"Manuel Ferrer – “Estado del Arte y Avances del Shotcrete Reforzado con Fibras en Túneles”"

Estado del Arte y Avances del
Shotcrete Reforzado con Fibras
en Túneles
Manuel Ferrer

Hormigón Proyectado o Shotcrete Reforzado con Fibras (SRF)
- Mortero u hormigón con fibras discontinuas neumáticamente proyectado a gran
velocidad en una superficie (ACI 506.1R-98).
- La calidad de la transferencia de cargas depende de:
- Propiedades del material de refuerzo
- Naturaleza de la interfaz fibra-matriz
- Suficiente superficie de transferencia
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Revestimiento Permanente de Hormigón Proyectado
Proyectos de Referencia con Fibras de Acero Dramix®
M4-M5 Link Tunnel, AU Hinhead Tunnel, UK Nordøyvegen Project, NO
Ulvin Tunnel, NO Vereina Tunnel, CH E. Montpetit St. REM, CA
Götatunnel, SE Holmestrand Tunnel, NO Sahar Rd. MML3, IN

Soporte Temporal de Hormigón Proyectado (Shotcrete)
Proyectos de Referencia con Fibras de Acero Dramix®
Boliden Mines, SE Malmberget Mine, SE Kiruna Mine, SE
Orcopampa Mine, PE Santa Luisa Mine, PE Horizonte Mine, PE
Raura Mine, PE Bateas Mine, PE Wolfram Mine, AT

Proyecto AVO II (Chile)
Proyecto de Referencia con Fibras de Acero Dramix®
Entidades involucradas:
− Mandante:
− Diseñador:
− Contratista:
Características del túnel:
− Año de construcción:
− Tipo de fibras:
− Dosificación de fibras:
MOP
Systra-Subterra
Grupo Costanera / Gesvial
2023 – En construcción
Dramix® 3D 65/35BG
25 kg/m3
Información adicional:
− Clasificación según Model Code 2010 para el revestimiento
primario de concreto proyectado reforzado con fibras.
Créditos de la foto: CTES Proyecto AVO II
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Guías especializadas en HRF
Aplicaciones Subterráneas
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (CRFA)
Diseño de Estructuras
EN 14651:2007 / NCH 3624
EN 14488-3:2023 (Método B)
Recomendaciones Mínimas (Clasificación
Según Model Code 2010)
Revestimiento de Dovelas (Bulletin 83):
4c (f R1k >4 MPa; f R3k >3.6 MPa)
5d (f R1k >5 MPa; f R3k >5.5 MPa)
Revestimiento Permanente de Shotcrete:
3c (f R1k >3 MPa; f R3k >2.7 MPa)
Revestimiento Temporal de Shotcrete:
2c (f R1k >2 MPa; f R3k >1.8 MPa)
Leyes constitutivas
(Model
Code 2010 / Rilem TC 162-TDF)
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Hormigón Proyectado Reforzado con Fibras de Acero
Diseño de Estructuras
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Control de Calidad
Hormigón Proyectado Reforzado con Fibras de Acero
Ensayos de Pre Construcción
• Se deben realizar con el mismo personal, materiales y equipos que
serán usados durante la producción.
• Verificar el cumplimiento de los valores de resistencia residual o
clase según Model Code 2010 especificados en el proyecto (f Lk , f R1k y
f R3k ) por medio de ensayos EN 14651 (12 vigas) y EN 14488-3, método
B (9 paneles cuadrados).
• Fibras de acero: Certificado EN 14889-1 (CE) y contenido de fibras en
la mezcla fresca y endurecida según EN 14488-7.
• Hormigón: consistencia de la mezcla fresca, resistencias tempranas,
resistencia a la compresión y densidad del hormigón endurecido.
Producción Continua
• Fibras de acero: Certificado EN 14889-1 (CE), contenido según EN
14488-7 y resistencia residual (1/100-400 m 3 o 1/500-2,000 m²) según
la categoría 2 o 3, de acuerdo con EN 14487-1.
• Hormigón: relación ac/c, acelerante, resistencias tempranas,
resistencia a la compresión, densidad del hormigón endurecido y
resistencia a la adherencia.
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Dosificación Automatizada en AVO II
Proyecto de Referencia con Fibras de Acero Dramix®
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Evaluación del SRF
Especificaciones Según EN 14487-1
Absorción de Energía
Resistencia Residual
EN 14488-5
EFNARC 1996
NCh3624
EN 14651
EN 14488-3 (Método B)
EFNARC 3 Puntos
Efectuar ensayos de resistencia residual de manera complementaria a los de absorción de energía permite obtener información completa de las propiedades
del hormigón reforzado con fibras.
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Ensayos de Absorción de
Energía EN 14488-5
(EFNARC)
— Clases de energía según EN 14487-1:
500, 700 y 1 000 (Joules).
— Simula el comportamiento del sistema
shotcrete-perno bajo esfuerzo de corte y
flexión.
— Las condiciones hiperestáticas del ensayo
permiten la redistribución de cargas.
— Representa el trabajo necesario para
deformar el SRF.
Requisitos técnicos según EN 14487-1
Ningún valor < 0.7 F el-max
— Influyen variaciones en el proceso:
— Dosificación de componentes en
planta
— Características de los agregados
— Dosificación de aditivo acelerante
— Condiciones de lanzado
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Ensayos de Resistencia Residual
según EN 14651 (NCh 3624)
— EN 14487-1: Se especifica cuando se usa un
diseño estructural.
— ISO 13270/EN 14889-1: Efecto de las fibras
en flexión.
— Model Code 2010/Rilem TC-162:
Caracterización del CRF.
— Pueden reducir variables de procesos de
producción y lanzado (en laboratorio).
— Son necesarios para caracterizar el CRF
(clasificación según Model Code 2010).
Resultados de Ensayos según EN 14651
Fibras de Acero – 30 kg/m 3
Resistencia Residual (MPa)
8
7
6
5
4
3
2
1
Dramix 3D 65/35
Fibra Similar "A"
Fibra Similar "B"
Fibra Similar "C"
0
0.5 1.5 2.5 3.5
CMOD (mm)

Ensayos de Resistencia
Residual según EN 14488-3
(Método B)
— Permite caracterizar el SRF según Model Code
2010.
— Permite verificar el cumplimiento de requisitos
según EN 14487-1.
— Valores se pueden aplicar en modelos de diseño
estructural.
— Simplifica el método de ensayo que requiere el
corte de vigas (EN 14488-3, Método A)
Clase de
ductilidad
Requisitos según EN 14487-1
Requisito de
ductilidad
Requisito para
control de fisura
Clase 1 f Rs3k / f Rs1k > 0.5 f Rs1k / f Lsk > 0.4
Clase 2 f Rs3k / f Rs1k > 0.7 f Rs1k / f Lsk > 0.5
Clase 3 f Rs3k / f Rs1k > 0.9 f Rs1k / f Lsk > 0.6
Principales ventajas
Las dimensiones de las muestras y el método de lanzado
aseguran la distribución de las fibras de la forma más cercana
posible a la estructura real.
El método de muestreo y los moldes son los mismos que los
usados para el ensayo EN 14488-5.
El equipamiento para el método de ensayo es compatible con
la mayoría de laboratorios.
Elimina la necesidad de cortar los paneles en prismas (EN
14488-3, método A).
Supporting
roller
L/2 L/2
Loading
roller
L
Menor dispersión en los resultados.
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Revestimiento de Hormigón Proyectado Permanente
1. Shotcrete temporal
2. Geotextil & membrana
3. Hormigón vertido en sitio
permanente
Absorción de energía
Drivers de cambio en el diseño
— Construcción mecanizada y automatizada
— Cultura en seguridad (acceso limitado del hombre)
— Membranas impermeabilizantes pulverizadas
— Tecnología avanzada de fibras
— Ensayos para determinar propiedades del CRF/SRF
— Dispositivos de control de calidad
— Técnicas de diseño mejoradas
1. Shotcrete permanente
2. Membrana pulverizada
opcional
Resistencia residual

Sostenibilidad en WestConnex, M4-M5 Link Tunnel
- Túnel vial de 7.5 km en Sídney, Australia, con soporte permanente de shotcrete reforzado
con Dramix® 4D 65/35BG, secciones entre 23 y 34 m de ancho y vida útil >100 años.
(f R1k =3.5 MPa y f R3k =3 MPa).
- Reducción de espesor del revestimiento en aprox. 20% (Proyecto del Año ASA 2021).
- Ahorros de $11 M y 33,000 ton de CO 2 equivalente.
Reducción de Espesor y Optimización del Soporte
Debido al avance en
técnicas de diseño,
caracterización de los
materiales, desarrollo
de membranas
lanzadas, fibras de
acero de gran
performance, es
1
2
3
Shotcrete temporal
Geotextil y membrana
Hormigón moldeado
1
2
Shotcrete permanente
Membrana lanzada
(opcional)
factible optimizar el
soporte y reducir las
emisiones de CO 2 .
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.

Conclusiones
1. El HRF es un material compuesto cuyo desempeño depende de las propiedades del material de refuerzo,
calidad de sus componentes y del proceso de producción. Sus especificaciones deben ser definidas según las
condiciones del suelo o roca.
2. Existe un amplio marco normativo para evaluar, diseñar y caracterizar el HRFA, donde la evaluación de su
ductilidad en función de la resistencia residual es fundamental para asegurar una adecuada redistribución de
cargas y control de fisuras.
3. En el SRF, se debe considerar ensayos de resistencia residual además de los ensayos absorción de energía para
asegurar una caracterización completa que permita asegurar el cumplimiento de requisitos técnicos mínimos
según EN 14487-1.
4. Los ensayos de viga según EN 14651 / NCh3624 permiten determinar las propiedades del HRF según Model
Code 2010, mientras que los ensayos según EN 14488-3, método B, facilitan su determinación en el SRF.
5. Las fibras de acero contribuyen con la capacidad de carga, durabilidad y sostenibilidad de las estructuras, ya
que permiten optimizar los materiales (acero y hormigón) y reducir la huella de carbono.
Propiedad de ©Bekaert. La reproducción o copia del presente documento no está permitida, salvo autorización expresa o por escrito de ©Bekaert.