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Manual de Fibras de Acero

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    Manual de Fibracero

    Agosto de 1999

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    Contenido

    1. Generalidades ....................................... 3

    1.1 Antecedentes ..................................................3

    1.2 Componentes del Hormign Reforzado conFibras de Acero (HRFA) ....................................4

    1.3 Propiedades y ventajas del HRFA.......................4

    1.4 Aplicaciones del HRFA ......................................5

    1.5 Tipos de fibras de acero ...................................5

    2. Caractersticas tcnicas de las fibras deacero................................................... 6

    2.1 Diseo de las fibras de acero.............................6

    2.2 Factor de forma largo/dimetro (l/d)..................6

    2.3 Influencia del tipo de anclaje y forma de lafibra...............................................................8

    2.4 Influencia de la cantidad de fibras y deldimetro del agregado grueso......................... 10

    3. Caractersticas tcnicas de las fibrasTabix ..................................................13

    4. Aplicaciones del HRFA............................13

    4.1 Aplicacin y diseo de pisos industrialescontinuos de HRFA sin juntas aserradas ........... 13

    4.2 Pavimentos rgidos de hormign compactadoa rodillo (HCR) .............................................. 15

    4.3 Shotcrete (hormign proyectado) .................... 17

    4.4 Industria del Premoldeado .............................. 18

    4.5 Tableros metlicos......................................... 18

    4.6 Erosin/Cavitacin ......................................... 19

    4.7 Otras aplicaciones.......................................... 19

    5. Elaboracin del Hormign Reforzadocon Fibras de Acero (HRFA) ....................19

    5.1 Dosificacin .................................................. 19

    5.2 Incorporacin de la fibra y mezclado de lasfibras Tabix................................................... 21

    6. Tcnicas Constructivas del pisoindustrial.............................................22

    6.1 Pisos industriales sin juntas ............................ 22

    6.2 Preparacin de la sub-rasante ......................... 23

    6.3 Las juntas..................................................... 23

    6.4 Tratamiento superficial ................................... 25

    6.5 Curado ......................................................... 26

    6.6 Cuidados del piso industrial antes de su uso ......27

    6.7 Fisuraciones ..................................................27

    7. Propiedades mecnicas del HRFA............ 28

    7.1 Generalidades ...............................................28

    7.2 Compresin...................................................29

    7.3 Resistencia a la flexin ...................................29

    7.4 Tenacidad a la flexin.....................................37

    7.5 Resistencia a la abrasin, cavitacin yerosin .........................................................37

    7.6 Comportamiento bajo cargas dinmicas ............38

    7.7 Impacto en un hormign con fibras ..................38

    8. Diseo de un piso industrial................... 40

    8.1 Bases ...........................................................40

    8.2 Informacin general .......................................40

    8.3 Tipo de suelo en el que se apoyar la losa.........40

    8.4 Resistencia de una losa de hormignreforzado con fibras........................................42

    8.5 Cargas..........................................................43

    8.6 Combinacin de las cargas y diseo .................46

    9. Formulario para disear con fibras Tabix.. 47

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    1. Generalidades

    1.1 Antecedentes

    El problema de la fisuracin en pavimentos rgidos.

    En las mezclas, el uso de un aglomerante hidrulico causa contraccin. El hormign,un material con alto contenido de cemento, es particularmente susceptible a estefenmeno. El efecto de la contraccin, al cual deben agregarse las variaciones detemperatura, crean grandes tensiones internas, las cuales son mayores que la propiaresistencia del hormign cuando tiene poca edad, y hacen que el material se fisure,provocando la formacin de grietas.

    El mortero, que cubre los vacos entre los agregados, es el causante delproblema de la fisuracin en el hormign ante la presencia del agua, ya que stase agrega en mayor cantidad de lo necesario para la hidratacin del cemento,con el objeto de obtener mayor trabajabilidad en el hormign.

    Durante el proceso de fraguado, el agua en exceso se evapora y el hormignexuda. Se forman as vacos capilares (que son los canales por donde circula elagua), que hacen que el hormign se contraiga, lo que se conoce comocontraccin por fraguado; estos vacos constituyen las potenciales fisurasdel hormign, cuando los canales se van agrandando y uniendo entre s.

    Para evitar la fisuracin aleatoria, la idea original era cortar la losa en un planodeterminado, para crear puntos de debilidad (juntas) en donde la fisuracinpodra ocurrir preferentemente. Sin embargo, las juntas constituan unpotencial ingreso de agua y se notaron en estos pavimentos, movimientosrelativos entre los bloques de losas. Para reducir la incidencia de este problemase agregaron barras de acero al hormign, denominadas pasadores.

    El prximo paso fue ubicar barras de acero en toda la superficie de la losa. Seinvent la tcnica constructiva de los pavimentos rgidos de hormign. En unhormign no reforzado, las fisuras eran grandes y anchas y con esta tcnica setransformaron en finas y mejor distribuidas: se obtuvo el control de lafisuracin.

    El ltimo paso dado en el control de la fisuracin fue la incorporacin de fibras alhormign. Inicialmente se desarrollaron fibras plsticas, que incorporadas alhormign fresco tienen la propiedad de absorber agua y retener la exhudacin.Este tipo de fibras no cumple ninguna funcin luego que el hormign hayaendurecido, ya que no siguen controlando la fisuracin y no sirven comorefuerzo, porque su mdulo de elasticidad es mucho menor que el mdulo deelasticidad del hormign (aproximadamente Epolipropileno = 1/3 Ehormign)

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    Con el desarrollo de las fibras metlicas, se lograron mejorar las mismaspropiedades en estado fresco que con las fibras plsticas, pero adems semejoraron todas las propiedades del hormign endurecido.

    Debido al aumento de la resistencia a la flexin mostrada a travs de ensayos,se verific que se poda sustituir la armadura convencional que se colocabapara tomar dichos esfuerzos con fibras de acero especialmente diseadas.

    1.2 Componentes del Hormign Reforzado con Fibras de Acero (HRFA)

    El hormign reforzado con fibras de acero se compone de fibras de acero y elhormign tradicional, formado por los agregados, cemento y agua; y en algunoscasos con el agregado de mejoradores y aditivos.

    La dosificaciones varan de 20 kg/m3 de hormign (valores menores no resultanbeneficiosos) a 50 kg/m3 (mayores cantidades dificultan su trabajabilidad).

    1.3 Propiedades y ventajas del HRFA

    La inclusin de fibras de acero en el hormign provee las siguientescaractersticas:

    las fibras de acero cosen las fisuras del hormign formando un puente entre losagregados gruesos, permitiendo una formacin controlada de las fisuras, yllevando al hormign a un comportamiento dctil luego de la fisuracin inicial,evitando as la fractura frgil;

    provee un refuerzo uniforme en las tres direcciones, convirtindolo en un materialistropo y homogneo, con igual rendimiento en todas las direcciones;

    mejora la resistencia a traccin, flexin y corte, produciendo un aumento de lacapacidad portante;

    logra alta resiliencia (capacidad de absorcin de energa en el impacto) yresistencia al impacto para solicitaciones dinmicas;

    brinda capacidad adicional de resistencia, debido a la redistribucin del momentoplstico en caso de solicitaciones localizadas;

    permite ahorros de material ya que las dimensiones de los elementos proyectadoscon el hormign fibrado pueden disminuirse conservando las mismas propiedades;

    en pisos industriales en ambientes cerrados se reducen los perodos deconstruccin por la no necesidad de creacin de juntas y la independencia de lascondiciones climticas;

    se eliminan los defectos que causan en la estructura la mala colocacin delrefuerzo tradicional de barras;

    se mejora la terminacin de los bordes de los elementos estructuraleshormigonados, ya que las fibras llegan a todos los extremos del mismo;

    provee excelente resistencia a la corrosin, ya que controla la abertura de lasfisuras y por ende la entrada de agua;

    debido a las caractersticas isotrpicas y a la reparticin uniforme de fibras entoda la estructura, es ideal para cargas sin punto de aplicacin definida.

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    1.4 Aplicaciones del HRFA

    Las aplicaciones ms comunes del HRFA son:

    elementos de grandes dimensiones, con mucha superficie expuesta pavimentos continuos sin juntas pisos industriales de alto trnsito plateas y fundaciones shotcrete (hormign proyectado) para revestimiento de tneles y estabilidad de

    taludes elementos premoldeados recubrimientos refractarios pistas de carreteo y aterrizaje estructuras hidrulicas

    1.5 Tipos de fibras de acero

    Hay distintos tipos de fibras y la seleccin y dosificacin de cada una de ellasdepende del uso que tendr la estructura.

    Fig. 1 - Forma de fibras

    Fibras onduladas

    Modelo Tabix

    Fibras con extremos en forma de cono

    Modelo Twincone

    Fibras con extremos en forma de gancho

    Modelo He

    Fibras con extremos chatos

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    2. Caractersticas tcnicas de las fibras deacero

    2.1 Diseo de las fibras de acero

    Las fibras de acero estn diseadas en funcin de tres aspectos importantes, queson analizados para observar cmo incide el diseo en el comportamiento delhormign endurecido, conservando la trabajabilidad en el hormign fresco:

    dimetro longitud forma

    La influencia depende del tipo de fibra, su geometra, su dosificacin, suorientacin y la colaboracin entre la fibra y la matriz de hormign.

    2.2 Factor de forma largo/dimetro (l/d)

    La relacin entre el largo y el dimetro de la fibra es el parmetro ms adecuadopara caracterizar la geometra de un tipo de fibra y tiene gran influencia en elcomportamiento y la trabajabilidad del hormign.

    La evolucin de la fisuracin se detiene debido a la adherencia entre la fibra y elmortero, por ello la tensin de adherencia debe ser mayor que la provocadainternamente por la fisura. Para ello la fibra tiene un diseo especial, mejorandola adherencia sin aumentar la longitud de anclaje.

    Como la resistencia al arrancamiento es proporcional a la superficie de contacto,las secciones transversales de fibras con dimetros pequeos ofrecen msresistencia al arrancamiento por unidad de volumen que fibras las de grandimetro, porque las primeras tienen ms rea superficial por unidad devolumen. Por esto, cuanto mayor sea el rea superficial (o ms pequeo eldimetro) ms efectiva ser la adherencia de la fibra. Para un largo dado defibra, una gran relacin l/d est asociada a una mayor eficiencia de la fibra. Coneste criterio, puede parecer que las fibras deberan tener un factor de forma losuficientemente alto para asegurar que la resistencia a la traccin aparezcacuando el compuesto falle.

    A travs de varias investigaciones se ha comprobado que esto no es prctico yque el uso de fibras con factores de forma mayores que 100 usualmenteprovocan una trabajabilidad inadecuada en el hormign, una distribucin nouniforme de fibras, o ambas si se usan tcnicas de mezclado convencional. Lasmayora de las mezclas usadas utilizan fibras con un factor de forma menor a100, y la falla del compuesto se debe principalmente al arrancamiento de lafibra.

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    Una ventaja de la falla provocada por arrancamiento se debe a que es gradual ydctil, comparada con las fallas provocadas por la rotura de las fibras portraccin, que son ms rpidas y catastrficas. Generalmente cuanto ms dctilesson las fibras de acero, ms dctil y gradual es la falla del hormign. Al someteral hormign reforzado con fibras de acero a un ensayo de arrancamiento,pueden suceder dos mecanismos de falla:

    A. la fibra de acero llega a su tensin mxima de traccin y falla (longitudsupercrtica).

    B. la fibra sale de la matriz (longitud subcrtica).Generalmente el caso B sucede junto con la destruccin del mortero de cementoen contacto con la fibra. La longitud ptima, denominada longitud crtica es laque permite los dos mecanismos de fallas al mismo tiempo. De este modo, lafibra se aprovecha al mximo.

    Fig. 2 - Fuerzas actuantes durante el arrancamiento

    tp= ldT Siendo: T: Fuerza de corte

    D: Dimetro de la fibra

    l: Longitud de la fibra

    t: resistencia a la adherencia delhormign con la fibra

    r

    2

    4

    dZ s

    p=

    Siendo: Z: Fuerza de traccin

    d: Dimetro de la fibra

    sr: resistencia a la traccin de la fibra deacero

    Igualando ambas fuerzas, podremos despejar la longitud que provocar ambasfallas al mismo tiempo:

    r

    2

    4

    dld s

    p=tp

    125

    cm

    kg204

    cm

    kg000.10

    4d

    l

    2

    2r =

    =

    ts

    =

    Z d

    l l

    t

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    Al tomar, por ejemplo, una fibra recta y lisa si se reemplaza en la frmula eldimetro de la fibra por d=1mm, la longitud total necesaria de la fibra parasatisfacer la condicin de longitud crtica ser L=2l=250 mm, pero con tallongitud el hormign reforzado perdera su trabajabilidad.

    Para reducir la longitud y poder aprovechar mejor la resistencia del alambre, sinperder la trabajabilidad del hormign, se cambi la forma superficial de la fibra yel tipo de anclaje. La mayora de los tipos de fibras tienen una longitud subcrticay son arrancadas lentamente de la matriz.

    An con grandes deformaciones, las fibras pueden transmitir fuerzas y evitaruna fractura frgil o repentina de la estructura (comportamiento dctil).

    2.3 Influencia del tipo de anclaje y forma de la fibra

    Para medir y comparar la adherencia de los distintos tipos de fibras, se realiza unensayo de arrancamiento en una probeta de hormign (ver grfico) en la cual seevalan tres fibras. A los 28 das de colados los moldes se ensayan a traccin.

    La energa que tiene que desarrollar cada fibra para arrancarse es lo que otorgaal hormign rigidez y resistencia. Esta energa est representada por el reabajo la curva, en unidades de kgfmm. Los mejores tipos de fibras, sicomparamos los resultados, resultan ser la Tabix (ver curva 2 en la Fig. 2), deforma ondulada y la Twincone (ver curva 1), de cabezas cnicas.

    Si bien la fibra Twincone posee una mayor carga de arrancamiento, llegandocasi al lmite de rotura del acero, la Tabix desarrolla ms energa (rea bajo lacurva).

    Fig. 3 - Dispositivo y resultados del ensayo de adherencia

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    2.3.1 Comentarios sobre el comportamiento de cada tipo de fibra en el ensayo dearrancamiento

    Fibra recta: Se produce la destruccin de la interfasefibra-matriz del hormign. Arrancamiento repentino.Una vez que se separan por traccin los dos moldes,la fibra lisa pierde enseguida su capacidad de carga.

    Zonacomprimida

    Fibra ondulada: Las ondulaciones van cediendo una auna y la fibra se va desprendiendo del hormignlentamente hasta el arrancamiento total, llegando casial lmite de rotura porque su forma ondulada favorecela adherencia entre el hormign y la fibra. Cuando lafibra ondulada es arrancada por traccin, lo hacemanteniendo su forma, creando en el hormignadyacente tensiones de traccin y compresin poradherencia que dificultan su arrancamiento. Este tipode fibra es el que se utiliza para realizar pisosindustriales sin juntas.

    comprimidaZona

    Fibras con cabezas cnicas: Se produce unaobstruccin al arrancamiento por la presencia delcono. La resistencia al arrancamiento por traccin estdada por la tensin de compresin de la zonaadyacente al extremo de la fibra. Se producenpequeos movimientos del cono junto con ladestruccin de la matriz. La fibra colapsaelsticamente, llegando el acero al lmite de rotura loque le otorga al hormign un comportamiento muyresistente.

    Es importante destacar que no tiene sentido usarestas fibras con hormigones de baja calidad. Si noexiste una buena adherencia, el cono en el extremode la fibra desgarrar del hormign adyacente,haciendo que la fibra se arranque con una cargamucho menor de lo que es capaz de soportar. Estetipo de fibras es muy usado en el caso de entrepisossin vigas, pero no tanto para pisos industriales sinjuntas donde es ms aconsejable usar fibrasonduladas.

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    Zonacomprimida

    Fibra con extremos en forma de ngulo: Se produceuna destruccin de la interface (superficie de contactoentre fibra y mortero). El extremo de la fibra en formade gancho se va plastificando y se va resbalando,producindose un arrancamiento paso a paso. Aunqueesta fibra demuestra un comportamiento bastantedctil, no alcanza una alta capacidad de absorcin decarga ya que lo nico que ofrece resistencia alarrancamiento por traccin es el extremo de la fibraque ocasiona tensiones de compresin en elhormign.

    2.3.2 Rendimiento relativo del anclaje durante el ensayo de arrancamiento.Eficiencia de las fibras.

    En el siguiente grfico se puede observar el rendimiento relativo de las fibrassiendo:

    s: tensin de la fibra en el momento del arrancamiento y sr: resistencia a la traccin de la fibra

    Fig. 4 - Rendimiento relativo de las fibras de acero

    0102030405060708090

    100

    Twincone Tabix conextremos en

    gancho

    Conextremos

    chatos

    Lisas

    Tipo de fibra

    Ren

    dim

    ien

    to r

    elat

    ivo

    s/s

    r

    2.4 Influencia de la cantidad de fibras y del dimetro del agregadogrueso

    A travs de numerosas investigaciones se ha demostrado que existen relacionesentre:

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    la dosificacin de fibras las dimensiones de las fibras el tamao mximo nominal del agregado grueso (T.M.N.)

    Para poder determinar por ejemplo T.M.N. en funcin de las otras variables sefijarn condiciones ideales de la mezcla:

    a) la distancia entre fibras debe ser igual a la distancia entre agregados, paracontar con una fibra por agregado, lo que asegura una buena distribucin delas fibras. A su vez la distancia entre agregados se supondr igual aldimetro equivalente De de los agregados gruesos.

    Fig. 5 - Distancia ptima entre agregados

    De

    De

    b) la longitud de la fibra debe ser igual a 2 a 2,5 veces el De del agregadogrueso, ya que las fibras deben servir como vinculacin entre dos agregadosa fin de trabar las fisuras en el mortero.

    Fig. 6 - Distribucin de las fibras de acero

    Buena distribucin Mala distribucin

    La distancia promedio entre dos fibras se obtiene a travs de la frmula empricade Romualdi y Mandel.

    V

    d122D

    =

    Siendo: d: dimetro de la fibra en mm

    V: Dosificacin en kg/m3

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    Dosificacin Dimetro 1 mm Dimetro 0.8 mm Dimetro 0.6 mm

    20 kg/m3 s = 27 mm s = 22 mm s = 16 mm

    30 kg/m3 s = 22 mm s = 18 mm s = 13 mm

    40 kg/m3 s = 20 mm s = 15 mm s = 11 mm

    Fig. 7 - Tamao mximo del agregado en funcin de la dosificacin de fibras

    14

    16

    18

    20

    22

    24

    26

    28

    20 25 30 35 40

    Contenido de fibras de 1 mm de dimetro (kg/m3)

    Tam

    ao

    mx

    imo

    del

    agr

    egad

    o (m

    m)

    El volumen de fibras que puede ser incorporado al hormign depende en formadirecta del tamao mximo de los agregados. A medida que se incremente esteltimo se reduce el volumen de matriz, y por ende el espacio disponible paraser ocupado por las fibras.

    Tamao de partculas: 5 mm 10 mm 20 mm

    Por ejemplo: adoptando una dosificacin de 40 kg/m3 y fibras de 1 mm dedimetro, se obtendr una separacin de fibras de 20 mm, lo cual de acuerdocon la condicin a) equivale a un agregado de 20 mm de tamao mximonominal.

    Del ejemplo anterior se deduce que reduciendo el dimetro la fibra, para lamisma dosificacin se tendr una distancia menor entre agregados lo que llevaa dos situaciones:

    Acercar los agregados manteniendo el TMN, teniendo menor cantidad demortero y menor trabajabilidad.

    Acercar los agregados disminuyendo el TMN, poniendo mayor cantidad deagregado, disminuyendo la resistencia del hormign.

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    3. Caractersticas tcnicas de las fibrasTabix

    Fig. 8 - Dimensiones de la fibra de acero Tabix

    Dimetro de la fibra: d = 1 mm

    Longitud de la fibra: l = 45 mm

    Amplitud de onda: w = 0.75 mm

    Longitud de onda: l = 8 mm

    Resistencia a la traccin del alambre: 1.000 MPa (10.000 kg/cm2)

    Packaging: cajas de cartn reciclable de 20x20x20 cm, con un peso neto de 30 kg

    4. Aplicaciones del HRFA

    4.1 Aplicacin y diseo de pisos industriales continuos de HRFA sinjuntas aserradas

    4.1.1 Tcnica Tradicional

    Es posible la construccin de pisos industriales continuos sin necesidad deoriginar juntas aserradas que controlen la contraccin del hormign porfraguado y fluencia lenta: esto se logra con la utilizacin del hormignreforzado con fibras de acero FIBRACERO Tabix.

    Los diseos tradicionales para la construccin de pisos industriales se basan enla creacin de juntas aserradas o cortes verticales, para controlar lasvariaciones geomtricas causadas por la contraccin del hormign durante elfraguado, en primera instancia, y la fluencia lenta con el tiempo. Pero estatcnica tiene varias desventajas:

    el aserrado de la losa para la creacin de juntas intenta provocar significantesfisuras concentradas en ubicaciones previstas. Las mismas estn sujetastanto a desplazamientos horizontales de acercamiento y alejamiento de

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    bloques como a movimientos verticales causados por los diferentesasentamientos que tiene la losa en todo su espesor.

    estos movimientos relativos no pueden ser completamente prevenidos con lacolocacin de los tradicionales pasadores y con el transcurso del tiempo,inevitablemente conducen a fisuras y daos importantes en la losa, los quegeneralmente no pueden ser reparados.

    4.1.2 Pisos industriales y pavimentos con HRFA

    El concepto de la creacin de pisos industriales continuos de HRFA conFIBRACERO Tabix intenta prevenir estos daos simplemente con la eliminacin delas juntas. Se puede lograr una superficie total de hasta 2.000 m2 sin necesidadde colocar ninguna junta intermedia. Sin embargo es mandatario aclarar que elrea sin juntas debe guardar una relacin de largo-ancho igual o menor a 1,5 yque los movimientos por contraccin del hormign deben ser libres alrededorde columnas y en los bordes de la losa.

    Con el uso de HRFA con Tabix se puede controlar y limitar la fisuracin porcontraccin. Esto significa que las fisuras usuales de los pisos tradicionales quesuelen llegar a tener de 2 a 3 mm (en continuo desarrollo), aparecern demicrofisuras estables e inofensivas.

    Para que el uso de fibras en el hormign que constituir el piso sin juntas tengaestos resultados, es imperativo asegurar el modo que ste ser tratado durantetoda la fase de construccin. Debe ser aplicado por compaas especializadasen pisos industriales, las cuales utilicen tecnologa de trabajo de alta calidad ylos mejores componentes en la formacin del hormign, el que debe sermezclado, colocado y curado segn un estricto control.

    Todas estas precauciones permiten garantizar un bajo grado de fisuracin porunidad de superficie.

    Queda claro que la realizacin de pisos industriales con superficies de hasta2.000 m2 sin juntas, debe hacerse con las condiciones ptimas de aislacintrmica y atmosfrica. Por esta razn se entiende que dichos pisos especialesdebern realizarse slo en ambientes protegidos, como por ejemplo galponescerrados (techos y cerramientos laterales) o al menos con cerramientosprovisionales que aseguren que no estn expuestos al viendo, condicionesclimticas extremas, etc.

    Para el caso de pavimentos expuestos a la intemperie, la utilizacin de fibrasno evita las juntas aserradas y de dilatacin, pero permite separarlasaproximadamente un 50% ms que un pavimento convencional.

    Tambin en necesario en todos los casos, para evitar una fisuracin prematuradel piso por contraccin de fraguado, realizar un curado pronto y conhidrolavadora para aplicar el material de curado dentro de la jornada detrabajo, y efectuar luego un cuidado intensivo y continuo del piso durante laprimer semana.

    Otro factor a agregar en cuanto a las desventajas inherentes al sistematradicional, est referido a las cargas. En el diseo de un piso con juntas, sondecisivas las cargas de borde y esquina de cada bloque.

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    En los pisos de HRFA Tabix, estos casos de carga son menos significativosgracias a la continuidad de la losa, lo que permite una significativa reduccindel espesor.

    Los costos que implican la colocacin de Tabix en la mezcla de hormign sonaltamente superados por los que insumen el aserrado de juntas y el mayor consumode material por necesitar la losa tradicional un espesor ms importante.

    Otros aspectos por lo que este sistema resulta ms econmico son menoscuantificables, aunque tan importantes, como ser el ahorro en costos demantenimiento del propio piso que ya no est sujeto al asentamiento de losbloques de losa en las juntas, sino que se comporta monolticamente,otorgndole mayor durabilidad.

    4.2 Pavimentos rgidos de hormign compactado a rodillo (HCR)

    Los pavimentos rgidos de hormign compactado a rodillo son muy usados en laactualidad. Los mismos requieren un importante espesor de hormign para elanclaje y ubicacin de las barras y un equipamiento de trabajo relativamenteimportante. Por todas estas razones el pavimento rgido armado se reservaesencialmente para importantes longitudes como autopistas y rutas. En zonasurbanas, en pavimentos de mediano alcance, se necesita contar con un sistemaconstructivo que priorice la velocidad de puesta en servicio de la estructurapara no interrumpir el trnsito por mucho tiempo.

    El hormign compactado con rodillos (sin la incorporacin de fibras) comenz ausarse en la dcada del ??(80?) pero debido a la extensin de las fisuras y dela mala terminacin superficial que frecuentemente presentan, en especial encapas gruesas, no ha sido muy utilizado para pavimentos. A pesar de esto estatcnica tuvo un resurgimiento en EEUU, Japn y Espaa, donde obtuvo nuevosdesarrollos. La idea bsica es interesante porque utiliza un hormign muy seco(conteniendo aproximadamente 40 l menos de agua por m3 que lo que se usapara el hormign vibrado convencional), el cual es tendido por unapavimentadora deslizante. Este contenido reducido de humedad, significa que aigual resistencia la cantidad de cemento puede ser reducida al menos en 50kg/m3 comparado con un hormign vibrado.

    Fig. 9 - Compactacin de un pavimento de HCR

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    Fig. 10 - Vista capa superficial del pavimento de HCR

    Es claro que a igual resistencia, el hormign compactado a rodillos (conteniendomenos agua y cemento) se comportar mejor en trminos de fisuracin que elhormign convencional vibrado. A pesar de este aspecto positivo la fisuracinan necesita ser controlada y tambin debe implementarse la adecuada cantidadde acero. Es difcil imaginarse cmo barras longitudinales como las usadas en lospavimentos rgidos puedan ser aplicados en una capa simple de hormigncompactado. Sin embargo es posible para el acero en forma de fibras, serintroducido en la mezcla en la planta de hormign. Adems la pasta compuestade hormign seco con fibras admite una terminacin convencional como lasusadas en pavimentos asflticos.

    Esta capa superficial de asfalto tiene un espesor aproximado de 5 cm, y cumpledos funciones: impermeabilizacin para el escurrimiento del agua y terminacinsuperficial del HCR con refuerzo de fibras.

    El rango de aplicacin del proceso de hormign compactado a rodillos (HCR), yreforzado con fibras de acero, incluye rutas, pistas de aterrizaje y pisosindustriales.

    Para rutas, las experiencias realizadas han determinado una diferenciacin defunciones segn las distintas capas de la estructura:

    una capa base de hormign para asegurar la vida til del pavimento sometidoa cargas pesadas por el trnsito y para evitar deformaciones

    una capa de rodamiento consistente en un asfalto de muy poco espesor o unasfalto poroso para aprovechar las propiedades de estos materiales, entrminos de nivelacin, textura, capacidad de drenaje y reduccin del nivelde ruido por el trnsito vehicular, muy beneficiosas comparadas con lasterminaciones convencionales de los pavimentos rgidos.

    una capa de mortero muy resistente al desgarro para endurecer lasuperficie para uso en pisos industriales y calles de rodamiento de tanquesmilitares.

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    Debe recalcarse que la apertura al trnsito puede tener lugar tan pronto comola capa de asfalto es aplicada, ya que este es un factor muy til para trabajosen la ciudad, cuando las calles deben permanecer abiertas al trnsito.

    La ausencia de juntas permite que las cargas sean debidamente transferidas atravs de la estructura, an bajo trnsito pesado.

    4.3 Shotcrete (hormign proyectado)

    El shotcrete reforzado con fibras de acero (SRFA) se ha aplicado enrevestimiento de tneles, estabilizacin de taludes, estructuras de cscarasdelgadas y reparacin de hormigones deteriorados. Se aplica utilizando el mismoequipamiento para mezclado y colocacin del shotcrete convencional. Se handesarrollado equipos y boquillas especiales para ayudar a medir e incorporar lasfibras, pero generalmente no se requiere equipos especiales para ello, pudiendousarse el proceso de va seca o hmeda indistintamente. El diseo de lasestructuras sigue el mismo procedimiento que las estructuras convencionalesteniendo en cuenta el incremento de las propiedades de resistencia del hormignfibrado

    Desventajas de la aplicacin de shotcrete en forma tradicional

    El refuerzo tradicional de mallas para la aplicacin posterior de shotcrete acarrealos siguientes inconvenientes:

    Las mallas soldadas son voluminosas, difciles de manejar y transportar yadems su fijacin a la roca es laboriosa.

    Debido a su rigidez, la malla soldada no puede acomodarse a una superficieirregular resultando en una capa de espesor no uniforme y en una prdida dematerial, ya que se necesita cubrir por completo todas las barras.

    La malla soldada nunca est en la posicin exacta que se necesita porrazones estticas.

    Las mallas soldadas siempre interfieren con la colocacin del hormign. Esms si la malla no es lo suficientemente rgida, las barras vibrarn durante elproyectado. Estos dos efectos resultan en una mala compactacin delhormign incluyendo nidos de abeja y prdidas en la resistencia del hormigncolocado.

    Ventajas de la aplicacin de shotcrete reforzado con fibras de acero

    El SRFA se usa en la actualidad para recubrimiento de tneles y en algunasaplicaciones de minera. Otros usos son: estabilizacin de taludes, reparacionesy refuerzos de estructuras existentes, como por ejemplo recubrimientosestructurales de piletas al aire libre.

    El SRFA tiene varias ventajas en comparacin con el refuerzo tradicional demallas, alguna de ellas son:

    Un procedimiento ms rpido Una mejor adherencia a la superficie de apoyo

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    Mayor seguridad durante la aplicacin usando robots para el proyectado Una mejor ductilidad y una ms alta tenacidad del hormign Una distribucin del refuerzo uniforme y multidireccional Una vez colocado en tneles y en minas, el shotcrete est sujeto a cargas de

    impacto y dinmicas debido a las explosiones para la excavacin, losmovimientos del suelo y actividad ssmica.

    Fig. 11 - Recubrimiento tradicional y recubrimiento con SRFA

    Shotcrete tradicional conmalla electrosoldada

    Shotcrete reforzado confibra de acero

    Entre los varios tipos de fibras disponibles en la actualidad, las fibras de acerohan demostrado ser las que ms aumentan la resistencia al impacto en elshotcrete. El alcance de la mejora depende de la geometra de la fibra, La fibraideal que cumple con las condiciones de material, tamao y forma para brindarel ms alto nivel de la resistencia al impacto es el tipo HE 07/30 con un factor deforma l/d = 30/0.7.

    Las dosificaciones estndar se ubican entre 30 y 60 kg/m3, permitiendo asegurartanto un bajo porcentaje de rebote como una buena bombeabilidad. HE 0.7/30se puede utilizar tanto con el proceso seco como para el hmedo.

    4.4 Industria del Premoldeado

    En este caso, la fibra de acero se utiliza para controlar la fisuracin comoarmadura complementaria a la armadura principal de la estructura pretensada.Con esto se logra obtener la mayor ventaja de la industria del premoldeado, yaque se aceleran los tiempos de construccin, puesto que la armadura adicionalque se agrega a los cordones y alambres pretensados para controlar lafisuracin, es reemplazada por el hormign fibrado.

    4.5 Tableros metlicos

    Usualmente en las estructuras metlicas se utiliza un sistema compuesto detableros metlicos, a los que se le coloca armadura en barras o mallas paraluego hormigonar y conformar as los entrepisos. Esto genera bastanteinseguridad en obra, especialmente para el trnsito de los operarios en lasoperaciones de armado y hormigonado. En cambio utilizando el hormign

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    reforzado con fibras de acero FIBRACERO, especialmente con fibras de altorendimiento (tipo Twincone) se elimina la necesidad de uso de armaduras y seprovee seguridad, resistencia a la fisura y un sistema mucho ms econmico.

    4.6 Erosin/Cavitacin

    ESTRUCTURAS HIDRULICAS. Las fibras de acero FIBRACERO se utilizan en estructurasde escurrimiento de lquidos, especialmente aquellas que se ven sometidas a laaccin de golpes de piedras y abrasin por lquidos de baja velocidad conpequeas partculas en suspensin. El hormign reforzado con fibras de aceroFIBRACERO tiene una muy buena resistencia al impacto, abrasin y cavitacin.

    Adems, el HRFA ha sido utilizado para reparar daos severos por cavitacin yerosin, ocurridos en hormigones convencionales de buena calidad despus deun tiempo relativamente corto en servicio.

    4.7 Otras aplicaciones

    Existen varias aplicaciones del HRFA que han significado un considerablevolumen de material instalado. Entre estas aplicaciones se encuentran:

    postes de defensa veredas fundacin de maquinaria marcos para mquinas, juntas de expansin de tableros de puente (para mejorar la resistencia al

    impacto y al uso) presas bocas de inspeccin de instalaciones elctricas recubrimientos de zanjas tanque de almacenamiento de lquidos construccin de paredes con el mtodo tilt-up y miembros delgados de hormign pretensado

    5. Elaboracin del Hormign Reforzadocon Fibras de Acero (HRFA)

    5.1 Dosificacin

    5.1.1 Hormign

    Calidad de hormign mnima: H21 Calidad de hormign recomendada: H25 H30

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    5.1.2 Agregados

    Contenido de finos (cemento y arenas de tamao menor a 200m) debe sercomo mnimo 475 kg/m3 (si las arenas son de buena calidad, el lmite mnimode finos puede reducirse a 435 kg/m3. En consecuencia, el lmite mximopara la cantidad de arenas finas es 135 kg/m3 (aproximadamente el 16 % deltotal de las arenas). Contenido total de arena fina de granulometra menor a1,5 mm: 830 kg/m3

    Agregado grueso piedra partida de un tamao mximo nominal de 20 mm.No se recomienda de ninguna manera el uso de canto rodado o piedrasredondeadas.

    Fig. 12 - Graduacin del agregado para un Hormign Reforzado con Fibra de Acero (HRFA)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 2 4 6 8 10 12 14

    T a m a o d e t a m i z ( m m )T a m a o d e t a m i z ( m m )

    Porc

    enta

    je q

    ue

    pas

    a (%

    )Po

    rcen

    taje

    qu

    e p

    asa

    (%)

    ptimo

    60.25 0.50 2.00 0.125 4.00 8.00 16.00 32.00

    5.1.3 Relacin agua/cemento

    Mxima relacin agua/cemento = 0.50 Cantidad de cemento: entre 320 a 379 kg/m3

    5.1.4 Asentamiento

    El asentamiento, segn ensayo de cono de Abrams, debe ser entre 10 y 20cm, que se puede lograr por medio de aditivos agregados a pie de obra o enla planta de hormign.

    5.1.5 Ejemplo de dosificacin para un hormign H30

    FIBRACERO Tabix 40 kg/m3 de hormign Cemento 370 kg/m3

    Arena fina 400 kg/m3

    Arena oriental 400 kg/m3

    Piedra partida 1100 kg/m3 (tamao 6-20) Agua 163 l/m3

    Fluidificante 0.5 litros/m3

    Relacin Agua Cemento resultante: A/C = 0.44

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    5.2 Incorporacin de la fibra y mezclado de FIBRACERO Tabix

    Se deber realizar con sumo cuidado y con un control permanente, con el fin delograr una buena distribucin de las fibras en la mezcla y conseguir as unhormign homogneo.

    La mezcla se realizar en la planta dosificadora, con las siguientes variantes demezclado en funcin de las caractersticas de la planta:

    5.2.1 En la cinta transportadora

    Cuando las caractersticas y ubicacin de la cinta transportadora lo permiten, seprocede de la siguiente manera:

    En primer lugar se cargarn en el camin con la piedra partida y el agua. Amedida que la piedra partida pasa por la cinta transportadora, se vuelcan sobreellas las fibras espolvorendola, a una velocidad promedio de 2 minutos porcaja de 30 kg, pudiendo volcarse de a dos cajas a la vez. Para poder volcar lasfibras sobre el agregado grueso ser necesario controlar la velocidad de la cintatransportadora. De esta manera se pueden colocar la totalidad de las fibras enmenos de 10 minutos. Es muy importante en este proceso que el giro de lamezcladora del mixer se realice a alta velocidad. Luego se contina la carga delmixer de manera tradicional.

    Para facilitar este proceso se agrega sobre la cinta, una pequea tolva con unarejilla de abertura de 2,5 x 2,5 cm que cumple la funcin de tamiz. Se vuelca lacaja sobre el tamiz y se acomodan con la mano para que pasen de maneracontinua y sin formar erizos de fibras.

    5.2.2 En la tolva del mixer

    Cuando el acceso a la cinta transportadora est impedido, el proceso es elsiguiente:

    Primero desde la dosificadora de la planta hormigonera se carga en el mixer1/3 del agregado grueso, 1/3 del agua.

    Luego el camin deja su posicin bajo la tolva y se coloca junto a unaplataforma desde donde se vuelcan la totalidad de las cajas de fibras dentrode la mezcladora girando a velocidad mxima.

    Luego de unos minutos de mezclado, se vuelve a posicionar el camin bajo latolva de la planta dosificadora y completa la carga con el resto del ridogrueso y el agua, la totalidad del rido fino y el cemento.

    Este procedimiento requiere aproximadamente 10 minutos

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    6. Tcnicas Constructivas para pisosindustriales

    6.1 Pisos industriales sin juntas

    Desde 1910 se construyen pavimentos y pisos industriales. En un primermomento con hormigones muy secos, sin reforzar y compactados manualmente.Con paos mximos de alrededor 15 m2 y juntas realizadas en madera. Desdeese momento es una tcnica constructiva comn realizar los pavimentos conjuntas.

    Esta tcnica constructiva ha mostrado a lo largo de los aos algunas falencias,como por ejemplo:

    PROBLEMAS ESTTICOS. Como se observa en la figura, la carga ms desfavorable para eldiseo de los pavimentos es la carga de borde, por lo que al realizar pavimentos conjuntas, existen mayor cantidad de bordes.

    1

    2 3

    Cargas puntuales aplicadas:Carga 1 Tensin relativa 100%Carga 2 Tensin relativa 200%Carga 3 Tensin relativa 150 %

    PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS. Alrededor de 24 horas luego del inicio del fraguado serealizan juntas de contraccin aserradas en la losa con una sierra diamantada, lalosa es entonces partida en porciones regulares rectangulares o cuadradas, entre25 a 36 m2 y con una profundidad de alrededor un 25% de la altura de la losa.

    La existencia de juntas aserradas no es un impedimento a la aparicin de fisurasfuera de la zona debilitada,(ver punto 1.1 Antecedentes) y adems el cuadrode fisuracin puede aparecer an antes de proceder al aserrado.

    Las juntas aserradas, adems, suelen deteriorarse y necesitan constantemantenimiento, lo cual representa un costo oculto pocas veces evaluado.

    Con el uso, a lo largo del tiempo van apareciendo fisuras en esquinas y bordescomo resultado de aberturas y levantamiento de las juntas.

    PISOS INTERIORES CON ALTAS EXIGENCIAS. Se consideran pisos interiores, a aquellosque son realizados bajo condiciones climticas controladas. Para esto esnecesario que la superficie a hormigonar se encuentre techado y con todos loslaterales protegidos del sol y viento durante su hormigonado. Con la utilizacinde HRFA, se pueden construir pisos industriales interiores con una cantidadmnima de juntas. Los paos de 1.500 a 2.000 m2 de superficie determinan un

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    gran ahorro en tiempo y mano de obra en cantidad de juntas. Esta cantidadmenor de juntas y la utilizacin de los insertos metlicos implica una mayor vidatil dada la menor cantidad de puntos dbiles.

    PISOS EXTERIORES CON ALTAS EXIGENCIAS. La utilizacin de HRFA, reduceconsiderablemente la cantidad de juntas por dilatacin y contraccin, pudiendoser las mismas realizadas de manera convencional o como se muestra acontinuacin.

    6.2 Preparacin de la subrasante

    Es primordial tener una sub-base en perfectas condiciones de limpieza y deresistencia.

    Se debe garantizar una compactacin segn ensayo Proctor de 98 a 100%,para cumplir las hiptesis de clculo, ya que el suelo ha sido previsto como unmaterial homogneo y elstico.

    La nivelacin debe ser ptima pudiendo completar eventuales desniveles conarena.

    Se recomienda mojar el piso antes de la colocacin del hormign o colocarmembrana de polipropileno.

    6.3 Las juntas

    Las juntas son la conexin entre dos elementos estructurales. Su objetivo eslimitar la formacin de fisuras debido a la contraccin del hormign, lavariacin de temperatura, asentamientos diferenciales o diferentes mtodos deconstruccin. Hay varios tipos de juntas, por ejemplo:

    Juntas de contraccin: guan la formacin de fisuras debido a lacontraccin por medio de la creacin de un punto dbil en la losa, que sesupone debe fisurarse con el tiempo.

    Juntas de dilatacin: permiten un movimiento libre de las placas debido ala variacin de temperatura. De no colocar estas juntas se corre el riesgo defisuracin y levantamiento de placas debido a tensiones de compresinsuperiores a las admisibles. Si la losa puede dilatarse libremente (los cuatrobordes libres), estas juntas no son necesarias. Cuando las temperaturas deejecucin y de servicio normal no presentan variaciones mayores a 30 C(como por ejemplo algunos pisos interiores) las juntas de dilatacin sepueden espaciar y en algunos casos omitir.

    Juntas constructivas: dependen de aspectos tcnico - operativos de la obrao del hormigonado. Se trata de evitarlas o hacerlas coincidir con alguna delos junta del proyecto.

    Juntas de aislamiento: separan elementos sometidos a asentamientosdiferenciales o construidos con materiales de distinto comportamiento.

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    Fig. 13 - Junta de contraccin aserrada. Estas juntas son aserradas con una profundidad de 1/3 a 1/4 de laaltura total de la losa. Esta ranura se llena luego con productos siliconados o asflticos.

    Ranura aserrada1/4 a 1/3 de h

    h

    Fig. 14 - Junta de contraccin machimbrada Omega. Se utiliza un doble perfil de encajonamiento macho yhembra (llamado tambin doble omega), que se opone al desplazamiento vertical relativo de doslosas sin oponerse a los desplazamientos de contraccin incluso en el cruce de dos juntas. Estosperfiles estn realizados en chapa pesada con un espesor e= 5 mm. El montaje se realiza antesque el hormigonado comience, las partes macho y hembra habiendo sido preensambladas porligamentos de PVC que ceden durante el endurecimiento bajo las tracciones de contraccin.

    Fig. 15 - Junta de contraccin machimbrada sin insertos metlicos.

    Fig. 16 - Junta de contraccin/construccin machimbrada con inserto metlico.

    Superficie lista paraEncofrado con el agregadoel hormigon con fibrasde un suplemento paralograr la hembra en el hormigon

    hormigonado de 2da. etapaHormigon con fibras

    (hormigon de 1ra. etapa)Hormigon con fibras

    Fig. 17 - Junta de contraccin/construccin con inserto metlico y pasadores metlicos

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    vincular mediante barrasHormign existente a

    colocar hormign con fibrasSuperficie lista para

    conectoras de corte

    Fig. 18 - Junta de dilatacin con pasadores metlicos

    Barra de acero liso20 c/50 cmLa mitad del pasador

    va engrasada

    Polmero dealta densidad

    Fig. 19 - Junta de aislamiento

    6.4 Tratamiento superficial

    Los pisos industriales estn expuestos generalmente a solicitaciones muygrandes, ya sean mecnicas, trmicas o qumicas. Por esto se debe tener unespecial cuidado en el tratamiento superficial.

    A fin de aumentar la resistencia superficial, el mtodo ms utilizado consiste enaplicar un endurecedor o una mezcla de granulado duro y cemento en lasuperficie de hormign estando todava hmedo.

    Generalmente, se adiciona manualmente, inmediatamente luego del regladodel hormign. La capa superficial asegura una muy baja relacin agua/cementosuperficial (es necesario dicho aporte debido a la exudacin de agua de la masade hormign) y gran dureza superficial.

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    El acabado de la superficie se realiza en varios pasos y puede durar variashoras, dependiendo de la composicin del hormign, las condiciones climticas,etc. La superficie puede ser lisa, rugosa, de color natural o pigmentada.

    Las terminaciones comenzarn inmediatamente luego del hormigonado con eluso de reglas anchas que sierren para un primer alisado. Luego se comienzan apasar sobre el hormign helicpteros apoyados en discos en vez de llanas. Todoslos bordes se terminan manualmente con llana.

    6.5 Curado

    6.5.1 Pisos exteriores

    Dependiendo de las condiciones climticas (sol, viento, temperatura), el aguautilizada para la hidratacin puede evaporarse a una relacin de 2 litros porhora por m2. Como la capa superior del hormign (2 cm) contiene slo 4 litrosde agua por metro cuadrado, se puede imaginar fcilmente la importancia delproceso de hidratacin durante el secado de la mezcla fresca: por un lado elcemento se convierte en polvo inutilizable y puede ser lavado, y por el otrolado, el hormign puede contraerse como la arcilla (10 o ms veces).

    Las precauciones a seguir en cualquier caso son:

    rociar con algn curador Anti-Sol o similar inmediatamente despus delreglado o terminacin con cinta, preferentemente con hidrolavadora paralograr la produccin requerida.

    rociar con agua comenzando inmediatamente despus del reglado oterminacin con cinta y seguir regando para mantener mojado hasta por lomenos siete das despus, tapando el piso con membranas plsticas.

    6.5.2 Pisos interiores

    Sin importar cual sea el tamao del pao, es necesario tener muchasprecauciones mientras el hormign no haya tomado resistencia, para que lasfibras comiencen a soportar las tracciones originadas por los cambios trmicos ycontraccin de fraguado:

    Por lo tanto deben asegurarse las siguientes condiciones:

    Impedir la existencia de corrientes de aire que produzcan rpidos secadossuperficiales

    que en ningn momento del da el piso est bajo los rayos directos de sol,produciendo una rpida evaporacin del agua y consecuentes calentamientossuperficiales

    El curado de estas estructuras es sencillo aunque crtico. Luego del hormigonado,comienzan la tareas de alisado, aplicacin de endurecedores y llaneado de lasuperficie. Inmediatamente despus de la conclusin de estas tareas, se debeproceder de la siguiente manera:

    rociar con un curador anti-evaporante y cubrir con membrana plstica.

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    saturar con agua durante por lo menos siete das y cubrir la superficie conplstico.

    si operativamente no es posible mantener cubierta la superficie con plstico yagua, ser necesario aplicar sucesivas capas de antievaporante durante porlo menos siete das

    6.6 Cuidados del piso industrial antes de su uso

    Durante las 48 horas posteriores al hormigonado, es aconsejable la prohibicindel trnsito peatonal.

    Durante los 5 das siguientes se podr permitir el trnsito peatonal.

    La colocacin de andamios tubulares apoyados en ruedas de goma sobre lasuperficie o la aplicacin de cargas livianas, se podrn permitir luego de los 5das.

    La habilitacin del piso para su uso normal podr efectuarse a los 28 das.

    6.7 Fisuraciones

    Siguiendo el mtodo propuesto en el presente manual, se pueden realizar pisossin juntas de 1.500 a 2.000 m2, formando un rectngulo o cuadrado, con unarelacin largo/ancho menor a 1,5. Adems alrededor de las columnas y a lo largode los bordes se prever una deformacin libre.

    De acuerdo con estos conceptos, la fisuracin por contraccin no es eliminada,sino limitada y controlada.

    Fisuras comunes en pisos industriales:

    a) Fisuracin superficial. Son fisuras cuya abertura es menor a 0.2 mm, provocadaspor la contraccin de la superficie pulida conteniendo agregados cementicios,minerales o metlicos.

    b) Fisuracin por contraccin. Son fisuras menores a 0.5 mm, que no se deteriorannunca, sea cual fuere la frecuencia y la intensidad del trnsito. Estas fisuras noocasionan nunca la menor traba con la explotacin plena de la losa.

    c) Fisuracin normal. Generalmente se aceptan aberturas entre 0.5 y 0.8 mm, sedeben inyectar en caso de deterioro, ya que representan un riesgo dedegradacin bajo trnsito pesado de gran frecuencia.

    d) Fisuracin normal. Aberturas mayores a 0.8 mm, con frecuencia se deterioran enlos lugares de paso. Aquellas cuya abertura ya es crtica, idealmente deben serselladas y estabilizadas con inyeccin bajo presin de resinas epoxi de bajaviscosidad.

    El comportamiento global de la losa desde el punto de vista de la contraccinse evala por la longitud acumulada L de las fisuras por clase de apertura. Sedefinen entonces, tres clases de fisuraciones:

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    Patrn de fisuracin Fisuras con abertura de 0.5mm Fisuras con abertura de 0.8mm

    Leve < 50 m por 1000 m2 < 70 m por 1000 m2

    Estndar < 40 m por 1000 m2 < 25 m por 1000 m2

    Excelente < 25 m por 1000 m2 < 15 m por 1000 m2

    Las fisuras con abertura < a 0.5 mm, llamadas microfisuras, no deben serconsideradas: es ideal que su nmero sea lo ms elevado posible, ya que ellasno se degradan en un material armado

    Respecto de la tcnica normal que preconiza cortar la losa con numerosasjuntas, lo ms corriente es 260 m de juntas por 1000 m2 de superficie, laventaja es inmensa, ya que las juntas son puntos de debilitacin irreparables:la degradacin de las juntas de contraccin es considerada por la profesincomo inevitable.

    7. Propiedades mecnicas del HRFA

    7.1 Generalidades

    Las propiedades mecnicas del hormign reforzado con FIBRACERO estninfluenciadas por el tipo de fibra, el factor de forma l/d, la cantidad de fibras, laresistencia de la matriz, el tamao, forma y mtodo de preparacin de la probetay el tamao del agregado entre otros.

    Las fibras influencian las propiedades mecnicas del hormign y mortero entodos los modos de rotura, especialmente en aquellos que induzcan fatiga ytensiones de traccin, por ejemplo traccin directa, adherencia, impacto y corte.El mecanismo de endurecimiento de las fibras involucra transferencia de tensinde la matriz a la fibra por corte o por el bloqueo entre la fibra y la matriz cuandola superficie de la fibra se deforma. La tensin es tomada por la fibra y la matrizen tensin en conjunto hasta que la matriz falla, y luego la tensin total estransferida en forma progresiva a las fibras.

    Aparte de la matriz, las variables ms importantes que gobiernan laspropiedades del HRFA son: la eficiencia de la fibra y el contenido de sta(porcentaje de la fibra por volumen o por peso y el nmero total de fibras). Laeficiencia de la fibra se controla por la resistencia de las fibras al arrancamiento,que dependen de la tensin de corte en la interface fibra-matriz.

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    7.2 Compresin

    El efecto de las fibras de acero en la resistencia a la compresin del hormignes variable.

    Se puede ver un incremento sustancial de la deformacin para la compresinmxima, y la pendiente de la porcin descendente es menor que las queresultaron en las mezclas testigo sin fibras. Esto indica una tenacidadsubstancial ms alta, donde la tenacidad es la medida de la habilidad deabsorber energa durante la deformacin, y puede estimarse a partir del reabajo la curva tensin-deformacin o carga-deformacin. La mejora en latenacidad a la compresin brindada por las fibras es muy til para prevenir lafalla repentina y explosiva bajo cargas estticas y absorber energa bajo cargasdinmicas.

    Fig. 20 - Influencia del factor de forma l/d en la curva tensin-deformacin

    7.3 Resistencia a la flexin

    La influencia de las fibras en la resistencia a la flexin del hormign y delmortero es mucho mayor que a la traccin directa y compresin.

    A continuacin se describen varios ensayos para determinar la resistencia a laflexin de un HRFA

    7.3.1 Resistencia a la flexin en prismas de 15 cm x 15 cm x 60 cm

    Consiste en un ensayo estndar de carga en cuatro puntos. Se aplica la cargacontrolando un desplazamiento de 0,5 mm/min, impuesto en el mecanismo deaplicacin de la carga, prolongando el ensayo hasta obtener una flecha de 3 mm.

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    Fig. 21 - Dispositivo de ensayo a flexin de probetas prismticas

    Durante el ensayo se miden y grafican los siguientes valores:

    la carga P en kN la flecha en el centro d en mm

    La forma de la curva despus de la fisura es una consideracin importante en eldiseo, y esto ser discutido en referencia al clculo de la tenacidad a la flexin(punto 7.4 Tenacidad a la flexin).

    Fig. 22 - Dispositivo de ensayo a flexin de probetas prismticas

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    La tensin de traccin por flexin se calcula a partir de la frmula para campoelstico

    M mx.P l

    6

    s mxM mx

    W

    .P l

    6

    .b h2

    6

    .P l

    .b h2

    Siendo

    P: es de carga de rotura de la probeta L: luz entre apoyos b, h: dimensiones de la probeta

    La primer fisura se encuentra donde la curva se desva de la recta. Se mide laenerga acumulada hasta la deformacin 1,5 mm y hasta 3 mm, luego se lascompara.

    .E 1.5 ( ).N mm

    .1.5 ( )mm.F 1.5 ( )N

    .E 3.0 ( ).N mm

    .3.0 ( )mm.F 3.0 ( )N

    s 1.5

    .F 1.5 l

    .b h2s 3.0

    .F 3.0 l

    .b h2

    Re 1.5s 1.5

    s uRe 3.0

    s 3.0

    s u

    Con la realizacin del ensayo especificado, se llega a los siguientes resultados:

    Fig. 23 - Resultados de los ensayos de flexin en probetas prismticas

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    7.3.2 Otros ensayos a flexin efectuados con HRFA

    7.3.2.1 Resistencia a la flexin en losetas cuadradas de 75 cm x 75 cm x 10 cm

    Se realiza un ensayo con losas de hormign cuadradas de 75 cm x 75 cm x10cm. Se comparan dos tipos de materiales: hormign sin fibras y con fibras deacero.

    No se usaron vibradores para la instalacin del hormign. La resistencia a lacompresin (en probetas cbicas 20x20x20) despus de 28 das era de 42N/mm2.

    Fig. 24 - Dispositivo de ensayo de losetas cuadradas a flexin reforzadas con fibras Tabix

    65 cm

    75 cm65 cm

    75 cm

    10 cm

    10 cm

    10 cm

    Los ensayos de resistencia a flexin se realizaron por medio de instrumento deensayo para presin hidrulica. Este equipo dibuj un diagrama de cargasreferido a la defleccin ocurrida en el centro de la losa.

    El diagrama del resultado se detalla a continuacin:

    Fig. 25 - Resultados del ensayo de flexin en losetas cuadradas

    - - - - - - Hormign sin armar

    ----------- HRFA

    10

    20

    30

    40

    50

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    d (mm)

    P (kN)

    60

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    MOR: mdulo de rotura: carga que produce la primer fisura. El hormign sinfibras luego de fisurarse pierde su capacidad portante y enseguida se rompe. Elreforzado, sigue soportando cargas an despus de fisurado hasta llegar a larotura final.

    Una comparacin de los diagramas, muestra un incremento de la mxima cargaconcentrada, de aproximadamente el 18%. Esta observacin se aplica alhormign reforzado con fibras.

    Sin embargo, la principal ventaja del hormign reforzado con fibras de acero esque deformaciones considerables pueden ser sostenidas an despus de laformacin de la primer fisura, sin llegar a la falla de la losa ensayada.

    La losa ensayada retuvo ms resistencia despus de fisurada, por ejemplo lasfisuras eran poco visibles en la superficie.

    Fig. 26 - Tipo de fisuracin en el ensayo de flexin sobre la loseta cuadrara sin reforzar, Tipo de fisuracinen un hormign reforzado.

    En el primer caso, vemos grandes fisuraciones que rpidamente conducen a lafractura de la losa. Mientras que con el uso de fibras, las fisuras son msdispersas y de menores dimensiones, con lo que la fractura final de la losa seproduce con posterioridad.

    El rea del diagrama que aparece debajo de la curva P-d (ver Fig. 25 -Resultados del ensayo de flexin en losetas cuadradas), corresponde a laenerga de la losa hasta su estado de rotura. Esta energa nos muestra laductilidad de estos materiales constructivos, un factor decisivo para cargasdinmicas.

    7.3.2.2 Resistencia a la flexin en losetas circulares = 60 cm x h = 10 cm

    En este tipo de ensayo se puede ver mejor el comportamiento de la losa (elincremento de la carga despus de la aparicin de la primera fisura) que no seve en otros diagramas.

    La configuracin de las probetas con una carga concentrada se describe en lafigura a continuacin:

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    Fig. 27 - Dispositivo de ensayo de la loseta circular a la flexin

    El armazn est constituido por un zcalo de apoyo rgido y liso y sobre l, unaro de PVC.

    El zcalo de apoyo es un tubo de acero de 50 cm de dimetro reforzado a loslados con un aro de 5 cm de ancho donde se coloca la probeta.

    Una cama de yeso fresco asegura un contacto regular y plano entre el cilindro yel armazn.

    El dispositivo de carga tiene un desplazamiento controlado con una velocidadde 0,5 mm/min. El ensayo se prolonga hasta tener una flecha de 5 mm.

    Los ensayos se realizaron a los 125 das de hormigonadas las muestras.

    Los valores medidos son:

    la carga a la cual se produce la primera fisuracin (Ffis ) las cargas de plastificacin de las fisuras los registros de las flechas en el centro de la probeta hasta llegar a 5 mm.

    Adems, la carga que provoca la primera fisuracin de la loseta se relacionacon la resistencia a flexin sb en un prisma de hormign con fibras en el lmitede proporcionalidad del diagrama:

    b [MPa] = 0,066 x F [kN]

    Esta relacin se obtuvo por la frmula de una placa empotrada circular con unacarga concentrada en el centro (teora de las placas y de las cscaras, S.Timoshenko) y tambin se comprob experimentalmente.

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    Fig. 28 - Resultados del ensayo a flexin en losetas circulares

    7.3.2.3 Resistencia a la flexin de una losa con apoyos elsticos. Ensayo de campo

    Estos pruebas se realizaron para mostrar el actual grado de seguridad queexiste sobre el estado de rotura de una losa en apoyos elsticos, y contar conuna investigacin con relacin a la fisuracin y la rotura que son de esperarbajo la influencia del incremento de las cargas aplicadas.

    Para ste propsito, se mont un dispositivo experimental como se muestra enla figura:

    Fig. 29 - Dispositivo de ensayo de una losa sometida a flexin in situ

    L i n g o t e s d e a c e r o

    V ig am et l i ca

    D i spos i t i vo h id ru l i cop a r a a p l i c a r l a c a r g a

    L o s a a e n s a y a r S u e l o e l s t i c o S o p o r t e s d eh o r m ig n

    7 , 7 m

    7 , 7 m

    V IV

    II

    III

    I

    S o p o r t e s d eh o r m ig n L o s a a e n s a y a r

    1 2 3 4 5 6

    P u n t o s d e c a r g a

    P u n t o s m e d i c i n

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    Las especificaciones del ensayo, consistieron en:

    una base comprimida (suelo elstico) de varias capas de escorias de acero dealto horno, compactada hasta una altura total de 50 cm. Despus de esteensayo arroj un coeficiente de Westergaard (coeficiente de balasto) de160N/cm3

    una losa cuadrada de hormign sin juntas de una rea superficial de 7,7 x7,7 m y un espesor de 13 cm, reforzado con fibras de acero de anclajemejorado. Estas losas estaban instaladas sobre la base descripta.

    dos fundaciones de hormign slido, las cuales soportaban la viga metlica,que era cargada con lingotes hasta 125 t, de contrapeso para la viga,reaccionando cuando el dispositivo hidrulico se elevara durante el perodode carga.

    el dispositivo hidrulico de carga est compuesto por dos dispositivoselevadores, cada uno de ellos con una carga de 500 kN. Esta carga eraaplicada luego en la losa por medio de un plato de distribucin de acero de20 x 40 cm, y por debajo de ste, una plancha de neopreno de 1 cm deespesor. La carga era aplicada sucesivamente a travs de los puntos I, II, III,IV y V.

    las mediciones eran registradas por una serie de flexmetros ultrasnicosubicados en las proximidades de los dispositivos de cargas, en los puntos 1,2, 3, 4, 5 y 6.

    Un transmisor de ultrasonido brindaba la informacin acerca del origen y eldesarrollo de las fisuras

    Comentarios del ensayo

    El dispositivo de ultrasonido para la medicin, fue empleado con antelacin acada carga, sin registrarse interrupciones de las propiedades fsicas de la losa,asegurndonos su homogeneidad esttica.

    Entre los numerosos resultados del ensayo, el diagrama de la fig. muestra ladeformacin proporcional a la carga. Cerca de los 350 kN, el dispositivo demedicin acstica registr el desarrollo de la primer fisura en la losa. Estasprimeras fisuras permanecieron invisibles en la cara superior de la losa. Lasfisuras recin fueron visibles cuando se lleg a una carga de 500 kN ycontinuaron desarrollndose tanto en espesor como en cantidad hasta llegar alestado de rotura con 950 kN.

    Fig. 30 - Diagrama carga/deformacin de una losa de 13 cm sobre una fundacin elstica, reforzada con 20kg/m3 de fibras Tabix.

    542 31

    100

    200

    300

    400

    500

    P (kN)

    600

    6

    d (mm)

    700

    800

    900

    1.000

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    La formacin final de fisuras se caracteriza en un principio por dos lneas derotura, las cuales tienen una forma casi circular, con un centro en comn.Luego aparecen dos lneas de rotura en sentido transversal a las iniciales lneasde rotura, continuando hasta el borde.

    Como puede verse, la capacidad portante de la losa no se extingui totalmentedespus de la formacin de la primer fisura. Comenzando con una carga de 350kN, tuvo lugar una redistribucin interna de tensiones, que caus el incrementode la capacidad portante.

    Si comparamos estos resultados experimentales con los mtodos de clculo,llegamos a las siguientes conclusiones:

    clculo elstico: la carga mxima permitida es de 60 kN, y el mdulo derotura es de 120 kN (coeficiente de seguridad = 2).

    clculo plstico: se permite una carga mxima de 120 kN, y el MOR (mdulode rotura, carga que produce la primer fisura) es de 200 kN, con lo quevemos que el clculo plstico est ms cerca de la realidad, donde vimos queel MOR es de 350 kN.

    7.4 Tenacidad a la flexin

    La tenacidad es una caracterstica importante del HRFA bajo cargas estticas. Latenacidad a la flexin puede definirse como el rea bajo la curva carga-deformacin en flexin (ver Fig. 21 - Dispositivo de ensayo a flexin deprobetas prismticas), que es la energa total absorbida antes de la fallacompleta de la probeta. Los ndices de la tenacidad a la flexin puede sercalculados como la relacin del rea bajo la curva carga-deformacin hasta unadeformacin especfica de un hormign reforzado con fibras, con el rea bajo lacurva hasta la aparicin de la primer fisura, o al rea obtenida para una matrizsin fibras.

    Los valores ndices de tenacidad dependen principalmente del tipo, concentraciny factor de forma de las fibras y son esencialmente independientes de lanaturaleza de la matriz (hormign o mortero). Por ello, los ndices reflejan elefecto de tenacidad de las fibras como una cosa distintiva de cualquier otroaumento de resistencia que pueda ocurrir, como lo es el incremento de laresistencia para la aparicin de la primer fisura.

    7.5 Resistencia a la abrasin, cavitacin y erosin

    Tanto ensayos de laboratorio como de campo han demostrado que el HRFA tieneuna gran resistencia a las fuerzas de cavitacin provocadas por los efectos deflujos de agua a gran velocidad y del dao causado por el impacto de grandesfragmentos arrastrados en dichas corrientes.

    Es importante notar la diferencia entre la erosin causada por fuerzas deimpacto (como las producidas por cavitacin o por rocas y fragmentos queimpactan a gran velocidad) y el tipo de erosin provocado por la accin dedesgaste de partculas a baja velocidad. Los ensayos indican que la adicin delas fibras no mejora la resistencia a la abrasin y erosin del hormignprovocado por el segundo tipo.

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    7.6 Comportamiento bajo cargas dinmicas

    La resistencia dinmica del hormign reforzado con varios tipos de fibras ysujeto a cargas explosivas, cargas de golpes y la flexin dinmica, cargas detraccin y compresin es alrededor de 3 a 10 veces superior que la del hormigncomn. La mayor energa necesaria para arrancar las fibras fuera de la matrizprovee la resistencia al impacto y la resistencia a la fragmentacin bajo cargasrpidas.

    Para hormigones fibrados, el nmero de cadas necesario para provocar la fallaes generalmente de varios cientos, comparado con los 30 a 50 necesarios para elhormign convencional.

    Las vigas reforzadas con fibras de acero han sido sometidas a cargas de impactocon dispositivos de golpe una pesa y tipo Charpy. Se observ que la energatotal absorbida (medida por el rea bajo las curvas carga-deformacin) por lasvigas de HRFA llega a ser de 40 a 100 veces mayor que las vigas sin refuerzo.

    7.7 Impacto en un hormign con fibras

    El ensayo se realiza sobre losetas cuadradas de 75 cm x 75 cm x 10 cm,comparando dos materiales, hormign convencional y HRFA, dosificadas con 40kg/m3 de Tabix.

    Las losas se ensayan con la aplicacin de cargas de choque de 10 kgf que seguan para que impacten siempre en el mismo punto. La primera altura desdela que cae la carga era de 10 cm y se incrementa en mdulos de 10 cm hastallegar a la rotura.

    Fig. 31 - Dispositivo del ensayo de impacto

    P = 10kg

    10 cm

    Gua para mantenerla aplicacin de lacarga

    Losa de ensayo

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    Observaciones Hormign sin reforzar HRFA con 40 kg/m3 de fibra Tabix

    Energa absorbida slo absorbi una energade 100 Joule (100 N x 0,1

    m)

    absorbi una energa de 100 Joule.

    Comportamiento durante elensayo

    se rompi con el primerimpacto

    soport el impacto hasta que la cargafue lanzada desde una altura de 1 m

    Resiliencia (energa que unmaterial es capaz de

    absorber en un impacto)

    prcticamente nula alta

    7.7.1 Fatiga

    Otro tipo de ensayo dinmico consiste en la aplicacin una carga dinmicasobre dos tipos de losas de iguales dimensiones, una de hormign solamente yla otra reforzada con 20 kg/m3 de fibras onduladas (como las que estuvimostratando hasta ahora).

    Esta carga tambin es aplicada en el centro de la losa. La oscilacin de la cargadinmica sigue la funcin: P(t) = P sen wt, variando entre el 80% del valor dela carga de rotura hallado en el ensayo esttico (MOR o mdulo de rotura de 80N), y el 20% de la misma. Esta carga es aplicada en un milln de ciclos.

    Luego, la misma losa es sometida a la carga concentrada esttica igual a lacarga de rotura (80 N).

    El comportamiento en el hormign sin reforzar es sumamente frgil, no seobserva ningn perodo de comportamiento elstico en el grfico de P-d. Encambio, el hormign reforzado con fibras onduladas no sufri ningunaperturbacin por el milln de ciclos al 80% del mdulo de rotura.

    P P

    d d

    Hormign sin refuerzo Hormign con fibras

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    8. Diseo de un piso industrial

    8.1 Bases

    De manera tradicional y por simplicidad, el piso industrial se calcula siguiendolos mtodos elsticos bien conocidos, basados, ya sea sobre hiptesis deWestergaard p = k w, donde k es el coeficiente de reaccin, ya sea sobre lashiptesis de elasticidad que caracterizan a los materiales por sus constanteselsticas.

    El diseo de un piso industrial elaborado con HRFA se basa en los siguientesparmetros:

    Tipo de suelo y tensin admisible de la subrasante. La calidad del hormign utilizado (tipo de hormign, dosificacin de fibras,

    espesor de la losa). Cargas externa actuantes sobre el piso: cargas uniformemente repartidos,

    cargas puntuales mviles (ruedas de los autoelevadores o camiones), cargasconcentradas (apoyos de las estanteras).

    Carga interna (contraccin, variacin de temperatura, etc.). Normas nacionales e internacionales.

    8.2 Informacin general

    e) Localizacin de la losa: la losa puede ser cubierta o descubierta, considerndosecubierta cuando se pueden tener en cuenta todos los resguardos contra laintemperie y los vientos.

    f) Distancia entre juntas (m), superficie mxima de hormigonado m2 (para pisossin juntas).

    g) Espesor de la losa: h

    h) Peso de la losa: g horm h (kN/m2)

    i) Coeficiente de friccin suelo-hormign: C = 1

    j) Coeficiente de Poisson: m = 0,15

    k) Coef. de seguridad de cargas estticas: ge = 1,50

    l) Coef. de seguridad de cargas dinmicas: gd = 1,84

    m) Transmisin de corte en las juntas 1 (1 = si / 0 = no)

    8.3 Tipo de suelo en el que se apoyar la losa

    Convencionalmente, por debajo de la placa se adopta un comportamientoelstico del suelo. Para asegurar esto, el suelo debe estar compuesto por unmaterial lo ms homogneo posible. La resistencia del suelo depende: de lanaturaleza del material y de su grado de compactacin y se caracteriza por elcoeficiente de balasto k y los lmites del coeficiente de Poisson. Mientras que

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    este ltimo no vara mucho (0,15 a 0,5) y no tiene gran influencia, el coeficientede balasto puede variar enormemente (100 a 1500 MPa para suelos).

    El coeficiente de balasto se puede determinar por varios mtodos, por ejemploWestergaard o CBR.

    8.3.1 Mtodo Westeergard

    Este mtodo se basa en suponer que el suelo es un medio elstico y fluido, en elque la deformacin w es proporcional a la presin p, correspondiendo a lafrmula p = k w, donde k es una constante que caracteriza a un suelo dado,conocida como coeficiente de Westergaard.

    El dispositivo de ensayo consiste en un plato circular muy rgido, de 76.2 cm dedimetro, que se aplica con incrementos de carga sobre el suelo. Se utiliza un ejecomo soporte para el gato hidrulico.

    El diagrama carga-deformacin obtenido es similar al siguiente y permitedeterminar el valor k, calculando una tangente a la curva para una carga 3000kg (igual a una tensin de 0.7 kg/cm2). Finalmente el valor de k se obtienedividiendo 0.7 kg/cm2 por el asentamiento (en cm) obtenido para una carga de3000 kg.

    Fig. 32 - Diagrama carga-deformacin obtenido durante el ensayo de Westergaard

    W [cm]

    P [kg/cm2]0,7 ( 3 to)

    K [kg/cm3]

    8.3.2 Mtodo CBR (California Bearing Ratio)

    Este mtodo se utiliza para determinar el ndice CBR, el que compara elcomportamiento de un suelo dado con un suelo estandarizado, compuesto porun material gravoso compactado proveniente de un lugar especfico deCalifornia.

    Durante el ensayo, un cilindro con una seccin de 19,35 cm2 se somete a unavelocidad constante de 1,27 mm/min dentro de la muestra de suelo a analizar.

    Un ndice CBR igual al 100% corresponde a un suelo perfectamentecompactado.

    Una vez obtenido el ndice CBR, se puede obtener el valor k correspondiente:

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    Fig. 33 - Relacin entre ndice CBR y coeficiente k

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    22

    1 10 100CBR (%)

    Co

    efic

    ien

    te K

    (10

    -2 N

    /mm

    3

    Algunos valores de suelos ms comunes se muestran en la siguiente tabla:

    Tipo de suelo Mdulo de Reaccin k en N/mm3

    Tierra vegetal 0,005 a 0,015

    Arena poco compactada (suelo malo) 0,015 a 0,03

    Arena bien compactada 0,05 a 0,10

    Arena con arcilla 0,08 a 0,10

    Grava superficialmente compactada 0,05 a 0,08

    Arena con grava 0,10 a 0,15

    Suelo bien graduado con grava compactada 0,20 a 0,25

    Grava bien compactada 0,20 a 0,30

    En suelos malos: k < 0,03

    En suelos buenos: 0,08 < k < 0,15

    En suelo muy bueno: k > 0,20

    Una vez obtenido el coeficiente k, se podr calcular el radio de rigidez relativaentre el hormign y el suelo o longitud elstica del suelo.

    42

    3

    )1(12 m-

    =khE

    I

    8.4 Resistencia de una losa de hormign reforzado con fibras

    La resistencia de un HRFA se analiza en el punto 7.3.1 Resistencia a la flexinen prismas de 15 cm x 15 cm x 60 cm

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    De las siguientes tablas se selecciona el tipo hormign y las caractersticasmecnicas correspondientes a la calidad seleccionada:

    Tipo de hormign Mdulo de Elasticidad de Young E sbk28 a la traccin

    N/mm2 N/mm2

    C40 H33 31000 4,77 39,5

    C35 H30 29500 4,26 31,5

    C30 H25 28000 3,78 30,5

    C25 H21 27000 3,33 29,0

    < C25 25000 2,95 27,5

    En funcin de la dosificacin de fibras y del tipo de hormign, se obtendr elcoeficiente Re3 Relacin equivalente a la flexin con una flecha de 3 mm

    Dosificacin Relacin de equivalente a la flexin con unaflecha de 3 mm Re3

    kg/m3 %

    40 55

    Resistencia a la traccin a los 90 das

    sbk90 =(1 + Re3/100) sbk28 1,1

    8.5 Cargas

    Las cargas provocan tensiones en las losas. Para una misma carga, la tensinaumenta cuando el soporte de la losa se flexibiliza o cuando la losa se rigidiza.

    Las cargas pueden ser de distinto origen, por ejemplo :

    cargas superficiales (cargas uniformemente distribuidas, sin muchaimportancia ya que la tensin resultante generalmente es pequea)

    cargas en bloque (palletes, etc.) cargas lineales (muros, series de palletes, carga de puentes gras) cargas puntuales (apoyos de rack, cargas de ruedas) cargas trmicas

    8.5.1 Cargas puntuales estticas

    Las cargas puntuales pueden ser originadas por apoyo de racks, etc.

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    Si las cargas puntuales estn aplicadas muy cerca una de otras, se analizar lainfluencia que se ejercen mutuamente. Esto puede ser originado, por ejemplo,por una batera de racks.

    Se analizar la fuerza del apoyo ms cercano y la distancia al mismo. Si unacarga se aplica en el punto central de una losa, y a una distancia de porejemplo 3,5 m se ubica otra de igual magnitud, sta ltima carga incrementarla tensin en la zona de la primera en una proporcin obtenida de tablas enfuncin de la longitud elstica del suelo, distancia a la cual est aplicada lacarga, y si stas estn en el centro de una losa, en un borde o en una esquina.

    Ejemplo:

    Distancia entre carga 1 y 2: 3,5 m, longitud elstica del suelo = 0,633 m

    Influencia de la carga Carga 1 Carga 2 (a unadistancia de 3,5 m)

    en el centro 100,0 % 49,91 %

    en el extremo 100,0 % 51,41 %

    en la esquina 100,0 % 24,87 %

    8.5.2 Cargas puntuales dinmicas

    Para cargas dinmicas, debe considerarse un factor adicional de seguridad,dependiendo del nmero de repeticiones de la carga y de la velocidad de losvehculos que circulan en la losa.

    8.5.3 Carga uniformemente distribuida

    La carga uniformemente distribuida se compondr por la carga permanentems la carga variable:

    q (carga total) = g (permanente) + p (variable)

    Fig. 34 - Esquema de clculo de la carga uniformemente distribuida sobre una solera

    2b

    2a

    h

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    El estado de carga ms desfavorable en reas donde existen cargas distribuidasaplicadas, es que en cierta franja de la misma no hubiera carga. De acuerdo conla teora de Hetnyi para una franja de losa de 1 m de ancho, el momento crticoest en el punto C, como se muestra en el esquema anterior. Para una cargadistribuida q, con una longitud de carga igual a 2b y una longitud descargadaigual a 2a, el momento ser igual a:

    M c.q

    .2l2

    .e.l a sen( ).l a .e

    .l b sen( ).l b

    Donde b es mucho mayor que 3a, entonces el segundo trmino delparntesis es aproximadamente igual a cero.

    Siendo:

    l.3k

    .E d3

    1

    4

    Simplificando de esta manera Mc, resulta:

    M c.q

    .2l 2.e

    .l a sen( ).l a

    Derivando Mc respecto de a e igualando a cero, se podr calcular el momentomximo en funcin de una faja de calzada de ancho igual a 2a

    dM c

    da0

    Con lo que se obtiene el ancho crtico:

    a p.4 l

    El momento mximo resultante ser igual a

    M c_mx..0.168q

    .E h3

    .3k

    y la tensin correspondiente ser:

    s f.6M

    h2

    8.5.4 Esfuerzo por contraccin por fraguado

    La tensin interna proveniente por la contraccin de una losa no-empotrada,puede ser calculada en funcin del coeficiente de friccin "C", de la distanciaentre juntas "L" y del peso de la losa "G", segn la siguiente frmula:

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    s...0.5 c L G

    h

    8.6 Combinacin de las cargas y diseo

    Tipo de cargas Autoelevador Camin Otras 1 Otras 2

    Carga concentrada Q (N) 16.000 35.000 0 0

    Presin de contacto p (N/mm2) 2,00 0,65 6,00 6,00

    Mdulo de balasto K (N/mm3) 0,050 0,05 0,05 0,05

    Radio de carga a (mm) 200 281 0 0

    Radio equivalente b (mm) 193 281 49 49

    Tensin interna i (N/mm2) 0,69 1,20 0,00 0,00

    Tensin en los bordes b (N/mm2) 1,17 2,14 0,00 0,00

    Tensin en la esquina e (N/mm2) 1,27 2,23 0,00 0,00

    En el clculo de las tensiones en los bordes y las esquinas, se asumi que noexiste transferencia de cargas entre las losas. Si las transferencia se produce:la tensin en la esquina calculada, puede ser multiplicada por 0,70 y la tensinde borde calculada puede ser multiplicada por 0,85

    De la combinacin de solicitaciones, se obtendr una tensin en el centro de lalosa, una para el borde de la losa y una para la esquina. De las tres se tomarla ms desfavorable y se comparar con la tensin mxima admisible de la losa

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    9. Formulario para disear con fibrasTabix

    Complete el siguiente formulario y envelo por fax a nuestra Oficina deAsesoramiento Tcnico Comercial, al (011) 4.719.8501 interno 8517 8518

    Cliente

    Proyecto

    Destino del proyecto

    Superficie total (m2)

    Proyecto original Espesor de la losa (mm)

    Cantidad y tipo de malla especificada/diseada

    Informacin general

    Localizacin de la losa cubierta, descubierta

    Datos del suelo de apoyo de la losa factor CBR................%

    coeficiente de balasto K=...............N/mm3

    Diseo de las juntas Piso con juntas, distancia entre juntas ..............m

    superficie mxima de hormigonado .............m2

    (para pisos sin juntas)

    Informacin de las cargas

    Permanente, g (kN/m2)

    Variable, p (kN/m2)

    Carga

    uniformemente

    distribuidaTotal, q (kN/m2) = (q+p)

    Intensidad de la carga (kN)

    rea de contacto (cm)

    Cargas puntuales

    estticas

    Carga puntual simple (por ejemplo

    apoyos de los racks, etc.)

    x ................cm presin de contacto

    ..............N/mm2

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    Carga 1 (kN)

    Carga 2 (kN)

    distancia entre cargas (mm)

    intensidad de la carga (kN)

    Cargas puntuales combinadas (por

    ejemplo batera de rack)

    rea de contacto...................cm x

    ................cm presin de contacto

    ..............N/mm2

    tipo de vehculo

    intensidad de la carga

    kN/rueda

    Carga 1

    presin de contacto...................

    N/mm2 tipo de

    cubierta.......................(goma, acero)

    N/mm2, o nmero de repeticin de la

    carga ............... factor de seguridad

    de la carga

    tipo de vehculo

    intensidad de la carga

    kN/rueda

    Cargas puntuales

    dinmicas

    Carga 2

    presin de contacto...................

    N/mm2 tipo de

    cubierta.......................(goma, acero)

    N/mm2, o nmero de repeticin de la

    carga ............... factor de seguridad

    de la carga (1,5 2.0)

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    ndice de Ilustraciones

    Fig. 1 - Forma de fibras ............................................ 5

    Fig. 2 - Fuerzas actuantes durante elarrancamiento.............................................. 7

    Fig. 3 - Dispositivo y resultados del ensayo deadherencia................................................... 8

    Fig. 4 - Rendimiento relativo de las fibras de acero .....10

    Fig. 5 - Distancia ptima entre agregados..................11

    Fig. 6 - Distribucin de las fibras de acero .................11

    Fig. 7 - Tamao mximo del agregado en funcinde la dosificacin de fibras............................12

    Fig. 8 - Dimensiones de la fibra de acero Tabix...........13

    Fig. 9 - Compactacin de un pavimento de HCR .........15

    Fig. 10 -Vista capa superficial del pavimento deHCR............................................................16

    Fig. 11 -Graduacin del agregado para un HormignReforzado con Fibra de Acero (HRFA) ............20

    Fig. 12 - Junta de contraccin aserrada. Estas juntasson aserradas con una profundidad de 1/3 a1/4 de la altura total de la losa. Esta ranurase llena luego con productos siliconados oasflticos.....................................................24

    Fig. 13 - Junta de contraccin machimbradaOmega. Se utiliza un doble perfil deencajonamiento macho y hembra (llamadotambin doble omega), que se opone aldesplazamiento vertical relativo de doslosas sin oponerse a los desplazamientosde contraccin incluso en el cruce de dosjuntas. Estos perfiles estn realizados enchapa pesada con un espesor e= 5 mm. Elmontaje se realiza antes que elhormigonado comience, las partes macho yhembra habiendo sido preensambladas porligamentos de PVC que ceden durante elendurecimiento bajo las tracciones decontraccin. ................................................24

    Fig. 14 -Junta de contraccin machimbrada sininsertos metlicos. .......................................24

    Fig. 15 -Junta de contraccin/construccinmachimbrada con inserto metlico. ................24

    Fig. 16 - Junta de contraccin/construccin coninserto metlico y pasadores metlicos ..........24

    Fig. 17 - Junta de dilatacin con pasadores metlicos ...25

    Fig. 18 - Junta de aislamiento ....................................25

    Fig. 19 - Influencia del factor de forma l/d en lacurva tensin-deformacin............................29

    Fig. 20 - Dispositivo de ensayo a flexin de probetasprismticas ............................................... 30

    Fig. 21 -Dispositivo de ensayo a flexin de probetasprismticas ................................................ 30

    Fig. 22 -Resultados de los ensayos de flexin enprobetas prismticas ................................... 31

    Fig. 23 -Dispositivo de ensayo de losetas cuadradas aflexin reforzadas con fibras Tabix................. 32

    Fig. 24 -Resultados del ensayo de flexin en losetascuadradas .................................................. 32

    Fig. 25 -Tipo de fisuracin en el ensayo de flexin sobrela loseta cuadrara sin reforzar, Tipo defisuracin en un hormign reforzado.............. 33

    Fig. 26 -Dispositivo de ensayo de la loseta circular a laflexin ....................................................... 34

    Fig. 27 -Resultados del ensayo a flexin en losetascirculares ................................................... 35

    Fig. 28 -Dispositivo de ensayo de una losa sometida aflexin in situ ........................................... 35

    Fig. 29 -Diagrama carga/deformacin de una losa de 13cm sobre una fundacin elstica, reforzada con20 kg/m3 de fibras Tabix ............................. 36

    Fig. 30 -Dispositivo del ensayo de impacto................. 38

    Fig. 31 -Diagrama carga-deformacin obtenido duranteel ensayo de Westergaard............................ 41

    Fig. 32 -Relacin entre ndice CBR y coeficiente k ....... 42

    Fig. 33 -Esquema de clculo de la carga uniformementedistribuida sobre una solera ......................... 44