[Orador 1]: Hola, en esta lección trataremos sobre el sobre la orientación y distribución de las fibras dentro de un elemento de hormigón reforzado con fibras, cómo podemos medirlo y qué factores influyen, ya que es determinante especialmente para la fiabilidad de este tipo de material. Como es bien sabido, la aportación de las fibras discretas aleatoriamente distribuidas en el amasado del hormigón puede mejorar el comportamiento del material, especialmente en todos los mecanismos relacionados con la tracción hasta incluso servir como refuerzo estructural. Para ello, los mecanismos de refuerzo de las fibras deben activarse en las zonas fisuradas y dependerá del número de fibras presentes en dichas fisuras y de su inclinación y longitud embebida que la acción de dichas fibras sea efectiva. El posicionamiento aleatorio de las fibras está fuertemente influenciado por factores como la relación de su longitud con el tamaño del molde, la forma y la posición del llenado del mueble o el tipo de hormigón y su forma de compactación. En definitiva, las resistencias residuales que las fibras estructurales pueden aportar al hormigón están directamente relacionadas con el número de fibras presentes en la superficie de fractura. Como se puede observar en las gráficas que se muestran en la transparencia, investigaciones al respecto han encontrado relaciones prácticamente lineares entre las fuerzas residuales y el número de fibras. Además, las fibras se posicionan aleatoriamente en posiciones y orientaciones que pueden mejorar o empeorar su efectividad. Como puede verse en la diapositiva, algunas disposiciones pueden resultar favorables o desfavorables o incluso puede haber fibras dobladas en la propia sección que no pueden contribuir en el proceso de fractura. Por lo tanto, la orientación y distribución de las fibras es decisiva en los ensayos de fractura, cuyos resultados, al final, son los que se utilizan para el diseño estructural. Además, debemos tener en cuenta cómo se posicionan las fibras en piezas con tamaños y formas distintas a las del laboratorio, a la hora, sobre todo, de extrapolar los resultados al cálculo estructural. Por otro lado, el factor de orientación y los modelos existentes han demostrado ser herramientas muy útiles para el uso fiable de las fibras como material estructural, por lo que debemos conocerlos y serán estudiados en esta lección. Cabe destacar que los modelos existentes ya tienen en cuenta la posibilidad de utilizar fibras flexibles que son una alternativa atractiva hoy en día. Como método de obtención de valores representativos, los conteos manuales en sectores iguales permiten verificar el material fabricado y es de alto interés poder contrastar con modelos predictivos los teóricos. Por lo tanto, gracias a los resultados experimentales y a los modelos, podríamos optimizar el material y mejorar la fiabilidad y respuesta estructural. En ausencia de ninguna acción exterior, la distribución aleatoria de las fibras implicaría una distribución isotrópica de las fibras. Sin embargo, las condiciones isotrópicas solamente tienen lugar en una situación ideal en la fabricación de un elemento de hormigón. En general, la presencia de barreras físicas como el encofrado durante el vertido del hormigón son factores que tienen gran influencia en el posicionamiento de las fibras. En resumen, las principales fuentes de anisotropía en el hormigón son el efecto pared y aquellos efectos que tienen que ver con el método de llenado y de compactación del elemento, como puede ser la influencia del flujo del hormigón autocompactante o el punto de vertido. En cuanto al flujo del hormigón autocompactante, éste tiene que alinear las fibras en la dirección del mismo, provocando una orientación preferente en la dirección perpendicular a la superficie de fractura en una probeta estándar, elevando las resistencias residuales obtenidas. En cuanto al vibrado, éste tiende a orientar las fibras en el plano perpendicular a la dirección del vibrado y en general, vibrados cortos afectan muy ligeramente a la orientación de las fibras. Se ha comprobado que las fibras rígidas y de mayor densidad que el hormigón tienden a orientarse por efecto de la gravedad y el vibrado. Por otro lado, los resultados experimentales han confirmado que las fibras de poliolefina de menor densidad que el hormigón no ascienden por el vibrado externo. En definitiva, la cuestión que aparece es cómo podemos medir la orientación y distribución de las fibras y establecer valores, qué valores son esperables en función de los factores comentados. Para ello se han utilizado meteoros estereológicos o tomografías y rayos X. Incluso se han realizado pruebas con fluidos de semejante reología a la del hormigón. Sin embargo, la herramienta más accesible en cualquier laboratorio es la utilización del coeficiente de orientación establecido por Crenshaw en 1975 y obtener resultados experimentales mediante conteos manuales de fibras. Como se ha comentado anteriormente, una fibra que gira tiene un ángulo crítico en función de la distancia a un plano de corte a partir de la cual no alcanzaría el mismo y por lo tanto no aparecería en un conteo manual. Por lo tanto, el coeficiente de orientación permite obtener una relación entre el número de fibras teórico, si todas estuvieran perfectamente orientadas, perpendiculares al plano de fractura, y el número de fibras real que aparecerá al contar las fibras que atraviesan una sección en función de su orientación y distribución. Desde otro punto de vista podría decirse que si todas las fibras estuvieran orientadas perfectamente perpendiculares a la superficie de fractura el valor del coeficiente de orientación sería 1 y por lo tanto este coeficiente de orientación aparece como un coeficiente reductor del número de fibras esperable en una sección en función de la fracción volumétrica y la geometría de la sección de la fibra. Este valor puede obtenerse mediante las ecuaciones que se han mostrado en la diapositiva previa y que anunció Krenzel en 1975. Y existe la posibilidad también de utilizar métodos que lo predicen en función de las condiciones de hormigonado como veremos a continuación. Estos modelos permiten obtener algunos valores de referencia para situaciones isotrópicas y también de distribución en secciones cuadradas o rectangulares. Viendo los valores aportados por los distintos modelos, normalmente en las zonas centrales de las probetas se consideran condiciones isotrópicas, siendo el valor más aceptado el de 0,5. En las zonas de influencia de las paredes, a unas distancias menores que la mitad de la longitud de fibra de una pared, este valor se considera como en una situación bidimensional subiendo hasta valores de 0,637. Cabe destacar que los resultados encontrados en la bibliografía especializada varían entre 0,42 y 0,8. También que además existen ya modelos que permiten obtener también valores para fibras flexibles como las de poliorefina. También aportan tablas y distribuciones esperables y todo ello permite tener una idea predictiva de cómo se comportará el material en fractura. En cuanto al efecto del hormigón autocompactante, se ha aceptado que el valor central de las probetas sube hasta valores próximos a 0,6 por la acción del flujo. Esto se ha obtenido al considerar que el flujo ideal está teniendo lugar en capas virtuales de espesor de la longitud de fibra y considerando los bordes entre las capas como paredes. Con estas consideraciones, el coeficiente de orientación de una probeta estándar de hormigón vibrado sería de 0,6, considerando las paredes y la longitud de fibra de 60 mm. Si consideramos además el hormigón autocompactante, el coeficiente de orientación alcanzaría el valor de 0,64. Esto puede verse mejor en las dos diapositivas siguientes, en las que se observa cómo los resultados con hormigón autocompactante son superiores por el mayor coeficiente de orientación y cómo esta mejora se produce principalmente en las zonas centrales de la probeta. Con lo tanto, mediante análisis y conteos de superficies de fractura podemos obtener valores representativos del coeficiente de orientación y evaluar cómo influyen cada uno de estos efectos. Además, como se puede ver en la diapositiva, estos conteos permiten incluso contar el número de fibras rotas o arrancadas durante los procesos de fractura, siendo de gran valor para el uso del hormigón reforzado con fibras con finalidad estructural. También pueden cortarse las probetas por otras secciones y obtener valores de coeficiente de orientación en diversas secciones como puede verse en la diapositiva y esto permite la obtención de mapas de posicionamiento de las fibras que permiten explicar algunos de los efectos encontrados en probetas de diversos tamaños y hormigones. Un ejemplo muy interesante es este en el que se evaluó un efecto de la posición del hormigonado llenando las probetas desde el centro o desde un lado con un hormigón autocompactante. Como puede verse, cuando las probetas se llenaron desde el centro, el coeficiente de orientación en las zonas de la superficie de fractura fue muy elevado, por lo que lo recomendable es llenar las probetas con hormigón autocompactante con fibras de un lado al otro de la probeta y en una sola vez. Este resultado es más realista y además, como se puede ver, proporciona un valor medio de coeficiente de orientación superior aunque la superficie de fractura sea menor. Otro ejemplo útil fue observar la distribución del coeficiente de orientación en probetas de mayor altura y compactadas con el triple de energía de vibrado. Como se puede ver no se produjo ningún efecto de flotado de las fibras. También se realizó para un elemento de longitud de tipo viga con hormigón autocompactante reforzado con fibras de poliolefino. Los mapas de coeficiente de orientación permitieron concluir que este se incrementó para mayores longitudes, dando mejores resultados cuanto más alejados del punto de vertido. En este caso, además, se eliminaron las paredes laterales para quitar el efecto combinado del flujo de hormigón autocompactante y el efecto pared y se comprobó la significativa mejora del coeficiente de orientación gracias al flujo y mejorando este efecto para mayores longitudes que las de laboratorio. Como comentarios finales, decir que existen importantes fuentes de anisotropía que pueden ser aprovechados en el diseño estructural del hormigón reforzado con fibras. Entre ellos destaca el flujo del hormigón autocompactante, ya que tiende a alinear las fibras de acero o de poliolefina con su dirección, mejorando el factor de orientación. También cabe destacar que la distribución y orientación de las fibras está fuertemente influida por el efecto de pared y esto puede ser aprovechado para mejorar su respuesta estructural. Finalmente, concluir diciendo que se puede estimar el factor de orientación en el hormigón reportado con fibras y que puede ser de gran utilidad e interés para el diseño estructural y que por lo tanto los factores que influyen en él deben ser estudiados cuidadosamente.