Fibras de acero Wirand para Shotcrete.pdf

FIB RA FIB RAS S DE DE ACE A CERO RO WI WIRA RAND ND® Ele lement leme nto o est stru st ruct ctur ura al pa para ra el el refuerzo refuerzo refue rzo del del Sho Shotc Sho tcre rete te stru ruct ctur S ment refu re fue erzo tcrete

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FIBRAS DE DE ACERO ACERO PARA PARA SHOTCRETE SHOTCRETE FIBRAS

FIBRAS

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FIBRAS

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Hist ó ri rico co de dell uso lass Fibras Fibra n la l a Cons onstr truc ucci ciió n u so de la Fibr ibra as een trucc Murall Mur alla a de China Chin a (214 (214 a.C a.C..)

Muros en la Mesopot Mesopotamia amia (1.400 a.C.)

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Tip ipos os de Fib ibras ras en en el merca merc ado Fibras de vidrio Fibras de carbono Fibras sintéticas Fibras metálicas Diversos tipos tip os de fibras fibr as

(198 (1 980) 0) Fib Fibras ras Sintéti Sin téticas cas

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Fi b r as d e ac er o WIR WIRA ND® FS3N DESCRIPCION

Fibra WIRAND® FS3N en alambre de acero trefilado en bajo contenido de carbono para el refuerzo del hormigón

Largo L

DIMENSIONES

Diámetro D

: 0.75 mm

Largo L

: 33 mm

Relación Esbeltez L/D

: 44

Diámetro D

FORMA

Los ganchos se las extremidades de la fibra WIRAND ® FS3N garantizan la máxima

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Fibras de acero WIRAND® FS3N CARACTERÍSTICAS

MECÁNICAS

DEL

ALAMBRE Rm (Tensión de ruptura

por tracción del alambre) l (Elongación a la ruptura)

Módulo de elasticidad

: > 1,100 Mpa : < 4% : 210,000 MPa

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Shotcrete reforzado con Fibras de acero WIRAND EMBALAJE La fibra WIRAND® es acondicionada en grandes Big Bag de 600, 750, 950 Kg de peso, o en cajas de cartón de 20 Kg

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Fibras de acero : WIRAND® FS3N CLASIFICACIÓN DE FIBRAS MET Á LICAS (ASTM A820)   

Alambre cortado en frío Lamina cortada Extracción a partir de masa fundida, otros PAR Á METROS QUE DESCRIBEN LA CALIDAD DE LA FIBRA

  

Radio de Aspecto (Longitud / Diámetro) Resistencia a la tensión Forma geométrica CARACTERÍSTICAS MEC Á NICAS DE LA FIBRA

  

Peso Específico Módulo de Young o Módulo de elasticidad Módulo de Tensión de ruptura por tracción

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Fibras de acero WIRAND® FS3N

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Fibras de acero WIRAND® FS3N Mayor RESISTENCIA A LA TENSIÓ TENSIÓN

Resistencia Residual

FORMA GEOMÉTRICA RELACIÓN DE FORMA

Mejor ductilidad

Alta resistencia a la tensión

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Fibras de acero WIRAND® FS3N

RESISTENCIA A LA TENSIÓN

FIBRA WIRAND

FORMA FORMA GEOMÉ ÉTRICA GEOM GEOMÉTRICA RELACIÓN DE FORMA

OTRA FIBRA

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Fibras de acero WIRAND® FS3N 0.85

RESISTENCIA A LA TENSIÓN FORMA GEOMÉTRICA RELACIÓ RELACIÓN DE FORMA



Longitud = cte

0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 38

ESBELTEZ =

42

Longitud Diámetro

46

50

La fibra es más esbelta Mayor cantidad de fibras por masa

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Fibras de acero WIRAND® FS3N PESO ESPECÍ ESPECÍFICO MÓDULO MÓDULO DEDE YOUNG YOUNG



Peso entre volumen de un determinado material



Las dosificaciones de fibra se pueden representar en función a su volumen, dosis y peso específico

MÓDULO DE TENSIÓN DE RUPTURA POR TRACCION ELONGACIÓN A L A ROTURA

% Volumen =

Dosificación PE

x 100

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Fibras de acero WIRAND® FS3N PESO ESPECÍFICO MÓMÓDULO DULO DEDE YOUNG YOUNG MÓDULO DE TENSIÓN DE RUPTURA POR TRACCION



Incremento de esfuerzo entre el cambio a la deformación unitaria



Comparando dos hilos de una misma sección sometidas a una misma fuerza transversal, la que presente mayor deformación, tendrá menor módulo de elasticidad

ELONGACIÓN A L A ROTURA

E=

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Fibras de acero WIRAND® FS3N PESO ESPECÍFICO MÓDULO MÓDULO DEDE YOUNG YOUNG MÓDULO DE TENSIÓ TENSIÓN DE RUPTURA POR TRACCION ELONGACIÓN A L A ROTURA



Relación entre la fuerza axial a tracción necesaria para lograr el fallo completo de un determinado material y la sección transversal que este tiene

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Fibras de acero WIRAND® FS3N PESO ESPECÍFICO



Relación entre la longitud a la que falla determinada sección sometida a tracción y su longitud original

MÓDULO MÓDULO DEDE YOUNG YOUNG MÓDULO DE TENSIÓN DE RUPTURA POR TRACCION ELONGACIÓ ELONGACIÓN A L A ROTURA

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Valores de resistencia mecánica y módulo de elasticidad para diverso tipos de fibras y matrices (BENTUR & MINDESS, 1990) Diámetro

Densidad

Módulo de elasticidad

Resistencia a la tracción

Deformación en rutptura

(um)

(g/cm3)

(Gpa)

(MPa)

(%)

Acero

5 - 500

7,84

190 - 210

0,50 - 2,00

0,50 - 3,50

Vidrio

9 - 15

2,60

70 - 80

2,40

2.00 - 3,50

0,02 - 0,40

2,60

160-200

3,00 - 3,50

2,30

20 - 200

0,90

5,00 - 7,70

0,50 - 0,75

8,00

Kevlar

10

1,45

65 - 133

3,60

2,10- 4,00

Carbono

9

1,90

230

2,60

1,00

Nylon

-

1,10

4,00

0,90

13 - 15

Celulosa

-

1,20

10

0,30 - 0,50

-

18

1,18

14,00 - 19,50

0,40 - 1,00

3

Polietileno

-

0,95

0,30

0,7 x 10-3

10

Fibra de madera

-

1,50

71

0,90

-

10 - 50

1 - 50

-

0,80

3,0

-

2,50

10 - 45

3,7 x 10-3

0,02

Material

Amianto Polipropileno

Acrílico

Sisal Matriz de cemento (para comparación)

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Shotcrete Es

un

concreto

obtenido

de

una

mezcla

de

materiales

preconfeccionados, que se proyecta mediante una bomba y flujo de aire comprimido aplicándose hacia una superficie y se compacta al mismo tiempo con la fuerza de impacto. 1954: American Concrete Institute (ACI) defini ó oficialmente

“Es un mortero o concreto proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie”.

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Shotcrete : Materiales constituyentes

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Shotcrete : Requerimientos m ínimos Adherencia Espesor Ductilidad Durabilidad Resistencia a edades tempranas Resistencia a la compresión Resistencia a la tracción

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Shotcrete : Propiedades y caracter ísticas Densidad superior al concreto habitual Baja relación de agua/cemento Alta resistencia, solidez y durabilidad Baja absorción o baja permeabilidad Buena resistencia al intemperismo Buena adherencia a materiales, como: Extrema flexibilidad y Fácil aplicación

     

Roca Madera Acero Ladrillo Piedra Suelo, etc

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¿ Por qué reforzar el Shotcrete con Fibras de acero WIRAND ? Concreto 

Material frágil



Baja resistencia a la tensión



Muy pobre capacidad de deformación

Fibras de acero Wirand Elevada resistencia a la tracción



Elevado módulo de elasticidad



Mayor contenido de fibras en el concreto



Distribución homogénea de las fibras



Fácil aplicación y ahorro de tiempo



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Shotcrete reforzado con fibras de acero WIRAND Además:

Ductilidad O O T T N N E E M M E E R R C C N N I I

Absorción de energía

Rebote

Resistencia al impacto

Propagación de grietas

Resistencia a la flexión

Tiempo de operación

Resistencia solicitación térmica S E G U R I D A D

R R E E D D U U C C C C I I Ó Ó N N

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Solución en Concreto Armado Convencional

Solución en Concreto Reforzado con Fibras de Acero

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Shotcrete reforzado con fibras de acero WIRAND

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Distribución de las fibras de acero en el shotcrete

Fibras de acero Wirand Red tridimensional

Fibras de acero Wirand Concreto l anzado

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ENSAYOS

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Normas sobre los ensayos de flexión sobre viga para la determinación de la primera resistencia de fisuración y del índice de ductilidad y resistencia residual Contexto Europeo: UNI 11039 Steel Fiber Reinforced Concrete EFNARC Eurocodigo prn-14488 Testing Sprayed Concrete: Flerural Strenghs RILEM Contexto Americano: ASTM C1018 Standard Test Method for Flexural Toughness and First-Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam WithThird-Point Loading) ASTM C1399 Test Method for Obtaining Average Residual-Strength of Fiber-Reinforced Concrete ASTM C1550 Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete and Shotcrete (Using Centrally Loaded Round Determinate Panel) Ensayo Japones:

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Comportamiento Dúctil Prueba a flexión sobre viga Debido a que energía absorbida por las fibras que se adhieren al concreto durante la rotura.

Ensayo de flexión sobre viga para la determinación de la resistencia de primera

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Comportamiento Dúctil

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Shotcrete reforzado con Fibras de acero WIRAND Ensayos a Flexión Acero

Sintéticas

Volumen 0,5 % - 39 Kg/m 3

Volumen 0,5 % - 4,55 Kg/m 3

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Comportamiento dúctil – Requisito mínimo para el uso estructural del hormigón fibroreforzado

prUNI/CIS/SC4 - Progettazione, esecuzione e controllo degli elementi struttural i in

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Concreto Lanzado - EFNARC

Prueba de punzonado según EFNARC SNCF ‘89 – UNI 10834

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Concreto Lanzado - EFNARC

Prueba de punzonado sobre losa para determinar la absorción de energía de deformación

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Concreto Lanzado con fibras de acero ASTM C1550

Prueba de punzonado según ASTM 1550

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A P L I C A C I O N E S

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Aplicaciones en Revestimiento de Tú neles Revestimiento primario  Hormigón

proyectado.

Revestimiento Definitivo  Hormigón

proyectado  Hormigón vaciado Anillos Prefabricados  Dovelas

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FIBRAS DE ACERO WIRAND® Aplicaci ó n del Shotcrete Vía Seca Vía Hú meda

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¿ Vía seca o Vía h ú meda ? El producto final obtenido de ambos procesos de shotcrete es muy similar La vía seca es la más empleada debido a factores como: el escaso acceso en las labores para transitar la mezcla de los camiones; y además, éste emplea equipos pequeños y muy compactos. Se pueden transportar con relativa facilidad en las labores mineras. La vía húmeda es ideal para aplicaciones mineras y civiles de gran producción, donde se está conduciendo excavaciones profundas o túneles largos y donde el acceso permite el empleo de equipos y camiones para operar en forma más o menos continua. La decisión de usar el Shotcrete, vía seca o húmeda, dependerá

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Diversas Comparaciones Vía Seca

• • • • • • • • •

Vía Húmeda

Depende de habilidad y experiencia del shotcretero para su colocación Variación de las resistencias - falta o exceso de materiales usados en mezcla

•

El equipo es fácilmente transportado Desempeño muy bajo en la colocación (2 m3 - 4 m3 x hora, buena condición) Depende de equipo y/o estructura para llegar a lugares elevados El Shotcretero está en área de peligro

• •

Demasiado rebote, y requiere de varias pasadas para lograr espesor requerido Alta contaminación en área de lanzado Mayor cantidad de partículas en

•

Depende de habilidad y conocimientos del operador del robot La resistencias no varían (mezcla es homogénea en cantidades precisas) no hay faltantes ni excedentes. La mezcla es fácilmente transportable Desempeño bueno en la colocación (8 m3 a 10 m3 x hora) El brazo hidráulico permite alcanzar lugares altos El robot está en el área de peligro, el operador no está en riesgo Rebote menor al 10% x m3

• •

Baja contaminación en área de lanzado Menor cantidad de partículas en

•

• •

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FIBRAS DE ACERO WIRAND® Aplicaci ó n Shotcrete Vía Seca

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Vista general de trompo de mezcla, cinta de árido que alimentan al equipo para bombeo de mezcla seca.

Equipo tradicional para bombeo de mezcla seca.

Introducción de áridos y cemento según mezcla prevista en tolva alimentadora de

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Introducción de las fibras. Las fibras sueltas se involucran como cualquier árido dentro de la mezcla

Salida de la mezcla trompo hacia la cinta de transporte de áridos.

Cinta de áridos, con la mezcla

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Vista detallada de la mezcla, las fibras están total y uniformemente dispuestas dentro de la mezcla seca lista para el bombeo.

Vista de la cinta transportadora de áridos, siendo alimentada por el tropo de premezcla.

Vista detallada de la mezcla dentro de la boca de la bomba que está enviando material hacia

Importante: La mezcla no produce ningún efecto abrasivo sobre las mangueras, ya que la distribución homogénea de la fibra, como un árido adicional de la mezcla, hace que pase sin inconvenientes.

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Proceso de proyección , manguera con conexión de agua en el pico.

Vista detallada de la mezcla proyectada. Es posible visualizar las fibras dentro de la matriz perfectamente distribuidas.

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FIBRAS DE ACERO WIRAND® Aplicaci ó n Shotcrete Vía Hú meda

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Vista detallada con la introducción de la fibra de acero Wirand, en el camión mezclador.

Adición del agua en la mezcla del concreto

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Interior mina, traspaso de la mezcla del concreto hacia el equipo vía húmeda Alpha

Vista del concreto con fibras de acero

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Aplicación de vía húmeda sobre la excavación

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FIBRAS DE ACERO WIRAND® Técnica de aplicaci ó n

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Algunas consideraciones Ángulo de aplicación: 90º Giro en la boquilla: 20 – 30 cm φ

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Algunas consideraciones Correcto

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Algunas consideraciones Incorrecto

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