WEBVTT

1
00:00:03.068 --> 00:00:08.146
[Orador 1]: Hola, en esta lección trataremos sobre el
posicionamiento de las fibras, es decir,

2
00:00:08.146 --> 00:00:13.288
sobre la orientación y distribución de las
fibras dentro de un elemento de hormigón

3
00:00:13.288 --> 00:00:18.053
reforzado con fibras, cómo podemos medirlo
y qué factores influyen, ya que es

4
00:00:18.053 --> 00:00:22.443
determinante especialmente para la
fiabilidad de este tipo de material.

5
00:00:22.643 --> 00:00:26.503
Como es bien sabido, la aportación de las
fibras discretas aleatoriamente

6
00:00:26.503 --> 00:00:30.470
distribuidas en el amasado del hormigón
puede mejorar el comportamiento del

7
00:00:30.470 --> 00:00:34.491
material, especialmente en todos los
mecanismos relacionados con la tracción

8
00:00:34.491 --> 00:00:36.958
hasta incluso servir como refuerzo
estructural.

9
00:00:37.158 --> 00:00:41.434
Para ello, los mecanismos de refuerzo de
las fibras deben activarse en las zonas

10
00:00:41.434 --> 00:00:45.602
fisuradas y dependerá del número de fibras
presentes en dichas fisuras y de su

11
00:00:45.602 --> 00:00:49.663
inclinación y longitud embebida que la
acción de dichas fibras sea efectiva.

12
00:00:49.863 --> 00:00:54.194
El posicionamiento aleatorio de las fibras
está fuertemente influenciado por factores

13
00:00:54.194 --> 00:00:58.217
como la relación de su longitud con el
tamaño del molde, la forma y la posición

14
00:00:58.217 --> 00:01:01.879
del llenado del mueble o el tipo de
hormigón y su forma de compactación.

15
00:01:02.079 --> 00:01:06.053
En definitiva, las resistencias residuales
que las fibras estructurales pueden

16
00:01:06.053 --> 00:01:09.873
aportar al hormigón están directamente
relacionadas con el número de fibras

17
00:01:09.873 --> 00:01:11.887
presentes en la superficie de fractura.

18
00:01:12.087 --> 00:01:15.719
Como se puede observar en las gráficas que
se muestran en la transparencia,

19
00:01:15.719 --> 00:01:19.696
investigaciones al respecto han encontrado
relaciones prácticamente lineares entre

20
00:01:19.696 --> 00:01:21.856
las fuerzas residuales y el número de
fibras.

21
00:01:22.056 --> 00:01:25.510
Además, las fibras se posicionan
aleatoriamente en posiciones y

22
00:01:25.510 --> 00:01:28.743
orientaciones que pueden mejorar o
empeorar su efectividad.

23
00:01:28.943 --> 00:01:32.890
Como puede verse en la diapositiva,
algunas disposiciones pueden resultar

24
00:01:32.890 --> 00:01:37.495
favorables o desfavorables o incluso puede
haber fibras dobladas en la propia sección

25
00:01:37.495 --> 00:01:40.237
que no pueden contribuir en el proceso de
fractura.

26
00:01:40.437 --> 00:01:43.755
Por lo tanto, la orientación y
distribución de las fibras es decisiva en

27
00:01:43.755 --> 00:01:47.634
los ensayos de fractura, cuyos resultados,
al final, son los que se utilizan para el

28
00:01:47.634 --> 00:01:48.569
diseño estructural.

29
00:01:48.769 --> 00:01:52.504
Además, debemos tener en cuenta cómo se
posicionan las fibras en piezas con

30
00:01:52.504 --> 00:01:56.239
tamaños y formas distintas a las del
laboratorio, a la hora, sobre todo, de

31
00:01:56.239 --> 00:01:58.663
extrapolar los resultados al cálculo
estructural.

32
00:01:58.863 --> 00:02:02.870
Por otro lado, el factor de orientación y
los modelos existentes han demostrado ser

33
00:02:02.870 --> 00:02:06.877
herramientas muy útiles para el uso fiable
de las fibras como material estructural,

34
00:02:06.877 --> 00:02:10.005
por lo que debemos conocerlos y serán
estudiados en esta lección.

35
00:02:10.205 --> 00:02:14.495
Cabe destacar que los modelos existentes
ya tienen en cuenta la posibilidad de

36
00:02:14.495 --> 00:02:18.396
utilizar fibras flexibles que son una
alternativa atractiva hoy en día.

37
00:02:18.596 --> 00:02:23.335
Como método de obtención de valores
representativos, los conteos manuales en

38
00:02:23.335 --> 00:02:28.200
sectores iguales permiten verificar el
material fabricado y es de alto interés

39
00:02:28.200 --> 00:02:31.550
poder contrastar con modelos predictivos
los teóricos.

40
00:02:31.872 --> 00:02:36.512
Por lo tanto, gracias a los resultados
experimentales y a los modelos, podríamos

41
00:02:36.512 --> 00:02:40.565
optimizar el material y mejorar la
fiabilidad y respuesta estructural.

42
00:02:40.765 --> 00:02:44.865
En ausencia de ninguna acción exterior, la
distribución aleatoria de las fibras

43
00:02:44.865 --> 00:02:47.599
implicaría una distribución isotrópica de
las fibras.

44
00:02:47.799 --> 00:02:51.688
Sin embargo, las condiciones isotrópicas
solamente tienen lugar en una situación

45
00:02:51.688 --> 00:02:54.150
ideal en la fabricación de un elemento de
hormigón.

46
00:02:54.350 --> 00:02:57.936
En general, la presencia de barreras
físicas como el encofrado durante el

47
00:02:57.936 --> 00:03:01.174
vertido del hormigón son factores que
tienen gran influencia en el

48
00:03:01.174 --> 00:03:02.669
posicionamiento de las fibras.

49
00:03:02.869 --> 00:03:06.812
En resumen, las principales fuentes de
anisotropía en el hormigón son el efecto

50
00:03:06.812 --> 00:03:10.453
pared y aquellos efectos que tienen que
ver con el método de llenado y de

51
00:03:10.453 --> 00:03:11.548
compactación del elemento,

52
00:03:11.748 --> 00:03:16.088
como puede ser la influencia del flujo del
hormigón autocompactante o el punto de

53
00:03:16.088 --> 00:03:16.998
vertido.

54
00:03:17.198 --> 00:03:20.855
En cuanto al flujo del hormigón
autocompactante, éste tiene que alinear

55
00:03:20.855 --> 00:03:24.879
las fibras en la dirección del mismo,
provocando una orientación preferente en

56
00:03:24.879 --> 00:03:28.955
la dirección perpendicular a la superficie
de fractura en una probeta estándar,

57
00:03:28.955 --> 00:03:31.359
elevando las resistencias residuales
obtenidas.

58
00:03:31.559 --> 00:03:35.092
En cuanto al vibrado, éste tiende a
orientar las fibras en el plano

59
00:03:35.092 --> 00:03:39.428
perpendicular a la dirección del vibrado y
en general, vibrados cortos afectan muy

60
00:03:39.428 --> 00:03:41.677
ligeramente a la orientación de las
fibras.

61
00:03:41.877 --> 00:03:45.904
Se ha comprobado que las fibras rígidas y
de mayor densidad que el hormigón tienden

62
00:03:45.904 --> 00:03:48.409
a orientarse por efecto de la gravedad y
el vibrado.

63
00:03:48.609 --> 00:03:51.823
Por otro lado, los resultados
experimentales han confirmado que las

64
00:03:51.823 --> 00:03:55.427
fibras de poliolefina de menor densidad
que el hormigón no ascienden por el

65
00:03:55.427 --> 00:03:56.402
vibrado externo.

66
00:03:56.602 --> 00:04:00.620
En definitiva, la cuestión que aparece es
cómo podemos medir la orientación y

67
00:04:00.620 --> 00:04:04.692
distribución de las fibras y establecer
valores, qué valores son esperables en

68
00:04:04.692 --> 00:04:06.543
función de los factores comentados.

69
00:04:06.743 --> 00:04:10.572
Para ello se han utilizado meteoros
estereológicos o tomografías y rayos X.

70
00:04:10.772 --> 00:04:13.754
Incluso se han realizado pruebas con
fluidos de semejante reología a la del

71
00:04:13.754 --> 00:04:14.754
hormigón.

72
00:04:14.540 --> 00:04:19.482
Sin embargo, la herramienta más accesible
en cualquier laboratorio es la utilización

73
00:04:19.482 --> 00:04:24.424
del coeficiente de orientación establecido
por Crenshaw en 1975 y obtener resultados

74
00:04:24.424 --> 00:04:27.402
experimentales mediante conteos manuales
de fibras.

75
00:04:27.602 --> 00:04:32.001
Como se ha comentado anteriormente, una
fibra que gira tiene un ángulo crítico en

76
00:04:32.001 --> 00:04:36.345
función de la distancia a un plano de
corte a partir de la cual no alcanzaría el

77
00:04:36.345 --> 00:04:39.315
mismo y por lo tanto no aparecería en un
conteo manual.

78
00:04:39.515 --> 00:04:42.969
Por lo tanto, el coeficiente de
orientación permite obtener una relación

79
00:04:42.969 --> 00:04:46.812
entre el número de fibras teórico, si
todas estuvieran perfectamente orientadas,

80
00:04:46.812 --> 00:04:50.704
perpendiculares al plano de fractura, y el
número de fibras real que aparecerá al

81
00:04:50.704 --> 00:04:54.304
contar las fibras que atraviesan una
sección en función de su orientación y

82
00:04:54.304 --> 00:04:55.278
distribución.

83
00:04:55.478 --> 00:04:59.313
Desde otro punto de vista podría decirse
que si todas las fibras estuvieran

84
00:04:59.313 --> 00:05:03.460
orientadas perfectamente perpendiculares a
la superficie de fractura el valor del

85
00:05:03.460 --> 00:05:07.607
coeficiente de orientación sería 1 y por
lo tanto este coeficiente de orientación

86
00:05:07.607 --> 00:05:11.805
aparece como un coeficiente reductor del
número de fibras esperable en una sección

87
00:05:11.805 --> 00:05:15.849
en función de la fracción volumétrica y la
geometría de la sección de la fibra.

88
00:05:16.049 --> 00:05:20.139
Este valor puede obtenerse mediante las
ecuaciones que se han mostrado en la

89
00:05:20.139 --> 00:05:22.577
diapositiva previa y que anunció Krenzel
en 1975.

90
00:05:22.777 --> 00:05:26.571
Y existe la posibilidad también de
utilizar métodos que lo predicen en

91
00:05:26.571 --> 00:05:30.366
función de las condiciones de hormigonado
como veremos a continuación.

92
00:05:30.566 --> 00:05:35.374
Estos modelos permiten obtener algunos
valores de referencia para situaciones

93
00:05:35.374 --> 00:05:40.183
isotrópicas y también de distribución en
secciones cuadradas o rectangulares.

94
00:05:40.383 --> 00:05:44.279
Viendo los valores aportados por los
distintos modelos, normalmente en las

95
00:05:44.279 --> 00:05:48.335
zonas centrales de las probetas se
consideran condiciones isotrópicas, siendo

96
00:05:48.335 --> 00:05:50.044
el valor más aceptado el de 0,5.

97
00:05:50.244 --> 00:05:55.046
En las zonas de influencia de las paredes,
a unas distancias menores que la mitad de

98
00:05:55.046 --> 00:05:59.618
la longitud de fibra de una pared, este
valor se considera como en una situación

99
00:05:59.618 --> 00:06:02.222
bidimensional subiendo hasta valores de
0,637.

100
00:06:02.422 --> 00:06:06.370
Cabe destacar que los resultados
encontrados en la bibliografía

101
00:06:06.370 --> 00:06:08.791
especializada varían entre 0,42 y 0,8.

102
00:06:08.991 --> 00:06:13.073
También que además existen ya modelos que
permiten obtener también valores para

103
00:06:13.073 --> 00:06:15.219
fibras flexibles como las de poliorefina.

104
00:06:15.419 --> 00:06:20.484
También aportan tablas y distribuciones
esperables y todo ello permite tener una

105
00:06:20.484 --> 00:06:24.395
idea predictiva de cómo se comportará el
material en fractura.

106
00:06:24.595 --> 00:06:28.239
En cuanto al efecto del hormigón
autocompactante, se ha aceptado que el

107
00:06:28.239 --> 00:06:32.405
valor central de las probetas sube hasta
valores próximos a 0,6 por la acción del

108
00:06:32.405 --> 00:06:33.335
flujo.

109
00:06:33.535 --> 00:06:37.680
Esto se ha obtenido al considerar que el
flujo ideal está teniendo lugar en capas

110
00:06:37.680 --> 00:06:41.773
virtuales de espesor de la longitud de
fibra y considerando los bordes entre las

111
00:06:41.773 --> 00:06:42.772
capas como paredes.

112
00:06:42.972 --> 00:06:47.528
Con estas consideraciones, el coeficiente
de orientación de una probeta estándar de

113
00:06:47.528 --> 00:06:51.472
hormigón vibrado sería de 0,6,
considerando las paredes y la longitud de

114
00:06:51.472 --> 00:06:52.457
fibra de 60 mm.

115
00:06:52.657 --> 00:06:56.633
Si consideramos además el hormigón
autocompactante, el coeficiente de

116
00:06:56.633 --> 00:06:58.973
orientación alcanzaría el valor de 0,64.

117
00:06:59.223 --> 00:07:03.244
Esto puede verse mejor en las dos
diapositivas siguientes, en las que se

118
00:07:03.244 --> 00:07:07.606
observa cómo los resultados con hormigón
autocompactante son superiores por el

119
00:07:07.606 --> 00:07:12.081
mayor coeficiente de orientación y cómo
esta mejora se produce principalmente en

120
00:07:12.081 --> 00:07:14.008
las zonas centrales de la probeta.

121
00:07:14.208 --> 00:07:18.678
Con lo tanto, mediante análisis y conteos
de superficies de fractura podemos obtener

122
00:07:18.678 --> 00:07:23.095
valores representativos del coeficiente de
orientación y evaluar cómo influyen cada

123
00:07:23.095 --> 00:07:24.227
uno de estos efectos.

124
00:07:24.427 --> 00:07:27.743
Además, como se puede ver en la
diapositiva, estos conteos permiten

125
00:07:27.743 --> 00:07:31.562
incluso contar el número de fibras rotas o
arrancadas durante los procesos de

126
00:07:31.562 --> 00:07:35.531
fractura, siendo de gran valor para el uso
del hormigón reforzado con fibras con

127
00:07:35.531 --> 00:07:36.637
finalidad estructural.

128
00:07:36.837 --> 00:07:40.683
También pueden cortarse las probetas por
otras secciones y obtener valores de

129
00:07:40.683 --> 00:07:44.226
coeficiente de orientación en diversas
secciones como puede verse en la

130
00:07:44.226 --> 00:07:48.477
diapositiva y esto permite la obtención de
mapas de posicionamiento de las fibras que

131
00:07:48.477 --> 00:07:52.273
permiten explicar algunos de los efectos
encontrados en probetas de diversos

132
00:07:52.273 --> 00:07:53.336
tamaños y hormigones.

133
00:07:53.536 --> 00:07:57.730
Un ejemplo muy interesante es este en el
que se evaluó un efecto de la posición del

134
00:07:57.730 --> 00:08:01.005
hormigonado llenando las probetas desde el
centro o desde un lado

135
00:08:01.238 --> 00:08:03.302
con un hormigón autocompactante.

136
00:08:03.502 --> 00:08:07.607
Como puede verse, cuando las probetas se
llenaron desde el centro, el coeficiente

137
00:08:07.607 --> 00:08:11.302
de orientación en las zonas de la
superficie de fractura fue muy elevado,

138
00:08:11.302 --> 00:08:15.459
por lo que lo recomendable es llenar las
probetas con hormigón autocompactante con

139
00:08:15.459 --> 00:08:18.385
fibras de un lado al otro de la probeta y
en una sola vez.

140
00:08:18.585 --> 00:08:23.707
Este resultado es más realista y además,
como se puede ver, proporciona un valor

141
00:08:23.707 --> 00:08:28.635
medio de coeficiente de orientación
superior aunque la superficie de fractura

142
00:08:28.635 --> 00:08:29.608
sea menor.

143
00:08:29.808 --> 00:08:33.234
Otro ejemplo útil fue observar la
distribución del coeficiente de

144
00:08:33.234 --> 00:08:37.517
orientación en probetas de mayor altura y
compactadas con el triple de energía de

145
00:08:37.517 --> 00:08:38.458
vibrado.

146
00:08:38.658 --> 00:08:42.423
Como se puede ver no se produjo ningún
efecto de flotado de las fibras.

147
00:08:42.623 --> 00:08:48.366
También se realizó para un elemento de
longitud de tipo viga con hormigón

148
00:08:48.366 --> 00:08:52.710
autocompactante reforzado con fibras de
poliolefino.

149
00:08:52.910 --> 00:08:56.636
Los mapas de coeficiente de orientación
permitieron concluir que este se

150
00:08:56.636 --> 00:09:00.992
incrementó para mayores longitudes, dando
mejores resultados cuanto más alejados del

151
00:09:00.992 --> 00:09:01.982
punto de vertido.

152
00:09:02.182 --> 00:09:06.698
En este caso, además, se eliminaron las
paredes laterales para quitar el efecto

153
00:09:06.698 --> 00:09:10.694
combinado del flujo de hormigón
autocompactante y el efecto pared y se

154
00:09:10.694 --> 00:09:14.921
comprobó la significativa mejora del
coeficiente de orientación gracias al

155
00:09:14.921 --> 00:09:19.322
flujo y mejorando este efecto para mayores
longitudes que las de laboratorio.

156
00:09:19.522 --> 00:09:23.198
Como comentarios finales, decir que
existen importantes fuentes de anisotropía

157
00:09:23.198 --> 00:09:26.923
que pueden ser aprovechados en el diseño
estructural del hormigón reforzado con

158
00:09:26.923 --> 00:09:27.923
fibras.

159
00:09:27.892 --> 00:09:32.648
Entre ellos destaca el flujo del hormigón
autocompactante, ya que tiende a alinear

160
00:09:32.648 --> 00:09:37.111
las fibras de acero o de poliolefina con
su dirección, mejorando el factor de

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00:09:37.111 --> 00:09:38.085
orientación.

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00:09:38.285 --> 00:09:41.995
También cabe destacar que la distribución
y orientación de las fibras está

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00:09:41.995 --> 00:09:45.859
fuertemente influida por el efecto de
pared y esto puede ser aprovechado para

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00:09:45.859 --> 00:09:47.317
mejorar su respuesta estructural.

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00:09:47.517 --> 00:09:53.188
Finalmente, concluir diciendo que se puede
estimar el factor de orientación en el

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00:09:53.188 --> 00:09:58.793
hormigón reportado con fibras y que puede
ser de gran utilidad e interés para el

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00:09:58.793 --> 00:10:04.331
diseño estructural y que por lo tanto los
factores que influyen en él deben ser

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00:10:04.331 --> 00:10:06.403
estudiados cuidadosamente.