Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser...

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 – Acero: aumenta entre 30 y 40% – Polipropileno: no mejora

• Resistencia a flexotracción – Acero: aumenta entre 50 y 70% – 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 – Módulo de elasticidad

• 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 – Módulo de elasticidad – 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


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...

Education

Transcript of Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser...