Hormigón Reforzado con Fibras Sometido a Temperaturas Elevadas

Abstract

La incorporación de fibras de acero al hormigón provoca mejoras en la respuesta del material, fundamentalmente en tracción. El principal mecanismo de trabajo de las fibras es su efecto de cosido de las fisuras que da lugar a un aumento de la ductilidad que depende del mecanismo de deslizamiento de las fibras respecto de la matriz de hormigón. Muchas veces se usa el hormigón reforzado con fibras (HRF) en aplicaciones en las que puede resultar expuesto a temperaturas elevadas, ya sea en condiciones de servicio como accidentales. Se ha observado que la adición de fibras de acero también mejora las propiedades mecánicas de hormigones expuestos a altas temperaturas.
A los efectos de verificar ese efecto beneficioso, en el presente trabajo se simula el comportamiento del HRF expuesto a altas temperaturas. 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 de las fibras. Se tiene en cuenta la variación de la respuesta al arrancamiento de las fibras con la temperatura en forma indirecta, a través de la degradación de las propiedades mecánicas que experimenta la matriz de hormigón en la que están insertas en función de la temperatura máxima alcanzada.
En el trabajo se describe el modelo utilizado y se presentan ejemplos de aplicación en los que se reproducen ensayos de resistencia residual a flexión luego de exposición a altas temperaturas. La comparación de los resultados numéricos con los experimentales permite validar la herramienta numérica. Al igual que en los ensayos, se observa que el agregado de fibras de acero mejora la resistencia residual de los hormigones expuestos a altas temperaturas.