Seminar on Fiber- Reinforced Concrete Aplicaciones estructurales del hormigón reforzado con fibras en Brasil y el enfoque de la normativa brasileña

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Aplicaciones estructurales del hormigón

reforzado con fibras en Brasil y el

enfoque de la normativa brasileña

Antonio Figueiredo

Escola Politécnica da USP

Seminar on

Fiber-Reinforced Concrete

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Introdución

 La tecnología de uso de las hormigón

reforzado con fibras en Brasil aún tiene mucho que desarrollar.

 Como empezó después de otros

países, procura sacar provecho de otras experiencias e embutir en la normativa actual y futura.

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Experiencias iniciales fracasadas

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Introdución

Aplicaciones más frecuentes:  Pavimentos  Túneles  Pré-moldeados Pavimento 63% Hormigón proyetado 22% Pré-fabricados 11% Otros 4% 2009 Pavimento 74% Hormigón proyetado 20% Pré-fabricados 3% Otros 3% 2010 Fibras de acero

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Introdución

Aplicaciones más frecuentes:  Pavimentos  Túneles  Prefabricados Macrofibras poliméricas Pavimento 85% Hormigón proyetado 3% Pré-fabricados 10% Otros 2% 2009 - 2010

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Revestimiento de túneles y taludes con

hormigón proyectado reforzado con fibras

de acero

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El “tripé de la engeneria estrutural”

Modelo de diseño (proy ecto) Estructura Control de producción y de aceptación

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El control de la calidad

Control de los materiales: Debe verificar

si los materiales atienden a los requisitos especificados en proyecto y exigencias de aplicación.

Control de ejecución: Debe garantir que

el material adecuado sea bien aplicado para garantizar la calidad final de la

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Norma brasileña

de fibras de acero

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ABNT NBR 15530:07 – Fibras de

aço para concreto - Especificação

 Publicada en 2007

 Establece parámetros de clasificación

para las fibras de acero con bajo contenido de carbono

 Aborda requisitos mínimos de:

◦ forma geométrica,

◦ tolerancias dimensionáis,

◦ defectos de fabricación y

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 Objetivo: garantizar que las fibras en

conformidad con los requisitos tengan

potencial para comportamiento adecuado a HRF

Importante: reducir la variabilidad.

NBR 15530:07 – Fibras de aço

para concreto - Especificação

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Classificação das fibras de aço

TIPOS:

 Tipo A: fibra de acero con anclajes en las extremidades

 Tipo C: fibra de acero corrugada

 Tipo R: fibra de acero recta

CLASSES:

 Clase I: fibra oriunda de alambre trefilado

 Clase II: fibra oriunda de chapa laminada cortada

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Designaciones

Tipo (geometría) Clase Factor de forma mínimo  Limite de resistencia a tracción MPa (*)fu A I 40 1000 II 30 500 C I 40 800 II 30 500 III 30 800 R I 40 1000 II 30 500

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Tolerancias dimensionales

Longitud

Tolerancia para la longitud l :  5 %.

Para fibras con l ≤ 35 mm la tolerancia es 10%. Diámetro

Tolerancia para el diámetro de es  5%.

 La variación máxima permitida para la diferencia entre las medidas d1 e d2 é de 4%.

l

d

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0 1 2 3 4 5 6 7 0 20 40 60 80 100 Consumo de fibra (kg/m3) Fa tor de Te na c ida de ( M P a )

Fator de forma 47 e fs = 500MPa Fator de forma = 60 e fs = 1000NPa Fator de forma = 46 e fs = 1000MPa Fator de forma = 27 e fs = 800MPa

Aspecto tecnológico básico:

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Otras requisitos:

 Resistencia al doblado (no pode haber

roturas y verificase la ductilidad).

Fibra dúctil Fibra frágil

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Verificación de defectos:

 Muestra de 200 gramas.

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Aceptación o rechazo

Evaluación Muestra mínima % mínima de fibras conformes Dobramento 10 fibras 90 Verificación de dimensiones 60 fibras 90 Verificación de defectos 200 g 95

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Comentarios

 La especificación de la fibra es considerada

esencial para el control de calidad del HRF

 La intensión era reducir la variación de

resistencia residual (pos-pico) reduciendo variaciones dimensionales y controlando la resistencia de la fibra.

 Norma exigente.

 No fue posible hasta hoy producir una

normativa equivalente para las macrofibras plásticas.

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ABNT NBR 8890:2007 - Tubo de

concreto, de seção circular, para

águas pluviais e esgotos sanitários

Trabajos de investigación

anteriores:

 USP

 UNICAMP

 UNESP Ilha Solteira

Viabilidad del uso de las fibras de

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ABNT NBR 8890 - Tubos de hormigón

 Muy similar a la normativa européia

NBN EN1916 Concrete pipes and

fittings, unreinforced, steel fibre and reinforced, con algunas

modificaciones en la evaluación del componente.

 Es la primera norma de Brasil a

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Ensayo de

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Ensayo de aplastamiento de tubos

Ensayo de aplastamiento de tubos de hormigón con fibras

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Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma

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Otros requisitos

 Un solo tipo de fibra se puede utilizar como refuerzo de tubos: A I (=1000 Mpa)

(Chama Neto e Figueiredo, 2003).

0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 40 50 TENA CI DA DE(k N.mm) TEOR DE FIBRA(kg/m3) TENACIDADE 4mm A2 A3 FIBRA A FIBRA B

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Comentarios

La norma presenta una postura

conservadora:

Φ do tubo ≤ 1m.

Exigencias más fuertes para los tubos

con fibras (carga de fisura

– carga

mínima sin fissura)

Mejor comportamiento mecánico

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Comentarios

Perspectivas futuras

Mejorar el ensayo de aplastamiento.

Igualar los requisitos para tubos con barras y fibras

Aplicación de macrofibras plásticas.

Refuerzo mixto: fibras y barras de acero.

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Método de diseño

 No hay normativa brasileña.

 Utilizan métodos extranjeros o

proyectistas extranjeros.

 Hay múltiples modelos de control en

función de los métodos de diseño adoptados.

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Exemplo: Linea 4 – Amarilla del

Metrô de São Paulo

 Proyectista: Halcrow Group Limited (utilizo modelos propios).

 Para garantizar confiabilidad y

retro-alimentación del proceso de diseño, fueron realizados ensayos en probetas de grandes dimensiones (homologación del material y dovela).

 Método similar a utilizada en UNICAMP (Fernandes, 2005).

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Ensayos de grandes dimensiones

FLEXIÓN DE LOS COMPONENTES

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Aplicação de carga Aplicação de carga Comprimento 300mm (L) L / 3 L / 3 L / 3 50mm 30mm 100mm Typ.

Pinos de referência para medida de deformação

(King et al. 2003).

Ensayos de grandes dimensiones

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VERIFICACIÓN DE JUNTAS

(HOMOLOGACIÓN L4) (King et al. 2003).

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Modelo de control

 Ensaiyos viables para el

control de rotina:

pequeñas dimensiones.

 Análisis conjunta para fc,

fct y tenacidad. (Telles e Figueiredo, 2006)

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 Homologación (grandes dimensiones)

 Parametrización simultánea (pequeñas

dimensiones)

 Controle de la producción de las dovelas

(verificación de los elementos y ensayos de pequeñas probetas).

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“Filosofia”

 Nivel de seguridad: solo se envía al túnel

los segmentos ya aprobados por el

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Situação do concreto

projetado e convencional

Estaba muy mala!

“Recepta” de contenido mínimo

(máximo?) aún utilizada.

Hoy hay proyectistas cambiando

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Método similar a las dovelas

 Ensayos en paineles (homologacón)

◦ EFNARC (más frecuente)

◦ ASTM C1550 (principian a utilizar)

 Ensayos de flexotración en probetas prismáticas (control de calidad)

◦ JSCE SF4

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 Proyecto “Rio Maravilha”

 Túneles reemplazarán viaductos

 Proyectista de São Paulo empieza a utilizar

el nuevo modelo de fib Model Code.

“Nueva visión”

 El problema: utilizar el

ensayo EN14651 (no hay laboratorios con

capacidad para realizar los ensayos en buenas condiciones)

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Necessidad

 Correlación de los resultados de la

EN14651 con otras normativas.

◦ ASTM C1609 ◦ ASTM C1399 ◦ Barcelona test ◦ DEWS ◦ MDPT ◦ Etc.

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ASTM C1609 / EN 14651 – Fibras de acero 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ASTM C1609: f150,3.0 / f150,0.75 EN 14651: fR,3 / fR,1

Comparação entre ELU e ELS - Dramix

Raz ão entre fun çõ es

Dosagem de fibra / % em volume

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Razão no ELS: fR,1 / f150,0.75 Razão no ELU: fR,3 / f150,3.0

Comparação entre ELU e ELS - Dramix

Raz ão entre fun çõ es

Dosagem de fibra / % em volume

E(Y) = exp [(1,50 + 0,16X1 - 0,13X2 + 0,45X1X2 + (-0,18 - 0,01X1 + 0,02X2 - 0,10X1X2)d-1]

SALVADOR, R. P. (2013). Análise comparativa de métodos de ensaio para caracterização do comportamento mecânico de concreto reforçado com fibras. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 178 pp.

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ASTM C1609 / EN 14651 – Macrofibra plástica 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Razão no ELS: fR,1 / f150,0.75 Razão no ELU: fR,3 / f150,3.0 Comparação entre ELU e ELS - Forta Ferro

Raz ão entre fun çõ es

Dosagem de fibra / % em volume 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ASTM C1609: f150,3.0 / f150,0.75 EN 14651: fR,3 / fR,1

Comparação entre ELU e ELS - Forta Ferro

Raz ão entre fun çõ es

Dosagem de fibra / % em volume

E(Y) = exp [1,04 - 0,15X1 + 0,20X2 + 0,19X1X2 + (-0,28 + 0,16X1 - 0,06X2 - 0,13X1X2)d-1]

SALVADOR, R. P. (2013). Análise comparativa de métodos de ensaio para caracterização do comportamento mecânico de concreto reforçado com fibras. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 178 pp.

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Otros ensayos: determinación

del contenido de fibras

51 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 100 T eor de fib ra inco rporado ao con creto (kg /m 3 ) Consumo de fibra (kg/m3) f1 f2 f3 f4 Regressão y = 0,7495x R2 = 0,8487 Figueiredo (1997)  Estado fresco

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 En el estado endurecido

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KALIL, R. Z., ESCARIZ, R. C., FIGUEIREDO, A. D.

Elaboração de método de ensaio para determinação do teor de fibras em concreto endurecido In: 52º Congresso Brasileiro do Concreto, 2010, Fortaleza. 2010.

Otros ensayos: determinación

del contenido de fibras

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Conclusiones

 Hay mucho que hacer.

 Hay una tendencia de

aproximación con el “modelo europeo”.

 Aumento de la confianza del

publico técnico en relación a la

tecnología del hormigón reforzado con fibras.

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Figure

Actualización...

Referencias

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