Hormigón de alta resistencia reforzado con fibras bajo cargas de impacto

Abstract

En esta tesis se analizan experimental y numéricamente los principales factores que afectan la respuesta a nivel estructural de vigas de hormigón de altas resistencias reforzado con fibras sometidas a cargas de impacto. La campaña experimental fue realizada en el marco de un proyecto de investigación conjunto entre investigadores del Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación Tecnológica (LEMIT) de la ciudad de La Plata e investigadores del Instituto de Estructuras de la Universidad Nacional de Tucumán. Se ensayaron vigas de hormigón de altas resistencias reforzado fibras bajo cargas de impacto por medio del Drop – Weight Impact Test bajo diferentes velocidades de impacto del proyectil y con diferentes contenidos de fibras de acero con ganchos en los extremos (sin fibras, con 40 y 80 kg/m3). Se midieron fuerzas de impacto, aceleraciones de las vigas, flechas remanentes y anchos de fisuras para impactos repetidos. A partir de ciertas velocidades de impacto, las vigas se fisuraron en la zona central. Mientras las vigas de hormigón simple se partieron en dos, las vigas reforzadas con fibras mantuvieron integridad gracias al efecto de las fibras. Las fibras de acero se arrancaron sin cortarse. En ningún caso se produjo daño localizado en la zona de impacto del proyectil. Complementariamente, se llevaron a cabo trabajos de modelación numérica por medio del hidrocódigo LS-Dyna y el modelo constitutivo para hormigón Karagozian y Case. A tal fin, se desarrolló una metodología para la calibración de los parámetros del modelo Karagozian y Case con la cual fue posible incluir el efecto de las fibras en la respuesta post pico del hormigón. El modelo numérico se utilizó para diseñar la campaña experimental, analizar el comportamiento a impacto e interpretar los resultados experimentales. Adicionalmente, los modelos numéricos permitieron predecir resultados (fuerzas de impacto, reacciones en los apoyos, aceleraciones y desplazamientos verticales) para velocidades de impacto del proyectil que superaban la capacidad de los equipos empleados para las mediciones. Se estudiaron la influencia de las fuerzas de inercia en la repuesta estructural de las vigas y la energía que absorben las vigas para velocidades de impacto en las cuales se produce su rotura. Combinando resultados experimentales y numéricos se cuantificó el efecto de las fibras en la performance de las vigas sometidas a impacto.