En una línea de estudio innovadora en la región, un grupo de flamantes graduados de la Facultad de Ingeniería de la UNNE realizó ensayos de agregado de macrofibras sintéticas en losas de viguetas pretensadas de hormigón y tubos estructurales. «Nuestros resultados exponen el potencial de este material como refuerzo en el hormigón y sientan las bases para seguir investigando con esta tecnología constructiva”, destacaron.
Lourdes Margarita Coronel, Bruno Javier Galassi, y Gonzalo Gabriel Wandelow son tres profesionales que recientemente se graduaron en la carrera de Ingeniería Civil en la UNNE con la calificación de «10 – Sobresaliente» en el Trabajo Final de Carrera.
Cuando, como estudiantes, empezaron a transitar el último tramo del cursado de la misma, también comenzaron a pensar en el momento tan esperado del Trabajo Final de graduación y qué temática poder elegir.
Los tres coincidían en querer desarrollar un trabajo final sobre tecnología del hormigón, para lo cual se contactaron con la ingeniera Kristel Roshdestwensky, docente de la cátedra «Hormigón Armado II», quien les comentó la relevancia que venía tomando la aplicación de fibras sintéticas al hormigón en pisos industriales.
Tras una instancia de revisión bibliográfica para conocer el estado actual del conocimiento, consideraron pertinente probar este material como refuerzo en losas de viguetas pretensadas y en tubos estructurales.
Específicamente se pusieron el objetivo de estudiar la aplicación de fibras sintéticas en la capa de compresión de losas de viguetas pretensadas como reemplazo de la armadura de repartición y control de temperatura, como así también en tubos estructurales como reemplazo o refuerzo estructural de la malla electrosoldada.
Recientemente se presentó el Trabajo Final «Comportamiento y aplicación del hormigón reforzado con fibras sintéticas en distintas tipologías estructurales», que recibió máxima calificación y aportó a visibilizar el potencial de este tipo de material como alternativa en estructuras de hormigón.
El trabajo demandó un largo proceso, con pruebas del uso de las fibras, de dosificación y mezcla, construcción de prototipos, ensayos en laboratorio, modelados computacionales, estudios de costos y hasta análisis de aspectos ambientales.
En diálogo con UNNE, el equipo de flamantes profesionales, la Ing. Lourdes M. Coronel, el Ing. Bruno J. Galassi y el Ing. Gonzalo G. Wandelow, acompañados del Ing. Alejandro R. Ruberto, docente de FI-UNNE y tutor académico, brindaron detalles del proyecto realizado y destacaron la posibilidad de abordar una temática de relevancia actual.
«Además de la excelencia del trabajo en cuanto a la aplicación de los conocimientos adquiridos, también quiero destacar el tema abordado, que es una tecnología de punta y que esperamos pueda seguir siendo estudiada desde nuestra Universidad», resaltó el Ing. Ruberto.
Un material muy demandado.
El hormigón convencional es uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción, pero constituye un material frágil, especialmente debido a su comportamiento limitado frente a esfuerzos de tracción, razón por la cual se incorporan barras de acero en su matriz en diferentes tipologías estructurales para control de fisuras o repartición uniforme de las cargas.
Desde hace varios años, como una alternativa, se empezó a utilizar el hormigón reforzado con fibras ya que la inclusión de las mismas en la mezcla aumenta su tenacidad y reduce la aparición de fisuras, aportando así beneficios adicionales y compensando las deficiencias principales del hormigón convencional permitiendo en ciertas ocasiones sustituir la armadura.
Así, el uso de las fibras en el hormigón evidencia un crecimiento exponencial, aunque es progresiva su aplicación específica a los distintos tipos de tipologías o materiales, «por eso consideramos viable estudiar su aplicación en dos tipologías estructurales de gran uso en la región como son losas de viguetas pretensadas y tubos estructurales» explicó el Ing. Galassi.
Comentó que, en el marco de los ensayos, las preparaciones del hormigón se hicieron con la colaboración de la firma Melmix y las losas se fabricaron y ensayaron en la firma privada Viguetec, mientras los tubos se fabricaron en la empresa Viguetec y se ensayaron en el Laboratorio de Materiales y Estructuras (LABMAE) de Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Nordeste.
En cuanto a los resultados obtenidos, el Ing. Wandelow detalló que en el caso de las losas se pudo demostrar que las fibras de polipropileno compiten eficazmente con el refuerzo convencional, reduciendo costos, mejorando el rendimiento estructural en condiciones de servicio y superando la carga máxima para la que fueron diseñadas.
En tanto, relativo a los tubos, el refuerzo con fibras resulta económicamente rentable, pero se requieren estudios complementarios u otras metodologías de ensayos en cuanto a la resistencia y el comportamiento post-fisuración.
Relevancia.
Señaló que incluso el Reglamento Argentino que se usa para estructuras no considera el uso de fibras, lo cual evidencia lo novedoso del tema en el país.
Desde el equipo a cargo del estudio remarcaron que en el proyecto se analizó un número limitado de muestras, lo que se alinea con el objetivo inicial de realizar una prueba exploratoria para evaluar el comportamiento preliminar del sistema.
No obstante, consideran que los resultados obtenidos son válidos como punto de partida, ya que permiten identificar tendencias generales y plantear hipótesis sobre el desempeño del material en su utilización en losas y tubos.
En esa línea, el Ing. Ruberto sostuvo que el proyecto cumple con las premisas que se busca desde la Cátedra Trabajo Final de la Facultad de Ingeniería de la UNNE de abordar temáticas-problemáticas reales de la región con enfoques innovadores, enriqueciendo así la experiencia para el estudiante y también haciendo un aporte a la sociedad.
Ensayos en Losas.
En el informe del Trabajo Final se detalla que para el caso de la incorporación de las fibras en la capa de compresión de losas se propuso el reemplazo de las habituales mallas electrosoldadas por fibras sintéticas con el objetivo de optimizar los costos asociados al material y al montaje del sistema y mejorar ciertas propiedades mecánicas, como la resistencia a la fisuración y la durabilidad del hormigón.
Según los resultados, la losa de viguetas con refuerzo de fibras presenta un ahorro de 13% del costo-costo por metro cuadrado si se compara con la alternativa tradicional, lo cual es un valor importante teniendo en cuenta las dimensiones usuales de las losas.
Las fibras de polipropileno compiten eficazmente con el refuerzo convencional, mejorando el rendimiento estructural en condiciones de servicio y superando en 42% la carga máxima para la que fueron diseñadas.
La experiencia en el uso de fibras en losas sobre el suelo respalda su comportamiento favorable en entrepisos convirtiéndola en una opción viable y segura.
Además, el polipropileno destaca por su resistencia a la corrosión y su desempeño en diversas condiciones de exposición, incluidas situaciones de fuego y se obtiene una terminación más rugosa de las losas que facilita la adherencia de las capas superiores.
Respecto al análisis de la propiedad conocida como «modo de rotura», aunque la ductilidad lograda con fibras es inferior a la obtenida con la malla de acero, se considera suficiente para permitir deformaciones que alerten de una posible falla estructural.
En tanto el modo de falla en las losas convencionales es frágil, lo que hace necesaria la aplicación de refuerzos en la capa de compresión, aunque incremente notablemente los costos. Ante esto, las losas con fibras representan una alternativa rentable, ofreciendo un mejor comportamiento en servicio y un rendimiento comparable en términos de rotura.
Ensayos en Tubos.
Los tubos de hormigón suelen instalarse en entornos agresivos y pueden transportar fluidos químicamente reactivos, exposición que representa una de las principales desventajas de las tuberías de hormigón armado, ya que las fisuras favorecen la filtración de contaminantes y la corrosión de la armadura interna, comprometiendo la estabilidad estructural.
Para reducir la fisuración se requiere un aumento de la cuantía de acero y del espesor del tubo, lo que deriva en volúmenes excesivos de hormigón e incrementos de costos, ante lo cual las fibras también representan una alternativa.
En el estudio de la FI-UNNE se evaluó el aporte estructural de las fibras sintéticas en los tubos de hormigón y para ello se fabricaron muestras con distintas configuraciones para los diámetros seleccionados: 2 tubos de HRF, 2 tubos de HRF con refuerzo de malla electrosoldada y 2 tubos solo con malla.
Según se observó, la opción de caños reforzados con fibras destaca como una alternativa económicamente atractiva, ya que su implementación genera un ahorro de 23% para los caños de 40cm y de 13% para los de 60cm en comparación con la alternativa comercial.
Asimismo, y al compararlos con la opción que cumple con la norma IRAM, el ahorro asciende a 30% y 22% para los caños de 40 y 60 respectivamente, evidenciando una diferencia apreciable desde el punto de vista económico.
En tanto en los ensayos no se alcanzaron los requerimientos esperados en cuanto a resistencia y comportamiento post-fisuración, pero en las recomendaciones del trabajo se considera para futuras investigaciones evaluar tubos de clases superiores cuyo espesor mayor podría favorecer el proceso de fabricación y permitir una mejor distribución de los componentes en la mezcla.
Además, sería beneficioso analizar fibras con características mecánicas mayores y una conformación superficial diferente como las fibras multifilamento, que podrían mejorar la adherencia con la matriz y la distribución de tensiones.
Conclusiones.
«En futuras investigaciones se recomienda considerar un programa experimental más extenso que incluya un mayor número de especímenes para cada condición de ensayo. Esto no sólo fortalecería la validez de las conclusiones, sino que también proporcionaría una base más sólida para desarrollar modelos predictivos, optimizar diseños y garantizar un desempeño confiable en aplicaciones prácticas«, se destaca como conclusión.