Resumen
Estudios como los de Alani (2013) y CEMEX (2002) dicen que la función principal
de los pisos de concreto en el sector industrial es permitir un adecuado soporte a la
aplicación de cargas. De manera similar, afirman que debido a estas cargas, se
acentúa la posibilidad de un agrietamiento del piso. Por esta razón, se han utilizado
técnicas como el refuerzo con varillas de acero. Lamentablemente estos refuerzos
tienden a ser obsoletos, debido a la necesidad de una protección tridimensional contra
la fisuración del concreto y un proceso constructivo en un menor tiempo.
El estudio del agrietamiento del concreto ha sido investigado y se ha concluido que la
fisuración se presenta cuando existen fuerzas que exceden la resistencia a tensión del
concreto. En este contexto, el uso de fibras como refuerzo se presenta como una
solución a este problema. Varios estudios han demostrado que las fibras de acero y
polipropileno, se utilizan con tres objetivos principales: reducir el ancho de fisura,
alcanzar un comportamiento dúctil tras el agrietamiento; y contribuir a un mejor
control, ya que mejora la resistencia residual, ductilidad y características mecánicas
del mismo. Sin embargo, es importante considerar que el costo del uso de estos
elementos de refuerzo es elevado. Por ello, es necesario un análisis de optimización,
que permita lograr eficientar las respuestas mecánicas considerando la interacción
piso-suelo.
La presente tesis analiza la contribución de las fibras de acero y polipropileno a la
respuesta mecánica y el agrietamiento de piso de concreto apoyados en terraplenes de
diferentes características mecánicas. Con este objetivo, el estudio contempla análisis
experimentales, así como modelaciones por elemento finito y análisis estadístico de
optimización. Los resultados muestran una buena capacidad mecánica del piso
reforzado con fibras en bajas dosificaciones y espesores de entre 70 y 80 mm,
presentando una alta rigidez cuando son apoyados en suelos de arena limosa con 2 %
de cemento.
Abstract
Alani (2013) and CEMEX (2002) said that the main function of concrete slabs in the
industrial sector is to generate an adequate support to apply loads. Also they affirm
that these loads increase the possibility of cracks generation in the concrete. For this
reason, the use of conventional reinforced concrete has been applied in concrete
floors. Unfortunately, this reinforcement tends to be obsolete, due to the scarce
tridimensional protection against the cracking and the requirement to reduce the time
of construction process.
The study of cracking process in the concrete has been invested. It has been
concluded that the cracking occurs when the loads exceed the tensile strength of the
concrete. In this context, the use of fiber reinforced concrete has been presented as a
solution to this problem. Also, it has been demonstrated that steel and polypropylene
fibers are used with three main aims: reduce the crack width, achieve a ductile
behavior in the post-cracking phase; and control the cracking process. In this context,
the fiber reinforced concrete increases the residual strength, ductility and mechanical
behavior of the concrete. However, it is important to consider that the cost of the fiber
as reinforcement is high. So, optimization analysis is necessary in order to efficiently
achieve the mechanical responses in the interaction slab-embankment.
This thesis analyzes the contribution of steel and polypropylene fibers in mechanical
responses and cracking process in fiber reinforced concrete slabs, when these are
supported on embankments with different mechanical characteristics. To this end, the
study was divided in experimental stages, finite element analysis and optimization
statistical analysis. The results show good mechanical ability in fiber reinforced
concrete floor with low dosage and thickness between 70 and 80 mm, with high
rigidity when it is supported in loamy sand and 2% of cement.
