Análisis experimental a flexión de vigas de concreto reforzado con fibras de acero

Resumen

El uso de fibras de acero en el hormigón ha sido ampliamente documentado en diversas obras de ingeniería debido a las ventajas que ofrece en términos de resistencia, control de fisuración y capacidad de absorción de energía. Sin embargo, en Ecuador aún existe un conocimiento limitado entre los profesionales de la construcción sobre sus propiedades y beneficios estructurales. La presente investigación surge de la necesidad de superar las limitaciones inherentes del hormigón convencional, particularmente en su comportamiento post-elástico y en su respuesta frente a la fisuración. Este artículo presenta los resultados de un estudio experimental en el que se diseñaron mezclas de concreto con una resistencia nominal de 24 MPa y se evaluó el comportamiento a flexión de cuatro tipologías de vigas: concreto simple, concreto con adición de fibras de acero, concreto armado convencional y concreto con doble sistema de refuerzo (fibras de acero y varillas). Se ensayaron doce especímenes bajo carga estática, basados en el procedimiento establecido en la norma ASTM C1609. Los resultados evidencian que una adecuada combinación de cemento, agregados y una dosificación de fibras equivalente al 0.56 % en volumen permite incrementar la resistencia última a flexión en un 33.63 % en vigas de concreto simple y en un 12.85 % en vigas de concreto armado. Asimismo, se observa un aumento significativo en la ductilidad, con incrementos del 187.23 % en vigas de concreto simple y del 38.02 % en vigas de concreto reforzado. Los hallazgos demuestran la efectividad de la incorporación de fibras en elementos estructurales sometidos a flexión, evidenciándose mejoras a nivel mecánico y estructural. La presencia de fibras favorece una distribución más uniforme de esfuerzos, reduce las demandas en el refuerzo longitudinal a tracción y permite un aprovechamiento más eficiente de las barras de acero, lo que se traduce en un incremento de la capacidad de carga para secciones equivalentes a las del hormigón armado convencional. Adicionalmente, se confirma una mayor capacidad de absorción de energía y una reducción significativa en el ancho de las grietas.