Alcance del uso de fibras estructurales para el refuerzo del hormigón en forjado tipo losa para edificación

Abstract

Históricamente ha sido necesario para la construcción de edificios el uso de forjados resistentes para un mejor aprovechamiento del suelo. Con el transcurso del tiempo ha habido una evolución de la tipología y materiales de estos, desde piedra, madera, acero, viguetas pretensadas, placas alveolares, hormigón armado, entre otros. Actualmente, existen materiales novedosos como el hormigón reforzado con fibras. La adición de fibras estructurales a la matriz de hormigón, confiere a este una elevada tenacidad, entendida como la cantidad de energía que es capaz de absorber en rotura y que por tanto confiere una elevada ductilidad a las estructuras diseñadas con HRFA. El objeto de esta tesina es el de profundizar en el cálculo y análisis de los límites de utilización del Hormigón Reforzado con Fibras de Acero, para forjados de edificación. Para ello se ha hecho una revisión de distintos métodos de cálculo plástico de placas y se han utilizado para calcular los mecanismos más probables de rotura en configuraciones y dimensiones típicas de edificios de varias plantas soportados con retículas de pilares. Por otro lado se ha estudiado el análisis seccional y mediante resultados reales de ensayos de distintos investigadores, se ha llegado con diferentes cuantías de fibras de acero, a calcular la resistencia seccional (momento último) para diferentes tipos de forjado con este tipo de material. Finalmente, cruzando los datos obtenidos en el cálculo estructural y el cálculo seccional, se hace un análisis para que de forma sencilla se pueda evaluar en Estado Límite Último la resistencia de una placa en unas condiciones determinadas (dimensiones, usos, cuantías de fibras), obteniendo una método de cálculo sistemático para las configuraciones de losas más habituales en edificación Con los resultados obtenidos se hace una pequeña comparación desde el punto de vista económica con el hormigón armado tradicional, con el objetivo de analizar si realmente, el evitar la fase de ferrallado, supone algún tipo de ahorro respecto a la utilización del hormigón armado tradicional.

Històricament ha estat necessari per a la construcció d'edificis l'ús de forjats resistents per a un millor aprofitament del sòl. Amb el transcurs del temps hi ha hagut una evolució de la tipologia i materials d'aquests, des pedra, fusta, acer, biguetes pretensades, plaques alveolars, formigó armat, entre d'altres. Actualment, hi ha materials nous, com el formigó reforçat amb fibres. L'addició de fibres estructurals a la matriu de formigó, confereix a aquest una elevada tenacitat, entesa com la quantitat d'energia que és capaç d'absorbir en trencament i que per tant confereix una elevada ductilitat a les estructures dissenyades amb HRFA. L'objecte d'aquesta tesina és el d'aprofundir en el càlcul i anàlisi dels límits d'utilització del Formigó Reforçat amb Fibres d'Acer, per a forjats d'edificació. Per aquest motiu, s'ha revisat diferents mètodes de càlcul plàstic de plaques i s'han utilitzat aquests per calcular els mecanismes més probables de trencament en configuracions i dimensions típiques d'edificis de diverses plantes suportats amb retícules de pilars. D'altra banda s'ha estudiat l'anàlisi seccional i mitjançant resultats reals d'assajos de diferents investigadors, s'ha arribat amb diferents quanties de fibres d'acer, a calcular la resistència seccional (moment últim) per a diferents tipus de forjat amb aquest tipus de material. Finalment, creuant les dades obtingudes en el càlcul estructural i el càlcul seccional, es fa una anàlisi, perquè de forma senzilla es pugui avaluar en Estat Límit Últim la resistència d'una placa en unes condicions determinades (dimensions, usos, quanties de fibres) , obtenint una mètode de càlcul sistemàtic per a les configuracions de lloses més habituals en edificació Amb els resultats obtinguts es fa una petita comparació des del punt de vista econòmica amb el formigó armat tradicional, amb l'objectiu d'analitzar si realment, l'evitar la fase de ferrallat, suposa algun tipus d'estalvi respecte a la utilització del formigó armat tradicional.

Historically the use of resistant floors has been necessary for the construction of buildings and for better land use. Over time there has been an evolution in its construction materials, from stone, wood, steel, prestressed beams, hollow core slabs, and reinforced concrete, among others. Currently, there are new materials such as fiber reinforced concrete. Adding to the structural concrete matrix, fiber improve in this the toughness, understood as the amount of energy that is capable of absorbing at break and therefore confers high ductility to structures designed by steel fibers reinforced concrete. The object of this thesis is to deepen the calculation and analysis of the limits of use of fiber reinforced concrete Steel for elevated building slabs. This has been done for a review of various methods of calculating plastic slabs and used to calculate the most probable failure patterns in a typical configurations multistory buildings salbs supported on columns aligned in orthogonal directions will form a regular two-dimensional frame. On the other hand we have studied the sectional analyzes and by actual test results of different researchers has come up with different amounts of steel fibers, to calculate the sectional resistance (flexural strength) for different types of elevated slabs with this kind of material. Finally using the data obtained in the structural calculation and the sectional calculation, an analysis is done so that easily can be assessed at Ultimate Limit State resistance of elevated slab under certain conditions (dimensions, uses, amounts of fibers), obtaining one systematic calculation method for common configurations slabs in building With the results a little comparison from the economic point of view with the traditional reinforced concrete, in order to analyze whether, avoiding steel framework phase, is some kind of savings over the use of traditional reinforced concrete is done.