Análisis no lineal de la mecánica de la fractura y simulación numérica de las características post fisuración del pavimento rígido reforzado con fibras de polipropileno

Abstract

En la última década se ha registrado un crecimiento significativo en el uso de fibras de polipropileno como material de refuerzo en el hormigón, al ser este último el material de construcción más usado a nivel mundial, se hace imprescindible ampliar los conocimientos acerca de las características y propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibras de polipropileno (HRFP), específicamente como material de construcción de pavimentos rígidos. La experiencia en Bolivia en la construcción de carreteras con pavimentos rígidos reforzados con fibras de polipropileno es reciente, actualmente el primer y único proyecto con esta característica es la Autopista La Paz – El Alto (2019) que ha expuesto la necesidad de contar con estudios y ensayos que determinen el comportamiento de este tipo de pavimentos. Esta investigación se enfoca en el programa experimental desarrollado en laboratorio ejecutando ensayos estandarizados ASTM C 39-18 y ASTM C 78-16 en probetas de hormigón simple (hormigón patrón) ; ASTM C 1609-19 y ASTM C 1399-15 en probetas de HRFP. Posteriormente, mediante Elementos Finitos con el software ABAQUS, se realiza la Simulación Numérica de la Propagación de la Fisura aplicando el concepto del Modelo de Fracturas Ficticias para estudiar las características y comportamiento post-fisuración del HRFP. Los resultados obtenidos ilustran dos zonas claramente definidas: la primera caracterizada por una relación lineal entre fuerzas y desplazamientos denominada "zona de comportamiento lineal", y la segunda "zona de comportamiento no lineal", en la que el comportamiento del HRFP está influenciado por la aparición y propagación de fisuras durante la aplicación de la carga. Con los resultados obtenidos, se determina la relación de tensiones (RT) a fatiga del HRFP considerando el módulo de rotura del hormigón patrón (4.5 [MPa]), y la tensión máxima del HRFP con valores de 5.45, 5.80 y 5.93 [MPa] para dosificaciones de macro fibra de polipropileno de 2.5, 3.5 y 4.5 [kg/m3] respectivamente.