Macrofibras sintéticas estructúrales, nueva aplicaciones e investigaciones - Caludio Parada

Macro Fibras Sintéticas
Nuevas Aplicaciones e
Investigaciones
Claudio Parada Ibañez
Director Barchip Inc. LATAM

Situación actual del mercado para Macro Fibras Sintéticas (MSF)
• Aún existe la percepción que MSF no es una solución para fines estructurales.
• Algunos proveedores de fibras de acero confunden a diseñadores en el uso estructural
de las MSF.
• Los proveedores de MSF deben ser más técnicos para crear una mejor percepción en el
mercado.
• Sólo las especificaciones de rendimiento y las pruebas de referencia pueden mostrar la
diferencia.
• Sólo las soluciones técnicamente sólidas pueden generar confianza.

Normas y directrices de diseño estructural:
• RILEM TC 162-TDF Métodos de prueba y
diseño para SFRC, 2003
• Código italiano “Directrices para el diseño,
construcción y control de producción de
estructuras FRC”, CNR DT-204/2006
• Código español EHE-08, anexo 14
• Código modelo fib 2010, borrador final,
marzo de 2012
• Federación internacional du betón, código
modelo para la próxima generación de
diseño de hormigón Eurocódigo2 (EC2)
• ACI 544.4R-18 “Guía para el diseño con
hormigón reforzado con fibra”, 2018

Aplicaciones para MSFRC
Aplicación Clásica
Pisos Industriales TR34
Diseño basado en Barton
Aplicaciones estructurales
Beneficios técnicos:
• Mayor durabilidad – refuerzo no corrosivo
• Comportamiento más dúctil del hormigón
• Reduce ancho de fisura inducidas por
restricciones internas (temperatura, contracción)
• Diseño flexible, especialmente en prefabricados
• Reducción del espesor del elemento.
• Excelente resistencia alcalina y en
ambiente ácido
Beneficios de sostenibilidad:
• Ahorro de tiempo y costos
• Reducción de espesores, ahorro de consumo
de cemento.
• Ambiente de trabajo más seguro
• Reducción en transporte, almacenamiento y
manipulación.
• Reducción en la Huella Carbono CO 2

MSFA significa "Asociación de Macro Fibras Sintéticas“
• Fundada en 2017
• Asociación de principales proveedores de fibras macrosintéticas
• Actualmente 12 miembros con presencia y alcance global
• Para obtener más información, consulte:https://msfassociation.com/y
https://www.linkedin.com/company/msfa-macro-synthetic-fibre-association/
www.msfassociation.com

Propósitos y objetivos de MSFA
• Crear vínculos entre profesionales con el objetivo de mejorar la comprensión del hormigón reforzado
con fibras., específicamente el uso de Macro Fibras Sintéticas en el Hormigón
• Representar a la MSFA en Organismos internacionales y Universidades, con el fin de compartir
conocimientos y generar confianza en el uso de MSF en una amplia gama de aplicaciones
• Asegurar el uso seguro y responsible del refuerzo con Macro Fibra Sintética (MSF) en la industria del
hormigón
• Aumentar el conocimiento de diseñadores, consultores, constructoras, contratistas especializados y
proveedores de hormigón sobre las ventajas técnicas, prácticas y comerciales de MSFRC
Actividades de estandarización
• MSFA apoya el desarrollo de estándares de diseño y aplicación para FRC.
• Los miembros de MSFA están presentes en la mayoría de los comités internacionales sobre
estandarización de FRC.
Superar la situación fragmentada respecto de las normas de diseño
www.msfassociation.com

Descripción del mercado – Valor
120
100
80
60
40
20
0
Estimated MSF market development in EU
[in million EUR]
2018 2019 2020 2021 FC2022
• Tasa de crecimiento promedio anual del 25 % desde 2018
hasta 2022
• La aceptación por país muestra una gran variedad, en
algunos paises de Europa y Latinoamérica tiene una gran
aceptación, mientras que en otros hay escepticismo.
• Las aplicaciones estándar como pisos industriales y
hormigón proyectado siguen dominando.
• Las aplicaciones de prefabricados están creciendo
considerablemente.
• Esperamos que ese mercado siga creciendo
significativamente y en un número cada vez mayor de
países.
www.msfassociation.com

Investigación y Desarrollo en
Hormigones Reforzados con
Macrofibras Sintéticas

Investigaciones individuales para proporcionar los datos y conocimientos
necesarios a diseñadores e ingenieros.
1. Control del ancho de fisuras con FRC
2. Rendimiento sísmico del FRC
3. Fluencia y rendimiento a largo plazo del FRC
4. Durabilidad y fragilidad del FRC
5. Contracción de FRC
6. Fatiga del FRC
7. Endurecimiento por deformación
comportamiento bajo carga axial (interacción
NM)
8. Reemplazo de armadura en segmentos
9. Comportamiento ante la temperatura y el
fuego.

Investigación en el reemplazo parcial
de armadura en Segmentos para
Tuneladoras

Investigación a escala real de una dovela para túneles
Prof. Giovanni Plizzari, Dr. Giuseppe Tiberti:
• Pruebas completas de caracterización de FRC
para obtener datos de rendimiento para
diseño estructural y análisis numérico.
• Comportamiento de fractura y desconchado
de segmentos FRC a escala real sujetos a
fuerzas de empuje de TBM que replican las
experimentadas en la propulsión de TBM
• Segmentos FRC a escala real bajo carga de
tres punto sin y con soportes extremos
restringidos, modelando un segmento sujeto
a tensiones circulares experimentadas en un
túnel revestido con dovelas.

Soluciones de refuerzo adoptadas
La siguiente soluciones de refuerzo se
adoptaron para los segmentos a gran escala
investigados:
• Jaula(RC): solución tradicional de barras de
acero
Contenido de varilla 110 kg/m 3 ,ρ s = 0,23%
• Híbrido(RCO + MSFRC): refuerzo
longitudinal optimizado
Contenido de varilla 35 kg/m 3 (Reducción
del 68%) +Fibras 8kg/m 3
• FRC(MSFRC8): sólo refuerzo de fibra
Contenido de Fibras 8 kg/m 3

Segmentos de túnel prefabricados
Después del desmolde, los segmentos se almacenaron en el laboratorio.

Resultados de pruebas de flexión a escala real
• Macrofibras sintéticas se puede considerar un
refuerzo adecuado para fines estructurales en
túneles, según MC2010
• Se puede utilizar con éxito para sustituir la
cantidad mínima de refuerzo de corte y para
satisfacer los requisitos de flexión de MC2010
• Los segmentos híbridos proporcionaron una
capacidad de flexión notablemente similar a
los segmentos con jaula de acero utilizando un
70 % menos de refuerzo de acero
convencional
Load [kN]
140
120
100
80
60
Flexural Tests
Load vs. Net deflection
40
P ULS
P SLS
20
RC-B MSFRC-B1
MSFRC-B2 Hybrid-B1
Hybrid-B2
0
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0
Deflection [mm]

EJEMPLOS
TÚNELES
Túnel
Blacksnake
CSO
Santoña
Túnel de
Alcantarillado
de Laredo,
España

Investigación en el reemplazo de
armadura en Track Slabs

Vía lastrada se ha utilizado tradicionalmente
en la construcción de ferrocarriles.
Losa de vía de
hormigón reforzado
con Macro Fibras
está ganando
aceptación para la
construcción de
nuevos ferrocarriles,
particularmente en
las áreas
metropolitanas.
Hormigón reforzado
con fibra reduce
costos y mejora el
rendimiento.

Optimizado Diseño de losas de vía
Análisis de elementos finitos no lineales (FEA)
• FEA proporciona los medios más precisos para
analizar el comportamiento de las losas de vía
de hormigón armado con macrofibras
sintéticas.
• FEA permite modelado por fatiga, que puede
ser un caso de carga crítica para la losa de vía
de hormigón

Validación de la FEA
• Pruebas a gran escala
• Resultados de deflexión comparados
con el análisis FEA
• Los resultados coinciden estrechamente

EJEMPLOS
TRACK SLAB
Tren ligero de
Docklands,
Reino Unido
Ferrocarriles
de Japón

Ejemplos de Diseño de Hormigones
Reforzados con Fibra desarrollados
con Software Elemento Finito ATENA

Diseño Estructural con FEA Pavimentos PMCHS

losa de
pista,Reino
Unido
Panel de pared prefabricado
en Turquía
Tubería prefabricada en
Turquía
Tunel falso en Bulgaria
Losa de tren ligero en
Australia
Muro prefabricado en
España
Muro de búnker en Inglaterra

Reemplazo de Malla central en Viviendas de
Hormigón

Desarrollo de un Sistema Constructivo para Casas de Hormigón con uso de
Fibras Como Reemplazo de las Armaduras
Ensayo propuesto para corte cíclico de muros
Contratos Tecnológicos de CORFO,
adjudicado por el Instituto Chileno del
Cemento y Hormigón (ICH), el día de 1
de diciembre de 2017.

Desarrollo de un Sistema Constructivo para Casas de Hormigón con uso de
Fibras Como Reemplazo de las Armaduras
Resistencia
Deriva
Dosis
Compresión (Mpa)
Pos
Neg
Prom
Pos
Neg
Prom
R. Promedio
R. Mínima
Fibra
kg/m3
28 días
Ensayo
Ton
Ton
Ton
%
%
%
kgf/cm2
Raiz (f'c)
kgf/cm2
Raiz (f'c)
Barchip
4
32,5
39,8
32,3
20,8
26,6
0,47
0,41
0,44
16,6
0,83
13
0,65
Barchip
6
32,3
39,1
25,7
40,7
33,2
0,38
0,75
0,56
20,8
1,05
16,1
0,81

Revestimiento de mortero reforzado con fibras

revestimientos
morteros con fibras

revestimientos
morteros con fibras
Fallo por corte diagonal, atraviesa la región central de la mampostería y la capa de revestimiento.
Fallo por deslizamiento por corte, grieta casi horizontal localizada en la capa de revestimiento, así como a lo largo de la
interfaz entre las juntas de mampostería y las unidades.
Fallo por flexión, implica fallo por flexión del revestimiento junto con un aplastamiento localizado de la esquina.
(a)
(b)
Figura 1.Modos de falla típicos de mampostería reforzada.
Figura 8.(a) Detalles del muro y (b) patrón de fisura experimental
en el momento de la falla. (dimensiones en mm).
revista Página de inicio:www.elsevier.com/locate/engstruct

revestimientos
morteros con fibras
Comparación entre la respuesta experimental y numérica del edificio de pruebas.[36]modernizado con
revestimiento SFRM: (a) corte total de la base (Vb) frente a la respuesta de deflexión superior (δ); (b) patrón de
fisuras en el corte máximo de la base.
Figura 9.Comparación entre la respuesta experimental y numérica del edificio de pruebas.[36]modernizado con revestimiento SFRM: (a) corte total de la base (Vb) frente a la respuesta de
deflexión superior (δ); (b) patrón de fisuras en el corte máximo de la base.
revista Página de inicio:www.elsevier.com/locate/engstruct

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