Estudio experimental y numérico del comportamiento a cortante de hormigones reforzados con fibras de poliolefina y acero

Esta Tesis aporta una importante informacion en relacion a las propiedades del hormigon reforzado con fibras sometido a esfuerzo cortante. Las fibras, como material de refuerzo del hormigon, resultan adecuadas para la sustitucion parcial o total de la armadura de cortante en elementos estructurales. Este empleo evita el coste de mano de obra de la elaboracion y colocacion de la armadura tradicional de cercos o estribos como refuerzo a cortante en elementos de hormigon armado. Para los ensayos se han empleado las mitades residuales de probetas de hormigones fibroreforzados ensayadas previamente a flexotraccion. El conocimiento precedente del comportamiento a flexion de estos hormigones permitio obtener datos relevantes respecto al comportamiento del mismo tipo de hormigon ante diferentes esfuerzos. Tambien, se han elaborado nuevos hormigones reforzados con fibras de poliolefina para profundizar en el conocimiento de este tipo de material como refuerzo de hormigon. En todos los casos, la realizacion de esta investigacion se justifica con la finalidad de demostrar el uso practico de este material compuesto y las ventajas que su uso implica. El conocimiento de las propiedades del hormigon reforzado con fibras, ante diferentes tipos de solicitaciones, implica un gran avance tanto en investigacion como en realizaciones practicas. Esta Tesis permite mejorar dicho entendimiento, a la vez que desarrolla consideraciones a tener en cuenta en el caso de emplear fibras como refuerzo del hormigon. Asi, el hormigon reforzado con fibras ha sido ensayado ante diferentes situaciones de carga y sustentacion. Los resultados obtenidos avalan la consecucion de los objetivos planteados: • Desarrollar un metodo de ensayo apropiado para analizar el comportamiento a cortante del hormigon reforzado con fibras, y evaluar su resistencia residual postfisuracion ante dicho esfuerzo. • Contrastar los resultados experimentales con los fundamentos normativos para evaluar el uso de los hormigones fibro-reforzados y permitir la sustitucion total o parcial del tradicional refuerzo de cercos a cortante, a la vez que reducir la armadura de flexion. • Verificar que el hormigon reforzado con fibras de acero se ajusta a la teoria de cortefriccion en elementos fisurados sometidos a esfuerzo rasante. • Obtener los patrones de fisuracion del hormigon fibro-reforzado mediante tecnica de video-extensometria. • Analizar el comportamiento del hormigon reforzado con fibras de poliolefina ante esfuerzos de traccion directa, fractura en modo mixto y estudiar el efecto tamano frente a este ultimo. -----------ABSTRACT---------- This Thesis provides significant information regarding the properties of fibre reinforced concrete subjected to shear stress. Fibres, as a concrete reinforcement material, are suitable for partial or total replacement of shear reinforcement in structural elements. This use avoids the cost of the elaboration and placement of traditional stirrups as shear reinforcement in reinforced concrete elements. Residual halves of fibre reinforced concrete specimens tested prior on bending have been used. The previous knowledge of the bending behaviour of these concretes allowed obtaining relevant data regarding the behaviour of the same type of concrete against different efforts. In addition, new concretes reinforced with polyolefin fibres have been developed to deepen the knowledge of this type of material as a concrete reinforcement. In all cases, the development of this research is justified in order to demonstrate the practical use of this composite material and the advantages that its use implies. The knowledge of the properties of fibre reinforced concrete, against different types of loading, implies a significant advance in its research aspect and practical applications. This thesis aims to increase this understanding, while developing considerations to take into account in the case of using fibres as a reinforcement of concrete. Thus, fibre reinforced concrete has been tested against different loading and supporting situations. The results obtained justify the achievement of the following objectives: • To employ an appropriate test method to analyse the shear behaviour of fibre reinforced concrete, and to assess its residual post-cracking stress. • To contrast experimental results with regulatory standards to evaluate the use of fibre reinforced concretes and to allow replacement of traditional stirrups, while reducing bending reinforcement. • To verify that concrete reinforced with steel fibres follows the guidelines set by the shear-friction theory on cracked elements subjected to shear stress. • To obtain cracking patterns of fibre reinforced concrete by using digital image correlation technique. • To analyse the behaviour of polyolefin fibre reinforced concrete subject to direct tensile, mixed mode fracture and to study the size effect under the former loading mode.