Igualmente se ha podido optimizar el espesor de las paredes, reduciendo el coste total en materiales y mano de obra. Se incrementa la protección contra el fuego y resistencia al impacto, se reduce el riesgo de oxidación y degradación, obteniendo además elementos con una mayor vida útil.
Mediante esta aplicación además se consiguen importantes beneficios como la obtención de elementos más ligeros, que permiten operaciones más sencillas en cuanto a manipulación, acopio, traslado a obra e instalación.
Estas acciones son relevantes en prefabricados, ya que la mayor parte de las posibles fallas se pueden producir en los procesos previos a la instalación. Así, la aplicación de fibras genera un refuerzo tridimensional en la estructura que elimina puntos débiles, de tal manera que soportan de mejor manera estos esfuerzos.
Para el cálculo de las secciones se toma en consideración el peso propio de la estructura, las sobrecargas de uso y las cargas permanentes que actuarán sobre ella.
Las comprobaciones de momentos resistentes y actuantes se llevan a cabo utilizando los valores de las resistencias residuales de las fibras poliméricas seleccionadas, obtenidas mediante ensayos de tensión en laboratorio, realizados en rimsa.
Esta aplicación igualmente puede realizarse con el empleo de fibras de acero, que por lo general presentan mayores resistencias residuales en comparación con las poliméricas. Por esto, según los requerimientos de cada proyecto se debe realizar un análisis de la mejor opción a considerar, existiendo diferencias en cuanto a las dosificaciones a utilizar.
En ambos casos, la utilización de fibras permite obtener prefabricados con cualquier forma que se desee, de manera más fácil que al utilizar armadura tradicional, en donde se presentan ciertas limitaciones por su estructura.
Como parte de la segunda fase de la Plataforma Central Iberum, el primer parque eco industrial de España, rimsa ha participado con el estudio técnico y suministro de 470 toneladas de fibras de acero como refuerzo para una solera de hormigón de 68.000 m2
Este importante edificio logístico se encuentra ubicado de forma estratégica en el Illescas Green Logistics Park, en Toledo, y ha sido construido bajo estándares responsables medioambientales, con paneles fotovoltaicos en cubierta, y se prevé contar con certificación BREEAM para su operación
La solera de hormigón fue ejecutada sin cortes de retracción, y diseñada para soportar cargas de 5T/m2, mediante la adición de fibras de acero. La aplicación de estas fibras proporcionan un refuerzo que, además de controlar la fisuración por retracción en el hormigón, genera un aumento en su resistencia a la tracción y la flexotracción
El parque eco industrial busca obtener un desempeño, además de económico, ambiental y social, reduciendo la generación de residuos y contaminación, y buscando un ahorro energético de agua, utilizando sistemas de drenajes sostenibles, y luz, mediante iluminación LED y un diseño con traslúcidos en cubierta
El Illescas Green Logistics Park tiene como objetivo contar con la certificación de Emisiones 0, convirtiéndose así en el primer polígono industrial logístico con medidas para hacer desaparecer la huella de carbono.
El edificio, que cuenta con zonas de estanterías, de circulación para carretillas y muelles de carga con plataformas niveladoras, entrará en operación el primer semestre de 2022.
La obra del Puerto de Huelva consta de un total 180.000 m2 dividido en 6 fases de aproximadamente 30.000 m2 cada una de ellas.
Las infraestructuras portuarias requieren grandes capacidades, tanto en diseño como en ejecución, y que sean lideradas por expertos que colaboran al detalle con conocimientos que involucran trabajo y profesionalidad para adaptarse a las necesidades del cliente.
rimsa ha colaborado en obras de varios puertos, ofreciendo propuestas óptimas, adaptándolas a las necesidades de cada proyecto. En el caso de los pavimentos portuarios la solución contempla la sustitución del armado tradicional por fibras de acero, agilizando así el tiempo de puesta en obra y reduciendo el coste.
En este proyecto rimsa colaboró con éxito en el suministro 1.900 tn de fibras de acero de la referencia r glued 60/,75, dicha referencia proporciona el máximo exponente del refuerzo y una sencilla adición al hormigón ya que las fibras se suministran encoladas.
Este formato es el ideal para dosificaciones altas, ya que permite una mayor facilidad en el mezclado del hormigón evitando que se formen erizos; además, las fibras se distribuyen de manera homogénea una vez que la cola se disuelve al tener contacto con el agua en la fase de amasado del hormigón, logrando menor distancia y menor dispersión entre fibras dentro de la red que forma la matriz del hormigón. La esbeltez de estas fibras proporciona mayor cantidad de fibras/kg consiguiendo un aumento en las prestaciones.
Nuestra experiencia de más de 35 años enfocados en investigar y desarrollar trabajos innovadores, nos permite planificar y generar estocajes óptimos para evitar causar retrasos en obras de gran envergadura.
Contamos con una amplia red de almacenes propios, estratégicamente localizados en diferentes puntos de España, los cuales nos permiten ofrecer un servicio excelente, así como optimizar los costes de transporte para evitar encarecer el producto y reducir plazos de entrega.
“Hasta la fecha en rimsa hemos reforzado alrededor de 300.000m2 de pavimentos portuarios con nuestra referencia r glued 60/0,75, repartidos en siete Puertos del Estado, en distintas fases de ejecución y a través de 16 contratistas diferentes”
Estas losas reforzadas se ejecutan sobre una sub-base especialmente diseñada y preparada y tanto el terreno como la subbase deben estar bien drenados y compactados para proporcionar un soporte adecuado y uniforme a la losa.
Los métodos de diseño relevantes suponen modelos específicos para la interacción entre losa y subbase. Un pavimento rígido es una estructura de hormigón apoyada sobre el suelo, cuyo propósito principal es resistir las cargas aplicadas a través del soporte que ofrece el suelo. Las fibras de acero se comportan como puntos de sutura dentro del hormigón, impidiendo así la propagación de las fisuras hacia su interior y retardando el colapso.
El pavimento o losa se comporta de forma elástica lineal hasta la primera fisuración; mientras se sobrepasa el límite elástico, la capacidad de carga aumenta pero el sistema permanece rígido a pesar de que el módulo de losa se ablanda ligeramente.
En los hormigones reforzados con fibras de acero tiene lugar una pérdida de la capacidad resistente tras aparecer la fisura (alcanzar el valor fLOP), no produciéndose en ningún caso la rotura frágil del material. Con dosificaciones altas, se alcanzan resistencias residuales superiores a las resistencias de fisuración fLOP. En todos los casos la resistencia residual fR1 depende linealmente del contenido de fibra.
Para evitar o controlar las tensiones causadas por las deformaciones debido a la inmovilización, la superficie sobre la que se vierte el hormigón debe ser uniforme y sin relieves. Además de la dosificación de fibras, se debe tener en cuenta la fórmula adecuada del hormigón y el curado posterior apropiado.
El pavimento se debe desconectar de todos los demás elementos estructurales por medio de juntas de aislamiento correctamente dimensionadas. Los cortes de retracción, con una profundidad de, por lo general 1/3 del espesor de la losa, se realizan a intervalos regulares entre juntas de trabajo para eliminar las tensiones de las deformaciones. Los requisitos de planeidad y nivelación se cumplen mediante el método de ejecución adecuado.
La selección del tipo y dosificación de las fibras depende de su efectividad y de su influencia en la consistencia del hormigón. El aumento de la esbeltez de las fibras y el empleo de altas dosificaciones conlleva un aumento de eficiencia mecánica, pero puede provocar un descenso de la consistencia y un mayor riesgo de formación de erizos de fibras que se segregan del hormigón, razón por la que es necesario dosificar la cantidad idónea.
El límite superior del contenido en fibras se fija en el 1,5% en volumen del hormigón. El empleo de dosificaciones muy elevadas exige modificar sensiblemente la estructura granular del hormigón.
El amasado es una fase crítica de los hormigones con fibras; por ello es necesaria la comprobación de la homogeneidad de la mezcla. El riesgo de erizos se reduce con una correcta dosificación y con suficiente contenido de árido fino; como norma general las fibras se incorporarán junto con los áridos, preferentemente, con el árido grueso al inicio del amasado, desaconsejándose como primer componente de la mezcla. El vertido de las fibras se realiza lentamente para garantizar la distribución homogénea de las fibras en la masa del hormigón.
Las campañas de caracterización de HRFA (en este caso de la referencia r glued 60/0,75) por parte de rimsa y Smart Engineering, Spin-Off de la UPC, se realizaron en la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) con el fin de evaluar la potencialidad de la aplicación y estudiar el comportamiento de la fibra 1769.
El ensayo más extendido para caracterización del comportamiento post fisuración del HRF es el de flexión según la UNE-EN 14651. Se obtienen las resistencias residuales del HRF empleado con la máquina de ensayos INSTROM 8505.
El ensayo UNE-EN 14651 se realizó para determinar los valores de la resistencia residual a flexotracción fR,1,m y fR,3,m a los 28 días de edad. En cada amasada se determinó también el contenido en fibras según UNE 83512-1 ó UNE 83512-2.
En los hormigones reforzados con fibras de acero tiene lugar una pérdida de la capacidad resistente tras aparecer la fisura (alcanzar el valor fLOP), no produciéndose en ningún caso la rotura frágil del material. Incluso, con dosificaciones altas, se alcanzan resistencias residuales superiores a las resistencias de fisuración fLOP. En todos los casos la resistencia residual fR1 depende linealmente del contenido de fibra.
La relación entre ambas resistencias residuales (fR1 y fR3), también es lineal, con una pendiente de valor entre 0,80 y 1,16; poniendo de manifiesto que el material mantiene un comportamiento estable tanto para pequeñas como grandes anchos de fisura.
Los resultados de las resistencias residuales obtenidas en este ensayo son válidos y recomendados para la incorporación de esta referencia en este tipo de obra.
Otro ensayo realizado es el Ensayo Barcelona, este es un ensayo alternativo al ensayo de viga con entalla. Este tipo de ensayo es especialmente interesante y recomendable para el control de calidad durante producción, en particular en obras de gran volumen de hormigón.
Resistencia a tracción: En el diagrama tensión-deformación a tracción directa del HRFA, las fibras rigidizan sensiblemente la respuesta en fase de pre-fisura respecto de la de un hormigón tradicional y, de forma destacada, aportan una capacidad de resistencia residual post-fisura debida el efecto de cosido entre las dos caras de la fisura.
El efecto más importante en el comportamiento mecánico del hormigón, debido a la presencia de las fibras, se manifiesta en la resistencia a tracción post-fisura.
Resistencia a compresión: La resistencia a compresión del hormigón no varía significativamente por la adición de fibras, aunque puede darse un incremento modesto en relevantes porcentajes de fibras metálicas, existe una diferencia sobre el hormigón simple en la ductilidad, siendo esta mayor cuando el hormigón está reforzado con fibras.
Resistencia a flexotracción: El incremento de la resistencia a flexotracción al adicionar fibras de acero al hormigón es considerablemente mayor que el de la resistencia a compresión y a tracción. Esto se debe al comportamiento dúctil del HRFA en la zona fisurada por tracción, desarrollando resistencias residuales.
Normalmente, se determina la resistencia a primera fisura, la resistencia a rotura por flexotracción y la resistencia residual a flexotracción. El incremento de la resistencia a primera fisura obtenido con la adición de fibras de acero es mínimo, lo cual indica que esta propiedad depende básicamente de la matriz y muy poco del contenido de fibras, del tamaño y de la forma de éstas.
La resistencia a rotura depende principalmente del volumen de fibras y de la esbeltez de éstas, logrando incrementos importantes respecto de la resistencia de la matriz, si se utilizan fibras de extremos conformados.
Mayor resistencia a cargas dinámicas (impacto): Una de las principales características del HRFA es su resistencia a los impactos por absorción de energía, siendo en este caso su resistencia de 3 a 10 veces la resistencia del hormigón en masa. Además, el HRFA presenta una menor tendencia a la desfragmentación y el desprendimiento. Todo lo anterior se debe a la sensibilidad de la matriz, a la resistencia de las fibras al arrancamiento y a la deformación.
Mayor Tenacidad: La variable que más influye en la tenacidad es la capacidad adherente de las fibra
Adherencia fibras-matriz: La adherencia fibras-matriz es el fenómeno que gobierna el comportamiento del HRFA después de la fisuración, cuando las fibras cosen las fisuras retrasando y haciendo más dúctil el fenómeno de agotamiento del material compuesto. Entonces se entiende la importancia de la adherencia química, mecánica y del rozamiento que comienza tras el despegue total de las fibras. Para elevar la absorción de energía se debe propiciar fenómenos de arrancamiento (pull-out) y evitar la rotura de las fibras. La adherencia aumenta con la esbeltez de las fibras y se ha comprobado que utilizando fibras de extremos conformados.
Durabilidad del hormigón reforzado con fibras de acero: La adición de fibras de acero en el hormigón genera comportamientos mecánicos caracterizados por presentar un mayor número de fisuras con menores valores de abertura de fisura, factor importante en los requerimientos de durabilidad.
En hormigones sin fisuras se ha constatado que la corrosión de las fibras se limita a la superficie del hormigón. Una vez que la superficie está corroída, el efecto de la corrosión no se propaga más de 2 mm a partir de la superficie. Las fibras muestran una buena resistencia a la corrosión en elementos no fisurados, aun cuando los elementos se encuentren expuestos a agua de mar. Mediante análisis de rayos X y microscopía electrónica, se ha observado que las reacciones entre el HRFA y el agua de mar se limitan a unos pocos milímetros bajo la superficie del hormigón. Estos cambios microquímicos aparentemente no tienen ningún efecto negativo en la durabilidad y el comportamiento del hormigón bajo cargas sostenidas en ambiente marino.
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La norma UNE-83510 evalúa la efectividad de las fibras. El ensayo consiste en estirar la fibra hasta conseguir que rompa. Cabe recordar que fibras metálicas antes de romperse experimentan una deformación plástica.
La fuerza antes de romperse o deformarse se llama resistencia a la tracción y se da en valores de esfuerzo por unidad de superficie de la sección transversal de la fibra ( N/mm2). Una fibra de contenido bajo o medio de carbono, se caracteriza por tener una resistencia a tracción entre 400-1500 MPa.
La dosificación se define como la cantidad de fibras (kg) por metro cúbico (m3), a una mayor cantidad de fibras incorporadas en un hormigón, éste tendrá mayores prestaciones. No obstante, sobrepasarse de la cantidad necesaria puede ser contraproducente debido a la formación de erizos y baja trabajabilidad a causa de la reducida fluidez de la pasta; por estos motivos es necesario calcular mediante un software informático la dosificación óptima para cada caso.
Para la utilización del software previamente se incorporaron al mismo los resultados de resistencias residuales de los ensayos de caracterización, según norma UNE-EN 14651.
Posteriormente para cada tipo de obra, se incorporan los valores del terreno y las hipótesis de carga que va a soportar la solera, tales como estanterías, carga distribuida, tránsito de carretillas y camiones
Respecto a la dosificación, es importante destacar, el efecto que tienen las fibras en la consistencia del hormigón. Las fibras incrementan la viscosidad de la pasta cementosa debido a su rigidez estructural, modificando los valores del cono de Abrams (ensayo que nos permite conocer la consistencia que tiene el hormigón por su relación agua/cemento)
La solución a la pérdida de fluidez es la utilización de aditivos superplastificantes; los mismos se encargan de incrementar la capacidad de fluir de la pasta de hormigón sin modificar la relación agua cemento hasta un máximo del 5% de su peso. Estos aditivos modifican la consistencia del hormigón, mejorando así su trabajabilidad
Como ya se ha comentado con anterioridad, con dosificaciones bajas, los problemas de amasado se reducen de igual forma que con contenido de árido fino y a esbeltez de fibra más baja. El orden de llenado es decisivo, como norma general las fibras se incorporan junto al árido o justo después de introducirlo a una velocidad lenta, 20 kg y 60 kg por minuto con la máxima velocidad de giro para el mezclador, con la intención de asegurar la máxima homogeneidad del hormigón.
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Desde hace muchos años, en todo el mundo se utiliza con éxito el hormigón reforzado con fibras de acero en aplicaciones de hormigón proyectado. Este hormigón reforzado aporta múltiples ventajas tales como:
Como ocurre en el hormigón convencional, el hormigón proyectado es un material frágil, con limitada tracción y resistencia a la flexión, y con muy buena resistencia a la compresión.
Para convertirlo en un material dúctil, el hormigón proyectado se puede también reforzar con acero convencional, sin embargo la instalación es compleja, conlleva muchos tiempos y en ocasiones no es posible garantizar las condiciones mínimas de seguridad. A todo ello cabe añadir que este tipo de refuerzo no se adapta bien al diseño de espesor de capa flexible del hormigón proyectado.
Para la producción del hormigón proyectado reforzado con fibras se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
La consistencia del hormigón fresco debe ser más plástica de modo que el hormigón proyectado reforzado con fibras pueda ser bombeado. El empleo de fibras en el hormigón puede provocar una pérdida de trabajabilidad, cuya magnitud dependerá del tipo y longitud de la fibra empleada, así como de la cuantía. Este factor debe considerarse especialmente al solicitar la consistencia del hormigón en obra.
La dosificación depende del tipo de fibra y es susceptible de ser sustituida por otra referencia si se producen problemas (por ejemplo, formación de erizos)
Existen fibras que se pierden en el rebote de modo que la determinación del contenido y eficiencia del hormigón proyectado son los factores determinantes, no la dosificación teórica de las fibras de acero.
Se emplea el sostenimiento para mantener la estabilidad y la capacidad portante del terreno. Los sostenimientos pueden necesitarse de forma temporal o de forma permanente. El hormigón proyectado con fibras de acero o gunita forma un anillo.
Existe otro sistema para el sostenimiento como la utilización de un anillo de dovelas. Es muy habitual realizar los sistemas de sostenimiento provisional y permanente de forma combinada. Este sostenimiento trabaja en el sentido contrario a la fuerza que ejerce el terreno, ejerciendo fuerzas radiales.
El uso estructural de las fibras se produce cuando la adición de fibras se diseña para contribuir en la capacidad portante de carga del hormigón. Esta norma cubre las fibras destinadas a este uso en todos los tipos de hormigón y mortero, incluidos hormigones para enlosado, prefabricación, in situ, hormigones de reparación y el hormigón proyectado.
Revestimiento final, secundario o definitivo
El revestimiento final es la etapa más importante en la ejecución de un túnel. Representa y determina la durabilidad y resistencia estructural y además es el soporte para las instalaciones de infraestructura para la iluminación y la ventilación.
En túneles excavados tradicionalmente, nuestras fibras de acero son utilizadas para reforzar estructuralmente el revestimiento final del hormigón proyectado o bombeado directamente sobre el carro encofrador; dicho carro debe tener una serie de ventanas que permitan el hormigonado y el vibrado. Este revestimiento se puede utilizar por diferentes motivos: para mejorar la ventilación, por la presencia de agua o también por motivos estéticos.
En los casos en que el refuerzo de malla tradicional es reducido e incluso eliminado, la productividad aumenta y el espesor del revestimiento puede ser disminuido. El hormigón reforzado con fibras de acero es más resistente, más dúctil y menos permeable que el hormigón tradicional.
En túneles excavados con el empleo de las modernas máquinas excavadoras automatizadas TBM (Tunneling Boring Machine), el revestimiento de anillos de dovelas (prefabricadas de hormigón) también sirve de revestimiento final y es una de las aplicaciones de mayor crecimiento en la actualidad.
El revestimiento primario aporta estabilidad a la estructura del túnel y provee un soporte inmediato al terreno excavado. Este revestimiento de soporte es temporal y comúnmente ejecutado en hormigón proyectado reforzado con fibras de acero.
Cuando es necesario, esa fase también incluye la instalación de elementos de refuerzo adicionales que consisten en secciones en arcos de acero (cerchas) con la forma del contorno del túnel, apoyados en el suelo, las mismas resisten los esfuerzos del terreno. Es necesario ejecutar una viga corrida o una zapata en los casos en los casos en que exista el riesgo de que la cercha se clave en el terreno.
En rimsa contamos con una dilatada experiencia en la aplicación de fibras de acero y macro sintéticas en hormigón proyectado. Contacta con nuestro Equipo técnico comercial para analizar tu caso en concreto.
Si quieres conocer más acerca del uso de fibras de acero mediante hormigón proyectado accede a este enlace.
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Se pueden utilizar fibras -tanto de acero como poliméricas- para elementos estructurales como es el caso de las capas de compresión. Éstas están ubicadas en la parte superior de los forjados o losas de hormigón, y cumplen la función de transmitir de manera homogénea las cargas verticales en losas alveolares y generar acodalamientos transversales frente a las cargas horizontales
También se emplean fibras de acero o poliméricas en elementos no estructurales, tales como recrecidos sobre forjados de losas alveolares prefabricadas, cuya función puede ser tanto nivelar estos elementos o bien aumentar su sección
Para ambas aplicaciones, las fibras proporcionan un excelente control de la fisuración, reduciendo considerablemente su formación por retracción y a su vez controlando la propagación de éstas a lo largo de toda la vida útil de la estructura
Al mismo tiempo, su aplicación resulta sencilla y de esta forma se consiguen evitar las complicaciones que requiere la aplicación de la malla tradicional en estos elementos
A nivel estructural, el hormigón reforzado con fibras se convierte en un sistema apropiado para realizar la redistribución de tensiones en las capas de compresión de los forjados
La utilización de fibras otorga importantes beneficios constructivos ya que permite disminuir el espesor, manteniendo sus prestaciones en cuanto a respuesta a solicitaciones, y el peso total de la estructura. Es posible, a su vez, reducir la complejidad, tiempos en la ejecución y los costes de obra
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Generalmente son extensas superficies con bajas hipótesis de cargas y acabado superficial con aplacados decorativos.
Las fibras de acero y las macro fibras poliméricas estructurales adicionadas al hormigón, se han convertido en la solución más demandada para minimizar los plazos y el coste de ejecución.
La base o solera de estos pavimentos es el hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) o fibras poliméricas. Este es un material compuesto que posee múltiples ventajas. Con la adición de fibras al hormigón, se alcanzan resistencias mecánicas similares a las del hormigón armado tradicionalmente con malla electrosoldada pero se controla mejor la fisuración además de conseguir un importante ahorro en coste y tiempo, mejorando notablemente los plazos de ejecución.
La posible aparición de fisuras debido a la retracción, se evita realizando cortes con una profundidad máxima de 1/3 del espesor de la solera.
Sobre esta base adecuada del hormigón, se aplican posteriormente soluciones superficiales en resinas, capas de rodadura cementosas o diversas soluciones resistentes decorativas.
En los pavimentos del sector agroalimentario como industrias cárnicas, lácteas, de bebidas, pesqueras y conserveras entre otras, el diseño de una base o solera adecuada al tipo de cargas en combinación con el revestimiento resuelve necesidades diversas y complejas de las industrias agroalimentarias en las fases de procesamiento, almacenamiento, conservación y transporte de alimentos
Sobre la solera, posteriormente al hormigonado, se realizan acabados superficiales habitualmente en resinas (epoxi, poliuretano) resistentes, dando una respuesta óptima en durabilidad. Este sector combina un entorno químico agresivo y unos requerimientos de higiene muy estrictos. La utilización de macro fibras poliméricas, resultan ideales para este tipo de aplicaciones, ya que las poliolefinas son materiales muy resistentes a los agentes químicos
Las principales ventajas de la utilización de las fibras de acero son:
-Control eficaz de la fisuración
-Distribución homogénea generando un refuerzo tridimensional
-Excelente resistencia a impactos y fatiga
-Excelente resistencia a la corrosión
-Ágil y sencilla aplicación
-Reducción de los plazos de ejecución
-Solución más económica
-Se evitan los problemas de manipulación del armado tradicional y se eliminan los riesgos de su mala colocación
-Facilita el uso de la extendedora láser
El marcado CE está garantizando que las prestaciones del producto son las que se han declarado. Según la norma Europea UNE14889-1, se definen principalmente dos sistemas de verificación de la conformidad:
Las fibras de acero y poliméricas estructurales se encuadran en el Sistema 1, con intervención de organismo notificado declarando los efectos sobre la Resistencia del hormigón.
¿Quieres conocer más acerca de esta aplicación? Haz click aquí
¿Quieres saber más acerca del marcado CE y sus particularidades? Haz click aquí
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Se trata de un compuesto de materiales económico que conforma una estructura de gran capacidad para soportar compresión sin romperse.
No obstante, superado ese esfuerzo o experimentando un esfuerzo de flexotracción el material comienza a fisurarse y rompe de forma catastrófica por la falta de ductilidad.
El método usado tradicionalmente para solucionar la fisuración del hormigón es mediante la instalación de una malla de acero.
La malla de acero es una estructura formada de barras de acero soldadas entre ellas siguiendo el perfil de la superficie de la construcción.
Además de los problemas que conlleva de instalación, no toda la estructura queda reforzada; los vértices de la estructura son elementos frágiles al impacto, formando el agrietamiento del hormigón y quedando expuesto a posible corrosión.
El hormigón reforzado con fibra (HRF), en cambio, es aquel en el que en su mezcla se incorporan fibras cortas de acero, aleatoriamente distribuidas en su masa, con la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas del mismo
Una vez mezcladas las fibras, el hormigón se vierte o bombea en obra, convirtiéndose así en el método más económico al no requerir de especialización ninguna para mezclar y disminuir así el tiempo de puesta en obra
En el mercado existe una gran variedad de referencias con diferentes geometrías y dimensiones, que se pueden utilizar para el refuerzo de estructuras de hormigón, aportando una mejora en sus propiedades mecánicas o con la finalidad de mejorar sus propiedades no mecánicas
1.Las fibras con finalidad no estructural son aquellas fibras que incrementan las propiedades no mecánicas del hormigón.
Como ejemplo, se ha demostrado que algunas fibras poliméricas pueden controlar la retracción que experimenta el hormigón durante su curado y, en consecuencia, pueden controlar el fisuramiento por retracción proporcionando flexibilidad.
A su vez, algunas fibras pueden incrementar la resistencia contra el fuego incrementando la durabilidad de la estructura.
2.En cambio, las fibras con finalidad estructural son aquellas que incrementan las propiedades mecánicas como la tracción o compresión.
Las fibras se distribuyen de forma homogénea por toda la estructura del hormigón al ser adicionadas durante el amasado de las materias primas formando así una pasta cementosa que es bombeada o vertida.
Las características geométricas de las fibra se establecen de acuerdo a la norma UNE 83500-1 y UNE 83500-2, y la efectividad puede valorarse mediante la norma UNE 8510
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Las instituciones comunitarias trabajan en la reforma del marco legislativo para promover un cambio del modelo de gestión de residuos. Actualmente, el marco económico se describe como un sistema lineal que consiste en la extracción de recursos, y una vez finalizada la vida de producto se trata como un residuo no funcional.
Una nueva tendencia económica surge para la adaptación de las empresas y la lucha del cambio climático con nuevas oportunidades de negocio: la Economía Circular. La revalorización de materiales, que en general tienen un coste de gestión para eliminarlo, van a representar un valor añadido a los procesos integrados por otras empresas.
La conexión y la sinergia entre empresas de proximidad generará un marco de oportunidades para desarrollar proyectos con la finalidad de reducir costes y alargar la vida útil del producto volviéndose más sostenible medioambientalmente.
Un sistema de Economía Circular pone en conexión a diferentes empresas gracias al tipo de residuo que genera para poderlo incorporar en su proceso productivo, generando por consiguiente una sinergia empresarial.
La Comisión Europea presentó en marzo de 2020, en el marco del Pacto Verde Europeo y como parte de la nueva estrategia industrial, el Plan de acción para el cambio de modelo económico empresarial (Economía Circular) que incluye propuestas sobre:
La Economía Circular es un concepto económico que se interrelaciona con la sostenibilidad. Un modelo de producción y consumo que implica compartir, alquilar, reutilizar, reparar, renovar y reciclar materiales o productos existentes todas las veces que sea posible para crear un valor añadido.
Un claro objetivo es que el producto, los materiales y los recursos se mantengan en la economía durante el mayor tiempo posible. De esta forma, el ciclo de vida de los productos se extiende más en el mercado y su reaprovechamiento disminuye la generación de residuos.
El pacto verde Europeo presta una especial atención a los sectores industriales como la electrónica, plásticos, textil y la construcción por ser los sectores industriales que generan mayor demanda de recursos naturales y mayor impacto en la huella de carbono.
En el caso particular de la construcción, cabe destacar algunos casos de éxito en innovación que ha generado un incremento del ciclo de vida de los residuos como nuevos productos.
Viendo un problema en el reciclado de plástico, él mismo creó su empresa en la cual reutiliza los plásticos de procedencia urbana, tratados en especificación de forma y composición, para usarlo como materia prima e incorporarlos en la elaboración del asfalto de las carreteras.
Las carreteras están hechas principalmente de hormigón como elemento estructural, y luego el asfalto en la capa superior ayuda a proporcionar un buen agarre a los neumáticos y una disminución del desgaste de vehículos y camiones. Es importante resaltar que el asfalto está formado principalmente de una mezcla de piedra, caliza y arena con un 10% de betún con aglutinante de partículas. El betún es un subproducto de la refinación del petróleo, el crudo más denso negro, también considerado la parte más impura del petróleo, el cual se utiliza sus propiedades para la construcción de carreteras.
El plástico reciclado se incorpora en el betún caliente mientras se prepara el asfalto. El resultado de adicionar el plástico en la mezcla de betún muestra un incremento del módulo de rigidez y un aumento de la vida de la estructura. En el proyecto de construcción más reciente, reciclaron 2,3 toneladas de plásticos que equivalen a 184.000 botellas de 500 ml para una construcción de carretera. Permitieron sustituir el 6% del betún utilizado por plásticos en el proyecto. El residuo más perjudicial para el planeta entra en sinergia con la necesidad de generar infraestructuras duraderas.
La compañía Kenotek, que presentó una nueva tecnología para fabricar ladrillos sin necesidad de hornos, contiene en su fórmula un 90% de reciclados de construcción y demolición. Como ya se conoce, la construcción genera una gran cantidad de residuos que no se separan fácilmente y pasan al vertedero de material de demolición.
Gabriella Medero, Professor in Geotechnical and Geoenvironmental de la universidad de Heriot-Wwatt university Edimburgo, investigó durante 10 años el concepto de introducir parte de los residuos de construcción para elaborar industrialmente ladrillos de calidad igual o superior a la arcilla.
El principal problema que encontró a la hora de elaborar estos ladrillos de origen residual fue la baja reactividad. Mediante un aglutinante, y sin requerimiento de tratamiento térmico y tratamiento químico, elaboró ladrillos de unas cualidades iguales o parecidas al ladrillo convencional de arcilla.
La producción de ladrillos de arcilla requieren una cocción del material hasta 900-1300ºC dependiendo del tipo de arcilla que se utilice. Esta temperatura de cocción representa un consumo significativo de combustible para mantener los hornos a esas temperaturas.
Por este motivo, eliminar el proceso de cocción en el proceso de elaboración de ladrillo, mediante el aglutinante, representa una disminución notable de las emisiones de dióxido de carbono. Dejando como resultado un ladrillo de baja huella de carbono.
Las limitaciones y los cambios del mercado económico son los vectores que ayudan a generar ideas para crecer en el sector o ampliar la línea de negocio de empresas. Para que una empresa cambie y prospere debe apostar por la innovaciones con ideas diferentes para satisfacer necesidades del mercado y/o empresas.
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El Código Estructural (RD 470/2021, reemplazando la derogada EHE-08), es el nombre que recibe la normativa española sobre el cálculo y seguridad en estructuras de hormigón. Es de obligado cumplimiento para todas las estructuras donde sea empleado hormigón en España. El Anejo 7 recoge la parte relativa a los hormigones reforzados con fibras.
A los efectos de este Anejo, los hormigones reforzados con fibras (HRF) se definen como aquellos hormigones que incluyen en su composición fibras cortas y aleatoriamente distribuidas en su masa. El planteamiento es general para todo tipo de fibras. Aunque se va avanzando en ampliar los conocimientos sobre fibras de otros materiales, la base más amplia del conocimiento y la experiencia práctica de que se dispone es para fibras de acero, que se usan desde hace ya muchas décadas.
El empleo de fibras en el hormigón tiene finalidad estructural cuando se utiliza su contribución en los cálculos relativos a alguno de los estados límite últimos o de servicio y su empleo puede implicar la sustitución parcial o total de armadura en algunas aplicaciones
Se considerará que las fibras no tienen función estructural cuando se incluya fibras con otros objetivos como la mejora de la resistencia al fuego o el control de la fisuración
Por ello, la aplicación del análisis no lineal puede ser especialmente recomendable en los casos en que las fibras constituyan una parte importante del refuerzo del hormigón
Asimismo, dada la ductilidad que introduce la presencia de fibras, se consideran válidos los principios para la aplicación del método de análisis lineal con redistribución limitada y de los métodos de cálculo plástico
La combinación de armadura convencional y fibras puede suponer una alternativa para reducir la cuantía de armadura convencional en regiones donde se presente una alta densidad de armadura que dificulte el correcto hormigonado del elemento
La geometría de la fibra tiene una incidencia importante en las características adherentes de la fibra con el hormigón
Las fibras de acero deberán ser conformes con la UNE 83500-1 y, según el proceso de fabricación se clasifican en:
Como en todo material compuesto, la eficacia de la fibra para mejorar el rendimiento mecánico de la matriz frágil depende en gran medida de la interacción fibra-matriz. En este caso, cuanto mayor es la superficie de contacto entre la fibra y la matriz de hormigón, mejor es el reparto de la carga a través de la interfaz. En esencia, la mejora en las propiedades de fractura resulta de las interacciones entre las grietas que avanzan y las fibras, o partículas de fase dispersa. La iniciación de grietas normalmente ocurre con la fase de la matriz, mientras que la propagación de grietas es impedida u obstaculizada por las fibras.
De ahí que a igualdad de longitud, fibras de diámetro reducido aumentan la superficie de contacto entre la matriz y la fibra, lo que redunda en un aumento de las prestaciones, siendo más eficiente y permitiendo una mejor redistribución de la carga ó de los esfuerzos. . Además, a nivel macro, fibras de menor diámetro implican el aumento del número de ellas por unidad de peso y hacen más denso el entramado o red de fibras. El espaciamiento entre fibras se reduce cuando la fibra es más fina.
En general, en el sector este efecto se suele expresar en términos de esbeltez, que es el parámetro que relaciona la longitud con el diámetro de la sección transversal de la fibra, lo que ha llevado a la expresión de que fibras con “mayor esbeltez” tienden a dar mejores prestaciones. Esto no es estrictamente cierto.
Aunque un diámetro pequeño de la fibra normalmente implica una mejora de prestaciones en el hormigón, existen una serie de parámetros tecnológicos que permiten entender el porqué de las soluciones existentes hoy en día. Estos parámetros afectan tanto a la producción de las fibras (el proceso de reducción del diámetro implica siempre un descenso de productividad y por tanto un incremento de precio); como a la puesta en obra (fibras más finas presentan mayor superficie y por tanto mayor fuerza de rozamiento con la matriz de hormigón fresco, lo que dificulta su dispersión). Además, la longitud de la fibra se recomienda sea, como mínimo, 2 veces el tamaño del árido mayor, y es usual el empleo de longitudes de 2,5 a 3 veces el tamaño máximo de árido. Y en aplicaciones proyectadas, el diámetro de la tubería de bombeo exige que la longitud de la fibra sea inferior a 2/3 del diámetro del tubo. La longitud de la fibra debe ser suficiente para dar una adherencia necesaria a la matriz y evitar desprendimientos con demasiada facilidad.
Todos estos condicionantes son los que van a hacer evolucionar la industria en el futuro. Nuevos procesos productivos y nuevos procesos de mezclado y dosificación, además de nuevos materiales, pueden hacer evolucionar cómo se alcanzan las prestaciones deseadas en la aplicación, o incluso pueden ampliar el espectro de aplicaciones para el hormigón reforzado con fibras. Es importante entender cada proyecto y en base sólidas herramientas de cálculo y a la mayor variedad de fibras disponibles, realizar la selección que mejor se adecue al proyecto. Cada proyecto tiene su fibra.
No dudes en contactarnos para cualquier pregunta o requerimiento que puedas tener. Estaremos encantados de colaborar contigo
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En los últimos años rimsa ha colaborado con éxito en la ejecución de pavimentos en varios puertos de España entre los que destacan, puerto de Algeciras, puerto de Huelva, puerto de Málaga, puerto de Barcelona y puerto de Pasaia, entre otros.
El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) cuya utilización está contemplada en el Anejo 14 de la EHE se lleva utilizando desde hace muchos años como solución en la ejecución de pavimentos. Es un material que alcanza una resistencia mecánica similar a la del hormigón armado de forma tradicional pero controla mejor la fisuración entre otras ventajas.
El hormigón soporta esfuerzos que son transmitidos por adherencia a las fibras, una vez se ha producido la micro fisuración, las fibras controlan la fisuración y reducen la intensidad de la misma a la vez que mejoran la tenacidad.
La posible aparición de fisuras debidas a la retracción se evita mediante la realización de juntas de corte con una profundidad máxima de 1/3 del espesor de la losa. El tamaño de las pastillas delimitadas por las juntas de corte suele ser de aproximadamente 5 m x 5 m
La referencia R GLUED 60/0,75 permite la sustitución total del armado tradicional en los casos de pavimentos portuarios.
– Mejoran la ductilidad. Las fibras de acero cosen las fisuras del hormigón formando un “puente”, permitiendo una formación controlada de las fisuras, y llevando al hormigón a un comportamiento dúctil después de la fisuración inicial, evitando así la rotura frágil.
– No hay fallos ni puntos débiles en la armadura y el comportamiento mecánico a las solicitaciones es igual en todas las direcciones.
– Incrementan la resistencia a la abrasión debido a la reducción de la fisuración.
– Controlan la abertura de fisuras evitando la entrada de agua y la corrosión. También se mejora la resistencia a la erosión
– Mejoran la resistencia a tracción, flexión y corte, produciendo un aumento de la capacidad portante.
– Otorgan capacidad adicional de resistencia debido a la redistribución del momento plástico en caso de solicitaciones localizadas.
– Alta resiliencia (capacidad de absorción de energía en el impacto).
– Resistencia a la fatiga dinámica.
– Reducción de los plazos de ejecución.
– Aumentan de la durabilidad del hormigón.
– Eliminación de los riesgos de una mala colocación del armado tradicional, con una ágil y sencilla aplicación.
– Permiten una mayor facilidad en el mezclado con el hormigón.
– Permiten una dosificación mayor a 30 kg/m3.
– No se forman erizos.
– Permiten una distribución homogénea, dentro de la matriz del hormigón.
– Disolución inmediata de la cola al contacto con el agua en el momento inicial del amasado.
– Permiten conseguir una menor distancia entre fibras dentro de la red que se forma en la matriz.
– Permiten una menor dispersión dentro del hormigón, concediéndole mayores prestaciones.
– Son más esbeltas, lo que permite una mayor cantidad de fibras/kg.
La referencia r glued 60/0.75 se sirve en sacos de 20 kg. palets de 1.200 kg y/o big bags
En planta de hormigón o a través de cinta transportadora directamente al camión hormigonera.
La ductilidad es la propiedad que presentan algunos materiales en ser capaces de deformarse al ser sometidos a un esfuerzo intenso. Esta propiedad es útil en la ingeniería, ya que permite diseñar estructuras seguras.
Con altas dosificaciones, es posible obtener un hormigón armado con fibras de acero completamente dúctil, con capacidad para soportar carga similar a la del hormigón armado tradicional. La fórmula del hormigón se desarrolla de modo que sea fácilmente bombeable.
En cambio, cuando un material no presenta esta propiedad de ductilidad, este se fractura o se rompe en el límite de carga, causando en algunos casos una ruptura catastrófica, sin experimentar ningún tipo de deformación plástica. Un claro ejemplo es el hormigón.
Para combatir este problema de fractura del hormigón, se incorporaba habitualmente una malla metálica, como base estructural. La colocación de la malla, generalmente representaba un aumento del plazo y coste de la obra, a causa de la colocación y soldadura del mallazo.
En el gráfico siguiente, se representa un diagrama del tiempo total que se invierte en una construcción, repartido en las diferentes etapas. La colocación de la malla de refuerzo, representa el 13 % tiempo invertido en una obra y el armado en general representa el 22 %.
Las fibras que representen una función estructural, no se deben utilizar en dosificaciones menores a 20 Kg/m3 y tampoco superiores a 1,5% del volumen de hormigon.
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