Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión

Alejandro García Santibáñez
Burgos, 4 de Junio de 2013
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN FIN DE DOCTORADO
CURSO ACADÉMICO 2012-2013
UNIVERSIDAD DE BURGOS
PROGRAMA DE DOCTORADO «INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA»
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
Variación de parámetros mecánicos
del hormigón de alta resistencia
durante y después de ser sometido a
cargas cíclicas de compresión

Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia
durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
CONTENIDO
1. Introducción
2. Objetivos
3. Justificación del tema elegido
4. Revisión bibliográfica
5. Metodología
6. Resultados, análisis y discusión
7. Conclusiones
8. Bibliografía

2.OBJETIVOS
• Conocer en profundidad el
comportamiento de los hormigones de alta
resistencia sometidos a cargas cíclicas
uniaxiales sin llegar a rotura:
– Módulo elástico
– Deformación
– Resistencia

2.1.TAREAS
• Revisar el estado del arte del material.
• Comparar en las distintas normativas
internacionales los requisitos que deben cumplir
los hormigones sometidos a cargas cíclicas.
• Desarrollar un programa de ensayos.
• Aplicar los resultados para conocer la influencia
que ejercen las cargas cíclicas sobre las
características del hormigón.
• Estudiar las diferencias en los resultados de los
tres tipos de hormigón.

3.JUSTIFICACIÓN DEL TEMA ELEGIDO
• Mismo tema que la tesis.
• De gran interés por las ventajas que
presentan los hormigones de alta
resistencia y los hormigones reforzados
con fibras.
• Aplicación:
– Puentes de ferrocarril
– Aerogeneradores

4.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
4.1.HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
• Hormigón con resistencia característica a
compresión superior a 50 MPa (500 kg/cm2).
• Ventajas:
– Mayor resistencia a compresión y flexocompresión
– Reducción de las secciones de la estructura
– Menores deformaciones
– Mayor compacidad y baja permeabilidad

4.1.1.EJEMPLOS
Lake Point Tower (1968) Two Union Square (1989)

4.1.1.EJEMPLOS
Torre Espacio (2007) Presa Tala (2007)

4.1.2.MATERIALES
• Cemento
– CEM I 42,5 o superior
– Entre 400 y 500 kg/m3
• Áridos
– Tamaño máximo 12,5 mm
– Muy buena calidad

4.1.2.MATERIALES
• Relación agua-cemento
– Inferior a 0,40.
• Fluidificantes
– Permiten obtener un hormigón más fluido sin
aumentar el volumen de agua.
• Microsílice
– Polvo esferoidal de sílice procedente de
hornos eléctricos.

4.1.3.PROPIEDADES
• Resistencia a compresión superior
• Módulo de elasticidad superior
• Coeficiente de Poisson
– Puede adoptarse n=0,20.
• Retracción
– Similar a partir de un año
• Fluencia menor (60%)
• Resistencia al fuego menor

4.2.HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
REFORZADO CON FIBRAS
• Ventajas
– Mayor capacidad de deformación
– Resistencia al impacto
– Control de la fisuración
– Mayor resistencia a tracción

4.2.1.EJEMPLOS
Pista de aterrizaje Túnel de Peña Rayada (2011)

4.2.2.MATERIALES
• Fibras de acero
– Puntas en gancho
– Reducen apertura de fisuras
– Comportamiento dúctil del hormigón
• Fibras de polipropileno
– Rizadas
– Inertes
– Reducen densidad del hormigón

4.2.3.PROPIEDADES
• Resistencia a compresión
– Acero: aumenta entre 0 y 15%
– Polipropileno: no mejora
• Resistencia a tracción
– Polipropileno: no mejora
• Resistencia a flexotracción
– Polipropileno: entre 0,7 y 2,6%

4.2.3.PROPIEDADES
• Módulo de elasticidad: no cambia
• Coeficiente de Poisson: no cambia
• Retracción y fluencia
– Valores similares
– Menor fisuración por retracción
• Resistencia al fuego
– Acero: no mejora
– Polipropileno: mejora tras fundirse

4.3.FATIGA DEL HORMIGÓN
• Fatiga: rotura de un material debido a la
actuación de una carga repetida, de valor menor
a la resistencia estática del material.
• Depende de:
– Niveles de tensión máximo (σmáx/fc) y mínimo (σmín/fc)
– Amplitud de cargas (Δσ)
– Frecuencia de las cargas

4.3.1.PROCESO DE FATIGA DEL HORMIGÓN SIN
FIBRAS

4.3.2.VENTAJAS A FATIGA DEL HORMIGÓN CON
FIBRAS
• Acero
– Ensayos con incrementos de 134% de resistencia a
fatiga.
– Resistencia a fatiga entre 65 y 90% de fc para 2·106
ciclos.
• Polipropileno: mejoras muy variables
– De 0,1 a 0,3% de volumen, mejoras del 15 al 18%.
– Entre 0,5 al 1% de volumen, sin mejoras.

5.METODOLOGÍA
5.1.MATERIALES
• Arena silícea
– Densidad: 2,62 g/cm3
– Equivalente de arena: 89

5.1.MATERIALES
• Nanosílice MEYCO MS 685 (BASF)
• Superplastificante Viscocrete 5920 (Sika)
• Cemento Portland CEM I 52,5 R (Alfa)
• Árido grueso calizo de machaqueo
– Tamaño máximo 12,5 mm

5.1.MATERIALES
• Fibras de acero Dramix (Bekaert)
– Densidad 78,6 kN/m3
– Longitud 50 mm
– Resistencia a tracción
• 1.270 MPa
– Módulo de elasticidad
• 210.000 MPa

5.1.MATERIALES
• Fibras de polipropileno Enduro (Fibermesh)
– Densidad 910 kg/m3
– Longitud 45 mm
– Diámetro 0,95 mm
– Resistencia a tracción
• 400 MPa
• 9 MPa

5.2.DOSIFICACIÓN
• Cinco probetas con árido silíceo (20 Mayo)
– Cuatro 300x150 mm
– Una 200x100 mm
Dosificación kg/m3
Cemento 52,5R 400
Grava 1080
Arena caliza 800
Agua 125
Superfluidificante (25%) 14
Microsílice 6

5.2.DOSIFICACIÓN
• Rotura a compresión de tres probetas de
300x150 mm (28 Mayo)
fc= 59,8 MPa fc= 64,3 MPa fc= 64,6 MPa

5.3.NUMERACIÓN DE LAS PROBETAS
• Tres amasadas de 44 probetas
– HAR (grupo C)
– HARRFA (grupo S)
– HARRFP (grupo P)
• Una amasada de 60 l
– 10 probetas de 200x100 mm (grupo A)
– 8 probetas de 300x150 mm (grupo B)

5.3.NUMERACIÓN DE LAS PROBETAS
• Probetas sometidas a compresión hasta
rotura a 28 días (cuatro por grupo):
– Grupo R X
• Probetas sometidas a cargas cíclicas de
compresión a 180 días:
– Grupo Y Z
• Probetas de reserva (cuatro por grupo):
– Grupo J W

5.4.LUGAR DE ENSAYO
• Laboratorio de Grandes Estructuras de
Obra Civil
Nueva mesa de ensayo
Flecha = 7,5·10-5 m

5.5.PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
1. Pulido de ambas caras a 15 días
2. Rotura a compresión de probetas R a 28
días
3. Rango de cargas 25-40% fc para
20.000.000 ciclos
4. Ensayos de cargas cíclicas a 180 días
– Medida de deformaciones
5. Rotura a compresión tras fatiga

6.RESULTADOS
• Valores en cada ensayo:
– Resistencia a compresión
– Deformación
• Estudio de los datos:
– Evolución antes y después de fatiga
– Comparación de hormigones sin fibras
– Comparación de hormigones con fibras
– Comparación de HAR y HARRF

7.CONSIDERACIONES FINALES
• Tema muy amplio
• Tratamiento de datos
– Ensayo de 4 días, medido a 50 Hz, almacena
17.280.000 valores.
– Pruebas de capacidad de transferencia de
datos.
• Estudio de resultados
– Comparar varios tipos de hormigón
– Comparar con valores del Dr. Mínguez

MUCHAS GRACIAS POR
SU ATENCIÓN

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