Structural Behavior of Fiber Reinforced Concrete Bridges
L'aplicació del formigó reforçat amb fibres (FRF) en ponts representa un avenç significatiu en el seu rendiment estructural, en l'optimització de l'armat i en la millora de la funcionalitat.
Aquesta investigació analitza l'impacte del FRF en el disseny de ponts, centrant-se en la seva capacitat per reduir les exigències d'armat, millorar el control de la fissuració i permetre la redistribució d'esforços interns.
Malgrat aquests avantatges, les dificultats relacionades amb la distribució i orientació de les fibres, així com el risc potencial de trencaments fràgils, requereixen una consideració acurada tant en el disseny com en la construcció. La integració del FRF en viaductes en U per a trens lleugers, com s’ha demostrat en el viaducte de la Línia 2 de Metrorrey, posa de manifest el seu potencial per substituir parcialment o totalment l'armat convencional en seccions amb baixos ràtios d’armat. En particular, el FRF millora la resistència al tall en les lloses inferiors i en les ànimes, fet que permet reduir les necessitats de l'armat transversal i simplificar la disposició de les barres. Mentre que en seccions amb reduïts esforços interns, el FRF, per si sol, pot resistir les càrregues en l'estat límit últim (ELU), en seccions més sol·licitades la seva principal contribució rau en la millora del comportament en l'estat límit de servei (ELS), gràcies a un millor control de la fissuració i una reducció de la necessitat d’armat.
Els viaductes posttesats transversalment amplifiquen encara més els beneficis del FRF, ja que la reducció dels esforços interns facilita disminucions significatives en la quantitat d'armat. No obstant això, malgrat la possibilitat teòrica d'eliminar el reforç, les bandes d'armat continuen sent necessàries per garantir la robustesa, facilitar la col·locació de tendons i millorar la constructibilitat.A partir d'aquests resultats, s'ha avaluat la substitució de l'armat de pell en les ànimes per FRF en un pont de carretera. S'han desenvolupat diversos models numèrics que han demostrat que aquest reforç es podia eliminar. No obstant això, la seva eliminació ha resultat en una fallada potencial amb una baixa capacitat de deformació. Depenent del cas estructural, permetre que les fibres es deformin més enllà de l'amplada de fissura última pot permetre assolir redistribucions i majors capacitats de deformació. No obstant això, el risc de trencament fràgil en elements continus amb grans seccions transversals planteja un desafiament.
Per abordar aquests riscos, cal dur a terme més investigacions per validar experimentalment els mecanismes de redistribució i desenvolupar metodologies de disseny calibrades que tinguin en compte la fallada de les fibres.Addicionalment, dues campanyes experimentals van posar de manifest la variabilitat en la distribució de les fibres i les seves implicacions en el comportament mecànic. Sota pràctiques constructives estàndard es van observar variacions significatives en la concentració de fibres, especialment en el formigó autocompactant (FAC), on la segregació va ser més pronunciada. A més, la mala orientació de les fibres en els elements prefabricats va provocar reduccions substancials en la resistència, fet que fa necessari reconsiderar les suposicions d'orientació quasi-isòtropa de les fibres en les normatives de disseny.
Aquests resultats subratllen la importància de controlar els mètodes de formigonat per garantir distribucions i orientacions de fibra estables i, així, un comportament fiable del material en aplicacions de ponts.En general, encara que el FRF ofereix avantatges destacables en la reducció de les necessitats d'armat, la millora del control de la fissuració i la facilitació de redistribucions, la seva implementació exitosa en estructures de ponts depèn de metodologies constructives rigoroses i de consideracions de disseny refinades.