Influencia de Altas Temperaturas en el Comportamiento Mecánico del Hormigón Reforzado con Fibras

Abstract

La adición de fibras de acero permite mejorar la respuesta mecánica del hormigón. Los principales beneficios se obtienen en el comportamiento a tracción donde las fibras unen ambas caras de las fisuras, generando una mayor ductilidad que está relacionada con el deslizamiento de las fibras respecto de la matriz de hormigón. Algunos estudios muestran que las fibras de acero también mejoran las propiedades mecánicas residuales del hormigón luego de la exposición a altas temperaturas, situación que puede darse tanto en condiciones de servicio como accidentales. En este trabajo se simula el comportamiento del hormigón reforzado con fibras (HRF) expuesto a altas temperaturas mediante un modelo termo-mecánico no lineal. Para modelar el material compuesto se utiliza una generalización de la teoría de mezclas extendida al campo térmico. Para la matriz de hormigón se utiliza un modelo termo-mecánico de plasticidad acoplada con daño térmico y para las fibras un modelo elastoplástico que simula la respuesta de arrancamiento dependiente de la temperatura. Para su calibración se tiene en cuenta la variación de la respuesta al arrancamiento de las fibras con la temperatura obtenida a partir de ensayos de arrancamiento luego de exposición a la temperatura y la degradación de las propiedades mecánicas que experimenta la matriz de hormigón en función de la temperatura máxima alcanzada. La parte térmica de los modelos, tanto en el caso del hormigón como en el caso de las fibras, es no lineal incorporando la variación de las propiedades térmicas a través de una variable interna dependiente de la historia térmica. Se describe el modelo utilizado y se presentan ejemplos de aplicación térmicos y otros en los que se reproducen ensayos de resistencia residual a flexión de vigas de HRF luego de exposición a altas temperaturas que muestran que la adición de fibras de acero mejora la resistencia residual de los hormigones expuestos a altas temperaturas. La comparación de los resultados numéricos con los experimentales permite validar la herramienta numérica.