PAVIMENTOS ARMADOS CON FIBRAS METALICAS

Transcripción

1 PAVIMENTOS ARMADOS CON FIBRAS METALICAS Ramon Badell Barcelona 9 de abril de 2015

2 BEKAERT Introducción a la empresa BEKAERT es una multinacional belga con más de 130 años de antigüedad Productor de acero trefilado Facturación: 3,4 billones de Presente en 120 países Plantas de producción en todo el mundo empleados 6.5 mm A human hair = 50 µm 1 µm

3 LÍDER EN EL MERCADO Bekaert strives to be number one globally in its markets Fibers Dramix Sawing wire Coated wires Flexible pipes Tire cord

4 Reforzando el futuro

5 DESDE LOS SUMERIOS HACE MÁS DE AÑOS at-de-ur-2.jpg ZIGURAT DE UR (2.100 A.C.)

6 ..HASTA EL SIGLO XXI Oceanográfico de Valencia (2.002)

7 REFORZAR EL HORMIGON

8 DRAMIX FIBRAS DE ACERO

9 INTRODUCCION - Durante las cuatro últimas décadas se ha producido un gran desarrollo en la industria de la construcción que ha alcanzado no solo a las técnicas de diseño y cálculo, sino también a la tecnología del hormigón y, por supuesto, al propio hormigón. Y es lógico que esto sea así, pues refiriéndonos al caso del hormigón hemos de decir que, a pesar de su larga vida, pocos avances ha experimentado hasta nuestros días este material.

10 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN - VENTAJAS BUENA RESISTENCIA A COMPRESIÓN FACILMENTE MOLDEABLE, SE ADAPTA A CASI CUALQUIER FORMA - INCONVENIENTES BAJA RESISTENCIA A FLEXIÓN GRAN FRAGILIDAD BAJA CAPACIDAD PARA ABORBER ENERGÍA - CONCLUSIÓN NECESIDAD DE REFUERZO

11 TIPOS DE FIBRAS PARA EL REFUERZO DEL HORMIGÓN

12 CLASIFICACIÓN SEGÚN EHE PRODUCCIÓN TREFILADAS TIPO I LAMINADAS TIPO II RASPADAS TIPO III FUNDICIÓN TIPO IV - METÁLICAS ACERO DE BAJO CARBONO (%C < 0,25) - Dramix 3D ACERO DE MEDIANO CARBONO (0,25 < %C < 0,55) - Dramix 4D ACERO DE ALTO CARBONO (0,55 < %C < 2) - Dramix 5D - PRESENTACIÓN SUELTAS ENCOLADAS EN PEINES

13 FIBRAS METALICAS - Las fibras de acero son las que más se emplean en el refuerzo de hormigones por ser más eficaces y económicas. - Para que las fibras sean efectivas se recomienda que tengan un módulo de elasticidad al menos 3 veces superior al del hormigón. - En este sentido, es destacable el módulo de elasticidad de las fibras de acero, Mpa, que es 7 veces mayor que el del hormigón, Mpa. - Las fibras de acero tienen: buena adherencia a la pasta alto alargamiento de rotura son fáciles de mezclar

14 PRIMERAS APLICACIONES - Patentadas en Primeras aplicaciones en campos de aviación durante la Primera Guerra Mundial - Fibras con extremos en gancho, patentadas en primeras aplicaciones en EEUU para tableros de puentes - Presentes en España desde los años 80: Ronda de Dalt en Barcelona Base Militar Cerro Muriano Pavimento especial para carros de combate Terminal de contenedores puerto de Algeciras. Aeropuerto de Son San Juan en Mallorca. - Primeros cálculos realizados por el Profesor Doctor Ingeniero D. Manuel Fernández Cánovas, del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad Politécnica de Madrid.

15 CLASIFICACIÓN SEGÚN EHE 08

16 Tipos De Fibras De Acero FIBRAS RECTAS TREFILADAS (TIPO I) FIBRAS ONDULADAS TREFILADAS (TIPO I)

17 Tipos De Fibras De Acero LAMINADAS (TIPO II) CON EXTREMOS CONFORMADOS TREFILADAS (TIPO I)

18 PRESENTACION ENCOLADAS SUELTAS TREFILADAS (TIPO I) LAS FIBRAS CON LOS EXTREMOS CONFORMADOS DAN MAYOR RESISTENCIA A FLEXOTRACCIÓN QUE LAS FIBRAS RECTAS U ONDULADAS, ES DECIR`, A IGUALDAD DE RESISTENCIA, SE REQUIERE MENOR VOLUMEN DE FIBRAS

19 FIBRAS DE ACERO TREFILADO (TIPO I) - Trefilado del acero - Partiendo del alambrón de 6,5 mm de diámetro - Se llega a diámetros de 1 µm - El acero trefilado aumenta su resistencia a la tracción de 550 Mpa hasta > Mpa en función del diámetro final.

20 HORMIGON Reforzado Con Fibras De Acero EL PARAMETRO MÁS IMPORTANTE PARA DEFINIR LAS PRESTACIONESDE LAS FIBRAS ES LA ESBELTEZ o RATIO: L/d L = longitud: mm d = diámetro: 0,55 1,05 mm Resistencia tracción: / Mpa La adherencia fibra-matriz aumenta con la esbeltez y con el tipo de anclaje.

21 FIBRAS DE ACERO PARA HORMIGONES Fabricadas a partir de alambre trefilado de acero con un elevado límite elástico ( Mpa), permiten sustituir por completo el armado tradicional a base de mallazos y acero corrugado Por las propiedades que confieren al hormigón, las fibras de acero constituyen una armadura muy efectiva en la realización de pavimentos, losas y en muchas de las aplicaciones del hormigón proyectado. El Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (HRFA) es un material compuesto con unas ventajas y propiedades específicas de las que se podrá beneficiar notablemente en comparación con los métodos tradicionales de armado.

22 HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS

23 CONTROL DE FISURACIÓN REFUERZO CON BARRAS DE ACERO Δe REFUERZO CON FIBRAS Δe Con fibras de acero, fisuras más pequeñas > 0,03 mm

24 PROPIEDADES DE LOS HRF - DUCTILIDAD: Es el grado de deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura. La ductilidad es la propiedad opuesta a la fragilidad, que es un cuando un material no acepta ninguna deformación plástica. - RESISTENCIA A FLEXIÓN: Importante aumento de la resistencia a flexión: Se incrementa hasta un 100% - INCREMENTO DE LA TENACIDAD (Energía necesaria para la ruptura completa del material): 40 veces mayor. - CONTROL DE FISURAS: Menor fisuración, control de la retracción. - DURABILIDAD: Mayor durabilidad, resistencia a la fatiga ( de 5 a 10 veces más). Resistencia al impacto (de 1 a 100 veces más.)

25 VENTAJAS DE LOS HRFA Fáciles y rápidos de aplicar. Sustitución del mallazo, eliminando los riesgos de una mala colocación Aseguran un refuerzo homogéneo y tridimensional más eficaz Mejora el comportamiento y estabilidad de las juntas. Se puede realizar el vertido del hormigón directamente desde el camión hormigonera. Si fuera necesario se puede bombear. De fácil integración en el hormigón, tanto en planta como a pie de obra. Permite la utilización de extendedoras láser. Economía. En la mayoría de los casos, para la realización de pavimentos de hormigón, supone un importante ahorro de materiales y de tiempo

26 Prestaciones De Las Fibras Las prestaciones serán mayores cuando: Mayor sea su ratio o esbeltez: L/d El diámetro de las fibras sea menor ya que este determina la longitud de la red dentro de la matriz: cuanto más fino sea el diámetro más densidad tendrá la red Mayor sea la resistencia a la tracción del hilo de acero (normalmente será > Mpa). La calidad del anclaje permite que la resistencia a tracción de la fibra sea siempre superior a la resistencia al arranque. Longitud mínima de las fibras = 2,5 veces el diámetro del árido.

27 Comparación entre fibras con diverso Ratio L/d: Longitud 60 mm Diámetro 1,00 mm Relación L/d = 60 Longitud 60 mm Diámetro 0,75 mm Relación L/d = fibras/kg fibras/kg

28 PUNTOS DE SUTURA LAS FIBRAS DE ACERO SE COMPORTAN COMO PUNTOS DE SUTURA DENTRO DEL HORMIGÓN, IMPEDIENDO ASÍ LA PROPAGACIÓN DE LAS FISURAS HACIA SU INTERIOR Y RETARDANDO EL COLAPSO

29 ANCLAJE EL ANCLAJE EN GANCHO PERMITE QUE LA FIBRA SE DEFORME SIN ROMPERSE CUANDO EL HORMIGÓN ESTA SOMETIDO A TENSIÓN LA ADHERENCIA FIBRA-MATRIZ AUMENTA CON LOS EXTREMOS CONFORMADOS EN GANCHO

30 - Pull-out test Fuerza max. alcanzada sin deslizamiento Fuerza max. a estiramiento del hilo de acero Esquema de deslizamiento similar pero para la un nivel netamente muy superior a *Comparación entre una 3D 4D 5D con la misma longitud y mismo diámetro 30

31 DISTRIBUCION HOMOGENEA PARA GARANTIZAR LAS PRESTACIONES, LAS FIBRAS DEBEN ESTAR DISTRIBUIDAS DE MODO HOMOGÉNEO EN EL HORMIGÓN

32 VENTAJAS DE LAS FIBRAS ENCOLADAS FRENTE A LAS SUELTAS - MAYOR FACILIDAD DE MEZCLAR CON EL HORMIGÓN NO SE FORMAN PELOTAS O ERIZOS SE PUEDEN DOSIFICAR EN GRANDES CANTIDADES ( > 30 kg/m³) - MEJOR DISTRIBUCIÓN DENTRO DE LA MATRIZ DEL HORMIGÓN LAS FIBRAS ENCOLADAS SE INCORCOPARAN FACILMENTE AL HORMIGÓN DE MANERA HOMOGENEA Y TIPSOTROPICA AL SER DE DIÁMETROS MÁS FINOS HAY MÁS FIBRAS POR KG MENOR DISTANCIA ENTRE FIBRAS DENTRO DE LA RED VIRTUAL QUE SE FORMA EN LA MATRIZ DEL HORMIGÓN MENOR DISPERSION DENTRO DEL HORMIGÓN, IGUALDAD DE CONCENTRACIÓN DE FIBRAS: MAS PRESTACIONES

33 FORMACION DE ERIZOS FIBRAS SUELTAS Las fibras sueltas, en dosificaciones superiores a 30 kg/m3 tienden a formar erizos, y a tener una alta dispersión de fibras

34 Fibras de Acero - Fibras encoladas sobre las fibras sueltas Para un mezclado rápido y fácil. Dispersión homogénea de las fibras. Arq. Carlos Frutos

35 MENOR DISPERSION EN FIBRAS ENCOLADAS FIBRAS SUELTAS: mayor dispersión FIBRAS ENCOLADAS: menor dispersión Las fibras encoladas presentan una menor dispersión dentro de la matriz del hormigón frente a las fibras sueltas. Las fibras encoladas ofrecen más seguridad y mayor garantía.

36 Fibras de Acero

37 ENSAYO DE FLEXOTRACCION UNE EN 14651: 2007 El hormigón sin reforzar sometido a flexotracción COLAPSA immediatamente después de la primera fisura: P P CARGA [kn] Punto de la primera fisura 0 DEFORMACION [mm]

38 FLEXOTRACCION HORMIGON Sin Fibras Colapso de una viga de hormigón en masa a flexotracción

39 FLEXOTRACCION HORMIGON Con Fibras El hormigón reforzado con fibras de acero no ROMPE después de producirse la primera fisura.

40 TENACIDAD El hormigón reforzado con fibras es un material compuesto con elevada TENACIDAD Load versus Deflection of Dramix Fiber Concrete S S Load (N) S Deflection (mm).

41 PRUEBAS DE TENSION

42 PROPIEDADES DE LAS FIBRAS 3D, 4D Y 5D Anclaje total 3DDramix Dramix 4DDramix 5DDramix Alto limite elástico Gran ductildad

43 Resistencia A FLEXOTRACCION El hormigón reforzado con fibras de acero NO ROMPE después de producirse la primera fisura. SIGUE ABSORBIENDO energía hasta llegar a un valor de la tensión muy superior al de la primera fisura. Hormigones que rompen a flexotracción a 3,5 Mpa, con incorporación de fibras de acero llegan perfectamente a 9,8 Mpa. Continuando su absorción de energía hasta llegar a la rotura con una deformación que puede ser muy elevada. Estos hormigones llegan a tener índices de tenacidad muy elevados.

44 MEZCLADO DE LAS FIBRAS - EN PLANTA No añadir nunca las fibras como primer componente en la mezcladora Las fibras pueden introducirse juntos con la arena y los áridos o pueden añadirse al hormigón mezclado en fresco Se recomienda un incorporación continua - EN CAMIÓN CUBA Poner la cuba a máximas revoluciones: rpm Ajustar el cono a un mínimo de 12 cm (superplastificantes) Añadir las fibras con una velocidad máxima de 40 kg/min Después de añadir las fibras, continuar mezclando a alta velocidad, durante 4-5 minutos - DOSIFICACIÓN AUTOMÁTICA Las fibras pueden dosificarse en proporciones de hasta 3,5 kg/seg con un equipo dosificador especialmente desarrollado

45 INCORPORACION DE LAS FIBRAS INCORPARACIÓN DE LAS FIBRAS MANUAL EN PLANTA

46 INCORPORACION DE FIBRAS MEDIANTE DOSIFICADOR

47 INCORPORACION DE LAS FIBRAS EN OBRA Incorporación de las fibras en obra. Cinta transportadora

48 Puesta En Obra PREPARACION PREVIA DE LA SUB-BASE Realización de ensayos de placa u obtener valores de CBR para verificar los valores obtenidos con los utilizados en el cálculo. Comprobación de la buena nivelación de la sub-base, tolerancia < 1 cm. Evitando puntos rígidos. Colocación de una (o dos) lámina de polietileno de 0,2 mm para permitir la adecuada hidratación del hormigón y para permitir los movimientos del pavimento y reducir el coeficiente de fricción entre la losa y la sub-base. Replanteo de encofrados. Replanteo de las juntas de trabajo.

49 PUESTA EN OBRA: JUNTAS DE TRABAJO LAMINA DE POLIETILENO Y JUNTA DE TRABAJO La junta de trabajo define los paneles que se van a hormigonar en una jornada de trabajo. Rendimiento: Paneles de hasta m2

50 Puesta En Obra: Vertido Del HORMIGON HORMIGONADO DE GRANDES PANELES Nivelación continua por puntos sobre el hormigón fresco. Nivelación mediante extendedora láser. Hormigonado mediante grandes paneles de 800 a m²

51 Puesta En Obra: Vertido Del HORMIGON El hormigón se puede verter directamente desde el camión hormigonera o bien mediante otros elementos intermedios de transporte, como por ejemplo bombas.

52 VIBRADO MANUAL Se recomiendan los métodos de trabajo usando la regla vibrante, ya que hacen subir la lechada y mandan las fibras a la masa, actuando así convenientemente dentro del hormigón.

53 VIBRADO MEDIANTE EXTENDEDORA LASER - Hormigón extendido mecánicamente utilizando una extendedora láser en la cual la regla vibrante con brazo extensible es controlada por dos sensores láser.

54 EXTENDORA PARA PAVIMENTOS PORTUARIOS TERMINAL BEST TERCAT PUERTO DE BARCELONA

55 Puesta En Obra CONSOLIDACIÓN DEL HORMIGÓN La consolidación del hormigón tiene por objeto eliminar la mayor cantidad posible del aire atrapado dentro de la masa, con el fin de evitar sus efectos perjudiciales: bajada de resistencia mecánica, aumento de porosidad, perdida de durabilidad, reducción de adherencia, regularidad superficial. En el hormigón reforzado con fibras es imprescindible la consolidación por vibración. Vibrar el hormigón con regla vibrante o con extendedora láser, para provocar la salida de aire ocluido en la masa y conseguir una buena compacidad del hormigón.

56 JUNTAS JUNTAS DE TRABAJO O DE CONSTRUCCION: Deben ejercer una transferencia de cargas entre dos paneles, por ello se hace necesario el uso de conectores. Paneles: 30 x 30 m (aprox) JUNTAS DE RETRACCION: Reducen la formación de fisuras por retracción. Espesor de unos 3 mm y profundidad de 1/3 del espesor de la losa de hormigón. Pastillas: hasta 9 x 9 m

57 Pavimentos Con Juntas De RETRACCION Cantidad de fibras utilizadas: de 20 a 40 kg/m3. Se mejora la resistencia al impacto. Se simplifican las operaciones de puesta en obra y de ejecución, ya que se elimina la puesta en obra de la malla. Permite el acceso de los camiones hormigonera para el suministro del hormigón. Permite la utilización de máquinas extendedoras láser, que permiten un trabajo más rápido y mejor.

58 PAVIMENTOS SIN JUNTAS Cantidad de fibras utilizadas: de 35 a 45 kg/m3. Permite la ejecución de paños de 30 x 30 m e incluso superiores, sin juntas de retracción. Las fibras controlan las tensiones de retracción. Las juntas de construcción que forman estos paños pueden presentar movimientos importantes, por lo que deben realizarse con perfiles metálicos provistos de pasadores. Mayor durabilidad y menos mantenimiento.

59 NORMAS APLICABLES A LOS HRFA - CONCRETE SOCIETY: CONCRETE INDUSTRIAL GROUND FLOOR TR34 Guía de diseño y construcción de pavimentos de hormigón Cálculo según teoría de las líneas de rotura: Meyerhoff (1962), Losberg (1978) - ROM Hormigón armado con fibras de acero Pavimentos de hormigón armado con fibras de acero - UNE Se aplican desde 1989 Hormigones con fibras de acero y/o polipropileno: clasificación y definiciones : fibras de acero para el refuerzo de hormigón. - EN Acciones en la resistencia del hormigón con fibras (Agosto 2006) - EHE 08 Anejo 14: Hormigón con fibras

60 EHE 08 ANEJO 14 - La instrucción del hormigón EHE 08, incorpora el ANEJO 14 que trata del hormigón reforzado con fibras metálicas. - Recomendaciones para la utilización del hormigón con fibras. - Cálculos según la teoría de las lineas de rotura - Nueva tipificación de los hormigones

61 EHE 08 ANEJO 14 HORMIGONES CON FIBRAS - Pueden ser, según su uso: - CON FINALIDAD ESTRUCTURAL: - Cuando se utiliza la contribución de las fibras en los cálculos relativos a Estado Límite Último (ELU) o Estado Límite de Servicio (ELS) y puede sustituir, total o parcialmente a la armadura tradicional. - CON FINALIDAD NO ESTRUCTURAL: - Cuando se utilice para mejorar el comportamiento ante la retracción, el impacto o el fuego.

62 EHE 08 TIPIFICACION DE LOS HORMIGONES ESTRUCTURALES Ejemplo: HAF-25/A:2,1-1,9/B/20-60/IIa

63 DIAGRAMA DE TENSIONES A FLEXOTRACCION EN 14651

64 RESISTENCIA RESIDUAL A FLEXOTRACCIÓN EN 14651

65 DRAMIX: LA PRIMERA CE CLASE 1

66 APLICACIONES - Pavimentos de naves industriales - Plantas de compostaje - Bodegas e instalaciones vinícolas - Pavimentos para firmes - Estructuras y viales - Cimentaciones para edificios - Cimentaciones especiales Paneles solares

67 DRAPRO PROGRAMA DE CÁLCULO PARA SOLERAS

68 Design principles: Why to distinguish: Slab on Ground Plain Concrete Hardly predictable, sudden failure of plain concrete slab. But as cracks at the bottom can not be seen in practice, failure mode is rather unpredicted, limited risk for lives. System Capacity Section Capacity Section: Section: System: F F F F F F F load- controlled F deflectioncontrolled F w w w 68 SFRC VS Plain concrete - P.Guirguis

69 CÁLCULO: Hormigón en masa: Modo de rotura

70 Design principles: Why to distinguish: Slab on Ground Steel Fiber Concrete bottom view Predicted, ductile failure of steel fiber concrete slab. Cracks at bottom and top will form so that failure can be detected in practice and measure can be taken. System Capacity >> Section Capacity Section: Section: System: F F F F F F F load- controlled F deflectioncontrolled F w w w 70 SFRC VS Plain concrete - P.Guirguis

71 CÁLCULO: HRFA Lineas de Rotura

72 BODEGA VINICOLA EN MEMBRILLA (CIUDAD REAL) Losa de hormigón reforzado con fibras de acero Dramix

73 BODEGA VINICOLA EN MEMBRILLA (CIUDAD REAL) SOLERA REFORZADA CON FIBRAS DE ACERO DRAMIX 2014

74 BODEGAS PROTOS PEÑAFIEL (VALLADOLID) SOLERA REFORZADA CON FIBRAS DE ACERO MIX

75 PLANTA DE COMPOSTAJE PLANTA DE COMPOSTATGE DE LA SELVA (GIRONA)

76 PUENTE PEATONAL EN VALENCIA PASARELA DE HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO DRAMIX

77 CIMENTACIONES ESPECIALES CIMENTACIÓN PARA PANELES SOLARES DE HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO DRAMIX

78 PAVIMENTOS INSTALACIONES MILITARES CERRO MURIANO m² Espesor de hormigón: 17 cm 35 kg/m³ RC 80/60 BN

79 PAVIMENTOS SOBRE PILOTES

80 LOSAS DE CIMENTACION ALMACENES AUTOPORTANTES

81 ALMACENES AUTOPORTANTES INDITEX ZARAGOZA m²

82 Pavimentos Portuarios TERMINALES DE CONTENEDORES El hormigón reforzado con fibras de acero cumple perfectamente con las exigencias de los pavimentos portuarios, especialmente las terminales de contenedores, gracias a sus cualidades: Resistencia a altas cargas Resistencia al impacto Resistencia a la fatiga Resistencia al desgaste Puerto de Algeciras Terminal MAERSK m² espesor 30 cm 35 kg/m³ de fibras de acero DRAMIX RC 80/60 BN

83 MAERSK TERMINAL DE CONTENEDORES JUAN CARLOS I ISLA VERDE BAHIA DE ALGECIRAS SUPERFICIE: m² PROYECTO: ALATEC DRAMIX RC 80/60 BN

84 ROM PAVIMENTOS PORTUARIOS PAVIMENTOS DE HORMIGON ARMADO CON FIBRAS DE ACERO Las fibras serán de acero trefilado, con resistencia a tracción no inferior a 1200 Mpa y sus extremos estarán conformados. Así mismo, las fibras estarán encoladas en peines. El diámetro de las fibras será de 800 mm y su longitud mínima de 0,050 m.

85 Pavimentos Especiales Para TRANVIAS

86 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN CON CALEFACCIÓN RADIANTE - HANGAR AIRBUS A380 Pavimento de hormigón con sistema de calefacción de suelo radiante m² Hormigón bombeado - Hormigón bombeado Aeropuerto de Barcelona

87 PREFABRICADOS DE HORMIGÓN ARQUITECTONICO MUSEO MUCEM EN MARSELLA

88 DRAMIX 3D DRAMIX 4D DRAMIX 5D

89 Gracias por su atención Ramon Badell Telf: