[ANGLÈS] The fibre reinforced concrete is a material used in a wide range of applications, such
as road pavements, pipes, slope protection or shotcrete tunnel lining, where the concrete is
not required a high structural responsibility. However, the inclusion of the flexural behavior
characterisation in several international references and the various studies conducted to
represent the behaviour of the fibre reinforced concrete enable the proposal of structural
designs where the fibres have a more structural responsibility. In this sense, the application of
fibre in concrete for structural applications such as vaults, in particular steel fibres, requires a
flexural tensile strenght; simultaneously, the fibres contribute to the crack control, improving
the durability of the structural elements.
The assessment of the conditions of the vault, which includes the specification of the
implementation process, the choice of the geometry and the parameters characterising the
backfilling, along with the analysis of the structural behavior, where the surrounding soil
contributes to the resistance of the structure, allows to determinate the response of the
structure and the design. This whole study of the concrete arch, added to the properties of the
steel fibres, suggest that this is a product where the total or partial replacement of the
conventional reinforcement can positively affect the structural element.
The purpose of this master’s thesis is to analyse the viability of steel fibers in order to
replace totally or partially the reinforcement bars in precast concrete arches. Therefore,
limitations and criteria can be set for the appropriate application of the fibres in the vault.
For carrying out the analysis, firstly it is checked the suitability of using fibres from a
mechanical point of view. The steel fibre reinforced concrete section is analysed using the
stress-strain diagram proposed by RILEM TC 162-TDF that describes the tensile behaviour of
the material. This analysis is the first step to determine the content of fibres needed to resist
design forces. Microsoft Excel is used to resolve de rectangular sections and obtain the
relation between the content of fibres and bending and axial force at a ultimate limit state.
Finally, an economic criteria evaluation is carried out for fibre reinforced concrete
vaults taking into account the advantages presented in materials, manpower, manufacture
and installation, durability, safety and pathologies associated with construction.[CASTELLÀ] El hormigón reforzado con fibras es un material usado en un amplio abanico de
aplicaciones, como pueden ser firmes de carretera, tubos de saneamiento, protección de
laderas o revestimento de túneles de hormigón proyectado, donde no se requiere al
hormigón una elevada responsabilidad estructural. Sin embargo, la inclusión de la
caracterización del comportamiento a flexotracción en varias referencias internacionales y
los distintos estudios realizados para representar el comportamiento fenomenológico del
hormigón reforzado con fibras posibilitan la propuesta de diseños estructurales donde las
fibras adquieran mayor responsabilidad estructural. En este sentido, la aplicación del
hormigón con fibras en las estructuras abovedadas, y en particular fibras de acero, requiere
cierta capacidad resistente de las fibras a flexotracción; a la vez, éstas contribuyen a un
mejor control de la fisuración, logrando mejorar la durabilidad de los elementos estructurales.
La evaluación de los condicionantes de las bóvedas triarticuladas que engloba la
especificación del proceso de ejecución, la elección de su geometría y los parámetros que
caracterizan el terreno, junto con análisis del comportamiento estructural, donde el terreno
juega un papel importante en la misión resistente, permiten determinar la respuesta de la
estructura y su dimensionado. Este estudio integral de la bóveda de hormigón, sumado a las
propiedades aportadas por las fibras de acero, llevan a pensar que ésta sea un producto
donde la sustitución total o parcial de la armadura pasiva tradicional por fibras pueda
repercutir favorablemente en el elemento estructural.
Esta tesina pretende analizar la viabilidad de las fibras de acero con el objeto de
armar o reforzar el hormigón en los arcos prefabricados. De este modo puede establecerse
limitaciones y criterios para la adecuada aplicación de las fibras en la bóveda definida.
Para abordar este análisis, primero se verifica la idoneidad del empleo de fibras
desde un punto de vista mecánico; se realiza el análisis de la sección de hormigón reforzado
con fibras de acero empleando la ley constitutiva tensión-deformación propuesta por RILEM
TC 162-TDF que describe el comportamiento a tracción del material. Este análisis es el paso
previo para la determinación de la cuantía de fibras necesaria para resistir los esfuerzos de
diseño que solicitan las secciones. Para resolver el cálculo seccional de secciones
rectangulares se emplea el programa Microsoft Excel realizando hojas de cálculo que
permiten relacionar la dosificación de fibras y las solicitaciones normales últimas resistidas.
Finalmente, se evalúa económicamente la propuesta de las bóvedas de hormigón
reforzado con fibras tomando en consideración las ventajas presentadas en cuanto a
materiales, mano de obra, proceso constructivo, durabilidad frente agresiones físicas o
químicas, seguridad y patologías asociadas a la construcción
