Investigación experimental comparativa de vigas de hormigón reforzado con fibras de acero

Five different batches of class C20 concrete, containing Dramix-RC-80/60-BN steel fibers (SFs) as additives at doses of 0, 30, 40, 50 and 60 kg/m3, and six Ø 15x30 cm prisms were poured from each batch. Standard crushing tests were run on all the specimens and the respective load-displacement and stress-strain curves were plotted. Toughness, ultimate compressive strength and the modulus of elasticity were determined for all specimens. The compressive strength and modulus of elasticity declined in 30 kg/m3 steel-fiber-additive concrete (SFAC) by 9% and 7% compared to the reference C20 concrete without SFs, and the area under the load-deflection curve grew more than twofold. In concrete with a higher SF dosage, the differences in strength and elasticity were around I0% whilst toughness was about the same. Because toughness values were similar in 30, 40, 50 and 60 kg/m3 plain SF-additive concrete and the strength and modulus of elasticity were slightly better in the mixes with the smallest proportion of SF for reasons of economy, 30 kg/m3 was taken as the optimum dose of steel fiber to be added to the reinforced concrete used in a second phase of the study. Hence, of the six reinforced concrete (RC) beams made, all of equal size and with the same under-reinforced tensile reinforcement design, three were made with concrete containing the above-mentioned dose of SF. In addition to compressive strength, these beams were tested for flexural strength, which was found to be 18%) greater for the SFARC beams than the ordinary RC beams, and the upper arms of the load versus mid-span deflection curves prior to ultimate failure of the SFARC beams were considerably longer than the same arms on the curves for ordinary RC beams.Se han utilizado cinco lotes diferentes de hormigón clase C20 cuatro de ellos con fibras de acero (FA), identificadas como Dramix-CR-80/60-BN, en cuatro proporciones diferentes: 30, 40, 50 y 60 kg/m3 y el quinto exento de FA. De cada lote se elaboraron 6 probetas cilíndricas de Ø 15x30 cm. Se midió la resistencia a compresión de todas las probetas así como las relaciones carga-deformación. Se determinó la dureza, la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad de las probetas. La resistencia a compresión y los módulos de elasticidad del hormigón con un contenido de 30 kg/m 3 de fibras (SFA) disminuyeron en un 9% y en un 7% respecto al hormigón de referencia (C20) sin FA, mientras que el área limitada por la curva carga deformación aumenta más del doble. Con los hormigones de mayor cantidad de FA esas proporciones están alrededor del 10% y el incremento de la dureza es casi la misma. Debido a que los valores de las durezas de los hormigones con 30, 40, 50 y 60 kg/m3 de FA están muy próximos y dado que tanto la resistencia como el módulo de elasticidad del primero son incluso ligeramente superiores a los del último, por razones de economía la dosis de 30 kg/m3 dé fibra de acero es la seleccionada como óptima para el hormigón armado (SFARC). Se fabricaron seis probetas de hormigón armado (RC) de iguales dimensiones, todas ellas con barras de acero de la misma capacidad de tensión, diseñadas para que alcanzaran un valor mínimo de rotura a compresión con la proporción de acero más baja. Tres de las probetas se elaboraron adicionando fibras de acero en una proporción de 30 kg/m3. Los ensayos de rotura a compresión de esas probetas se complementaron con ensayos de rotura a flexión: el resultado obtenido fue un 18% superior en el caso de las vigas SFACR que en el caso de las vigas RC, y la zona superior de la sección central de las curvas de carga-deformación antes de la última rotura de las SFARC, ha dado un valor considerablemente superior que el correspondiente a las vigas RC