FIBRAS SINTÉTICAS ESTRUCTURALES
EN EL HORMIGÓN
HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS
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.
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.
3
FIBRAS SINTÉTICAS EN EL HORMIGÓN
CARACTERÍSTICAS, NORMATIVA, ENSAYOS Y
APLICACIONES
GAMA DE FIBRAS - MATERIAL
5
Sintéticas
Metálicas
Vidrio
Carbono
GAMA DE FIBRAS – NORMATIVA EUROPEA – EN 14889
EN 14889 Fibres for Concrete - Part 1: Steel Fibres
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
7
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
GAMA DE FIBRAS - APLICACIÓN
9
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
QUÉ FIBRA EMPLEAR SEGÚN LA EDAD DEL HORMIGÓN?
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
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
11
MACRO FIBRAS POLIMÉRICAS
GEOMETRÍA DE LAS FIBRAS
Para conseguir un buen comportamiento:
Relación: Longitud / Diámetro
Geometría óptima para el anclaje.
f
f
d
l
ratio
Aspect
:
Relacion óptima entre 40 y 80.
80
40
f
f
d
l
f
l
f
d
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.
13
w/c~0.55
w/c~0.42
GAMA DE FIBRAS - CANTIDAD DE FIBRAS SEGÚN EL TIPO
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
APORTE DE LAS MICRO Y MACRO FIBRAS
APLICACIONES DE LAS FIBRAS
APLICACIONES DE LAS FIBRAS
MICRO FIBRAS
–
PROTECCIÓN PASIVA CONTRA EL FUEGO
17
Full-format picture
APLICACIONES DE LAS FIBRAS
MICRO FIBRAS
–
PROTECCIÓN PASIVA CONTRA EL FUEGO
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
19
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.
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
ENSAYOS DE EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO:
MACRO FIBRAS
APLICACIONES DE LAS FIBRAS
AUMENTO DE LA DUCTILIDAD
23
carga o
resistencia
Deflexión [mm]
1
1
2
3
4
2
3
4
CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS EN SOLERAS Y PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO SEGÚN NORMA EN 14651
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
25
CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS EN SOLERAS Y PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO
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
Hormigón proyectado
C
o
n
s
tr
u
c
c
ió
n
Concreto Lanzado
Acelerante
Aire
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
29
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).
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENERGÍA DE ABSORCIÓN
31
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
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENSAYO DE PANEL CUADRADO SEGÚN EN 14488-5
100mm
500mm
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENSAYO EN 14488-5 DISTRIBUCIÓN DE FISURAS CARA
INFERIOR
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
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENSAYO DE PANEL CUADRADO SEGUN EN 14488-5
41
0
5
10
15
20
25
30
Deformation in mm
0
5
10
15
20
25
30
Deformation in mm
200
0
400
600
800
1000
En
er
gy
in
Jo
u
le
20
0
40
60
80
100
Fo
rc
e
in
k
N
Ca. 850 Joules
1 Joule =
0,0098Kg. mm
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENSAYO DE PANEL CIRCULAR ASTM C-1550
43
75mm
800mm
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
ENSAYO PANEL CIRCULAR ASTM C-1550
800mm
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
EFNARC VS ASTM
45
EFNARC/ASTM = 2,5 veces
ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE MALLA DE
ACERO Y MACROFIBRAS EN HORMIGÓN
DIFERENTE COLOCACIÓN
47
Mesh
Fibers
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
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.
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
HORMIGÓN PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS
PROBLEMAS AL PROYECTAR CONTRA MALLAS DE ACERO
51
APLICACIONES DE MACROFIBRAS: SOLERAS Y PAVIMENTOS
BU
CONT
RA
CT
O
RS
PROBLEMAS EN PISOS DE
HORMIGÓN:
ALABEO
CONTRACCIÓN
Corporate Source: CSE Cem Flooring Version: May 2011
Traditional Practice can lead too :-
Poorly placed
Dis-functional
Reinforcement
Malla electrosoldada mal colocada,
BU
CONT
RA
CT
O
RS
Local Version: Training Name Version: Month / Year
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
Equivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab Thickness
Equivalent Structural Synthetic Fibre Concentration for Slab Thickness
2
3
1
Rebar Diameter Steel AreaTable check (mm) (mm2)
In case of usi ng Sika Force PP 48, pl ease check your resul ts and proposed dosi ng 4 12,57 wi th the tabl e shown i n the tabl e shown at the end of thi s Excel Sheet enteri ng wi th 5 19,64 the area of steel val ue (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 Rebars7
(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/m3
15 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.
Disclaimer
The information, and, in particular, the recommendations relating to the application and end-use of Sika products, are given in good faith based on Sika's current knowledge and experience of the products when properly stored, handled and applied under normal conditions in accordance with Sika’s recommendations. In practice, the differences in materials, substrates and actual site conditions are such that no warranty in respect of merchantability or of fitness for a particular purpose, nor any liability arising out of any legal relationship whatsoever, can be inferred either from this information, or from any written recommendations, or from any other advice offered. The user of the product must test the product’s suitability for the intended application and purpose. Sika reserves the right to change the properties of its products. The proprietary rights of third parties must be observed. All orders are accepted subject to our current terms of sale and delivery. Users must always refer to the most recent issue of the local Product Data Sheet for the product concerned, copies of which will be supplied on request.
It may be necessary to adapt the above disclaimer to specific local laws and regulations. Any changes to this disclaimer may only be implemented with permission of Sika® Corporate Legal in Baar.
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 AreaTable check (mm) (mm2)
In case of usi ng Sika Force PP 48, pl ease check your resul ts and proposed dosi ng 4 12,57 wi th the tabl e shown i n the tabl e shown at the end of thi s Excel Sheet enteri ng wi th 5 19,64 the area of steel val ue (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 Rebars7
(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/m3
15 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.
Disclaimer
The information, and, in particular, the recommendations relating to the application and end-use of Sika products, are given in good faith based on Sika's current knowledge and experience of the products when properly stored, handled and applied under normal conditions in accordance with Sika’s recommendations. In practice, the differences in materials, substrates and actual site conditions are such that no warranty in respect of merchantability or of fitness for a particular purpose, nor any liability arising out of any legal relationship whatsoever, can be inferred either from this information, or from any written recommendations, or from any other advice offered. The user of the product must test the product’s suitability for the intended application and purpose. Sika reserves the right to change the properties of its products. The proprietary rights of third parties must be observed. All orders are accepted subject to our current terms of sale and delivery. Users must always refer to the most recent issue of the local Product Data Sheet for the product concerned, copies of which will be supplied on request.
It may be necessary to adapt the above disclaimer to specific local laws and regulations. Any changes to this disclaimer may only be implemented with permission of Sika® Corporate Legal in Baar.
59
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 l ocal raw materi al s obtai ni ng a Re,3 and f’cf pl ease enter the val ues i n the tabl e bel ow:
Re,3 (%) 52,00
f’cf (MPa) 5,50
fe,3(MPa) 2,86 2,38
8
Steel mesh dataWi re di ameter (mm) 5,00 Mesh square apertures (cm) 15,00 Wi re tensi l e strenght (MPa) 500,00
Tensile capacity (kN/m) 65,45 Val ue after SF of Model Code 2010 27,27 Any other Safety Factor 2,00
Val ue after proposed Safety Factor 32,73
Mu (kNm) 4,12
PFRC data
PFRC resi dual capaci ty (MPa) 1,50
Sl ab thi ckness (cm) 14,00
Tensi l e capaci ty (kN/m) 210,00 Check Val ue after SF of Model Code 2010 46,20 OK Any other Safety Factor 3,00
Val ue after proposed Safety Factor 70,00 OK
Mu (kNm) 4,90 OK
9
Double mesh 333,67 Check
Tensi l e capaci ty (kN/m) 130,90 Check 73,41 OK
Val ue after SF of Model Code 2010 54,54 Not enough 3,00 Val ue after proposed Safety Factor 65,45 OK 111,22 OK
7,79 OK
Note: fr,3,k i s the resi dual strength obtai ned accordi ng to
EN 14651 at 2,5 mm open crack wi th concrete mi x 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)
R
e,3= Residual stress to 3mm
R
e,3= f
e,3/f’
cf0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Deflection [mm]
f’cf
fe,3
Tb = Total area under l oad / defl ecti on 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
