En este informe se va a tratar exclusivamente de la incorporación de fibras de acero en el concreto, utilizando Cemento Andino Tipo V, los cálculos y resultados serán comparados con resultados obtenidos del concreto patrón (dosificación de fibra de acero 0 kg/cm2). Las fibras que se utilizaron para este proyecto fueron las que actualmente se encuentran en el mercado nacional, WIRAND y DRAMIX.

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Este trabajo valida un modelo de interacción flexión–corte en vigas de hormigón armado con adición de fibras de acero. Estas fibras son incorporadas en la mezcla del hormigón, y su principal ventaja radica en un incremento en la ductilidad de los elementos, lo cual contribuye a disminuir los refuerzos tradicionales de barras de acero (longitudinales y estribos). La interacción entre flexión y corte se analizó mediante el uso de elementos tipo panel de hormigón armado en la modelación, es decir, elementos con comportamiento biaxial, mientras que el efecto de las fibras fue incluido en el análisis a través de las leyes constitutivas del material (curvas tensión–deformación). De esta manera, se caracterizó el comportamiento de los materiales a utilizar, adaptando modelos de hormigón tradicional a modelos de hormigón con fibras. Definidas las leyes constitutivas de los materiales, éstas fueron incorporadas al modelo en estudio, obteniéndose respuestas analíticas para ser comparadas con resultados experimentales de ensayos realizados en la Universidad de Oklahoma, con el fin de verificar el modelo de interacción y el efecto de las fibras de acero en las vigas. Dos hipótesis fundamentales se utilizaron en el modelo: (i) resultante nula de las tensiones transversales e (ii) imposición de un perfil de deformaciones transversales que fue calibrado para muros cortos. En general, el modelo de tensiones nulas resultó en buenas predicciones de capacidad y deformación en vigas más esbeltas, mientras que la imposición de deformaciones transversales resultó mejor en el caso de la viga más corta con falla de corte. Al acotar las deformaciones unitarias al momento de fluencia del refuerzo de flexión, este último modelo mejoró su respuesta en términos de ductilidad para todas la vigas.

La finalidad de la investigación realizada en este documento es presentar el concreto reforzado con fibras de acero como alternativa de solución para la construcción de pavimento rígido. La necesidad de mejorar la calidad de los pavimentos rígidos frente a los problemas recurrentes de fisuración, optimizar costos, aumentar la calidad y optimizar los materiales para mejorar la sostenibilidad ambiental y social, impulsa el estudio e investigaciones sobre distintos aditivos que se agregan al concreto como también el tipo de refuerzo que lo complementa. Este documento se enfocará en realizar una propuesta de concretos reforzados con fibra de acero y cemento puzolánico para la construcción de pavimento rígido comparando las propiedades físicas y mecánicas de las mezclas y así obtener la mezcla más eficiente que cumpla las condiciones del expediente técnico para así realizar la aplicación en un tramo del proyecto de pavimentación en la provincia de Grau del departamento de Apurímac. / The purpose of the research carried out in this document is to present concrete reinforced with steel fibers as technical solution for the construction of concrete pavement an alternative solution for the construction of rigid pavement. In order to save costs per cubic meter per square meter of pavement and optimize raw material so increase quality and optimize materials to improve environmental and social sustainability, encourages the study and research on different chemical addition that are added to the concrete as well as the type of reinforcement that complements it. This document will focus on making a proposal of reinforced concrete with steel fiber and pozzolanic cement for the construction of rigid pavement by comparing the physical and mechanical properties of the mixtures and thus obtain the most efficient mixture that meets the conditions of the technical file in order to perform the application in a section of the paving project in the province of Grau of the department of Apurímac. / Tesis

El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) es un material que recientemente ha venido desempeñando un papel de importancia en la industria de la construcción; es el resultado de adicionar fibras cortas distribuidas aleatoriamente al hormigón convencional. Presenta ventajas estructurales que se manifiestan principalmente en estado fisurado, aportando mayor resistencia residual y una rotura más dúctil. Diferentes autores y normativas europeas han estudiado el comportamiento del HRFA, determinando las propiedades mecánicas y proponiendo diferentes modelos de comportamiento. Sin embargo, son pocas las investigaciones cuyo enfoque principal es la simulación o reproducción del comportamiento de este material a través de programas computacionales; atribuido probablemente a la geometría poco convencional de las estructuras fabricadas con HRFA. El principal objetivo de la presente teis doctoral es definir un modelo numérico que permita simular el comportamiento pre y post fisuración de elementos de HRFA empeleando un programa comercial. Para lo cual, se ha realizado una revisión de la literatura científica referente a los modelos de comportamiento del HRFA, y su simulación, se ha planteado un estudio experimental y numérico, y se han extrapolado los resultados a otras calidades de hormigón. En el estudio experimental se analiza el comportamiento de elementos que presentan diferentes estados tensionales, como lo son probetas prismáticas, paneles circualres y placas delgadas. Los dos primeros elementos son propuestos por normativas europeas y americanas; mientras que, los ensayos de las placas delgadas no son normalizados. Para el desarrollo del estudio numérico, se utiliza el programa comercial de elementos finitos ANSYS V11, en el que se simulan los elementos ensayados experimentalmente usando un elemento finito específico para materiales frágiles y, modificando los parámetros que tiene el programa por defecto para considerar el efecto de las fibras. / Núñez López, AM. (2011). Análisis numérico-experimental de elementos de hormigón reforzado con fibras de acero [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10360

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Este trabajo de investigación presenta un estudio sobre el comportamiento de los puentes de dovelas de hormigón con pretensado exterior y juntas secas conjugadas, centrándose en el estudio de la respuesta a solicitaciones de flexión y cortante combinados, en servicio y en rotura. Se evalúa, asimismo, la posibilidad de sustituir total o parcialmente la armadura convencional de las dovelas tras la inclusión de fibras metálicas en el hormigón.Para ello se realizaron ensayos sobre paneles, para evaluar la resistencia de las juntas conjugadas, y ensayos de vigas con distinto grado de pretensado sometidas a flexión y a cortante. Tanto de vigas como de paneles, se fabricaron dos series paralelas, una realizada con hormigón convencional y otra con hormigón reforzado con fibras de acero. Tanto los resultados obtenidos en estos ensayos, como los de los ensayos encontrados en la bibliografía, se han comparado con la variada formulación existente para evaluar la capacidad resistente de las juntas secas conjugadas propuesta por distintos investigadores y normativas.De entre todos los modelos de junta estudiados, todos ellos basados en el Método de los Elementos Finitos, finalmente se han puesto a punto dos modelos para estudiar la transmisión de cortante entre juntas conjugadas. Un modelo elaborado con elementos tipo junta a los que se les confiere un comportamiento de rozamiento coulombiano y que modeliza la junta (y sus llaves conjugadas) con su geometría. Otro modelo de junta plana que modeliza el comportamiento medio de la junta en la zona de llaves con elementos tipo junta dotados de un modelo de comportamiento de rozamiento cohesivo. Estos modelos de junta han sido calibrados y aplicados al estudio de los ensayos. El primer modelo de junta ha sido aplicado al estudio de los ensayos de paneles. Los dos modelos de junta han sido aplicados al estudio de los ensayos realizados sobre vigas, de los que se ha realizado un completo análisis no lineal en teoría de segundo orden, incluyendo el comportamiento no lineal de los materiales. El modelo de junta plana ha sido usado en el estudio de dos ejemplos de puentes, uno isostático y otro continuo.De todo lo anterior se han extraído conclusiones referentes al modelo de análisis, a la resistencia de las juntas, al armado de las dovelas y al comportamiento global de este tipo de estructuras. / This work presents a study of the behaviour of segmental concrete bridges with external prestressing, focussing on the response under combined flexure and shear, in the service and ultimate limit states. The possibility of replacing entirely or partially the conventional reinforcement of the segments through the incorporation of steel fibres in the concrete is also evaluated.Tests have been performed on panels to evaluate the resistance of castellated dry joints, and on large-scale beams with different levels of prestressing for evaluating the response under flexure and shear. The tests were conducted on conventional and steel fibre reinforced concretes. The results obtained in these tests, as well as those found in the literature, have been compared with several design formulas for evaluating the load-carrying capacity of dry castellated joints. The formulas that gave the best predictions have been identified and used further in the analysis of bridge girders. Two models have been used within the framework of the Finite Element Method for simulating the transmission of shear along joints between match-cast segments. In one of the approaches, the geometry of the joints (and the shear keys) is represented with interface elements with Coulomb frictional behaviour. In the other approach, the global behaviour of the key zone of the joint is represented by flat interface elements with cohesive frictional behaviour. These joint models have been calibrated using the results of the experiments. A complete analysis was performed taking into account the geometric nonlinearities and the non-linear behaviour of the materials. The flat joint model has been used in the study of two bridges, one simply supported highway bridge and another five-span highway bridge.The results of the experimental and numerical analyses have led to significant conclusions regarding the modelling of the keys, load-carrying capacity of the joints, reinforcement detailing in the segments and the global behaviour of segmental structures with dry castellated joints.

El hormigón reforzado con fibras de acero (SFRC) resulta de la acción de adicionar, al hormigón tradicional, fibras relativamente cortas que se distribuyen aleatoriamente. Las consecuencias estructurales de la adición de fibras de acero al hormigón, se manifiestan principalmente en estado fisurado, dotando al hormigón de una capacidad de resistencia residual y una rotura más dúctil. El comportamiento del SFRC y la determinación de sus propiedades mecánicas ha sido ampliamente estudiado en ensayos a corto plazo, pero la capacidad de garantizar estas propiedades a lo largo del tiempo no se ha estudiado en profundidad. Así, actualmente existe poco conocimiento sobre la fuencia baja solicitaciones a flexión del SFRC en estado fisurado. Se ha realizado una revisión de la literatura científica, estructurada de la siguiente forma: - Primero, una introducción a los hormigones reforzados con fibras (FRC), ahondando principalmente en los SFRC: componentes, elaboración, características mecánicas y ensayos para su caracterización. - Después, se hace una introducción al fenómeno de fluencia en general y en los SFRC, se presentan los resultados de los estudios más afines, las variables empleadas, los métodos de ensayo y se comentan los modelos de predicción de deformaciones diferidas a flexión. Partiendo de la falta de una metodología y equipo de ensayo estandarizado para evaluar la fluencia a flexión del SFRC en estado fisurado, se ha definido una metodología y diseñado un ensayo para evaluar este fenómeno. Se ha verificado la viabilidad de la aplicación del ensayo diseñado, siendo una destacable aportación que permitirá profundizar en el estudio de la fluencia a flexión del SFRC en estado fisurado. Se ha desarrollado un programa experimental para analizar la fluencia a flexión del SFRC en estado fisurado, variando el tipo de hormigón, tipo y contenido de fibras, la abertura previa de fisura y los niveles de carga aplicados. / Arango Campo, SE. (2010). FLUENCIA A FLEXIÓN DEL HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO (SFRC) EN ESTADO FISURADO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8508

El objetivo de esta investigación es proponer recuperar y usar el acero que es parte de un neumático, el cual se encuentra en desuso, como una alternativa para poder incrementar la resistencia de la losa de concreto frente a los esfuerzos de flexo tracción, y así poder mitigar la formación de grietas producto de la acción de cargas externas, específicamente en el diseño y construcción de pavimentos. Con esta finalidad, se procedió a realizar un estudio del comportamiento mecánico del concreto reforzado con fibras de acero, las que fueron obtenidas previamente del reciclado de neumáticos usados, las que a su vez fueron obtenidas de reencauchadoras provenientes de distintas partes de la ciudad de Lima. Se prepararon una serie de muestras cilíndricas y prismáticas, estas posteriormente fueron curadas mediante inundación en una poza durante periodos de 3 días, 14 días y 28 días. Con la finalidad de poder evaluar la evolución de las resistencias del concreto con el tiempo, los especímenes fueron analizados en distintas edades, estas fueron específicamente 3, 7 y 28 días. Los resultados obtenidos muestran que las fibras de acero tuvieron un efecto directo en el módulo de rotura a la flexo tracción, lográndose incrementos promedios de hasta el 48.1%, el cual contiene acero en longitudes de 45mm (fibras) cuyo peso que equivale al 3%, brindando un aporte estructural a losas de concreto hidráulico Finalmente, se determinó que es posible obtener losas con resistencias a la flexo tracción equivalentes a losas de espesores menores usando este acero en desuso en el concreto. / In this work, the use of steel fibers obtained from recycled tires has been proposed, as an alternative to increase the resistance of the concrete slab against flexo tracción efforts, and thus be able to mitigate the formation of cracks caused by the action of external loads, specifically in the design and construction of pavements. To this end, a study of the mechanical behavior of steel fiber reinforced concrete was carried out, which were previously obtained from the recycling of used tires, which in turn were obtained from retreads from different parts of the city of Lima. A series of cylindrical and prismatic specimens (concrete beams) were prepared, which were subsequently cured by flooding in a pool for periods of 3 days, 14 days and 28 days. In order to be able to evaluate the evolution of concrete resistances over time, the specimens were analyzed at different ages, these were specifically 3, 7 and 28 days. The results obtained show that the steel fibers had a direct effect on the flexo tracción modulus of rupture, achieving average increases of up to 48%, with a dosage of 3% of steel fibers by weight. providing a structural contribution to hydraulic concrete slabs. Finally, it was found that it is possible to obtain slabs with tensile bending strengths equivalent to slabs of smaller thicknesses, by applying steel fibers from recycled tires. / Tesis