Comportamiento a flexión de vigas de concreto reforzado con fibras de polipropileno sometidas a cargas cíclicas

Abstract

La siguiente investigación presenta los resultados del estudio experimental del comportamiento a flexión y la capacidad de absorción de energía de vigas de concreto reforzado con fibras de polipropileno para cuatro diferentes dosificaciones de fibra 1.8kg/m3, 4.5 kg/m3, 6.0 kg/m3 y 7.5kg/m3, dos mezclas control sin fibras y dos tamaños diferentes de agregado grueso (TMN, 12.7mm y 19mm) después de estar bajo dos patrones de carga de tipo cíclico con 40 y 80 repeticiones (C1 y C2) controlando en ambos casos la amplitud de la carga, la cual se consideró constante e igual al 65% del módulo de ruptura promedio. Para las dosificaciones establecidas y las propiedades mecánicas de las fibras usadas, las probetas presentaron un comportamiento de ablandamiento debido a la caída repentina de la carga después de la fisuración, por lo tanto, los esfuerzos residuales calculados después de la rotura y la tenacidad se vieron significativamente afectados por la aplicación de las cargas externas de naturaleza cíclica ya que las probetas perdieron aún más la capacidad de mantener la carga. Adicional a lo anterior se evaluó la pérdida de resistencia de las fibras después de 110 días de exposición en cuatro concentraciones de iones de alcalinos de sodio y potasio (NaOH y KOH) teniendo en cuenta la composición de la solución de poros que simulan el ambiente de un concreto tradicional con solo cemento denominado 0% y tres concretos con adición de humo de sílice entre 5% y 15%. Las fibras expuestas a una concentración de 0% fueron las que más reaccionaron con el medio alcalino, disminuyendo el esfuerzo último de tensión en 16.17% con respecto a las fibras en estado natural (igual a 510.26MPa). En las fibras con adición de humo de sílice para los grupos de 5% y 10% se disminuyó el esfuerzo último de tensión en 5.11% y 1.74% respectivamente, para el último grupo (15%) el esfuerzo no se vio afectado por la concentración alcalina, incluso se obtuvo un ligero mayor valor de resistencia última de 526.65MPa. (Texto tomado de la fuente)

The following experimental study researched the behavior of reinforced concrete beams with four different PP fibre dosages 1.8kg/m3, 4.5 kg/m3, 6 kg/m3 y 7.5kg/m3 subject to cyclic flexural loading. Using two control samples with no fibre dosage, and varying coarse aggregates (TMN, 12.7mm y 19mm), limiting load applications to 65% of average ultimate moment was applied in 40 and 80 cycle tests (C1 y C2). For fiber added beams, there was a stiffness loss after cracking “flexural softening”, hence, residual stress and toughness were significantly affected by the cyclic nature of loading for test samples lost their capacity to withstand loading. PP fiber strength loss was evaluated after 110 days of NaOH and KOH exposure, using four different ion concentrations to simulate the composition of the cement pore solution expected environment of traditional “0%” cement, and three different concentrations of fly ash and silica fume concrete. Fibres from 0% cement had the highest reaction to the alkaline environment, reducing up to 16.77% of tensile strength from unexposed fibres. Fibres with different fly ash concentrations 5% and 10% reducing up to 5.11% to 1.74% respectively tensile strength. In the last one group (15%) the tensile strength was not affected by the alkaline environment their strength in up to 3.21% more than patron group.