Pavimentos y pisos de hormigón reforzado con fibras de acero WIRAND

Los pavimentos y pisos representan una de las principales aplicaciones del hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA). En estas estructuras, las fibras pueden sustituir el refuerzo convencional debido a los efectos de retracción y flexión (barras y/o malla electro soldada) con significativas ventajas en términos de tenacidad y esfuerzo bajo cargas estáticas y dinámicas. Las fibras de acero pueden también reducir la fisuración debido a los efectos de retracción o temperatura.
Para entender de manera básica la diferencia de criterio a aplicar entre un diseño convencional en hormigón, y el criterio adoptado para HRFA, describiremos brevemente el comportamiento que se puede obtener mediante la inclusión de fibras metálicas en una matriz de hormigón.
Fundamentalmente esta incorporación de fibras dentro de la matriz de hormigón induce a cambiar la conducta de frágil a dúctil, y precisamente la estabilidad de esta ductilidad en el material es la que permite cambiar el criterio de análisis del material, pasando de una condición de servicio con factores de seguridad para el material, a trabajar con cargas mayoradas y diseñar con características en estado último, sólo posible con materiales de comportamiento dúctil, dando como resultado una mayor posibilidad de aprovechamiento de la capacidad resistente del material. Como puede apreciarse según lo argumentado en los métodos de diseño homologados en el ACI 360 R, existe una reducción mínima del 50% de la capacidad disponible del material por tratarse de un material frágil y estar diseñando con niveles de carga en servicio. Al utilizar el HRFA este argumento cambia totalmente, aplicando la característica resistente última del material como capacidad resistente, contraponiendo las cargas mayoradas, por efecto de probabilidad.
Partiendo de que la principal premisa para considerar el HRFA como material de prestación estructural es lograr un mínimo de 50% de resistencia equivalente frente a la resistencia de primera fisuración, el HRFA dependiendo de la cuantía de refuerzo que posea podrá ser mayormente aprovechado a nivel estructural y ofrecer como mínimo una capacidad resistente equivalente a la máxima lograda en servicio por el diseño en hormigón simple.

USO DE FIBRAS DE ACERO COMO REFUERZO
Los pisos industriales, pisos en zonas de estacionamiento, sean para vehículos como para aviones en aeropuertos y vialidades son frecuentemente ejecutados en HRFA y en el procedimiento de diseño, estos pueden ser considerados como losas apoyadas sobre suelo. Estas estructuras son usualmente sometidas a cargas puntuales; en el caso de espacios abiertos, almacenes, estacionamientos, pavimentos viales. Las principales cargas para efectos de diseño son producidas por las ruedas o punto de apoyo de racks de almacenamiento, siendo ésta la condición mayormente usada como condición desfavorable de análisis.
En el presente, los ingenieros usualmente diseñan las losas apoyadas sobre el suelo, adoptando las mismas reglas que son válidas para el hormigón con refuerzo convencional y que son basadas en el comportamiento elástico de la losa.
Sin embargo, esa consideración no es correcta, ya que el comportamiento post-fisuración del HRFA difiere significativamente del hormigón con refuerzo convencional, ya que presenta un comportamiento marcadamente no lineal y con el porcentaje de volumen de fibras frecuentemente usado en la práctica (Vf=0.3-0.5%), este comportamiento es comúnmente suavizado; al contrario, el refuerzo convencional mantiene un comportamiento lineal (en esfuerzos bajos con respecto al estado de prefisuración) hasta la cedencia del refuerzo.
El uso de fibras de acero como refuerzo, es económicamente conveniente con respecto al refuerzo convencional por disminuir las tareas de colocación y tiempo de verificación de la correcta disposición del refuerzo, eliminar el sobre costo asociado al desperdicio de malla electro soldada, así como por los mayores rendimientos en el avance de obra. Desde el punto de vista técnico, se suma a las ventajas antes mencionadas: control de la fisuración, lo cual implica un menor deterioro del hormigón por efectos ambientales y penetración en la matriz de agentes agresivos; ayudan a prevenir el desprendimiento de fracciones de hormigón en pisos y pavimentos; y le confieren al hormigón una mayor resistencia al impacto.
Todas estas ventajas hacen del HRFA una excelente alternativa a los pavimentos tradicionales logrando bajo las mismas condiciones de carga la utilización de espesores menores y una ampliación en la separación entre juntas.