Separación de fisuras en elementos de SRFC solicitados a tracción

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2016 
Separación de fisuras en elementos de SRFC solicitados a Separación de fisuras en elementos de SRFC solicitados a 
tracción para barra número 4 y resistencia de concreto 21, 28, 35 tracción para barra número 4 y resistencia de concreto 21, 28, 35 
y 42 MPA y 42 MPA 
Yenny Constanza Mancera Hernández 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Juan Sebastian Rojas Quiroz 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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Mancera Hernández, Y. C., & Rojas Quiroz, J. S. (2016). Separación de fisuras en elementos de SRFC 
solicitados a tracción para barra número 4 y resistencia de concreto 21, 28, 35 y 42 MPA. Retrieved from 
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1 
 
 
 
SEPARACIÓN DE FISURAS EN ELEMENTOS DE SFRC SOLICITADOS A 
TRACCIÓN PARA BARRA NUMERO 4 Y RESISTENCIA DE CONCRETO 21, 
28, 35 Y 42 MPA 
 
 
 
 
 
 
 
YENNY CONSTANZA MANCERA HERNÁNDEZ 
JUAN SEBASTIAN ROJAS QUIROZ 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2016 
 
2 
 
 
SEPARACIÓN DE FISURAS EN ELEMENTOS DE SRFC SOLICITADOS A 
TRACCIÓN PARA BARRA NÚMERO 4 Y RESISTENCIA DE CONCRETO 21, 
28, 35 Y 42 MPa. 
 
 
 
Yenny Constanza Mancera Hernández 
Juan Sebastián Rojas Quiroz 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al 
título de Ingeniero Civil 
 
 
Director Temático 
PhD. Fabián Augusto Lamus Báez 
 
 
 
 
Facultad de Ingeniería 
Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C. 
2016 
 
3 
 
 
Dedicatoria 
Dedico este logro a mis padres por darme el apoyo y 
motivación incondicional en esta etapa de mi vida, quienes 
siempre me han aconsejado y apoyado en mis decisiones para 
alcanzar todas mis metas; de igual manera a mi hermano porque 
con sus palabras me ha fortalecido para culminar con éxito 
esta etapa en mi vida. 
 Yenny Constanza Mancera Hernández 
 
 
A mis padres, las personas que hicieron todo en la vida para 
que yo pudiera cumplir mis logros, por motivarme y darme la 
mano incondicionalmente, por ser el pilar fundamental en todo 
lo que soy, todo este trabajo es la sumatoria de sus 
esfuerzos y gracias a ellos todo esto ha sido posible por 
medio de la voluntad de Dios. 
Juan Sebastián Rojas Quiroz 
 
 
 
 
5 
 
 
 
Agradecimientos 
Los autores expresan sus agradecimientos: 
Al Dr. Fabián Augusto Lamus Báez, porque desde el pregrado 
siempre ha estado comprometido en compartirnos sus 
conocimientos y enseñanzas, dedicó gran parte de su tiempo 
como director motivándonos, aconsejándonos y apoyándonos en 
realización de esta tesis. 
A cada uno de nuestros compañeros de pregrado que se tomaron 
un momento de su tiempo para colaborarnos en la elaboración 
de las probetas y ejecución de los ensayos, de la misma 
manera como acompañaron durante toda la carrera e hicieron 
parte de nuestra formación como profesionales. 
Yenny Constanza Mancera Hernández 
Juan Sebastián Rojas Quiroz 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
CONTENIDO 
LISTA DE FIGURAS 9 
LISTA DE TABLAS 12 
LISTA DE ANEXOS 15 
INTRODUCCIÓN 16 
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 19 
OBJETIVOS 21 
Objetivo general 21 
Objetivos específicos 21 
MARCO REFERENCIAL 23 
Antecedentes Teóricos (Estado del Arte) 23 
MATERIALES Y METODOLOGÍA 35 
Materiales 35 
Dimensionamiento del ensayo: 38 
Diseño de las mezclas: 40 
Metodología 47 
Resultados y análisis de resultados 56 
- Separación de fisuras en función del porcentaje de 
fibras para el recubrimiento de 3.9db. 59 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
del porcentaje de fibras para el recubrimiento de 3.9db. 61 
- Ancho de fisuras en función de la resistencia 
especificada a la compresión, para el recubrimiento de 
3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5%. 63 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
de la resistencia especificada a la compresión, para el 
7 
 
 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 
1% y 1.5%. 65 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
del recubrimiento de 1.5db, 2.5db y 3.9db. 65 
CONCLUSIONES 66 
RECOMENDACIONES 68 
BIBLIOGRAFÍA 69 
 
 
 
 
 
9 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 Figura 1. Respuesta estructural típica de un elemento de 
concreto reforzado sometido a tracción (Gutiérrez, 2010). .. 26 
 Figura 2. Diferencia entre la fisuración de un concreto 
con armado convencional (arriba) y un concreto armado 
convencional y fibras de acero (abajo). (Gutiérrez, 2010) . 27 
 Figura 3. Elemento de concreto reforzado con fibras 
sometido a tracción o flexotracción. (Gutiérrez, 2010) .... 28 
 Figura 4. Fisuras secundarias incluidas por la fibra de 
acero. (Gutiérrez, 2010) .................................. 30 
 Figura 5. (Deluce, 2011) Efecto del cambio de tipo de 
fibra en la relación espacio de la grieta - deformación del 
concreto para las muestras que tienen un contenido de fibra 
de 1,5% .................................................... 31 
 Figura 6. Relación esfuerzo – deformación uniaxial de los 
modelos constitutivos de los materiales componentes: a) 
modelo de barra deslizante con adherencia perfecta; b) modelo 
de la barra deslizante con pérdida total de adherencia. 
(Linero Segrera, Oliver, & Huespe, 2010) ................... 34 
 Figura 7. Crack spacing vs Φ/Peff non-fibrous serie/fibrous 
series: mean crack spacing (a), minimum crack spacing (b). 
(Tiberti, Minelli, & Plizz, 2014) .......................... 35 
 Figura 8. Cemento CEMEX SUPER RESISTENTE. (Cemex) ....... 36 
 Figura 9. Grava y Arena de Río. (Mancera, 2016) ......... 36 
 Figura 10. Fibras cortas de acero Dramix ® RL 45/50 BN. 
(Dramix®;, 2011) ........................................... 37 
 Figura 11. Barras Corrugadas de acero NTC 2289 (Mancera, 
2016) ...................................................... 38 
10 
 
 
 Figura 12. Definición del tamaño de la sección y 
recubrimiento de la barra. (Mancera, 2016) ................. 39 
 Figura 13. Definición del diámetro y longitud de la barra. 
(Mancera, 2016) ............................................ 39 
 Figura 14. Fibras de acero Dramix 3D. (Dramix®;, 2011) .. 40 
 Figura 15. Material mezcla de concreto para testigos. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 48 
 Figura 16. Fundida de cilindros testigo de 4”x 8”. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 48 
 Figura 17. Camisas para cilindros de 4”x 8”. (Mancera & 
Rojas, 2016) ............................................... 48 
 Figura 18. Cilindros testigos 4”x 8” fundidos. (Mancera & 
Rojas, 2016) ............................................... 48 
 Figura 19. Curado cilindros testigos fundidos. (Mancera & 
Rojas, 2016) ............................................... 48Figura 20. Fallo de testigos en maquina universal, módulo 
de elasticidad. (Mancera & Rojas, 2016) .................... 48 
 Figura 21. Fallo de testigos en maquina universal, 
compresión. (Mancera & Rojas, 2016) ........................ 49 
 Figura 22. Fallo de testigos en maquina universal, 
tracción indirecta. (Mancera & Rojas, 2016) ................ 49 
 Figura 23. Formaleta para probetas. (Mancera & Rojas, 
2016) ...................................................... 50 
 Figura 24. Dimensiones promedio de las probetas. (Mancera, 
2016) ...................................................... 50 
 Figura 25. Fundida de probetas. (Mancera & Rojas, 2016) . 52 
 Figura 26. Etapa de curado Especímenes. (Mancera & Rojas, 
2016) ...................................................... 53 
11 
 
 
 Figura 27. Colocación de las probetas en la maquina 
universal. (Mancera, 2016) ................................. 54 
 Figura 28. Montaje para los deformímetros. (Mancera, 2016)
 ........................................................... 55 
 Figura 29. Montaje para ensayo a tracción. (Mancera, 2016)
 ........................................................... 55 
 Figura 30. Mapeo de las probetas para determinar el ancho 
y separación entre fisuras. (Mancera & Rojas, 2016) ........ 56 
 Figura 31. Montaje ensayo a tracción. (Mancera, 2016) ... 57 
 Figura 32. Falla del concreto de 21 MPa reforzado con una 
barra de acero y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 
0.5%, c) 1% y d) 1.5% (Mancera & Rojas, 2016) .............. 57 
 Figura 33. Falla del concreto de 28 MPa reforzado con una 
barra de acero. (Mancera & Rojas, 2016) y fibras en distintos 
porcentajes a) 0%, b) 0.5%, c) 1% y d) 1.5%. (Mancera & 
Rojas, 2016) ............................................... 58 
 Figura 34. Falla del concreto de 35 MPa reforzado con una 
barra de acero y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 
0.5%, c) 1% y d) 1.5% (Mancera & Rojas, 2016) .............. 58 
 Figura 35. Falla del concreto de 42 MPa reforzado con una 
barra de acero y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 
0.5%, c) 1% y d) 1.5% (Mancera & Rojas, 2016) .............. 59 
 
 
 
 
 
12 
 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla 1. Ficha técnica Fibras cortas de acero Dramix ® RL 
45/50 BN. (Dramix®;, 2011) ................................. 37 
Tabla 2. Dosificación de la mezcla de concreto 21 MPa. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 46 
Tabla 3. Dosificación de la mezcla de concreto 28 MPa. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 46 
Tabla 4. Dosificación de la mezcla de concreto 35 MPa. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 47 
Tabla 5. Dosificación de la mezcla de concreto 42 MPa. 
(Mancera & Rojas, 2016) .................................... 47 
Tabla 6. Resumen resultados ensayos de compresión, módulo 
elástico y tracción indirecta de los testigos. ............. 49 
Tabla 7. Cantidad de especímenes para ensayos a tracción. .. 51 
 
13 
 
 
LISTA DE GRAFICAS 
 Gráfica 1. Relación agua-cemento (w/c). (Collepardi, 
Collepardi, & Troli) ....................................... 41 
 Gráfica 2.Cantidad de agua. (Collepardi, Collepardi, & 
Troli) ..................................................... 42 
 Gráfica 3. Volumen de aire. (Collepardi, Collepardi, & 
Troli) ..................................................... 44 
 Gráfica 4. Separación de fisuras para probetas con 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% 
y 1.5% ..................................................... 60 
 Gráfica 5. Ancho de fisuras para probetas con 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% 
y 1.5% ..................................................... 61 
 Gráfica 6. Relación entre separación y ancho de fisuras 
para probetas con recubrimiento de 3.9db y porcentajes de 
fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% ............................... 62 
 Gráfica 7. Separación de fisuras para probetas con 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% 
y 1.5% en función de las resistencias de concreto de 27,5 MPa, 
29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. ..................................... 63 
 Gráfica 8. Ancho de fisuras para probetas con 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% 
y 1.5% en función de las resistencias de concreto de 27,5 MPa, 
29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. ..................................... 64 
 Gráfica 9. Relación entre separación y ancho de fisuras 
para probetas con recubrimiento de 3.9db y porcentajes de 
fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% en función de las resistencias 
de concreto de 27,5 MPa, 29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. .............. 65 
14 
 
 
 Gráfica 10. Relación entre separación y ancho de fisuras 
en función del recubrimiento de 1.5db, 2.5db y de 3.9db. ... 66 
 
 
15 
 
 
LISTA DE ANEXOS (En el CD) 
A. Anexo: Tablas de cálculos ensayos de tracción en SFRC 
B. Anexo: Graficas de cálculos ensayos de tracción en SFRC 
C. Anexo: Tablas de cálculos ensayos en cilindros de SFRC 
D. Anexo: Levantamiento mapeo patrones de fisuración 
E. Anexo: registro fotográfico especímenes fallados 
 
16 
 
 
INTRODUCCIÓN 
La respuesta mecánica en los patrones de fisuración del 
concreto reforzado con barras y fibras de acero, depende de 
diferentes variables como son las propiedades mecánicas del 
concreto simple, las propiedades mecánicas del acero de las 
barras de refuerzo, las propiedades mecánicas y geométricas 
de las fibras de acero y la adherencia entre los diferentes 
materiales. 
Los patrones de fisuración del concreto reforzado con barras 
corrugadas, así como la adherencia entre el concreto y el 
acero, dependen, además, del recubrimiento que pueda tener 
una barra, de la resistencia al cortante del concreto que 
rodea la misma. 
Para el concreto reforzado con barras y fibras de acero se ha 
trabajado poco en la caracterización de este comportamiento, 
sin embargo con los pocos estudios realizados se ha 
contribuido al desarrollo de un material que usado en 
elementos estructurales es capaz de mantener su forma y 
cualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de cargas y 
agentes exteriores a que debe estar sometido. Cuando el 
concreto simple o reforzado con barras de acero es sometido a 
esfuerzos a tracción presenta deficiencia en su 
comportamiento; con la implementación de las fibras cortas de 
acero el comportamiento a esfuerzos de tracción del concreto 
mejora, ya que propiedades como la tenacidad aumenta y la 
fisuración es controlada (Fernandez Lopez, 2012). Por tanto 
estos estudios han contribuido a la implementación de este 
material en estructuras complejas, esperando que la 
fisuración originada por el sometimiento de esfuerzos a 
tracción disminuya. 
17 
 
 
En este trabajo se evaluaron los patrones de fisuración en 
elementos prismáticos de concreto simple de resistencias 
especificadas a la compresión de 21MPa, 28MPa, 35MPa y 42MPa, 
y reforzado con barras de acero N°4 teniendo en cuenta 
recubrimientos del 1.5, 2.5 y 3.9 del diámetro de la barra y 
finalmente la inclusión de fibras cortas de acero en 
porcentajes de 0%, 0.5%, 1.0% y 1.5%.
19 
 
 
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
 
En el diseño de diferentes elementos estructurales de 
concreto reforzado sometidos comúnmente a esfuerzos de 
tracción y flexión, el espaciamiento y la apertura de las 
fisuras son un factor relevante, especialmente en la 
construcción de tanques para el almacenamiento de agua. 
En estudios previos de concreto reforzado con fibras de acero 
y sometidos a esfuerzos de tracción se evidencia la 
influencia de la calidad de la matriz, así como el tipo y 
contenido de fibras en el control de la fisuración del mismo. 
Se requiere conocer el comportamiento de estas variables 
cuando se trata de concreto reforzado con barrasy fibras de 
acero simultáneamente. 
 
 
21 
 
 
 
OBJETIVOS 
Objetivo general 
 
Evaluar la influencia de la inclusión de fibras cortas de 
acero en los patrones de fisuración de elementos prismáticos 
de concreto de resistencias de 21, 28, 35 y 42 MPa reforzado 
con acero NTC2289 N°4. 
 
Objetivos específicos 
 
• Determinar la influencia de la cuantía volumétrica de 
fibra de acero en los patrones de fisuración del concreto 
reforzado cuando es solicitado a esfuerzos de tracción. 
• Determinar la influencia de la resistencia especificada 
a la compresión en concreto reforzado con barras 
longitudinales y distinto porcentaje de fibras cortas de 
acero en el patrón de fisuración. 
• Determinar la influencia del recubrimiento en concreto 
reforzado con barras longitudinales y distinto porcentaje de 
fibras cortas de acero en el patrón de fisuración. 
 
23 
 
 
MARCO REFERENCIAL 
Antecedentes Teóricos (Estado del Arte) 
 El ACI (American Concrete Institute) define el concreto 
reforzado con fibras (FRC) como concreto hecho a partir de 
cementos, agregados finos, agregados gruesos e inclusión de 
fibras cortas de acero discontinuas que estarán discreta y 
aleatoriamente distribuidas en su masa. Las fibras cortas de 
acero se incluyen en el concreto para controlar la fisuración 
por retracción, impacto, aumentar la tenacidad del material, 
etc., ya que pueden aportar a la capacidad de soporte del 
material a mayores cargas antes de colapsar, es decir, que 
los elementos de las estructuras, sometidos a una carga y que 
presenten fisuración, puedan someterse a más carga sin que 
colapsen. (Calavera, 1996) 
En la actualidad, el uso de fibras cortas de acero no se ve 
solo desde el punto de vista estructural sino que también 
aporta al mercado de la construcción, ya que disminuye los 
costos operativos puesto que el incremento constante en el 
costo del acero y la calidad desmejorada del mismo han 
impulsado significativamente el uso de estos concretos 
reforzados con fibras cortas de acero. 
En empresas lecheras donde el movimiento de la gente y los 
animales es continuo, al igual que el agua por el piso en las 
salas de ordeño, se presentan falencias de desgaste 
superficial y agrietamiento, dichas falencias son atribuibles 
a estas condiciones de uso, sumado a que existe una cierta 
despreocupación o desconocimiento sobre la importancia de 
construir un piso de concreto duradero y definitivo y de cómo 
elaborarlo correctamente. 
24 
 
 
En trabajos de grado como el de (Fernandez Lopez, 2012), se 
ha trabajado con SFRC, donde el resultado de la 
implementación de este material ha garantizado que la 
inclusión de fibras cortas de acero reduce el uso de acero de 
refuerzo en elementos estructurales de concreto, a su vez que 
se minimiza el espesor de estos elementos y por ende han sido 
más económicos. 
En el trabajo de grado (Tecnologia del concreto II, 2012) se 
trabajaron estructuras basadas en SFRC, donde se han 
resaltado aspectos importantes en consideración respecto a 
cómo se trabajan las distintas mezclas de SFRC tales como: 
• En función del tipo de fibras se mejoran en general las 
características mecánicas del concreto y la adherencia ya que 
las variables en la matriz del concreto influyen en la 
ductilidad de la rotura, por lo que debe evitarse que la 
fibra se rompa antes de que deslice. 
• El incremento de la resistencia a compresión es 
prácticamente despreciable e incluso, en algunos casos, puede 
llegar a ser negativo. A compresión, la presencia de fibras 
en los concretos cambia el comportamiento de una rotura 
frágil al de una dúctil. 
• En flexotracción la adición de fibras de acero al 
concreto aumenta su resistencia y cambia el comportamiento de 
rotura frágil al de una rotura dúctil. Los concretos con 
fibras de acero, al tener una rotura a flexotracción dúctil, 
aumentan mucho la tenacidad e igualmente mejoran de manera 
considerable la resistencia a la fatiga. 
25 
 
 
Los concretos con fibras de acero pueden trabajar 
estructuralmente, pero no sustituyen al acero convencional en 
la mayoría de sus aplicaciones, por ello hablar de concretos 
reforzados con fibras de acero es hablar de losas con 
concreto reforzado con fibras de acero, valga la redundancia, 
porque el uso de fibras es más utilizada hoy en día debido a 
las ventajas que ofrece. 
La adición de fibras de acero en el concreto contribuye a un 
mejor control de la fisuración, ya que mejora la resistencia 
residual y la ductilidad, aumenta también las características 
mecánicas del mismo. No obstante, en la mayoría de casos es 
necesario el refuerzo convencional de acero. 
En ese orden de estudios analíticos acerca de la fisuración, 
se considera que el comportamiento mecánico del concreto 
reforzado presenta cuatro etapas asociadas con la aparición, 
formación y distribución de las fisuras en concreto simple. 
A continuación se resume la respuesta típica de paneles 
sometidos a tracción pura (Gutiérrez, 2010)cuyas barras de 
refuerzo se distribuyen de forma homogénea en toda la 
probeta. 
Durante los primeros pasos de carga el concreto aún no se ha 
fisurado y el comportamiento del concreto y el acero es 
elástico lineal, como lo muestra el tramo OA de la curva 
carga - desplazamiento en la Figura 1. 
Muy cerca al punto A de la curva se forma la primera fisura 
del concreto, produciendo una redistribución local de los 
esfuerzos hasta la aparición casi inmediata de una nueva 
fisura. Esta fase corta se denomina etapa de formación de 
fisuras. 
26 
 
 
 
. 
Figura 1. Respuesta estructural típica de un elemento de 
concreto reforzado sometido a tracción (Gutiérrez, 2010). 
En la etapa de fisuración distribuida la aparición de nuevas 
fisuras está limitada por la capacidad de transferir 
esfuerzos entre el refuerzo y el concreto. Si la adherencia 
entre ambos materiales es buena se seguirán formando fisuras 
hasta llegar a la denominada condición de saturación, en la 
cual se propagan muchas fisuras de poca apertura y de 
separación constante. 
Cuando el acero alcanza el límite elástico o las barras se 
deslizan con respecto al concreto circundante, la apertura de 
una de las fisuras (o en ocasiones dos o tres) se impone con 
respecto a las demás, definiendo una etapa de fisura 
localizada, como lo muestra el tramo BC de la Figura 1. Esta 
etapa se extenderá hasta cuando la capacidad del acero de 
refuerzo en el rango plástico lo permita. 
De todo lo explicado anteriormente se deduce que la manera de 
reducir el ancho de fisura es reduciendo la longitud de 
27 
 
 
anclaje necesaria (es decir, reducir la separación media 
entre fisuras) para obtener más fisuras, siendo, en 
consecuencia, más pequeñas. Las maneras de conseguirlo son 
diversas: aumentando la adherencia, disminuyendo el diámetro 
de las barras, aumentando la cantidad de acero y reduciendo 
la carga liberada en la fisuración. 
Las posibilidades de disminuir el diámetro de las barras y 
aumentar la cantidad de acero en la práctica son limitadas. 
Es por eso que otra posibilidad de conseguir más fisuras, y 
más pequeñas, es el uso de fibras de acero. Para entender el 
efecto de las fibras en combinación con el armado 
convencional, en la Figura 2 se presenta la diferencia en el 
proceso de fisuración entre un concreto armado y un concreto 
armado reforzado con fibras. 
 
 
Figura 2. Diferencia entre la fisuración de un concreto con 
armado convencional (arriba) y un concreto armado 
convencional y fibras de acero (abajo). (Gutiérrez, 2010) 
 
28 
 
 
En la Figura 2 se observa el resultado que se obtuvo con la 
adición de fibras con más fisuras de menor ancho. 
Según (Gutiérrez, 2010) las fibras de acero proporcionan una 
resistencia post-pico. Después de la fisuración las fibras 
cosen las fisuras y transfieren las cargas de un lado a otro. 
En la Figura3 se muestra el diagrama de tensión -deformación 
de un elemento de concreto reforzado con fibras. 
 
 
Figura 3. Elemento de concreto reforzado con fibras 
sometido a tracción o flexotracción. (Gutiérrez, 2010) 
 
En el caso de reforzado con fibras, al iniciarse el proceso 
de carga el concreto es el que absorbe dicha carga, siendo 
mínimo o nulo el trabajo de la fibra durante esta fase. Una 
vez el concreto comienza a fisurar las fibras absorben 
gradualmente la carga aplicada. Es decir, la tensión del 
concreto reforzado con fibras es, como se observa en la 
29 
 
 
Figura 3, la suma de la contribución del concreto con la 
contribución de las fibras. 
Cuando se alcanza un determinado valor de la deformación se 
inicia una fase de descarga en la que el elemento estudiado 
aumenta su deformación a una tensión cada vez menor. Esta 
fase de descarga representa la pérdida de anclaje entre las 
fibras y el concreto, que acaba produciendo un deslizamiento 
de la fibra hasta que finalmente se produce la rotura final 
del elemento. 
Según (Vitt, G. 2003), además del efecto sobre el ancho de 
fisura, las fibras de acero también influyen en la geometría 
de la fisura de una manera positiva. Habitualmente, las 
fibras de acero cosen una fisura en un ángulo no 
perpendicular. En consecuencia, la fibra se flexionará con 
anchos de fisura pequeños. 
El incremento de fricción local producido induce tensiones de 
compresión paralelas a la superficie de la fisura y, por 
tanto, las tensiones perpendiculares asociadas pueden 
conducir a una fisura secundaria (Figura 4). 
30 
 
 
 
 
Figura 4. Fisuras secundarias incluidas por la fibra de 
acero. (Gutiérrez, 2010) 
Este fenómeno hace que las fisuras sean más curvas, pudiendo 
detectarse en algunos casos la fragmentación y ramificación 
de las mismas. 
Ante esta situación se produce un aumento de la resistencia a 
la penetración de sustancias, especialmente líquidos, que 
puedan ser agresivas. 
En otro aspecto, si el contenido de fibra de un SFRC es 
suficientemente alto, el comportamiento de endurecimiento por 
deformación se puede desarrollar, comportamiento en el que 
múltiples grietas estrechamente espaciadas se formarán en el 
material compuesto con o sin la presencia de barras de 
refuerzo de acero convencional. Esto da lugar a tensiones 
posteriores a la fisuración iguales o más grandes que el 
agrietamiento por tensión y ductilidad mucho mayor (Chao et 
al. 2009). 
En la tesis de (Deluce, 2011) hay una serie de observaciones 
útiles sobre los efectos de las fibras en el comportamiento 
31 
 
 
de fisuración donde se muestra cómo cambiar el contenido de 
fibra de 0% a 1,5% afectó a la separación media de las 
grietas. 
 
 
Figura 5. (Deluce, 2011) Efecto del cambio de tipo de fibra 
en la relación espacio de la grieta - deformación del 
concreto para las muestras que tienen un contenido de fibra 
de 1,5% 
 
32 
 
 
La Figura 5 muestra cómo la separación media de fisuras se ve 
afectada por el cambio del tipo de fibra de RC-80 fibras / 
30-BP a Fibras ZP305 (lf = 30 mm, df = 0,55 mm, lf / df = 55) 
y RL-45 fibras / 50-BN (lf = 50 mm, df = 1.05 mm, lf / df = 
48). 
Mediante la inspección de las muestras de los diferentes 
tipos de variables se puede observar que un aumento en el 
contenido de fibra causa que las grietas tiendan a disminuir 
el espaciado porque como el contenido de fibra aumentó, más 
fibras estaban disponibles para cubrir las grietas en el 
concreto. 
Otra observación fue que a medida que aumentaba el número de 
fibras permitía al elemento soportar una carga mayor que se 
mantenía por las fibras que atravesaban las fisuras, la 
fuerza requerida para formar una nueva fisura tenía que ser 
lo suficientemente mayor, pero estas grietas eran menos 
espaciadas. 
Dos excepciones a esta observación ocurrieron: para H-100/20 
especímenes para H-150/30 ejemplares, con un contenido de 
fibras de 1,0% causado un significante espaciamiento entre 
las grietas al ser menos los causados por un contenido de 
fibra de 1,5%. Esto era más probable debido a la aleatoriedad 
en la conducta de agrietamiento del concreto, o causada por 
las fisuras localizadas por aumento del contenido de fibra en 
el concreto de estos especímenes. 
También pudo observarse que, para la mayoría de los 
especímenes, incluso un mínimo contenido de fibra de 0,5% 
tenía un efecto significativo en la disminución del espacio 
33 
 
 
del agrietamiento sobre especímenes de concreto sin fibra. 
(Deluce, 2011) 
El comportamiento axial de las barras de acero embebidas en 
la matriz de concreto se representa mediante el modelo de 
barra deslizante, que combina un modelo unidimensional 
isótropo de plasticidad con ablandamiento (Simón y Hughes, 
1998; de Souza, Peric et al., 2008) y una condición de 
adherencia entre los resaltos de las barras de acero y el 
concreto circundante. Las propiedades mecánicas que describen 
al material son el módulo de Young (Ea), el esfuerzo de 
fluencia a tracción (σy) y el módulo de endurecimiento (Ha). 
Se define como σadh al esfuerzo del acero cuando se pierde la 
adherencia con el concreto obtenido de ensayos de 
arrancamiento (Gambarova, 1989) 
Si la adherencia es perfecta el modelo de barra deslizante 
coincide con el modelo de plasticidad con ablandamiento, cuya 
etapa inelástica comienza después de alcanzado el esfuerzo de 
fluencia del acero, es decir, para σy < σadh, como lo muestra 
la Figura 6 (a). En cambio, si la adherencia se pierde antes 
de alcanzar el esfuerzo de fluencia, es decir, si σy < σadh, 
el modelo de barra deslizante indica que el régimen elástico 
está limitado por el esfuerzo σadh, seguido de una etapa de 
plasticidad perfecta asociada al deslizamiento de las barras 
en la matriz, Figura 6 (b). 
34 
 
 
 
 
 
Figura 6. Relación esfuerzo – deformación uniaxial de los 
modelos constitutivos de los materiales componentes: a) modelo 
de barra deslizante con adherencia perfecta; b) modelo de la 
barra deslizante con pérdida total de adherencia. (Linero 
Segrera, Oliver, & Huespe, 2010) 
Según (Tiberti, Minelli, & Plizz, 2014), con énfasis en la 
influencia de las fibras en cuanto a la formación de grietas 
y su desarrollo, un aspecto significativo que investigó fue 
las preocupaciones del patrón de la grieta y su evolución en 
términos de la separación mínima de grieta que se evaluó 
mediante la medición de la distancia mínima entre grietas 
visibles en la superficie (en la etapa grieta estabilizada). 
Además, la separación mínima de las fisuras en las muestras 
(srmin) se calculó como el valor medio de los valores mínimos 
medidos de cada muestra individual. 
Este último puede ser un parámetro importante ya que se puede 
considerar aproximadamente igual a la longitud de transmisión 
35 
 
 
(LT), en la figura (b), SRM se reporta como una función de 
mínima separación de las fisuras (srmin). 
 
Figura 7. Crack spacing vs Φ/Peff non-fibrous serie/fibrous series: mean 
crack spacing (a), minimum crack spacing (b). (Tiberti, Minelli, & Plizz, 
2014) 
MATERIALES Y METODOLOGÍA 
Materiales 
A continuación se hace una breve descripción de cada uno de 
los materiales que fueron empleados para la elaboración de 
las probetas. 
Cemento: Para el concreto se trabajó con cemento Cemex como 
se muestra en la Figura 8 el cual tiene como beneficio altas 
resistencias iniciales y finales, provee una excelente 
durabilidad en ambientes con polución y tiene un buen 
desempeño en el terminado. Además, es amigable con el medio 
ambiente por su baja huella de carbono. (Cemex) 
 
36 
 
 
 
Figura 8. Cemento CEMEX SUPER RESISTENTE. (Cemex) 
Grava y Arena (Figura 9): Para la elaboración de las probetas 
se utilizó grava con un tamaño máximo nominal de ½” y la 
arena de río, provenientes del Guamo, Tolima. 
 
Figura 9. Grava y Arena de Río. (Mancera, 2016)Fibras cortas de acero: En la matriz de concreto se emplearon 
fibras cortas de acero de la marca Dramix de tipo 3D (Figura 
10), ya que son las más usadas y comercializadas en Colombia. 
Las fibras cortas de acero Dramix ® RL 45/50 BN tienen las 
siguientes características: 
37 
 
 
Dramix ® RL 45/50 BN 
Longitud (mm) 50.00 
Diámetro (mm) 1.05 
Resistencia a la tracción 
(MPa) 
1115 
 
 
Tabla 1. Ficha técnica Fibras cortas de acero Dramix ® RL 45/50 BN. 
(Dramix®;, 2011) 
 
Figura 10. Fibras cortas de acero Dramix ® RL 45/50 BN. (Dramix®;, 
2011) 
 
Acero: Como refuerzo de concreto usado en este proyecto donde 
las probetas son solicitadas a tracción controlada se usaron 
barras corrugadas de acero NTC 2289 como las de la Figura 11. 
Las barras tienen una única resistencia a la fluencia mínima, 
de 60.000 psi (420 MPa), designada como grado 60 (420). 
(INCONTEC, 2007) 
 
38 
 
 
 
Figura 11. Barras Corrugadas de acero NTC 2289 (Mancera, 2016) 
 
Dimensionamiento del ensayo: 
Con base enensayos previos de laboratorio de pregrado y 
resultados de algunos trabajos como el de (Mehta & Monteiro), 
se ha encontrado que al usar fibras cortas de acero se debe 
garantizar que la distribución sea en todas las direcciones 
de la probeta, por lo tanto las secciones determinadas de las 
caras de la probeta son constantes y únicamente varia la 
posición de la barra para garantizar los distintos 
recubrimientos, la longitud de la probeta se determinó con 
respecto al espacio de desarrollo del ensayo en la máquina 
universal. 
En la Figura 12 y 13 se muestra las secciones determinadas para 
las probetas: 
 
39 
 
 
 
Figura 12. Definición del tamaño de la sección y recubrimiento de la 
barra. (Mancera, 2016) 
 
La longitud de la barra se determinó teniendo en cuenta los 
60cm de la longitud de la probeta adicionándole 8cm a cada 
lado para garantizar el agarre suficiente de las mordazas de 
la máquina en la barra. 
 
Figura 13. Definición del diámetro y longitud de la barra. (Mancera, 
2016) 
 
La determinación de la cuantía volumétrica de fibras se 
definió con respecto a los porcentajes de 0%a 2% que son los 
más usados y adecuados para ensayos en concreto cuando el 
tamaño máximo nominal del agregado se encuentra alrededor de 
los 12,7 mm, en Colombia. Por lo tanto, los porcentajes 
escogidos para los especímenes son de 0%, 0.5%, 1% y 1.5%; 
40 
 
 
garantizando a la vez la manejabilidad del concreto y 
evitando que en algunas zonas haya mayor o menor 
concentración de fibras; en la Figura 14 se muestra la 
longitud de las fibras cortas de acero empleadas. 
 
Figura 14. Fibras de acero Dramix 3D. (Dramix®;, 2011) 
 
Diseño de las mezclas: 
Se realizó un diseño de mezcla de concreto para cuatro 
resistencias especificadas a la compresión de 21 MPa, 28 Mpa, 
35 MPa y 42 Mpa; a cada uno de estos diseños se le 
adicionaron las cuatro cuantías de fibra de acero definidas 
(0%, 0.5%, 1%, 1.5%). 
Diseño de mezcla para 21, 28, 35 y 42 MPa: 
- La relación agua cemento se determinó por medio de la 
Gráfica 1de la (Collepardi, Collepardi, & Troli) 
41 
 
 
 
Gráfica 1. Relación agua-cemento (w/c). (Collepardi, Collepardi, & 
Troli) 
21 8,3 29,3cu
ck
F MPa  
 
21 0,6AMPa
C

 
28 8,3 36,3cu
ck
F MPa  
 
28 0,495AMPa
C

 
35 8,3 43,3cu
ck
F MPa  
 
35 0,45AMPa
C

 
42 8,3 50,3cu
ck
F MPa  
 
42 0,38AMPa
C

 
42 
 
 
- De acuerdo con el slump la cantidad de agua se determinó 
por medio de la gráfica del libro (Collepardi, 
Collepardi, & Troli)Gráfica 2. 
 
Gráfica 2.Cantidad de agua. (Collepardi, Collepardi, & Troli) 
15slump cm
 
12TM mm 
3230 /Agua kg m
 
- Siendo la cantidad de agua la misma, se determinó la 
cantidad de cemento (C) para cada uno de los diseños: 
 
3
21
3
21
230 /
0,6
383,33 /
MPa
MPa
kg m
C
C kg m


 
3
28
3
28
230 /
0,495
465,65 /
MPa
MPa
kg m
C
C kg m


 
43 
 
 
3
35
3
35
230 /
0,45
511,11 /
MPa
MPa
kg m
C
C kg m


 
3
42
3
42
230 /
0,38
605,26 /
MPa
MPa
kg m
C
C kg m


 
Para determinar el volumen de agregado se partió de la 
ecuación I 
 
 
Donde: 
conv : Volumen de concreto (1 1000 )m l 
 cv : Volumen del cemento 
 Av : Volumen del agua 
' av : Volumen de aire, (Collepardi, Collepardi, & Troli) 
' a con c A av v v v v    I 
44 
 
 
 
Gráfica 3. Volumen de aire. (Collepardi, Collepardi, & Troli) 
 
 
 
Donde: 
cd : Densidad del cemento 3,15 /kg l 
 
21 MPa: 
3
3
3
383,33 /
 1000 230 / (3,58 10)
3,15 /
612,50 /
a
a
kg m
v kg m
kg l
v l m
    

 
28 MPa: 
3
3
3
464,64 /
 1000 230 / (3,58 10)
3,15 /
580,69 /
a
a
kg m
v kg m
kg l
v l m
    

 
 
 1000 ( ' 10)a
c
c
v A a
d
    
 
II 
45 
 
 
35 MPa: 
3
3
3
511,11 /
 1000 230 / (3,58 10)
3,15 /
572,94 /
a
a
kg m
v kg m
kg l
v l m
    

 
42 MPa: 
3
3
3
605,26 /
 1000 230 / (3,58 10)
3,15 /
543,64 /
a
a
kg m
v kg m
kg l
v l m
    

 
Posteriormente se calculó la cantidad de grava y arena, 
sabiendo que la densidad de la grava utilizada es de 
2,6 /kg l
 y 
la de la arena de 
2,1 /kg l
 
 
21 MPa: 
3
3
3
3
612,50 /
 2,6 /
2
796,26 /
612,50 /
2,1 /
2
643,125 /
l m
Grava kg l
Gava kg m
l m
Arena kg l
Arena kg m
 

 

 
28 MPa: 
3
3
3
3
586,69 /
 2,6 /
2
762,71 /
586,69 /
2,1 /
2
616,03 /
l m
Grava kg l
Gava kg m
l m
Arena kg l
Arena kg m
 

 

 
46 
 
 
35 MPa: 
3
3
3
3
571,94 /
 2,6 /
2
743,52 /
571,94 /
2,1 /
2
600,53 /
l m
Grava kg l
Gava kg m
l m
Arena kg l
Arena kg m
 

 

 
42 MPa: 
3
3
3
3
543,64 /
 2,6 /
2
706,73 /
543,64 /
2,1 /
2
570,82 /
l m
Grava kg l
Gava kg m
l m
Arena kg l
Arena kg m
 

 

 
De la Tabla 2 a la Tabla 5 se presenta un resumen de las 
dosificaciones calculadas para cada diseño de mezcla. 
 
Dosificación 21 MPa 
Agua 3230 /kg m
 
Cemento 3383,33 /kg m
 
Grava 3796,26 /kg m
 
Arena 3643,125 /kg m
 
 
Tabla 2. Dosificación de la mezcla de concreto 21 MPa. (Mancera & Rojas, 
2016) 
 
 
Dosificación 28 MPa 
Agua 3230 /kg m
 
Cemento 3464,64 /kg m
 
Grava 3762,71 /kg m
 
Arena 3616,03 /kg m
 
 
Tabla 3. Dosificación de la mezcla de concreto 28 MPa. (Mancera & 
Rojas, 2016) 
47 
 
 
 
 
Dosificación 35 MPa 
Agua 3230 /kg m
 
Cemento 3511,11 /kg m
 
Grava 3743,52 /kg m
 
Arena 3600,53 /kg m
 
 
Tabla 4. Dosificación de la mezcla de concreto 35 MPa. (Mancera & Rojas, 
2016) 
 
 
Dosificación 42 MPa 
Agua 3230 /kg m
 
Cemento 3605,26 /kg m
 
Grava 3706,73 /kg m
 
Arena 3570,82 /kg m
 
 
Tabla 5. Dosificación de la mezcla de concreto 42 MPa. (Mancera & Rojas, 
2016) 
 
Metodología 
Ensayos verificación de los diseños de mezcla: 
Teniendo en cuenta el diseño de mezcla se elaboraron para 
cada resistencia y cada cuantía de fibras 6 cilindros 
(testigos) de 4”x 8”, a los cuales se les realizaron ensayos 
de compresión para comprobar la resistencia del concreto a 
los 28 días, ensayos de módulo de elasticidad y ensayos de 
tracción indirecta como se muestra de la Figura 15 a la Figura 
22. 
48 
 
 
 
Figura 15. Material mezcla de 
concreto para testigos. (Mancera & 
Rojas, 2016) 
Figura 16. Fundida de cilindros 
testigo de 4”x 8”. (Mancera & 
Rojas, 2016) 
 
Figura 17. Camisas para cilindros 
de 4”x 8”. (Mancera & Rojas, 2016) 
Figura 18. Cilindros testigos 4”x 
8” fundidos. (Mancera & Rojas, 
2016) 
 
Figura 19. Curado cilindros 
testigos fundidos. (Mancera & 
Rojas, 2016) 
Figura 20. Fallo de testigos en 
maquina universal, módulo de 
elasticidad. (Mancera & Rojas, 
2016) 
49 
 
 
 
Figura 21. Fallo de testigos en 
maquina universal, compresión. 
(Mancera & Rojas, 2016) 
Figura 22. Fallo de testigos en 
maquina universal, tracción 
indirecta. (Mancera & Rojas, 2016) 
 
Los resultadosobtenidos de los ensayos de los cilindros se muestran 
continuación en la Tabla 6.Error! Reference source not found.Error! 
Reference source not found. 
 
 
F`c (MPa) 
Dosificación 
Fibras( % ) 
E 
(Mpa) 
F'c 
(Mpa) 
F't 
(Mpa) 
21 
0 35,2 27,5 3,7 
0,5 32,5 27,8 3,3 
1 33,6 26,5 5,1 
1,5 31,6 26,8 4,8 
28 
0 32,8 29,8 2,4 
0,5 45,3 28,5 3,0 
1 35,1 29,8 3,9 
1,5 37,6 35,6 5,3 
35 
0 43,9 37,2 2,7 
0,5 31,3 38,4 4,1 
1 43,7 38,4 5,7 
1,5 35,3 37,3 5,4 
42 
0 54,5 46,4 4,7 
0,5 44,3 37,5 3,9 
1 46,9 42,4 5,2 
1,5 46,5 44,9 5,6 
Tabla 6. Resumen resultados ensayos de compresión, módulo elástico y 
tracción indirecta de los testigos. 
 
50 
 
 
 
Elaboración de las probetas: 
Rectificados los diseños de mezcla y las resistencias a la 
compresión, se elaboraron 48 vigas por cada resistencia a la 
compresión y por cada cuantía volumétrica de fibras. Se 
utilizó una formaleta de madera para la fundida de las 
probetas como la que se muestra en la Figura 23: 
 
Figura 23. Formaleta para probetas. (Mancera & Rojas, 2016) 
 
Figura 24. Dimensiones promedio de las probetas. (Mancera, 2016) 
 
51 
 
 
En la Tabla 7 se especifican las variables de la matriz de 
concreto y la cantidad de probetas realizadas para cada una 
de ellas. 
Tabla 7. Cantidad de especímenes para ensayos 
a tracción. 
Barra 
F’c 
(MPa) 
Dosificación 
Fibras( % ) 
Recubrimiento 
(mm) 
Repeticiones 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Numero 
4 (12,7 
mm) 
21 
0 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
0,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
28 
0 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
0,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
35 
0 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
0,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1 1.5db 4 
52 
 
 
2.5db 4 
3.9db 4 
1,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
42 
0 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
0,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
1,5 
1.5db 4 
2.5db 4 
3.9db 4 
 
En la Figura 25 se evidencia la elaboración de las probetas y 
la homogeneidad de la mezcla de SFRC. 
 
Figura 25. Fundida de probetas. (Mancera & Rojas, 2016) 
 
53 
 
 
Posterior a la etapa de fraguado de las probetas se prosiguió 
con el proceso de curado, el cual se llevó a cabo durante 28 
días en condiciones óptimas de acuerdo con las 
especificaciones de la NTC 550. En la Figura 26. Etapa de curado 
Especímenes. se muestra el proceso de curado llevado a cabo 
para todos los especímenes. 
 
Figura 26. Etapa de curado Especímenes. (Mancera & Rojas, 2016) 
Después de ser llevadas las probetas a 28 días de curado, 
se realizaron ensayos experimentales de tracción directa, 
los cuales consistían en aplicar fuerza directamente de 
las mordazas de la máquina a la barra de acero que se 
encontraba embebida longitudinalmente en la probeta, como 
se muestra en laFigura 27.: 
54 
 
 
 
Figura 27. Colocación de las probetas en la maquina universal. 
(Mancera, 2016) 
 
Para el ensayo se elaboró un montaje que permitió tomar 
las lecturas de deformación por cada una de las caras de 
la probeta, el montaje constaba de dos pletinas metálicas, 
donde la probeta era sujetada por medio de ángulos 
metálicos, en las pletinas de la parte inferior de la 
probeta se derivaban cuatro ángulos metálicos con una 
lámina plana en la que se apoya el deformímetro, y en las 
pletinas de la parte superior de las probetas se derivan 
cuatro varillas las cuales mantienen fija la posición del 
deformímetro. 
La anterior descripción se puede ver representada en la 
Figura 28donde se indica la posición de los deformímetros 
utilizados: 
55 
 
 
 
Figura 28. Montaje para los deformímetros. (Mancera, 2016) 
 
Durante el ensayo en la máquina universal se tomaron los 
valores de los cuatro deformímetros con respecto a la 
carga que se aplicaba a la probeta en intervalos de 2000 N 
aproximadamente. 
 
Figura 29. Montaje para ensayo a tracción. (Mancera, 2016) 
 
Posterior a la falla de las probetas en la máquina universal, 
se realizó un levantamiento de los mapas de fisuración que se 
56 
 
 
desarrollaron en cada una de las probetas y por cada una de 
las caras como se muestra en la Figura 30. Mapeo de las probetas 
para determinar el ancho y separación entre fisuras.. 
 
Figura 30. Mapeo de las probetas para determinar el ancho y separación 
entre fisuras. (Mancera & Rojas, 2016) 
 
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 
En esta tesis se realizaron ensayos a tracción en probetas de 
SFRC, para cuatro resistencias a la compresión y cuatro 
cuantías volumétricas de fibra cortas de acero, con el fin de 
conocer la influencia de la inclusión de fibras cortas de 
acero en los patrones de fisuración de elementos prismáticos 
de concreto de resistencias de 21, 28, 35 y 42 MPa reforzado 
con acero NTC2289 N°4. 
A continuación se muestra cómo la cuantía volumétrica de 
fibra de acero, la resistencia especificada a la compresión y 
el recubrimiento del acero de refuerzo influenciaron los 
patrones de fisuración cuando las probetas fueron sometidas a 
esfuerzo de tracción como se muestra en la Figura 29. 
57 
 
 
 
Figura 31. Montaje ensayo a tracción. (Mancera, 2016) 
A continuación se muestran de la Figura 32 a la Figura 35 los 
resultados de patrones de fisuración originados para cada una 
de las resistencias variando el porcentaje de fibras y con un 
solo recubrimiento de la barra. 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
Figura 32. Falla del concreto de 21 MPa reforzado con una barra de acero 
y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 0.5%, c) 1% y d) 1.5% 
(Mancera & Rojas, 2016) 
58 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
Figura 33. Falla del concreto de 28 MPa reforzado con una barra de acero. 
(Mancera & Rojas, 2016) y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 0.5%, 
c) 1% y d) 1.5%. (Mancera & Rojas, 2016) 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
Figura 34. Falla del concreto de 35 MPa reforzado con una barra de acero 
y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 0.5%, c) 1% y d) 1.5% 
(Mancera & Rojas, 2016) 
59 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
Figura 35. Falla del concreto de 42 MPa reforzado con una barra de acero 
y fibras en distintos porcentajes a) 0%, b) 0.5%, c) 1% y d) 1.5% 
(Mancera & Rojas, 2016) 
Recopilados todos los datos del levantamiento de fisuras, se 
tomaron los datos promedios de separación entre fisuras se 
elaboraron grafias y se analizaron. : 
- Separación de fisuras en función del porcentaje de 
fibras para el recubrimiento de 3.9db. 
En la siguiente grafica se va a representar el comportamiento 
de la separación media entre fisuras. Un aspecto 
significativo que se investigó, fue las preocupaciones del 
patrón de la grieta y su evolución en términos de separación 
media de las fisuras (Sm). Este último se calculó para cada 
muestra como la distancia media entre las grietas. Además, 
para cada conjunto de muestras, Sm se calculó promediando Sm 
de cada muestra individual. 
60 
 
 
 
Gráfica 4. Separación de fisuras para probetas con recubrimiento de 3.9db 
y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% 
Para evaluar este factor como patrón de fisuración, se debe 
tener en cuenta que la separación de las fisuras externas es 
altamente variable según la resistencia a la tracción del 
concreto, la integridad de la adherencia de las barras y la 
proximidad de fisuras primarias preexistentes, las cuales 
tienden a disminuir la tensión de tracción local en el 
hormigón, son las principales causas de esta variabilidad de 
la separación de las fisuras. (ACI, 1997) 
Como resultado se encontró que con el incremento del 
porcentaje de fibra la separación entre fisuras disminuye. 
Por otra parte, se observó que la inclusión de fibras de 
acero evita las roturas frágiles súbitas como sucedió con los 
especímenes quetenían cuantía volumétrica de fibras de 0.0 
%, la adición de fibras otorga a los especímenes respuesta 
post-pico, es decir ductilidad. 
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
1.05
0 0.5 1 1.5
S(mm)
SF%
f'c
61 
 
 
- Ancho de fisuras en función del porcentaje de fibras 
para el recubrimiento de 3.9db. 
 
Gráfica 5. Ancho de fisuras para probetas con recubrimiento de 3.9db y 
porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% 
En este caso, se encontraron incrementos en el ancho de las 
fisuras conforme se aumenta la adición de fibra de acero, 
debido que la separación es menor y las fisuras se 
concentraron en un solo lugar. 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
del porcentaje de fibras para el recubrimiento de 3.9db. 
0.95
1.15
1.35
1.55
1.75
1.95
0 0.5 1 1.5
W(mm)
SF %
f'c
62 
 
 
 
Gráfica 6. Relación entre separación y ancho de fisuras para 
probetas con recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 
0.5%, 1% y 1.5% 
La correlación obtenida entre separación y ancho de fisura 
presentada, muestra un comportamiento inversamente 
proporcional entre ambos. No obstante, según investigaciones 
previas, por medio de los valores del ancho de las fisuras se 
puede obtener un valor anticipado para la máxima separación 
de las fisuras ya que es alrededor del doble de la separación 
media. Es decir, la máxima separación de las fisuras es igual 
a aproximadamente cuatro veces el ancho. (ACI, 1997) 
- Separación de fisuras en función de la resistencia 
especificada a la compresión, para el recubrimiento de 
3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5%. 
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
0 0.5 1 1.5
W/S
SF %
f'c
63 
 
 
 
Gráfica 7. Separación de fisuras para probetas con recubrimiento de 3.9db 
y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% en función de las 
resistencias de concreto de 27,5 MPa, 29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. 
Como resultado de las tendencias previamente analizadas para 
separación entre fisuras, es notable que existe una 
correlación directa entre el aumento en la cuantía 
volumétrica de fibras de acero y la resistencia de 
especificada a la compresión, pues en ambos casos al aumentar 
ambos, la tendencia es la disminución de la separación entre 
fisuras. Lo que indica que, bajo estas condiciones, los 
elementos tuvieron una mejor tenacidad en la etapa de 
fisuración distribuida. 
- Ancho de fisuras en función de la resistencia 
especificada a la compresión, para el recubrimiento de 
3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5%. 
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
25 30 35 40 45 50
S(mm)
f'c (MPa)
0% 1 1% 1.5%
Linear (0%) Linear (1) Linear (1%) Linear (1.5%)
64 
 
 
 
Gráfica 8. Ancho de fisuras para probetas con recubrimiento de 3.9db y 
porcentajes de fibra de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% en función de las 
resistencias de concreto de 27,5 MPa, 29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. 
Análogamente, con respecto a la separación, este factor 
denominado abertura máxima de fisura dentro de los patrones 
de fisuración, también presentó un comportamiento equivalente 
al analizado anteriormente. Lo cual revalida la simbiosis 
representada en tenacidad, entre la inclusión de fibras de 
acero y la resistencia especificada a la compresión del 
concreto. 
Para este caso, el ancho de fisura para una adición de fibras 
es proporcional. Esto se debe a que a mayor recubrimiento, a 
mayor proporción de fibras y mayores resistencias, habrá una 
mayor concentración de tensiones en la etapa de fisura 
localizada. Por lo general, esta etapa se presenta en un 
estado de resistencia post-pico, donde se presenta la rotura 
final del elemento, además del efecto sobre el ancho de la 
fisura. 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
25 30 35 40 45 50
W(mm)
f'c (MPa)
0% 0.5% 1% 1.5%
Linear (0%) Linear (0.5%) Linear (1%) Linear (1.5%)
65 
 
 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
de la resistencia especificada a la compresión, para el 
recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 0%, 
0.5%, 1% y 1.5%. 
 
Gráfica 9. Relación entre separación y ancho de fisuras para 
probetas con recubrimiento de 3.9db y porcentajes de fibra de 
0%, 0.5%, 1% y 1.5% en función de las resistencias de concreto 
de 27,5 MPa, 29,8 MPa, 37,2 MPa y 46,4 MPa. 
 
- Relación entre separación y ancho de fisuras en función 
del recubrimiento de 1.5db, 2.5db y 3.9db. 
En la Figura 42 de evidencia la influencia del recubrimiento 
en concreto reforzado con barras longitudinales y distinto 
porcentaje de fibras cortas de acero en el patrón de 
fisuración. 
0
1
2
3
4
5
6
25 30 35 40 45 50
W/S
f'c (MPa)
0% 0.5% 1% 1.5%
Linear (0%) Linear (0.5%) Linear (1%) Linear (1.5%)
66 
 
 
A medida que el recubrimiento aumenta en los especímenes, la separación y 
el ancho de las fisuras aumenta, por esta razón la longitud de desarrollo 
para las fisuras tiende aumentar y el ancho se concentra en un solo 
lugar, es decir el espécimen puede soportar mayores cargas cuando el 
recubrimiento es mayor y su ductilidad mejora con el aumento en el 
porcentaje de fibras cortas de acero. 
 
CONCLUSIONES 
- Se encontró que un incremento en el contenido de fibra 
tiende a disminuir la separación media entre las fisuras 
primarias, debido al aumento del número de fibras que 
estaban disponibles para transmitir la carga a través de 
las fisuras, lo cual se puede representar como una 
matriz de cocido que impide que el desarrollo de la 
grieta en el concreto conlleve a una falla frágil. 
 
 
Gráfica 10. Relación entre separación y ancho de fisuras en función del 
recubrimiento de 1.5db, 2.5db y de 3.9db. 
1
1.5
2
2.5
3
3.5
15 20 25 30 35 40 45 50 55
W/S
Recubrimiento 
(mm)
f'c Poly. (f'c)
67 
 
 
- Las fisuras son uno de los síntomas patológicos más 
importantes del comportamiento en servicio de las 
estructuras de concreto. No son más que roturas que 
aparecen en el concreto como consecuencia de la 
aparición de esfuerzos que superan la capacidad 
resistente del material. El objetivo fundamental del 
diseño y la construcción de estructuras de concreto 
debería ser minimizar y/o controlar la fisuración. Por 
esta razón este trabajo se centró en el análisis y la 
influencia de las variables constitutivas del SFRC en 
los patrones de fisuración para elementos prismáticos de 
concreto reforzado con barras de acero No y adición de 
fibras de acero 
 
- Las anchuras máximas de las fisuras transversales en los 
especímenes reforzados con fibras exhibidas, tuvieron un 
incremento significativo en función al incremento de 
adición volumétrica de fibras. Esto es porque una vez el 
acero alcanza el límite elástico o las barras se 
deslizan con respecto al concreto circundante, la 
apertura de una de las fisuras (o en ocasiones dos o 
tres) se impone con respecto a las demás, definiendo una 
etapa de fisura localizada, y en efecto la capacidad de 
las fibras para cerrar las grietas comenzaron a 
disminuir como se evidencia en las figuras 32, 33, 34 y 
35 Esta etapa se prolongó hasta cuando la capacidad del 
acero de refuerzo en el rango plástico lo permitió, en 
algunos casos se reportó la rotura de esta. 
 
- Se pudo evidenciar que la adición de fibras otorga a los 
especímenes mayor ductilidad, ya que la inclusión de 
fibras de acero evita las roturas frágiles súbitas como 
68 
 
 
sucedió con los especímenes que tenían cuantía 
volumétrica de fibras de 0.0 %. 
 
 
- Se puede reducir el número de fisuras visibles para una 
fuerza de tracción dada simplemente aumentando el 
recubrimiento de hormigón. Al haber mayor recubrimiento 
un mayor porcentaje de las fisuras permanecerán como 
fisuras internas para un nivel dado de fuerza de 
tracción. Sin embargo, al aumentar el recubrimiento 
aumenta el ancho de las fisuras visibles, lo cual es 
evidente en las probetas con recubrimientos de 3.9 db 
respecto a los de 2.5 db y los de1.5 db. 
RECOMENDACIONES 
Se recomienda realizar en este tipo de investigaciones de 
patrones de fisuración en SFRC, la implementación de strain 
gaugues en los ensayos a tracción, ya que el uso de 
deformímetros limita la toma de datos por su corto recorrido. 
Se recomienda realizar ensayos bajo las mismas condiciones 
para complementar los ensayos anteriores variando los 
diámetros del refuerzo longitudinal y la sección de las 
probetas con el fin de determinar la influencia que tienen 
estas variables en los patrones fe fisuración de SFRC. 
 
 
69 
 
 
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71 
 
 
 
 
 
	Separación de fisuras en elementos de SRFC solicitados a tracción para barra número 4 y resistencia de concreto 21, 28, 35 y 42 MPA
	Citación recomendada
	tmp.1560210653.pdf.LMgDl