Aplicaciones relevantes de HRF a nivel español

Pedro Serna Ros

Universitat Politècnica de València

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Índice

Estadísticas

Aplicaciones de HRF en España

Experiencias UPV con HRF

Dos éxitos y un fracaso

Continuará…

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Consumo de Fibras

Nivel Mundial: 500.000 Tm/año

Nivel España: entre 15.000 y 20.000 Tm

Reparto por aplicación: - Subterránea: 60%

- Pavimentos: 30%

- Prefabricados: 5%

- Otros: 5%

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Aplicaciones de HRF en España

De diferentes proyectistas

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TENGELMANN - Dos Hermanas (SEVILLA)

Centros logísticos – Pavimentos sin juntas

LIEBHERR - POL. LOS AGUSTINOS (PAMPLONA)

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CENTRO LOGISTICO PORCELANOSA

Instalaciones Militares

CERRO MURIANO 1991

30.000 m²

Espesor de hormigón: 17 cm

35 kg/m³ RC 80/60 BN

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TERMINAL DE CONTENEDORES PROYECTO: AUTORIDAD PORTUARIA PUERTO DE VIGO

SUPERFICIE: 130.000 m²

CONSTRUCCIÓN: 1996 - 2010

DRAMIX

RC 80/60 BN

MAERSK - JUAN CARLOS I SUPERFICIE: 250.000 m²

espesor 30 cm

PROYECTO: ALATEC

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Pavimento en Túnel Autopista Cartagena - Vera

(fuego) TUNEL AVE – CÁRTAMA Hormigón proyectado

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AVE

Atocha -Chamartin

Metro Legazpi

DOVELAS EN TÚNELES

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REFINERIA DE ACEITE (HUELVA)

Solera sobre pilotes

almacén logístico de Decathlon (Madrid, Marzo 2012): 25.000 m2 - Espesor: 30cm - H-30 luz: 4 x 4 m 40 kg/m3 de fibra ArcelorMittal “Twincone 1/54”

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Capa de compresión en Forjados Loma Colmenar - Ceuta

Losas de forjado oficinas 5 plantas Mondragón (Guipúzcoa, Octubre 2007): Superficie / planta: 700m2 Espesor: 30cm - Luces: 7.8 x 8.0 m H-30 + 100 kg/m3 de fibra ArcelorMittal “Tabix 1.3/50”

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IBERDROLA CIMENTACIÓN DE TURBINAS

Nogueira de Ramuín - Ourense

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Fibre type: RC-80/60-CN

Concrete: SCC 45/55

Prefabricados

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Nichos Prefabricados. Fibras para siempre

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Aplicaciones de HRF en España

Experiencia UPV - ICITECH

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Varadero – Puerto de Vinaroz - 2010

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Construcción de JChypar, una estructura laminar delgada de

HRF A. Domingo

C. Lázaro

P. Serna

Restaurante

Parque

Oceanográfico

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Antecedentes

Restaurante Los Manantiales

Xochimilco, Mexico - arquitecto Felix Candela - 1957

Espesor 4 cm

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Condiciones Diseño de Felix Candela

Sin nervios en el borde libre

De hormigón - Encofrado a una cara

Transiciones suaves en los nervios

Mínimo espesor = 6 cm y sólo una capa de armado Dimensionamiento

Espesor básico ..................... 6 cm (70% sup.) (Rec. > 2 cm)

Canto máximo en apoyos..... 75 cm - Articulado Espesor en clave................... 22,5 cm

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Diseño y análisis estructural

• Análisis elástico - lineal

• Programa E.F. SAP2000

• E.F. tipo lámina

• Resultados:

– Fuerzas de membrana – Arm. base: 8 - 15 x 15 cm

– Flexión, cortante… - Fibras

• Verificación en el resto - ELU de

• Necesidad de Utilizar Hormigón con Fibras • Desarrollar tensiones de tracción en la sección fisurada.

• Reducir el ancho y separación de fisuras

• Aumentar la ductilidad estructural. (Sismo)

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Ensayos de verificación

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Análisis seccional

fct,el fct,sp fct,pl

Fase Elástica Fisuración en Tracción Límite fc>>fct,pl

fct,el = 6 M / b h2 fct,pl = 2 M / b h2 Resistencia residual en el límite: fct,pl = 0,33 fct,el

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Sobre probetas

0

10

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0 1 2 Deflection (mm)

Lo

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N)

Secc. 100x100 SFRC

Secc. 100x100 RC

Secc. 100x60 SFRC

Secc. 100x60 RC

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Load deflection behavior - with fibers

ABAQUS

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20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

Deflection (mm)

Lo

ad

(K

N)

Test results

0.37 fct,eq,150=0

0.37fct,eq,150=1

0.37fct,eq,150=2

Theoretical

values

SFR Shotcrete specimen 9

Re-bar depth 30 mm

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Bending tests on shell specimens

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Conclusiones Gran sensibilidad a la posición de la armadura

El modelo propuesto muestra un buen ajuste en el comportamiento carga - flecha

Con fibras: Aumenta la carga de rotura (entre 18% y 50%)

Reduce la deformación

Da mayor uniformidad de resultados

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Método – Diagrama de Interacción N – Con Malla central

Fibras – 50 Kg / m3 – Res. Residual a Tracción : 0,6 N / mm2

Nervios – Sin considerar las fibras

Pandeo – Análisis No lineal – Iterativo - despreciables

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Materiales Hormigón fck 30 Mpa , E = 32000 Mpa , = 0,2 Fibras Dramix ZP 305 (l = 35 mm , l / d = 80) Acero B 500 S

dosificación

Cemento BL II 42,5 300 Kgr / m3

A / C 0,5

Tamaño máximo árido 10 mm

Fibra Dramix ZP 305 50 Kg/m3

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JChypar shell Construction

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Encofrado

de madera

Cimbra

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Armado

de base

y

Nervios Apoyos

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Proyectado

y Acabado

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Proyección y Curado

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Aspecto

Final

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Conclusiones

- El diseño de la Lámina es sencillo

- SFRC es un material adecuado

- La Construccion es posible

Sin metodos especiales

Sin Fisuras

- Con costes competitivos

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Conclusions

A. Domingo

C. Lázaro

P. Serna

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Paseo Maritimo - Benidorm

¿Un fracaso … ?

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COLECTOR SANEAMIENTO

AGUAS NEGRAS DEL MINISTERIO

MODIFICADO (POLIESTER FIBRA

DE VIDRIO ø600).

ZANJA PARA MEDIA

TENSIÓN A ELIMINAR,

PREVIA INSTALACIÓN

DE NUEVA ZANJA EN

PARALELO EN

CALZADA

NUEVO COLECTOR DE

SANEAMIENTO AGUAS

PLUVIALES PVC

DESAGÜES A

BARRANCOS.

ZANJA PARA

ALUMBRADO PÚBLICO

Y SEÑALIZACIÓN

TRÁFICO A ELIMINAR

NUEVA ZANJA PARA

MEDIA TENSIÓN

PARALELA A LA ORIGINAL

COLECTOR DE

SANEAMIENTO AGUAS

PLUVIALES A ELIMINAR

(FIBROCEMENTO ø400)

ZANJA PARA INSTALACIÓN

TELEFONIA NO

MODIFICADA SE

RECRECERÁN LAS

ARQUETAS DE REGISTRO

PARA ADAPTAR NUEVOS

RASANTES. SE

MANTENDRÁN TAPAS

EXISTENTES

NUEVO COLECTOR AGUA

POTABLE PRIMARIO EN

PARALELO AL EXISTENTE

COLECTOR AGUA POTABLE

PRIMARIO EXISTENTE

(FIBROCEMENTO Ø160) A

ELIMINAR

COLECTOR DE SANEAMIENTO

AGUAS NEGRAS NO

MODIFICADO

(FIBROCEMENTO ø160)

NUEVA ZANJA PARA CONTROL

DE TRAFICO ANEXA A LA

EXISTENTE DE BT

ZANJA PARA BAJA TENSIÓN

SUMINISTRO ABONADOS

ADAPTADA PARA NUEVOS

USOS. SE MANTENDRÁ SU

POSICIÓN Y CIRCUITOS Y

AMPLIARÁ PARA NUEVAS

LINEAS ALUMBRADO PÚBLICO.

COLECTOR AGUA POTABLE

SECUNDARIO NO MODIFICADO

NUEVO COLECTOR

SANEAMIENTO AGUAS

NEGRAS DEL MINISTERIO

SECCION D-D'

Consellería de Infraesteructures i Transports Arquitectos: - Ferrater - Martí Diseño estructural:

- P. Serna - T. Ribeiro

Paseo Maritimo - Benidorm

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- Doble curvatura - No reglada - Hormigón blanco - Ambiente marino

- Fibras como único refuerzo - Proyección – Vía húmeda

Condicionantes

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Análisis estructural Análisis elástico lineal

2 D max = 3,9 MPa 3 D

Fisuración

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Análisis estructural Análisis No lineal - ANSYS Hormigón –

E.F sólido fisurable

Fibras – Armadura eq. unif.

Huang

Fisura max. = 0,005 m

- Criterios de seguridad

1

MN MX

b23

-.280466-.060212

.160042.380296

.60055.820804

1.0411.261

1.4821.702

SEP 27 2007

11:16:08

NODAL SOLUTION

STEP=1

SUB =400

TIME=1

S1 (AVG)

DMX =.00429

SMN =-.280466

SMX =1.702

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1 M

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13

¿Porqué NO? - Prisas - Energía / Potencia - en proyección - Vía - Seca / Húmeda

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13

Ejecución Final Armado – Galvanizado Micro fibra sintética Separadores 12 cm de espesor

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BIEN

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¿BIEN?

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13

Aplicaciones con HMAR -

UHPFRC:

Serna Ros, Pedro; López Martinez Juán Ángel;

Camacho Torregrosa, Esteban

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13

Dosages

↑ cement and silica fume

↓ ↓ W/C ratio

↑ % of steel fibers, ↑ tensile strength

(¿Hybrid?)

selected aggregates, ↓ maximum diameter

High capacity theory -- Ultra Fines

Last generation admixtures

Requirements

Requires ↑ intensive mixer

↑ mixing times

Steam Curing (op)

52

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Characterization – Hardened State

Flexural Test Dimensions – Notch…:

No Agreement - Orientation influence? YES - ¿Representative?

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13

Invers Analysis

Strain / Crack opening ¿?

Te

nsil

e S

tre

ss Fiber Type

Short

Long

Hybrid

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Characterization – Hardened State

No homogeneous No Isotropic Different Properties Variation --- Important Influence of Cooling Process --- ¿What Safety Coefficients?

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Developped Applications

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58

58

Floor System

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Wall System

59

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13

Bolted Joints for UHPFRC Precast Prestressed Elements

Advantages Precast - Fast system Easy transport and assembling

60

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13

Proyecto Gar-Field

Garden Art-FurnIture ELements Development

Juan Ángel López Esteban Camacho

Coordinado por Pedro Serna

61

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13

Aspects

Avoid fibers in surface

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1 M

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13

jewelry – Menis Arquitecto

63

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13

Pasarela

Barranco de las Ovejas

– Alicante –

Un Reto

Serna Ros, Pedro;

López Martinez Juán Ángel;

Camacho Torregrosa, Esteban;

Coll García, Hugo

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13

Objectivos Económicamente competitiva con alternativa en acero

(PRECIO PREFIJADO)

Verificar la seguridad estructural AFGC-SETRA Recommendations for UHPC

Ensayos Representativos

Resolver problemas estructurales Pandeo

Juntas de Construccion

SLS en elements a tracción pura

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Condicionantes

Geométricos 43.5 de luz libre entre apoyos Cota tablero 44 cm sobre Cota Fondo pasarela Pendiente máxima del 6% Anchura 3 m

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13

Ejecución y Transporte Sección transversal en artesa. Pendiente del alma 6V:1H Cordón superior hacia el interior de la pasarela Máxima anchura del fondo exterior de la pasarela 2.90 m

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Design

68

Alma Triangulada tipo Warren solicitaciones axiales. Eficiencia estructural estética Longitud de las diagonales adaptada bajo impacto visual

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13

CRITERIOS DE CÁLCULO Esfuerzos mediante SAP2000

Análisis elástico lineal para el sistema primario Modelo viga continua con redistribución para las losas

Recomendaciones de la AFGC

Caracterización a tracción ensayos a flexión a 4 puntos

Probetas 100x100x500 sistema primario Probetas 150x30x450 placas del tablero

ley a tracción -- análisis inverso (Método propio)

k = 1. La orientación - elementos de dimensiones similares

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Tracción

Sistema Primario Placas

Compresión : fck = 135 MPa

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Buckling Non-linear analysis for the worst load combination

• Fast convergence process

• Small lateral displacements • Second order section-forces checked

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• Precast the whole footbridge at the factory • In 4th steps • Construction joints

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Truss Test

Trusses are usually designed in steel Why a truss? • UHPFRC needs lightweight designs to be competitive • A truss makes a light design possible • Elements are mainly subjected to axial forces • High compressive strength

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ε = 2 %0

No visible cracking until reinforcement yielding stress

Truss Test

74

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Construcción de la pasarela

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1

2

3

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Acabado

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CONCLUSIONS

Yes we can Structure Price: 1,5 € / kg

Peso 4.8 kN/m2 incluyendo tablero y barandilla

Similar al de la estructura metálica previamente diseñada

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But – We need standards - Concretes typification - Test Methodologies - Design Criteria - Safety Margins - Structural reliability…

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¿Y ahora qué?

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Pasarela sobre autopista

Puçol - Valencia

Serna Ros, Pedro;

López Martinez Juán Ángel;

Camacho Torregrosa, Esteban;

Coll García, Hugo

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UHPFRC:

Serna Ros, Pedro;

López Martinez Juán Ángel;

Camacho Torregrosa, Esteban

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13

THANKS FOR YOUR ATTENTION

Serna Ros, Pedro; López Martinez Juán Ángel;

Camacho Torregrosa, Esteban

SEM

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