Sostenimiento Cómo decidir la fibra idónea Palabras clave: ACERO DEFORMACIÓN, ESTRUCTURAL, FIBRA, HORMIGÓN, HRF, MACROSINTÉTICA, REFUERZO, SOSTENIMIENTO, TÚNEL.. - Charles ALLEN, Director. Tunnelling Ltd. (Londrés) Traducción: INDUSTRIAS DEL UBIERNA, S.A (Bekaert) El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) para aplicación en obras subterráneas se ha venido utilizando desde hace tres décadas en hormigones proyectados y desde hace aproximadamente dos décadas en dovelas de túnel. Este artículo se centra en la utilización de las fibras para fines estructurales en hormigón proyectado y dovelas prefabricadas de hormigón para estructuras de obras subterráneas de ingeniería civil, tales como túneles y soterramientos. D Debido al crecimiento de la aplicación de hormigón proyectado reforzado con fibras de acero (HPRFA) que se des- arrolló en el sector de la obra subterránea, varios fabricantes se introdujeron en el mercado, pre- sentando diseños con una variedad de fibras de acero para escoger y especificar. Al principio, las especificaciones de refuerzo con fibras de ace- ro eran a menudo básicas y preceptivas, espe- cificando únicamente una serie de dosificacio- nes por m3 de hormigón, ignorando factores ta- les como características de rechazo, resistencia a tracción y aspecto de la fibra. En el transcurso de los años, cuando se ad- quirió mayor conocimiento acerca del comporta- miento de las fibras de acero en el hormigón, las especificaciones de rendimiento se volvieron más relevantes y se empezaron a desarrollar nuevos métodos de ensayo para controlar y medir el ren- dimiento. Hacia finales de 1990 empezó a ser más fácil para los calculistas especificar fibras de acero para utilizar tanto en hormigones proyecta- dos como en dovelas de túnel. Sin embargo, du- rante este mismo período, se empezaron a intro- ducir una serie de fibras sintéticas en el mercado de la construcción de obras subterráneas. Se trataba de fibras macrosintéticas y microsintéti- cas, generalmente fabricadas a partir de poliole- finas, pero más concretamente de polipropileno. El primero se utilizaba para mejorar el comporta- miento del hormigón en incendios, reduciendo considerablemente el resquebrajamiento y el se- gundo para comportamiento estructural, en competencia con las fibras de acero. Así que hoy hay un cierto grado de confu- sión en el mercado acerca del tipo genérico de fibra que el calculista debe escoger. Cada tipo de fibra tiene sus propias características y aplicaciones adecuadas(6), pero aquí nos cen- traremos en su utilización para fines estructu- rales en hormigón proyectado y dovelas pre- fabricadas de hormigón para estructuras de obras subterráneas de ingeniería civil, tales como túneles y soterramientos. Rendimiento de las fibras estructurales Los principales parámetros del hormigón re- forzado con fibra (HRF) que guardan relación con el diseño de la lamina de sostenimiento del túnel, son la capacidad de absorber el mo- mento flector, resistencia a tracción indirecta, resistencia a flexión (y residual a flexión) y va- lores de ductilidad (o tenacidad). En el transcurso de los años se han des- arrollado muchos métodos de ensayo para medir y determinar el comportamiento del HRF. Estos incluyen ensayos de viga, ensayos de placa circular y cuadrada y, más reciente- mente, ensayo de doble punzonado (o Barce- lona). El factor común de cada uno de estos ensayos es la medida de la capacidad del HRF para continuar soportando y llevando la carga después de que la matriz de hormigón se haya fisurado. Esto es, en efecto, la esen- cia del comportamiento del HRF. Tras la primera fisura de la matriz de hormi- gón, las fuerzas de tracción se redistribuyen a las fibras, que actúan de puente en la fisura. Si el HRF continua soportando la carga a medi- da que más fisuras se propagan y tiene lugar la deformación, entonces es fácil entender que la fluencia de las fibras es un parámetro muy importante. Fibras Macrosintéticas comparadas con Fibras de Acero Hay un gran número de fibras macrosinté- ticas disponibles en el mercado, fabricadas de una variedad de polímeros orgánicos y de di- ferentes geometrías. El módulo de elasticidad del acero es de aproximadamente 200 GPa, mientras que el de las fibras macrosintéticas oscila generalmente entre 2 y 10 GPa. Ade- más de requerir mayor esfuerzo para alcanzar un nivel similar de resistencia, las fibras macro- sintéticas, al igual que el hormigón, presentan un comportamiento elasto-plástico inherente bajo carga, por lo que es fácil llegar a la con- clusión que las fibras macrosintéticas presen- tarán unas características de fluencia mayor que las fibras de acero bajo una carga soste- nida (Fig. 1). Debido a la significativamente más baja ri- gidez de las fibras sintéticas en comparación con las fibras de acero, es inevitable que el ta- maño de las fisuras en el HRF sintéticas sea mayor que en el HRF de acero, siendo las car- gas y las condiciones iguales. [Figura 1] .- Fluencia a largo plazo (deformación en 1/100 mm) versus tiempo (días) [Lambrechts 2005]. 192 74