asociación de principales proveedores de fibras macrosintéticas • Actualmente 12 miembros con presencia y alcance global

• Para obtener más información, consulte:https://msfassociation.com/y https://www.linkedin.com/company/msfa-macro-synthetic-fibre-association/

www.msfassociation.com

Propósitos y objetivos de MSFA • Crear vínculos entre profesionales con el objetivo de mejorar la comprensión del hormigón reforzado con fibras., específicamente el uso de Macro Fibras Sintéticas en el Hormigón • Representar a la MSFA en Organismos internacionales y Universidades, con el fin de compartir conocimientos y generar confianza en el uso de MSF en una amplia gama de aplicaciones • Asegurar el uso seguro y responsible del refuerzo con Macro Fibra Sintética (MSF) en la industria del hormigón • Aumentar el conocimiento de diseñadores, consultores, constructoras, contratistas especializados y proveedores de hormigón sobre las ventajas técnicas, prácticas y comerciales de MSFRC

Actividades de estandarización • MSFA apoya el desarrollo de estándares de diseño y aplicación para FRC. • Los miembros de MSFA están presentes en la mayoría de los comités internacionales sobre estandarización de FRC. Superar la situación fragmentada respecto de las normas de diseño

www.msfassociation.com

Descripción del mercado – Valor Estimated MSF market development in EU [in million EUR] 120

•

Tasa de crecimiento promedio anual del 25 % desde 2018 hasta 2022

•

La aceptación por país muestra una gran variedad, en algunos paises de Europa y Latinoamérica tiene una gran aceptación, mientras que en otros hay escepticismo.

•

Las aplicaciones estándar como pisos industriales y hormigón proyectado siguen dominando.

•

Las aplicaciones de prefabricados están creciendo considerablemente.

•

Esperamos que ese mercado siga creciendo significativamente y en un número cada vez mayor de países.

100 80 60 40 20 0

2018

2019

2020

2021

FC2022

www.msfassociation.com

Investigación y Desarrollo en Hormigones Reforzados con Macrofibras Sintéticas

Investigaciones individuales para proporcionar los datos y conocimientos necesarios a diseñadores e ingenieros.

1.

Control del ancho de fisuras con FRC

2.

Rendimiento sísmico del FRC

3.

Fluencia y rendimiento a largo plazo del FRC

4.

Durabilidad y fragilidad del FRC

5.

Contracción de FRC

6.

Fatiga del FRC

7.

Endurecimiento por deformación comportamiento bajo carga axial (interacción NM)

8.

Reemplazo de armadura en segmentos

9.

Comportamiento ante la temperatura y el fuego.

Investigación en el reemplazo parcial de armadura en Segmentos para Tuneladoras

Investigación a escala real de una dovela para túneles Prof. Giovanni Plizzari, Dr. Giuseppe Tiberti: • Pruebas completas de caracterización de FRC para obtener datos de rendimiento para diseño estructural y análisis numérico.

• Comportamiento de fractura y desconchado de segmentos FRC a escala real sujetos a fuerzas de empuje de TBM que replican las experimentadas en la propulsión de TBM • Segmentos FRC a escala real bajo carga de tres punto sin y con soportes extremos restringidos, modelando un segmento sujeto a tensiones circulares experimentadas en un túnel revestido con dovelas.

Soluciones de refuerzo adoptadas La siguiente soluciones de refuerzo se adoptaron para los segmentos a gran escala investigados: • Jaula(RC): solución tradicional de barras de acero Contenido de varilla 110 kg/m3,ρs= 0,23% • Híbrido(RCO + MSFRC): refuerzo longitudinal optimizado Contenido de varilla 35 kg/m3(Reducción del 68%) +Fibras 8kg/m3 • FRC(MSFRC8): sólo refuerzo de fibra Contenido de Fibras 8 kg/m3

Segmentos de túnel prefabricados Después del desmolde, los segmentos se almacenaron en el laboratorio.

• Macrofibras sintéticas se puede considerar un refuerzo adecuado para fines estructurales en túneles, según MC2010 • Se puede utilizar con éxito para sustituir la cantidad mínima de refuerzo de corte y para satisfacer los requisitos de flexión de MC2010 • Los segmentos híbridos proporcionaron una capacidad de flexión notablemente similar a los segmentos con jaula de acero utilizando un 70 % menos de refuerzo de acero convencional

Load [kN]

Resultados de pruebas de flexión a escala real 140

Flexural Tests

Load vs. Net deflection

120 100 80 60 40

PULS PSLS

20 0

RC-B MSFRC-B2 Hybrid-B2 0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

MSFRC-B1 Hybrid-B1 12.5

15.0

Deflection [mm]

EJEMPLOS TÚNELES

Túnel Blacksnake CSO

Santoña Túnel de Alcantarillado de Laredo, España

Investigación en el reemplazo de armadura en Track Slabs

Vía lastrada se ha utilizado tradicionalmente en la construcción de ferrocarriles.

Losa de vía de hormigón reforzado con Macro Fibras está ganando aceptación para la construcción de nuevos ferrocarriles, particularmente en las áreas metropolitanas.

Hormigón reforzado con fibra reduce costos y mejora el rendimiento.

Optimizado Diseño de losas de vía Análisis de elementos finitos no lineales (FEA) • FEA proporciona los medios más precisos para analizar el comportamiento de las losas de vía de hormigón armado con macrofibras sintéticas.

• FEA permite modelado por fatiga, que puede ser un caso de carga crítica para la losa de vía de hormigón

Validación de la FEA • Pruebas a gran escala • Resultados de deflexión comparados con el análisis FEA • Los resultados coinciden estrechamente

EJEMPLOS TRACK SLAB

Tren ligero de Docklands, Reino Unido

Ferrocarriles de Japón

Ejemplos de Diseño de Hormigones Reforzados con Fibra desarrollados con Software Elemento Finito ATENA

Diseño Estructural con FEA Pavimentos PMCHS

losa de pista,Reino Unido

Panel de pared prefabricado en Turquía

Tunel falso en Bulgaria

Losa de tren ligero en Australia

Muro prefabricado en España

Tubería prefabricada en Turquía

Muro de búnker en Inglaterra

Reemplazo de Malla central en Viviendas de Hormigón

Desarrollo de un Sistema Constructivo para Casas de Hormigón con uso de Fibras Como Reemplazo de las Armaduras Ensayo propuesto para corte cíclico de muros

Contratos Tecnológicos de CORFO, adjudicado por el Instituto Chileno del Cemento y Hormigón (ICH), el día de 1 de diciembre de 2017.

Desarrollo de un Sistema Constructivo para Casas de Hormigón con uso de Fibras Como Reemplazo de las Armaduras

Resistencia Dosis Fibra Barchip Barchip

Compresión (Mpa) Pos

kg/m3 28 días 4 32,5 6 32,3

Ensayo 39,8 39,1

Neg

Deriva Prom

Ton Ton Ton 32,3 20,8 26,6 25,7 40,7 33,2

Pos

Neg

Prom

R. Promedio

% 0,47 0,38

% 0,41 0,75

% 0,44 0,56

kgf/cm2 16,6 20,8

R. Mínima

Raiz (f'c) kgf/cm2 0,83 13 1,05 16,1

Raiz (f'c) 0,65 0,81

Revestimiento de mortero reforzado con fibras

revestimientos morteros con fibras

revestimientos morteros con fibras

Fallo por corte diagonal, atraviesa la región central de la mampostería y la capa de revestimiento .

Fallo por deslizamiento por corte, grieta casi horizontal localizada en la capa de revestimiento, así como a lo largo de la interfaz entre las juntas de mampostería y las unidades .

Fallo por flexión, implica fallo por flexión del revestimiento junto con un aplastamiento localizado de la esquina.

(a)

(b) Figura 1.Modos de falla típicos de mampostería reforzada.

Figura 8.(a) Detalles del muro y (b) patrón de fisura experimental en el momento de la falla. (dimensiones en mm). revista Página de inicio:www.elsevier.com/locate/engstruct

revestimientos morteros con fibras

Comparación entre la respuesta experimental y numérica del edificio de pruebas.[36]modernizado con revestimiento SFRM: (a) corte total de la base (Vb) frente a la respuesta de deflexión superior (δ); (b) patrón de fisuras en el corte máximo de la base.

Figura 9.Comparación entre la respuesta experimental y numérica del edificio de pruebas.[36]modernizado con revestimiento SFRM: (a) corte total de la base (Vb) frente a la respuesta de deflexión superior (δ); (b) patrón de fisuras en el corte máximo de la base.

revista Página de inicio:www.elsevier.com/locate/engstruct

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