ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE EL CONCRETO SIMPLE Y EL CONCRETO CON ADICIÓN DE FIBRA DE ACERO AL 4 Y

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ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE EL CONCRETO SIMPLE Y EL CONCRETO 
CON ADICIÓN DE FIBRA DE ACERO AL 4% Y 6% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HELO NICKOLAS SARTA FORERO 
JOSÉ LUÍS SILVA RODRÍGUEZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL 
ALTERNATIVA TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 
BOGOTÁ 
2017 
2 
ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE EL CONCRETO SIMPLE Y EL CONCRETO 
CON ADICIÓN DE FIBRA DE ACERO AL 4% Y 6% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HELO NICKOLAS SARTA FORERO 
JOSE LUÍS SILVA RODRÍGUEZ 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado para optar al título de 
Ingeniero Civil 
 
 
 
 
 
 
Directora 
Scherazada Calderón Vega 
Ingeniera Civil 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL 
ALTERNATIVA TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 
BOGOTÁ 
2017 
3 
 
4 
Nota de Aceptación 
 
_________________________________ 
_________________________________ 
_________________________________ 
_________________________________ 
_________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________________ 
Firma del Presidente del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
Bogotá, mayo, 2017 
 
5 
CONTENIDO 
 
pág. 
 
INTRODUCCIÓN 12 
 
1. GENERALIDADES 13 
1.1 ANTECEDENTES 13 
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 14 
1.2.1 Descripción del problema 14 
1.2.2 Formulación del problema 14 
1.3 OBJETIVOS 14 
1.3.1 Objetivo General 14 
1.3.2 Objetivos específicos 14 
1.4 JUSTIFICACIÓN 15 
1.5 DELIMITACIÓN 15 
1.5.1 Espacio 15 
1.5.2 Tiempo 16 
1.5.3 Contenido 16 
1.5.4 Alcance 16 
1.6 MARCO REFERENCIAL 16 
1.6.1 Marco teórico. 16 
1.6.1.1 El concreto reforzado con fibras de acero (CRFA) 16 
1.6.1.2 Concreto 17 
1.6.1.3 Acero 17 
1.6.1.4 Fibras de acero 17 
1.6.2 Marco conceptual. 18 
1.6.2.1 Diseño de mezclas de concreto. 18 
1.6.2.2 Manejabilidad 18 
1.6.2.3 Resistencia y durabilidad del concreto 19 
1.6.3 Marco legal 19 
1.6.4 Marco histórico 20 
1.6.5 Estado del arte 21 
1.7 METODOLOGÍA 22 
1.7.1 Tipo de estudio 22 
1.7.2 Fuentes de información 23 
1.7.3 Proceso para diseño de mezclas en concreto 23 
1.7.4 Pasos para las proporciones 23 
1.7.5 Construcción de cilindros de concreto 23 
1.7.6 Ensayo de compresión y tensión de los cilindros en concreto 23 
 
2. DISEÑO METODOLÓGICO 25 
2.1 CARACTERIZACIÓN DE LAS FIBRAS DE ACERO 25 
2.1.1 Materiales 26 
2.1.2 Equipos 27 
6 
pág. 
 
2.1.3 Dosificación 29 
2.1.4 Diseño de mezcla 31 
2.1.4.1 Procedimiento de diseño 31 
2.1.5 Ensayos realizados a los cilindros de concreto con adición y sin adición de 
fibras de acero 36 
2.1.5.1 Probetas. 37 
 
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 40 
3.1 ASENTAMIENTO 40 
3.2 ENSAYOS DE COMPRESIÓN 40 
3.3 ENSAYOS DE TRACCIÓN INDIRECTA 44 
3.4 ENSAYOS DE FLEXIÓN DE VIGAS 47 
3.5 COMPARACIÓN TIPOS DE CONCRETO 50 
 
4. CONCLUSIONES 54 
 
5. RECOMENDACIONES 55 
 
BIBLIOGRAFÍA 56 
 
ANEXOS 58 
 
 
7 
LISTA DE FIGURAS 
 
pág. 
 
Figura 1. Malla en Bolsa Dramix 25 
Figura 2. Fibras de Acero Dramix 25 
Figura 3. Cemento Cemex 26 
Figura 4. Molde probeta 27 
Figura 5. Balanza electrónica 27 
Figura 6. Varilla Compactadora 28 
Figura 7. Prensa Hidráulica para Compresión 28 
Figura 8. Prensa hidráulica modificada para flexión 29 
Figura 9. Equipo para Tracción Indirecta 29 
Figura 10. Ensayo a Tracción Indirecta 45 
Figura 11. Ensayo Tracción Falla Convencional I 46 
Figura 12. Ensayo a Tracción Falla Convencional II 46 
Figura 13. Ensayo a Tracción Falla Modificado 4% 47 
Figura 14. Ensayo a Tracción Falla Modificado 6% 47 
Figura 15. Viga Convencional 49 
Figura 16. Viga Modificada 4% 49 
Figura 17. Viga Modificada 6% 50 
Figura 18. Resistencia a la compresión 51 
Figura 19. Resistencia a la Tracción 51 
Figura 20. Resistencia a la Flexión 52 
Figura 21. Resistencia Compresión Barras 52 
Figura 22. Resistencia a la Flexión Barras 53 
Figura 23. Resistencia a la tracción barras 53 
 
8 
LISTA DE CUADROS 
 
pág. 
 
Cuadro 1 Antecedentes 13 
Cuadro 2. Ficha Técnica 26 
Cuadro 3. Dosificación Probeta Convencional 30 
Cuadro 4. Dosificación Probeta Modificada al 4% 30 
Cuadro 5. Dosificación Probeta Modificada al 6% 30 
Cuadro 6. Dosificación Viga convencional 30 
Cuadro 7. Dosificación Viga Modificada al 4% 31 
Cuadro 8. Dosificación Viga modificada al 6% 31 
Cuadro 9. Asentamiento Recomendados para Diferentes Tipos de Construcción 32 
Cuadro 10. Tamaño Máximo Agregados Según Tipo de Construcción 33 
Cuadro 11. Contenido de Aire Esperado en Concreto y Niveles de Aire para 
Diferentes Tamaños Máximos de Agregados 33 
Cuadro 12. Contenido de Agua para los Diferentes Tamaños de Agregado y 
Asentamientos 34 
Cuadro 13. Resistencia Requerida de Diseño, Cuando no hay Datos 
Estadísticos 34 
Cuadro 14. Relación Agua / Cemento 35 
Cuadro 15. Volumen de Agregado Grueso por Volumen Unitario de Concreto 36 
Cuadro 16. Cantidad de Cilindros para Ensayo de Compresión 37 
Cuadro 17. Cantidad de Cilindros para Ensayo de Tracción Indirecta 37 
Cuadro 18. Cantidad de Viguetas para Ensayo de Flexión 37 
Cuadro 19. Clasificación del Concreto de Acuerdo con los Valores del 
Asentamiento 38 
Cuadro 20. Asentamientos Obtenidos en Laboratorio 40 
Cuadro 21. Análisis Ensayos de Compresión 41 
Cuadro 22. Resistencia a Través del Tiempo concreto Convencional 41 
Cuadro 23. Compresión Tipos de Falla Edad 7 Días 42 
Cuadro 24. Compresión Tipos de Falla Edad 14 Días 43 
Cuadro 25. Compresión Tipos de Falla Edad 28 Días 44 
Cuadro 26. Ensayo de tracción 45 
Cuadro 27. Ensayo de Flexión - Módulo de Rotura 48 
9 
LISTA DE ANEXOS 
 
pág. 
 
Anexo A. Fallas 59 
10 
RESUMEN 
 
El presente trabajo de grado tiene como objetivo realizar los ensayos mecánicos 
para determinar la resistencia del concreto adicionándole fibras de acero al 4% y 
al 6%, las cuales remplazarán un porcentaje del peso del agregado fino de la 
mezcla. 
 
Con este experimento, se espera identificar cuál de los porcentajes de adición de 
fibras mejora las propiedades mecánicas del concreto, en comparación al concreto 
convencional. Esto se demostrará experimentalmente mediante ensayos de 
laboratorio realizados a cilindros y viguetas a las edades de 7, 14 y 28 días, las 
cuales arrojarán resultaos verídicos permitiendo establecer un análisis 
comparativo. 
 
Palabras Clave: Concreto sin adición, concreto reforzado con fibra, fisuración, 
resistencia, resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, resistencia a la 
flexión. 
 
11 
GLOSARIO 
 
AGREGADOS: comprenden las arenas, gravas naturales y la piedra triturada 
utilizada para preparar morteros y concretos. 
ARENA LAVADO: agregado que se utiliza para la elaboración del concreto. 
CEMENTO PORTLAND: cemento hidráulico que se obtiene al calcinar una 
mezcla de arcillas y piedra caliza en un horno para pulverizar posteriormente la 
mezcla obtenida. 
CONCRETO ARMADO: en su interior tiene armaduras de acero, debidamente 
calculadas, este concreto es apto para resistir esfuerzos de tracción y compresión. 
CONO DE ABRAHAM: elemento para medir el asentamiento del concreto. 
CORROSIÓN: se define como el deterioro de un material a consecuencia de un 
ataque electroquímico por su entorno. 
DEFLEXIONES: se entiende por deflexión aquella deformación que sufre un 
elemento por el efecto de las flexiones internas. 
DUCTILIDAD: capacidad de deformación plásticas una vez rebosado el límite de 
proporcionalidad sin perder su resistencia. 
EDIFICACIONES: construcción cuya función principal es alojar a personas, 
animales o cosas. 
FIBRAS De Acero: las fibras de acero están específicamente diseñadas para el 
refuerzo de hormigón, morteros y otros compuestos de cemento en soleras, 
evitando el uso de mallas electro -soldadas. 
FRAGUADO: endurecimiento consistente del concreto. 
GRAVA: termino que se le da en geología y construcción, a las rocas de un 
tamaño granular específico. 
GRIETA:aparecen en el hormigón debido a las contracciones irregulares. 
12 
INTRODUCCIÓN 
 
El concreto al ser el material más usado para las obras civiles como la 
construcción de edificaciones, puentes, túneles, vías y viaductos entre otras, debe 
poseer ciertas características mecánicas que proporcionen los requerimientos 
mínimos para el desarrollo de estas obras constructivas mediante sus propiedades 
físicas como la compresión, duración, impermeabilidad, peso unitario y apariencia 
entre muchas otras, Además de ser un material versátil en cuanto a forma y 
función. 
 
El desarrollo del concreto armado se encuentra vinculado directamente con el 
concreto convencional; por tal motivo, las características del concreto se estudian 
con el fin de determinar el diseño de mezcla adecuado, para unas condiciones 
específicas de un proyecto. 
 
Actualmente, se realizan estudios al concreto convencional para mejorar sus 
propiedades mecánicas mediante la adición de fibras de acero. Según estudios 
técnicos realizados, llevados a cabo durante los últimos cincuenta años, “la 
industria ha desarrollado fibras de polipropileno, vidrio, nylon y acero, que cumplen 
la misma función de las fibras utilizadas siglos atrás, con la diferencia de que son 
creadas con especificaciones técnicas y en materiales más resistentes, para 
responder a estas necesidades”1. 
 
Las fibras se han utilizado principalmente en pavimentos y losas, donde la 
relación área/volumen es alta y se requiere un mecanismo de control de grietas 
superficiales. “Una de las ventajas que ofrece, es que no se requieren traslapos 
como en el refuerzo tradicional y el transporte a obra es más económica, ahorra 
tiempo al no tener que instalarlo previamente siendo una solución rentable en 
refuerzo puesto que, si se adiciona una cantidad de fibra suficiente, se puede 
evitar falla frágil por cortante y, al mismo tiempo, generar comportamiento más 
dúctil en vigas, placas y pavimentos”2 
 
Para el desarrollo del este proyecto de investigación, se determinará 
experimentalmente el comportamiento del concreto convencional y el concreto 
modificado con fibra de acero con porcentajes del 4% y 6% respecto al agregado 
fino para una resistencia de 3000 PSI, el cual se ceñirá con el diseño de mezcla 
presentado y finalizando con los ensayos de resistencia a la compresión, tracción 
indirecta y flexión, los cuales se realizarán con base a la norma. 
 
 
1
 LOZANO, E. y SEPÚLVEDA, Carlos Elias. Fibra de acero [en línea]. Bogotá: Revista Metal actual [citado 10 
noviembre 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://www.metalactual.com/revista/22/materiales_fibra.pdf> 
2
 VALENCIA CASTRO, Plinio Andrés y QUINTANA CRUZ, Cristian Darío. Análisis comparativo entre el 
concreto simple y el concreto con adición de fibra de acero al 12% y 14%. Bogotá: Universidad Católica de 
Colombia. Facultad de Ingeniería. Modalidad trabajo de grado, 2016. p. 13 
13 
1. GENERALIDADES 
 
Existen diversas investigaciones sobre la mejora de las propiedades mecánicas 
del concreto mediante la adición o reemplazo de un material con mejores 
características físicas y mecánicas. Existen algunas investigaciones sobre la 
adición de fibras de acero, virutas de acero, desechos de alto horno, puzolana y 
otros materiales los cuales incrementaron la resistencia del concreto. 
 
1.1 ANTECEDENTES 
 
Teniendo en cuenta los antecedentes que se relacionan en la Tabla 1, y las 
conclusiones, se determinó un porcentaje de incorporación de fibras de acero 
como reemplazo parcial del cemento. 
 
“La fibra de acero se aplica en diversas obras. Por lo cual decidió analizar el 
comportamiento de dicha fibra para hacer una indagación sobre la respuesta a la 
tracción del concreto adicionado con fibras. 
 
La fibra de acero proporciona resistencia a la compresión, a la tensión y mejora la 
ductilidad del concreto”3. 
 
Sacando beneficio de la información ya mencionada sobre la fibra, se busca 
mejorar las técnicas y el conocimiento sobre la tecnología del concreto con adición 
o sustituido con diversos porcentajes de fibras de acero (véase el Cuadro 1). 
 
Cuadro 1 Antecedentes 
Titulo Autores Año 
Análisis comparativo del concreto simple y concreto 
reforzado con adición de fibras de acero del 8%, 10% 
y 12% del agregado fino de la mezcla 
Plinio valencia Cristian 
Quintana 
2015 
Comportamiento mecánico de un concreto fluido 
adicionado con ceniza de cascarilla de arroz (cca) y 
reforzado con fibras de acero 
Pedro Mattey Rafael 
Robayo Silvio Delbasto 
2013 
Comportamiento del concreto reforzado con fibras de 
acero zp-306 sometido a esfuerzos de compresión 
Lina Gallo Arciniegas, 
Giovani Gonzalez Peñiela, 
Julian Carrillo Leon 
2013 
Exploración con redes neuronales artificiales para 
estimar la resistencia a la compresión en concretos 
reforzados con fibras de acero 
Aydee Patricia Guerrero, 
Luis Octavio González 
Salcedo 
2012 
Hormigones con fibra de acero características 
mecánicas 
Patricia Cristina Mamol 
Salazar 
2010 
Análisis comparativo entre concreto hidráulico simple 
y el reforzado con fibras de acero 
José Castañeda Ávila, 
Cecilia Olague, Facundo 
Almeralla, Citialli Gaona, 
Alberto Martínez 
2000 
Fuente. Los Autores. 
 
3
 Ibíd.,p. 11 
14 
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
El concreto ha sido uno de los principales materiales aprovechados en la 
construcción; basta recorrer y observar las distintas obras que se encuentran en 
las calles de nuestro país y otros países que manejan este material, 
construcciones tales como casas, edificios, hospitales, centros comerciales, vías y 
demás estructuras que requieran el uso del concreto. 
 
Debido a que en numerosas obras se necesita el concreto tanto convencional 
como modificado se ha propuesto la implementación de fibras de acero como 
refuerzo para un desempeño óptimo de las propiedades mecánicas del concreto. 
 
Por tal razón se investigará si el porcentaje de 4% y 6% del agregado fino son los 
ideales para obtener una resistencia mayor que la de diseño. 
 
1.2.1 Descripción del problema. Al analizar y experimentar, con las fibras de 
acero, poco a poco se ha ido acertando con la dosificación que se debe aplicar a 
la mezcla de concreto, para obtener la resistencia requerida en las construcciones 
y generar un factor de seguridad adicional al que se encuentra estimado para un 
concreto convencional, y con ello asegurar una sobresaliente vida útil a las obras y 
a su vez disminuyendo el riesgo para la vida humana. 
 
Una vez seleccionado el porcentaje de material de refuerzo se realizaran los 
ensayos de compresión, tracción indirecta y flexión, para garantizar que la 
resistencia de los concretos modificados sea mayor que la resistencia de los 
concretos convencionales. 
 
1.2.2 Formulación del problema. ¿La fibra de acero incorporada al concreto 
incrementa su resistencia a las propiedades mecánicas en comparación con la 
resistencia del concreto convencional? ¿Un porcentaje adecuado es del 4 o 6%?. 
 
1.3 OBJETIVOS 
 
1.3.1 Objetivo General. Realizar para un concreto de resistencia a la compresión 
de 3000 PSI un análisis comparativo de la resistencia a la compresión, tensión 
indirecta y flexión del concreto convencional y el concreto reforzado con la adición 
de fibras de acero del 4% y 6% en busca de una mejor resistencia a los esfuerzos. 
 
1.3.2 Objetivos específicos. 
 
Realizar para un concreto de resistencia a la compresión de 3000 psi, probetas 
de concreto convencional y probetas de concreto reforzado mediante la adición de 
las fibras correspondientes al 4% y 6%. 
 
15 
Ejecutar los ensayos de tensión indirecta, compresión y flexión en cada una de 
las probetas a edades de 7, 14, y 28 días. 
 
Realizar un análisis estadístico de las pruebas arrojadas en los ensayos de 
laboratorio comparando los resultados a las resistencias de todas las probetas, y 
establecercuál es la que presenta mejores resultados en términos de las 
resistencias evaluadas. 
 
1.4 JUSTIFICACIÓN 
 
Dentro de la ingeniería civil, el concreto es uno de los materiales más usados para 
la construcción, debido a su gran versatilidad, manejabilidad, la característica de 
poder adaptarse en cualquier espacio o molde donde sea fundido, y al 
endurecerse obtener las características de las rocas. El concreto se produce 
mediante la mezcla de componentes esenciales que son, cemento hidráulico, 
agregados pétreos y agua, su función es resistir a los esfuerzos que se apliquen 
sobre la misma; por tal motivo, se buscó añadir un cuarto elemento como las fibras 
de acero buscando mejorar cada una de sus propiedades y dosificarlo de tal 
manera que resulte económicamente viable. 
 
De acuerdo con lo anterior, la presente investigación se realizará con el fin de 
generar una dosificación óptima con los porcentajes de fibras utilizados, 
demostrando mediante datos verídicos la eficacia de los mismos. Esto se 
desarrollará mediante probetas de concreto convencional y modificado, a las que 
se realizarán los ensayos respectivos para determinar su resistencia. 
 
El uso de fibras de acero tendrá un beneficio mutuo, tanto para las personas que 
habiten las construcciones desarrolladas de esta manera, como para los 
productores de las fibras que se lucran de dicha actividad. Dicho esto, es 
necesario implementar las fibras de acero para el mejoramiento y comodidad de 
las construcciones, impulsando en el país nuevas tecnologías y materiales que 
generen un impacto en el desarrollo económico, tecnológico y social. 
 
La finalidad de este proyecto es analizar mediante ensayos de compresión, 
tracción y flexión, las muestras de concreto de dosificación normal y compararlo 
con los resultados obtenidos de muestras modificadas con fibras de acero en un 
4% y 6% del volumen del agregado fino, para determinar cuál de estos 
porcentajes es el óptimo para el uso como concreto estructural de 3000 PSI 
cumpliendo con los valores exigidos en la norma. 
 
1.5 DELIMITACIÓN 
 
1.5.1 Espacio. Capacidad en el laboratorio, cantidad de moldes disponibles, 
manejabilidad de las fibras en la generación de los cilindros. 
 
16 
1.5.2 Tiempo. El tiempo para el desarrollo de este trabajo fue el apropiado, 
debido a que se realizaron todos los ensayos pertinentes. 
 
1.5.3 Contenido. Se realizarán las pruebas requeridas a las probetas en cada 
una de las edades 7, 14 y 28 días para los ensayos de compresión y flexión. Por 
otro lado, para el ensayo de tracción indirecta solo se realizarán a las edades de 7 
y 28 días puesto que en la Universidad no se encuentra el equipo necesario para 
realizar este ensayo y hacerlo en un laboratorio privado sale costoso. 
 
1.5.4 Alcance. Se desea dejar un aporte en la indagación de la mejora de los 
concretos al adicionar fibras, conociendo cuáles deben ser las proporciones 
ideales para obtener un concreto con mejoras en las resistencias evaluadas, 
siendo este tema parte de una de las líneas de investigación del programa de 
pavimentos y materiales, Concretos modificados. 
 
1.6 MARCO REFERENCIAL 
 
1.6.1 Marco teórico. 
 
1.6.1.1 El concreto reforzado con fibras de acero (CRFA). El concreto 
reforzado con fibras de acero ha evolucionado desde ser un material de 
construcción, hasta ser una alternativa usada para mejorar, tanto el concreto 
convencional simple, como el concreto reforzado con barras o malla electro 
soldada. Es evidente que el comportamiento a tensión del concreto simple es 
deficiente, lo cual se podría mejorar con la adición de fibras al concreto. 
 
En general, las fibras controlan la fisuración y mejoran la tenacidad del concreto. 
Varias investigaciones y proyectos prácticos se han llevado a cabo con éxito para 
caracterizar y estudiar el comportamiento del concreto. A pesar de esta amplia 
experiencia, una de las principales causas de la poca utilización del concertó 
reforzado con fibras de acero en las construcciones de Colombia, ha sido la 
ausencia de recomendaciones prácticas para estimar el comportamiento. Aunque 
el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10) permite el 
uso de fibras de acero en el concreto para resistir cortante en vigas, NSR-10 
excluye su uso en otros elementos tales como muros de concreto. Adicionalmente, 
en NSR-10 no se indican ecuaciones para estimar las propiedades mecánicas del 
concreto reforzado con fibras de acero. 
 
El uso de fibras de acero en el concreto contribuye a mejorar el proceso 
constructivo y el comportamiento sísmico de elementos estructurales, lo que 
redunda en viviendas más económicas y seguras4. 
 
 
4
 GALLO-ARCINIEGAS, Lina P.; GONZÁLEZ PEÑUELA, Giovanni y CARRILLO LEÓN, Julián. 
Comportamiento del concreto reforzado con fibras de acero ZP-306 sometido a esfuerzos de compresión. En: 
Ciencia e Ingeniería Neogranada. Enero – junio, 2013. vol. 23, no.1, p. 118. 
17 
1.6.1.2 Concreto. Es la unión de cemento, agua, aditivos, grava y arena lo que 
genera una mezcla llamada concreto. “El cemento representa sólo el 15% en la 
mezcla del concreto por lo que es el que ocupa menor cantidad en volumen; sin 
embargo su presencia en la mezcla es esencial. Al concreto se le agrega un 
aditivo el cual tiene diferentes funciones tales como reducir el agua, acelerar la 
resistencia e incrementar su trabajabilidad”5. 
 
1.6.1.3 Acero. El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono 
que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, dependiendo 
del grado. Acero no es lo mismo que hierro, y ambos materiales no deben 
confundirse. 
 
El hierro es un metal relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico (dA) de 
2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C. La 
diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje de carbono: 
el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03% y el 1,075%. El 
acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la 
adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora 
sus propiedades físico-químicas, sobre todo su resistencia. 
 
Cada tipo de acero permitirá diferentes aplicaciones y usos, lo que lo hace un 
material versátil y muy difundido en la vida moderna, donde se encuentra 
fácilmente. 
 
Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la 
naturaleza. El acero se puede reciclar indefinidamente sin perder sus atributos, lo 
que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace 
apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, 
edificios y obras públicas, aeronáutica, industria automotriz, instrumental médico, 
etc… contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas, 
pues ningún material logra igualarlo cuando se trata de resistencia al impacto o la 
fatiga6 . 
 
1.6.1.4 Fibras de acero. Las fibras como tal, son elementos delgados de longitud 
corta y diámetro pequeño, que pueden ser utilizadas para formar hilos del material 
que estén compuestas. 
 
En la actualidad, gracias a estudios de fibras en la construcción –llevados a cabo 
durante los últimos cincuenta años–, la industria ha desarrollado fibras de 
polipropileno, vidrio, nylon y acero, que cumplen la misma función de las fibras 
utilizadas siglos atrás, con la diferencia de que son creadas con especificaciones 
 
5
 HOLCIM. Concreto [en línea]. México: La Empresa [citado 10 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: 
<URL: http://www.holcim.com.mx/productos-y-servicios/concreto.html> 
6
 EL ACERO. Que es el acero [en línea]. México: La Empresa [citado 10 noviembre, 2016]. Disponible en 
Internet: <URL: http://www.alacero.org/es/page/el-acero/que-es-el-acero> 
18 
técnicas y en materiales más resistentes, para responder a necesidades 
específicas.Particularmente, las fibras de acero, según estudios técnicos como los realizados 
por Griffith en 1920 o los de Romualdi y Batson en 1963, mezcladas con el 
hormigón o concreto, incrementan significativamente las propiedades físicas de 
este último, le disminuye su tendencia a agrietarse, y le otorga flexibilidad y 
durabilidad. 
 
También es posible que este elemento, que oscila entre 5 y 6 cm de longitud y 
puede tener menos de 0.025mm de diámetro, añadido en grandes cantidades a la 
mezcla del hormigón, sea capaz de mejorar la resistencia de la estructura en caso 
de terremoto. El proceso de fabricación de este insumo es fundamental para lograr 
dichas características7. 
 
1.6.2 Marco conceptual. 
 
1.6.2.1 Diseño de mezclas de concreto. 
 
Es importante saber que se han realizado una gran cantidad de trabajos 
relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas de concreto, en 
buena parte se entiende que el diseño de mezcla es un procedimiento empírico, y 
aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de 
procedimientos de diseño están basados principalmente en lograr una resistencia a 
compresión para una edad determinada, así como la manejabilidad apropiada para 
un tiempo determinado. Además se debe diseñar para unas propiedades que 
el concreto debe cumplir cuando una estructura se coloca en servicio. Una mezcla 
se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las 
principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada 
en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economía8. 
 
1.6.2.2 Manejabilidad. “Es importante que el concreto se diseñe con la 
manejabilidad adecuada para la colocación, esta depende principalmente de las 
propiedades y características de los agregados y la calidad del cemento. Cuando 
se necesita mejorar las propiedades de manejabilidad, se puede pensar en 
incrementar la cantidad de mortero”9. 
 
 
7
 LOZANO, E. y SEPÚLVEDA, Carlos Elias. Fibra de acero [en línea]. Bogotá: Revista Metal actual [citado 10 
noviembre 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://www.metalactual.com/revista/22/materiales_fibra.pdf> 
8
 LAURA HUANCA, Samuel. Diseño de Mezclas de Concreto [en línea]. Madrid: Universidad Nacional del 
Altiplano [citado 10 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://itacanet.org/esp/construccion 
/concreto/dise%C3%B1o%20de%20mezclas.pdf> 
9
 LAURA HUANCA, Samuel. Diseño de Mezclas de Concreto [en línea]. Madrid: Universidad Nacional del 
Altiplano [citado 10 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://itacanet.org/esp/construccion 
/concreto/dise%C3%B1o%20de%20mezclas.pdf> 
http://www.360gradosblog.com/index.php/resistencia-mecanica-del-concreto-y-resistencia-a-la-compresion/
http://www.360gradosblog.com/index.php/resistencia-mecanica-del-concreto-y-resistencia-a-la-compresion/
http://www.360gradosblog.com/index.php/agregados-finos-y-gruesos-manejabilidad-del-concreto/
http://www.360gradosblog.com/index.php/que-tiene-el-cemento-por-dentro-y-como-se-clasifican-los-cementos-en-colombia/
http://www.360gradosblog.com/index.php/como-se-evalua-la-calidad-de-un-mortero/
19 
1.6.2.3 Resistencia y durabilidad del concreto. En general las especificaciones 
del concreto requerirán una resistencia mínima a compresión. Estas 
especificaciones también podrían imponer limitaciones en la máxima relación 
agua/cemento (a/c) y el contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar 
que estos requisitos no sean mutuamente incompatibles. 
 
No necesariamente la resistencia a compresión a 28 días será la más importante, 
debido a esto la resistencia a otras edades podría controlar el diseño. 
 
Las especificaciones también podrían requerir que el concreto cumpla ciertos 
requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y deshielo o 
ataque químico. Estas consideraciones podrían establecer limitaciones adicionales 
en la relación agua cemento (a/c), el contenido de cemento y en adición podría 
requerir el uso de aditivos. 
 
Entonces, el proceso de diseño de mezcla, envuelve cumplir con todos los 
requisitos antes vistos. Asimismo debido a que no todos los requerimientos pueden 
ser optimizados simultáneamente, es necesario compensar unos con otros; (por 
ejemplo puede ser mejor emplear una dosificación que para determinada cantidad 
de cemento no tiene la mayor resistencia a compresión pero que tiene una mayor 
trabajabilidad). 
 
Finalmente debe ser recordado que incluso la mezcla perfecta no producirá un 
concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos apropiados de colocación, 
acabado y curado10. 
 
1.6.3 Marco legal. Especificaciones técnicas de la sección 400 (concreto 
hidráulico), normas de ensayo de materiales para carreteras, instituto nacional de 
vías INVIAS: 
 
I.N.V.E – 401 Toma de muestra de concreto fresco. 
 
I.N.V.E – 402 Elaboración y curado de especímenes de concreto en la 
elaboración para ensayos de compresión y flexión. 
 
I.N.V.E – 404 Asentamiento del concreto de cemento hidráulico 
 
I.N.V.E – 408 Uso de tapas no adheridas en la determinación de la resistencia a 
la compresión de cilindros de concreto endurecido. 
 
I.N.V.E – 410 Resistencia del concreto a la compresión. 
 
 
10
 LAURA HUANCA, Samuel. Diseño de Mezclas de Concreto [en línea]. Madrid: Universidad Nacional del 
Altiplano [citado 10 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://itacanet.org/esp/construccion 
/concreto/dise%C3%B1o%20de%20mezclas.pdf> 
20 
I.N.V.E – 411 Ensayo tracción por hendimiento (Tracción indirecta) de cilindros 
de concreto. 
 
I.N.V.E – 414 Resistencia a la flexión del concreto usando una viga simplemente 
apoyada y cargada en los tercios de la luz libre. 
 
I.N.V.E – 415 Resistencia a la flexión del concreto usando una viga simplemente 
apoyada y cargada en el punto central. 
 
I.N.V.E – 422 Medida de la resistencia a la compresión del concreto a una edad 
temprana y proyección a una edad posterior 
 
1.6.4 Marco histórico. La historia registra que fue en 1874 cuando se patentó el 
primer concreto reforzado con fibra, aunque es bien conocido que en épocas 
inmemoriales se usaban fibras de origen natural para reforzar las estructuras en 
concreto. 
 
“Las fibras no son un material reciente o nuevo. Remontándose hace 4000 años 
ya se empleaban fibras como adición a otro material para mejorar sus 
propiedades. Hay muchos ejemplos a lo largo de la historia del uso de las fibras: 
en la baja Mesopotamia los adobes de barro cocidos al sol se armaban con paja y 
hasta hace unos años se utilizaban los pelos de cabra o caballo para armar el 
yeso”11. Este tipo de fibras naturales se utilizaron hasta el año 1935 
aproximadamente. 
 
Las fibras para el refuerzo del concreto son pequeños filamentos, de diversos 
materiales, cortados y formados en distintas y pequeñas longitudes y diámetros 
(diámetros entre 0.1 y 1.30 milímetros y longitudes que llegan hasta los 90 
milímetros); éstas características de forma depende de los usos o aplicaciones a 
los que serán sometidas dichas fibras. Clasificación de las fibras: Las fibras 
pueden ser de tipo metálico o de tipo sintético según el material con el que son 
fabricadas. 
 
Las fibras sintéticas: son fabricadas a partir de nylon, polipropileno, poliéster, 
polietileno, acrílico, carbón, vidrio, etc. 
 
Estas fibras se utilizan como complemento del concreto en construcciones para 
controlar los efectos de humedad y las pérdidas de agua en la etapa plástica, es 
decir, en las primeras 48 horas de vertido el concreto, previniendo la formación de 
fisuras o la segregación de la mezcla. 
 
 
11
 BEKAER, R. Fibras de acero DRAMIX [en línea]. Lima: Colegio de Ingenieros de Perú [citado 13 
noviembre, 2017]. Disponible en Internet: <URL: http://www.cip.org.pe/imagenes/temp/tesis/40625031.pdf>21 
Las fibras metálicas: pueden ser fabricadas a partir de láminas de acero 
cortadas o por medio de hilos de acero bajo en carbono trefilado a los diámetros 
de la fibra. 
 
Las fibras metálicas son utilizadas para reforzar el concreto proporcionando 
propiedades mecánicas para fines de diseño estructural; éstas incrementan la 
tenacidad del concreto, agregan capacidad de carga posterior al agrietamiento del 
concreto y le dan un incremento en la resistencia al impacto, adicionalmente, 
previenen el agrietamiento durante su vida útil y dan mayor resistencia a la fatiga. 
 
Existen diversas aplicaciones de las fibras para el refuerzo del concreto. Las 
principales aplicaciones son: pisos y pavimentos, prefabricados, concreto lanzado, 
construcción de túneles, concreto resistente a explosiones y concreto de ultra-alta 
resistencia. Como se mencionó anteriormente, las fibras se fabrican dependiendo 
de éstas aplicaciones, ya que según los requerimientos estructurales que se 
busquen en las obras se utilizan fibras con unas u otras características técnicas. 
 
Por ejemplo, para construcción de túneles, se utilizan fibras cortas, en longitudes 
de hasta 50mm de largo, ya que el concreto debe ser lanzado y las dimensiones de 
las boquillas de salida del equipo de bombeo no permiten que se utilicen fibras 
largas dado que se atorarían dentro del dispositivo; Para aplicación en pisos 
industriales, por ejemplo, la fibra recomendada por los constructores es la 
ondulada, ya que se busca obtener una mayor adherencia dentro del piso de 
concreto, garantizando mejores propiedades finales12. 
 
El uso de fibras metálicas y sintéticas en el refuerzo del concreto puede ser 
complementario, estos tipos de fibras juntos son una excelente mezcla para evitar 
fisuras en estado fresco o plástico (Sintéticas) y limitar las fisuras que se pueden 
generar en estado endurecido (Metálicas), como se menciona anteriormente. 
 
1.6.5 Estado del arte. Actualmente el desarrollo del concreto con la adición de 
fibras de acero, ha tenido un auge importante en Colombia. Entre sus aplicaciones 
más comunes se tienen desde el refuerzo de pisos industriales, comerciales y 
pistas de aeropuertos, hasta el lineamiento de túneles y la estabilización de 
taludes, a través de concreto lanzado. Las fibras metálicas adicionadas al concreto 
han demostrado mejorar el desempeño mecánico y su capacidad portante. 
 
Las fibras pueden reemplazar el uso de las mallas electrosoldadas para el 
refuerzo del concreto, dependiendo de la calidad y del tipo de fibra que se utilice. 
En ocasiones, este producto se utiliza como complemento de las mallas 
electrosoldadas, dependiendo de los intereses y gustos de los constructores y de 
la obra que se quiera reforzar. 
 
12
 ANGEL ARANGO, Alejandro y LOPERA RENDÓN, Daniel. Estudio de factibilidad para producción de fibras 
de acero para refuerzo del concreto, caso: TRETECSA S.A.S. [en línea]. Envigado: Escuela de Ingeniería de 
Antioquia [citado 13 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://repository.eia.edu.co/ 
bitstream/11190/240/1/ADMO0819.pdf> 
22 
 
Las fibras metálicas para el refuerzo del concreto, no sólo pueden reemplazar las 
mallas electrosoldadas, sino que también pueden disminuir los costos en los que 
se incurre si sólo se utiliza malla para el mismo fin. El trabajo con fibra se hace 
mucho más sencillo, teniendo en cuenta el manejo y el armado del armazón de las 
mallas, por lo que se hace, para el constructor, más rentable utilizar fibra por el 
ahorro en la mano de obra; al utilizar fibra no se generan desperdicios de material, 
lo que sí puede suceder si se utiliza malla, tampoco exige inversiones importantes 
para el transporte y almacenamiento, como sí lo hacen las mallas electrosoldadas. 
El uso de fibras metálicas y sintéticas en el refuerzo del concreto puede ser 
complementario, estos tipos de fibras juntos son una excelente mezcla para evitar 
fisuras en estado fresco o plástico (Sintéticas) y limitar las fisuras que se pueden 
generar en estado endurecido (Metálicas), como se menciona anteriormente13. 
 
Al analizar y experimentar, con las fibras de acero, poco a poco se ha ido 
acertando con la dosificación que se debe aplicar a la mezcla de concreto, esto 
con el fin de asegurar prolongar la vida útil del concreto, adicionalmente la 
disminución en los tiempos y costos de construcción. 
 
1.7 METODOLOGÍA 
 
En este estudio se diseñarán mezclas de concreto simple y reforzado; el concreto 
reforzado se diseñará con diferentes porcentajes de fibra de acero respecto al 
agregado fino, con el fin de poder analizar el comportamiento de los diferentes 
diseños mencionados, a partir de las recomendaciones realizadas en los trabajos 
previos, respecto al comportamiento de concreto cuando se le adiciona fibras de 
acero. 
 
Vale la pena resaltar que para poder obtener la finalidad que se quiere en este 
estudio debemos seguir un proceso, el cual comienza desde el lavado de la viruta 
de acero siguiendo con el diseño de mezcla y finalizando con los ensayos de 
resistencia a la compresión, tensión y flexión, teniendo en cuenta que el material 
que se va a utilizar cuenta con unas propiedades fisicoquímicas que hay respetar 
para no cometer errores y lograr la resistencia a compresión del concreto con 
adición de fibra de acero en distintos porcentajes 4% y 6%, respecto al agregado 
fino de la mezcla. 
 
1.7.1 Tipo de estudio. Será investigativo en la medida que se observarán y 
analizarán cada una de las variables en estudio, porque se trabajará con probetas 
de concreto las cuales se les estará tomando datos verídicos en las edades 
establecidas. 
 
13
 ANGEL ARANGO, Alejandro y LOPERA RENDÓN, Daniel. Estudio de factibilidad para producción de fibras 
de acero para refuerzo del concreto, caso: TRETECSA S.A.S. [en línea]. Envigado: Escuela de Ingeniería de 
Antioquia [citado 13 noviembre, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://repository.eia.edu.co/ 
bitstream/11190/240/1/ADMO0819.pdf> 
23 
1.7.2 Fuentes de información. Las fuentes de información para este trabajo de 
investigación se desarrolla con base en libros, artículos científicos y normas 
debidamente relacionadas en la bibliografía. 
 
1.7.3 Proceso para diseño de mezclas en concreto. Para el diseño de mezclas 
se tendrá en cuenta: 
 
Verificar las granulometrías de los agregados 
Contenido de material cementante 
Definición de la resistencia Compresión/flexión 
Definir relación agua/material cementante 
 
Los métodos de diseño de mezclas de concreto, “van desde los analíticos 
experimentales y empíricos, hasta volumétricos, todos estos métodos han 
evolucionado y ha llevado a procedimientos acordes con las necesidades de los 
proyectos y se han desarrollado algunas guías ya normalizadas para darle 
cumplimiento a la calidad del concreto en la obras”14. 
 
1.7.4 Pasos para las proporciones. Se resume la secuencia del diseño de 
mezclas de la siguiente manera: 
 
Estudio detallado de los ensayos y especificaciones técnicas del concreto. 
Elección de la resistencia promedio. 
Elección del Asentamiento (Slump) 
Selección del tamaño máximo del agregado grueso. 
Estimación del agua de mezclado y contenido de aire. 
Selección de la relación agua/cemento (a/c). 
Cálculo del contenido de cemento. 
Estimación del contenido de agregado grueso y agregado fino. 
 
1.7.5 Construcción de cilindros de concreto. La construcción de los cilindros 
de concreto vendrá después de haberse desarrollado el diseño de mezcla de 
concreto en la Universidad Católica de Colombia. 
 
Se desarrolla en el mismo proceso los treinta (36) cilindros que se van a ensayar 
diez (10) de cada una de las mezclas, a tres (3), siete (7) y veintiocho (28) días 
 
1.7.6 Ensayo de compresión y tensión de los cilindros en concreto. En los 
laboratorios de la Universidad Católica de Colombia se probarán los cilindrosde 
concreto ya curados. 
 
14
 OSORIO, Jesús David. Diseño De mezclas de concreto: conceptos básicos [en línea]. Bogotá: 360 en 
Concreto [citado 13 febrero, 2016]. Disponible en Internet: <URL: http://blog.360gradosenconcreto.com 
/diseno-de-mezclas-de-concreto-conceptos-basicos/> 
24 
Se obtendrán los diámetros y las fuerzas máximas aplicadas, para poder realizar 
los cálculos respectivos y obtener los esfuerzos de compresión y tensión de las 
muestras. 
 
25 
2. DISEÑO METODOLÓGICO 
 
2.1 CARACTERIZACIÓN DE LAS FIBRAS DE ACERO 
 
Para el uso de las fibras de acero como material de refuerzo se trabajó con el 
material del proveedor BEKAERT, el cual viene en una presentación de bolsa de 9 
Kg. (véase las Figura 1 y Figura 2). 
 
Figura 1. Malla en Bolsa Dramix 
Fuente. BEKAERT. Mala dramix [en línea]. Bogotá: La Empresa [citado 10 
febrero, 2017]. Disponible en Internet: <URL: http://www.bekaert.com/es-
MX/productos/construccion/refuerzo-de-hormigon/fibras-de-acero-dramix-3d-para-
refuerzo-de-hormigon> 
 
Figura 2. Fibras de Acero Dramix 
 
Fuente. BEKAERT. Mala dramix [en línea]. Bogotá: La Empresa [citado 10 
febrero, 2017]. Disponible en Internet: <URL: http://www.bekaert.com/es-
MX/productos/construccion/refuerzo-de-hormigon/fibras-de-acero-dramix-3d-para-
refuerzo-de-hormigon> 
 
26 
Cuadro 2. Ficha Técnica 
TIPO DE FIBRA DRAMIX 3D 
Longitud (L) 35 mm 
Diámetro (d) 0,55 mm 
Relación de esbeltez (L/d) 63,63 
Resistencia a la tracción 1345 N/mm2 
Módulo de Young ± 210000 N/mm2 
Red de fibra 14.500 fibras/ Kg 
Fuente. BEKAERT. Mala dramix [en línea]. Bogotá: La Empresa [citado 10 
febrero, 2017]. Disponible en Internet: <URL: http://www.bekaert.com/es-
MX/productos/construccion/refuerzo-de-hormigon/fibras-de-acero-dramix-3d-para-
refuerzo-de-hormigon> 
 
2.1.1 Materiales. Durante la elaboración de los ensayos se utilizaron los 
siguientes materiales: 
 
Cemento CEMEX súper resistente (véase la Figura 3). 
Arena 
Agua 
Grava 
 
Figura 3. Cemento Cemex 
 
Fuente. CEMEX. Productos [en línea]. Bogotá: La Empresa [citado 10 febrero, 
2017]. Disponible en Internet: <URL: http://www.cemexcolombia.com/Index.aspx> 
 
27 
2.1.2 Equipos. Los equipos que se usarán son los siguientes: 
 
Molde de probetas (10x20) con dos ajustes uno inferior y uno superior (véase la 
Figura 4) 
 
Balanza electrónica (véase la Figura 5). 
 
Varilla compactadora (véase la 
28 
Figura 6). 
 
Figura 4. Molde probeta 
 
Fuente. Los Autores. 
 
Figura 5. Balanza electrónica 
 
Fuente. Los Autores. 
29 
Figura 6. Varilla Compactadora 
 
Fuente. Los Autores. 
 
Flexómetro 
Pie de rey 
Carretilla 
Palustre 
Probeta de 1000 ml 
Martillo de Goma 
Prensa hidráulica para ensayos de compresión (véase la Figura 7) y flexión 
(véase la 
30 
Figura 8(. 
 
Figura 7. Prensa Hidráulica para Compresión 
 
Fuente. Los Autores 
31 
Figura 8. Prensa hidráulica modificada para flexión 
 
Fuente. Los Autores 
 
Equipo para tracción indirecta 
 
Figura 9. Equipo para Tracción Indirecta 
 
Fuente. Los Autores 
 
2.1.3 Dosificación. 
 
Para 1 probeta convencional. A continuación se presenta la dosificación de 
materiales para 1 probeta convencional (véase el 
32 
Cuadro 3). 
 
 
33 
Cuadro 3. Dosificación Probeta Convencional 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 350 mililitros 
Grava 2 kg 
Cemento 670 g 
Arena 1.330 g 
Fuente. Los Autores 
 
Para 1 probeta modificada al 4% con fibras de acero. A continuación se 
presenta la dosificación de materiales para 1 probeta modificada al 4% (véase el 
Cuadro 4). 
 
Cuadro 4. Dosificación Probeta Modificada al 4% 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 350 mililitros 
Grava 2 kg 
Cemento 670 g 
Arena 1.280 g 
Fibras de acero 53,33 g 
Fuente. Los Autores 
 
Para 1 probeta modificada al 6% con fibras de acero. A continuación se 
presenta la dosificación de materiales para 1 probeta modificada al 6% (véase el 
Cuadro 5). 
 
Cuadro 5. Dosificación Probeta Modificada al 6% 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 350 mililitros 
Grava 2 kg 
Cemento 670 g 
Arena 1.254 g 
Fibras de acero 80 g 
Fuente. Los Autores 
 
Para 1 Viga convencional. A continuación se presenta la dosificación de viga 
convencional (véase el Cuadro 6). 
 
Cuadro 6. Dosificación Viga convencional 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 2.190 mililitros 
Grava 12 kg 
Cemento 4 Kg 
Arena 8 Kg 
Fuente. Los Autores 
34 
Para 1 Viga modificada al 4% con fibras de acero. A continuación se 
presenta la dosificación de viga modificada 4%l (véase el Cuadro 7). 
 
Cuadro 7. Dosificación Viga Modificada al 4% 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 2190 mililitros 
Grava 12 Kg 
Cemento 4 Kg 
Arena 7680 g 
Fibras de acero 320 g 
Fuente. Los Autores 
 
Para 1 Viga modificada al 6% con fibras de acero. A continuación se 
presenta la dosificación de viga modificada 6%l (véase el Cuadro 8). 
 
Cuadro 8. Dosificación Viga modificada al 6% 
INGREDIENTE CANTIDAD 
Agua 2190 mililitros 
Grava 12 Kg 
Cemento 4 Kg 
Arena 7520 g 
Fibras de acero 480 g 
Fuente. Los Autores 
 
2.1.4 Diseño de mezcla. El diseño de una mezcla consiste en elaborar los pasos 
a desarrollar durante el producto deseado, así como la selección de las 
proporciones ideales de cada elemento que conforma el concreto, con el fin de 
obtener mejores resultados, Actualmente se están manejando varios métodos 
para el diseño de mezclas como el método ACI, método de FULLER, método de 
WALKER, método de módulo de Fineza. 
 
Para el desarrollo de este proyecto de investigación se desarrollará el 
procedimiento empírico del libro Tecnología del concreto y del mortero de Diego 
Sánchez de Guzmán. 
 
2.1.4.1 Procedimiento de diseño. 
 
Selección del asentamiento. Para determinar el asentamiento se desarrolló 
con base a la siguiente tabla en la que se muestra la relación que hay entra la 
consistencia de la mezcla y el asentamiento, además de señalar el tipo de 
construcción, el sistema de colocación y de compactación para los distintos tipos 
de mezcla. Para esta investigación se seleccionó un asentamiento entre 50 y 100 
mm de la cual se tomó como promedio 75 mm para una colocación manual, la cual 
resulta la más apropiada para lo que se desea realizar (véase el Cuadro 9). 
35 
Cuadro 9. Asentamiento Recomendados para Diferentes Tipos de 
Construcción 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 228 
 
Selección del tamaño máximo del agregado. Se sabe que el agregado dentro 
del concreto cumple una función muy importante la cual es darle el relleno a la 
mezcla reduciendo la cantidad de cemento por metro cúbico, como también ayuda 
a reducir los cambios volumétricos resultantes del fraguado, curado y secado de la 
mezcla de concreto. 
 
Para clasificar por tamaño el agregado, es necesario dividirlo de acuerdo a lo que 
pasa o queda retenido en el tamiz, con base a lo estipulado en la norma técnica 
colombiana NTC 32 el tamaño de la partícula se divide en dos clases de 
agregados, finos y gruesos, el fino es aquel que pasa el tamiz N° 4 y queda 
retenido en el tamiz N° 200 y el grueso es aquel que queda retenido el 100% en el 
tamiz N° 4 o superior. 
 
De acuerdo a lo anterior existe un límite en la cantidad de agregados en la mezcla 
de concreto, sí la cantidad de agregados gruesos es excesiva se presentará un 
fenómeno denominado segregación; por otro lado, si hay gran cantidad de 
agregados finos perjudicarán en la manejabilidad y la resistencia del concreto. 
 
36 
Otro de los factores es la geometría del material, como lo son las caras fracturas 
ya que pueden “asegurar un buen desempeño en el concreto, también se tiene en 
cuenta la forma del agregado, en el cual no deberían usarse agregados lisos, 
planos y alargados ya que disminuyen su resistencia. Se debe considerar el uso 
que va a tener el concreto, por lo cual se hizo el diseño con una dimensión 
mínima de 10 cm,para muros reforzados y columnas, los datos que nos arrojó 
(véase tabla 6) fue un tamaño máximo entre y ”15 (véase el Cuadro 10). 
 
Cuadro 10. Tamaño Máximo Agregados Según Tipo de Construcción 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 230 
 
Estimación del contenido de aire. En el desarrollo de una mezcla de concreto, 
queda aire naturalmente atrapado, donde se tienen en cuenta los tipos de 
ambiente a las que puede estar sometido una mezcla de concreto, relacionados 
en la siguiente tabla. 
Para la mezcla que se realizó no hubo una exposición severa de la mezcla al aire, 
ya que se trabajó en el laboratorio y es un ambiente controlado; por tal motivo, se 
asume que el porcentaje de aire por volumen de mezcla será de 2,5% para un 
tamaño de agregado de ½” (véase el Cuadro 11). 
 
Cuadro 11. Contenido de Aire Esperado en Concreto y Niveles de Aire para 
Diferentes Tamaños Máximos de Agregados 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 232 
 
15
 SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá Pontificia Universidad 
Javeriana, 2001.p. 230 
37 
Estimación del contenido de agua mezclado. La estimación de la cantidad de 
agua que debe tener la mezcla es fundamental para cumplir con la resistencia del 
diseño, además de que al entrar en contacto con el cemento genera un proceso 
de hidratación que desencadena una serie de reacciones que terminan dándole al 
material sus propiedades físicas y mecánicas, adicionalmente proporciona las 
condiciones de manejabilidad adecuadas que permiten su aplicación. Para el 
diseño se busca el asentamiento esperado el cual será de 4” y con el tamaño 
máximo del agregado, se conoce cuál es el valor de contenido de agua 207 Kg/m3 
(véase el Cuadro 12). 
 
Cuadro 12. Contenido de Agua para los Diferentes Tamaños de Agregado y 
Asentamientos 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 233 
 
Estimación de la resistencia de diseño. La norma sismo resistente y las 
normas de diseño y construcción exigen que se cumpla con unos parámetros para 
que el concreto cumpla la resistencia mínima esperada. Con relación al proyecto 
de investigación que se está realizando es con una resistencia de 3000 PSI o 210 
Kgf/cm2, y al no poseer datos estadísticos se asume el valor especificado a 
continuación (véase el Cuadro 13) 
 
Cuadro 13. Resistencia Requerida de Diseño, Cuando no hay Datos 
Estadísticos 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 237 
38 
Estimación relación agua/cemento. Determinar la relación agua/cemento es 
la parte fundamental para obtener la resistencia de diseño deseada por eso es 
importante el control de adición de agua a la mezcla, concretos con alto contenido 
de agua pueden generar resistencias bajas a cambio de mejor manejabilidad, por 
el contrario relación de agua/cemento bajas contribuyen de manera significativa a 
su resistencia, pero afecta la manejabilidad, por tal motivo se desarrollaron tablas 
que fueron preparadas empíricamente. 
 
Para la resistencia de diseño que se manejará en este proyecto de investigación al 
ser un concreto de 3000 PSI o 210 Kg/cm2 la relación agua cemento usada fue de 
0,58 (véase el Cuadro 14). 
 
Cuadro 14. Relación Agua / Cemento 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 238 
 
Calculo del contenido de cemento. Una vez que el contenido de agua 
cemento y la relación de agua cemento han sido determinados, el contenido de 
cemento por metro cubico de concreto es fácilmente establecido, al dividir el 
contenido de agua de mezclado sobre la relación agua-cemento 
 
 
Donde 
C = Contenido de cemento, en kg/mᶾ 
A = Requerimiento de agua de mezclado, en Kg/mᶾ 
A/C = Relación agua-cemento, por peso. 
 
Por lo tanto, 
 
C = 207 Kg/m3 / 0,58 = 362 Kg / m3 
 
39 
Estimación de las proporciones de los agregados. La estimación de los 
volúmenes de los agregados dependen del módulo de finura de la arena y del 
tamaño máximo nominal del agregado. 
 
El método más eficaz es el método de volumen absoluto, es igual al peso de 
cemento, agua, contenido de aire y agregado grueso, dividido por su peso 
específico, como se indica en la siguiente expresión. 
 
Vi = Pi/Gi 
 
Vi= Volumen absoluto del ingrediente, en L/m3 
 
Pi=Peso seco del ingrediente, en kg/mᶾ 
 
Gi= Peso específico del ingrediente (para los agregados debe usarse el peso 
específico aparente seco) (véase el Cuadro 15). 
 
Cuadro 15. Volumen de Agregado Grueso por Volumen Unitario de Concreto 
 
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN. Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 
Bogotá Pontificia Universidad Javeriana, 2001.p. 241. 
 
En esta tabla para un módulo de finura de 2.78 y un tamaño máximo nominal de 
agregado grueso 12.7mm (½”) de agregado grueso, se encuentra el resultado de 
0.55 de agregado grueso por metro cubico de concreto. 
 
2.1.5 Ensayos realizados a los cilindros de concreto con adición y sin 
adición de fibras de acero. Para poder analizar el comportamiento del concreto 
simple y el concreto con adición de fibra de acero con 4 % y 6 %, y poder 
determinar la dosificación ideal para generar resistencias mayores con estos 
porcentajes para cada uno de los ensayos el de compresión, flexión y tensión 
indirecta. 
40 
2.1.5.1 Probetas. Se manejaron dos tipos de moldes: 
 
Probeta cilíndrica de 10 x 20 cm 
Vigueta de 25 x 14.5 x 15.5 cm 
 
Se elaboraron 18 cilindros, para poder analizar la resistencia a la compresión, y 9 
cilindros para analizar la resistencia a la tracción con adición y sin adición de fibras 
de acero, en las cantidades señaladas, y para el ensayo de flexión se realizaron 9 
viguetas. A continuación se puede apreciar el número de cilindros y viguetas por 
mezcla y las edades a las cuales fueron fallados los cilindros (véase los Cuadros 
16, 17 y 18). 
 
Cuadro 16. Cantidad de Cilindros para Ensayo de Compresión 
Tipo de mezcla 
Concreto sin 
adición 
Concreto con 
adición del 4% de 
fibra de acero 
Concreto con 
adición del 6% de 
fibra de acero 
Edad de falla 
(días) 
7 14 28 7 14 28 7 14 28 
Número de 
cilindros 
2 2 2 2 2 2 2 2 2 
Fuente. Los Autores 
 
Cuadro 17. Cantidad de Cilindros para Ensayo de Tracción Indirecta 
Tipo de mezcla 
Concreto sin 
adición 
Concreto con 
adición del 4% de 
fibra de acero 
Concreto con 
adición del 6% de 
fibra de acero 
Edad de falla 
(días) 
7 28 7 28 7 28 
Número de 
cilindros 
1 1 1 1 1 1 
Fuente. Los Autores 
 
Cuadro 18. Cantidad de Viguetas para Ensayo de Flexión 
Tipo de mezcla 
Concreto sin 
adición 
Concreto con 
adición del 4% de 
fibra de acero 
Concreto con 
adición del 6% de 
fibra de acero 
Edad de falla 
(días) 
7 14 28 7 14 28 7 14 28 
Número de 
viguetas 
1 1 1 1 1 1 1 1 1 
Fuente. Los Autores 
 
41 
Las mezclas de concreto fueron elaboradas en el Laboratorio de Materiales de la 
Universidad Católica, se llevaron a un tanque de curado y se fallaron a las edades 
indicadas. 
 
Una vez se obtuvo la mezcla de concreto se realizó la prueba de Slump, la cual 
permite determinar la consistencia del concreto en su estado fresco. La 
consistencia que tiene la mezcla, indica la mayor o menor facilidad que tiene el 
concreto fresco para ser manejable y por consiguiente para ocupar todos los 
espacios en donde sea fundido. Este ensayo fue desarrollado por el 
norteamericano Abrams, y consiste básicamente en rellenar un molde metálico de 
forma cónica (como se muestra en la siguiente figura), se rellena por medio de tres 
capas, las cuales deben ser cada una apisonada 25 veces con la varilla 
compactadora, finalmente seretira el molde y se determina cuál fue el 
asentamiento presentado. Con base al asentamiento presentado se referencia el 
siguiente cuadro (véase Cuadro 19). 
 
Cuadro 19. Clasificación del Concreto de Acuerdo con los Valores del 
Asentamiento 
 
Fuente. BLOG DEL INGENIERO CIVIL. Ensayo de consistencia del concreto [en 
línea]. Bogotá: Blogspot [citado 20 marzo, 2017]. Disponible en Internet: <URL: 
http://ingcivil-notasapuntes.blogspot.com.co/2015/02/ensayo-de-consistencia-del-
concreto.html> 
 
42 
Después de haber realizado la mezcla de los ingredientes, de escoger el tipo de 
probeta cilíndrica, la prueba del slump y conocer el asentamiento de la mezcla, se 
procede al armado de las camisas: 
 
Al molde se le colocó aceite en su parte interior, para que el concreto no se 
adhiera. 
 
Se vertió la primera capa y se aplicaron 25 golpes con el martillo de goma. 
 
La segunda y tercera capa se realiza el mismo proceso. 
 
Se enraza la mezcla, después de terminar las 3 capas. 
 
Al día siguiente se desencofra. 
 
Se lleva al tanque de curado. 
 
Después de curado y de haber cumplido los días que se solicitan, se lleva a 
fallar. 
 
Después de cumplir la edad definida, se realizaron los ensayos de resistencia a 
la compresión, acorde a la norma NTC 673. 
 
Resistencia a la tracción indirecta, acorde a la norma NTC 722 
 
Resistencia a la flexión, acorde a la norma NTC 2871 
 
Durante el ensayo se registró la carga y el tipo de falla que se presentó en cada 
uno de los cilindros y Vigas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
A continuación se relacionan los resultados de los ensayos desarrollados. 
 
3.1 ASENTAMIENTO 
 
De acuerdo a la norma INV E-404-07 “Asentamiento del concreto” se realizó la 
prueba de asentamiento para cada una de las diferentes mezclas y se obtuvieron 
los siguientes resultados (véase el Cuadro 20). 
 
Cuadro 20. Asentamientos Obtenidos en Laboratorio 
Tipo de mezcla Asentamiento (Pulg) 
Concreto sin adición de fibras de acero 
3,1 
Concreto con adición de fibras de acero 
correspondiente al 4% 
2,5 
Concreto con adición de fibras de acero 
correspondiente al 6% 
2,6 
Fuente. Los Autores. 
 
Con base en el diseño de mezcla sugerido por (Guzmán, 2001) el cual señala que 
para obtener una consistencia media de la mezcla el asentamiento debe estar 
entre un rango de 50 mm a 100 mm (1,9 pulg – 3,9 Pulg), se tomó para el caso 
teórico un asentamiento 75 mm (3”), debido a que la compactación que se le 
realizó fue de tipo manual para secciones medianamente reforzadas, sin vibración 
y que se aplican para obras como pavimentos, losas, etc. 
Ver tabla Asentamiento recomendados para diferentes tipos de construcciones. 
 
3.2 ENSAYOS DE COMPRESIÓN 
 
A continuación se presenta el análisis de ensayos de comprensión (véase los 
Cuadros 21 y 22). 
 
 
44 
Cuadro 21. Análisis Ensayos de Compresión 
CARGA 
MÁXIMA 
kg-f/cm
2 AREA 
(cm)
psi PROMEDIO psi
221,16 81,391 3148
214,17 81,711 3048,6
243,81 82,032 3470,5
226,16 79,589 3219,3
262,29 80,064 3733,6
257,68 81,497 3667,9
CARGA 
MÁXIMA 
kg-f/cm
2 AREA 
(cm)
psi PROMEDIO psi
225,12 79,958 3204,5
221,3 81,337 3150,1
257,17 81,657 3660,7
258,18 81,337 3675,1
304,96 81,978 4341
304,96 81,978 4341
CARGA 
MÁXIMA 
kg-f/cm
2 AREA 
(cm)
psi PROMEDIO psi
239,12 81,551 3403,7
246,37 81,178 3507
283,83 79,273 4040,2
268,36 80,117 3820
304,4 80,487 4332,9
306,82 79,852 4367,4
4340,956
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 psi
RESISTENCIA A LA 
COMPRESIÓN
6% fibra 
de acero
7 3455,349
14 3930,081
28 4350,164
28 3700,753
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 psi
RESISTENCIA A LA 
COMPRESIÓN
4% fibra 
de acero
7 3177,28
14 3667,923
28
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 psi
RESISTENCIA A LA 
COMPRESIÓN
Sin fibra 
de acero
7 3098,3
14 3344,9
 
Fuente. Los Autores. 
 
Cuadro 22. Resistencia a Través del Tiempo concreto Convencional 
 
Fuente. Los Autores. 
 
Se observa que hay un aumento en la resistencia con el uso de fibras de acero, ya 
que para la edad de 7 días las fibras al 4%, respecto a las convencionales han 
aumentado un 2,5% y en las fibras al 6% hay un aumento considerable del 11,5%. 
45 
Para la edad de 14 días, en las fibras al 4% se obtuvo un aumento del 9,6% y para 
las fibras al 6%, se obtuvo un aumento de 17,49% respecto a la probeta de 
concreto convencional. Por último, para la edad de 28 días, en las fibras al 4% se 
obtuvo un aumento del 17,29 y para las fibras al 6% se obtuvo un aumento del 
17,54% (véase el Cuadro 23). 
 
Cuadro 23. Compresión Tipos de Falla Edad 7 Días 
 
Fuente. Los Autores 
 
46 
Cuadro 24. Compresión Tipos de Falla Edad 14 Días 
 
Fuente. Los Autores 
 
47 
Cuadro 25. Compresión Tipos de Falla Edad 28 Días 
 
Fuente. Los Autores 
 
3.3 ENSAYOS DE TRACCIÓN INDIRECTA 
 
El ensayo de tracción indirecta consiste en someter una carga a compresión 
diametral a una probeta cilíndrica, por tal motivo el cilindro debe estar en posición 
horizontal como se muestra en la siguiente imagen (véase la Figura 10). 
 
48 
Figura 10. Ensayo a Tracción Indirecta 
 
Fuente. GARROTE VILLAR, Elisabet. Capítulo 2 ensayo de tracción indirecta [en 
línea]. Valencia: Universidad Politécnica de Valencia [citado 20 marzo, 2017]. 
Disponible en Internet: <URL: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099 
.1/3324/55872-8.pdf?sequence=8> 
 
En el Cuadro 26 se ven reflejados los resultados obtenidos de los ensayos de 
tracción indirecta realizadas a las probetas a las diferentes edades planteadas. Se 
obtuvo una clara evidencia del aumento en la resistencia de las probetas a las 
cuales se les adicionó las fibras de acero en comparación a las probetas 
convencionales. 
 
Adicionalmente las probetas tanto convencionales como modificadas cumplieron 
con el parámetro del 10% al 20% de fc; por lo tanto, el diseño de mezcla 
desarrollado fue el óptimo para el desarrollo de los ensayos de laboratorio 
realizados (véase el Cuadro 26).. 
 
Cuadro 26. Ensayo de tracción 
RESISTENCIA A LA 
TRACCION (T)
Lb-f kg-f
LONGITUD 
(pg)
DIAMETRO 
(pg) π psi
7 15432,36 7000,00 8,07 3,96 3,14 307,20
28 15873,28 7200,00 8,07 4,00 3,14 312,86
RESISTENCIA A LA 
TRACCION (T)
Lb-f kg-f
LONGITUD 
(pg)
DIAMETRO 
(pg) π psi
7 17636,98 8000,00 4,00 8,07 3,14 347,91
28 18077,91 8200,00 4,00 8,13 3,14 354,42
RESISTENCIA A LA 
TRACCION (T)
Lb-f kg-f
LONGITUD 
(pg)
DIAMETRO 
(pg) π psi
7 22046,23 10000,00 3,96 8,14 3,14 435,54
28 22487,15 10200,00 3,98 8,08 3,14 445,42
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
CARGA MÁXIMA DIMENCIONES 
Sin fibra 
de acero
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
CARGA MÁXIMA DIMENCIONES 
4% fibra 
de acero
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
CARGA MÁXIMA DIMENCIONES 
6% fibra 
de acero 
Fuente. Los Autores. 
49 
Por otro lado los porcentajes de aumento de la resistencia de las probetas de 
concreto modificado con base a las probetas de concreto convencional obtenidos 
con los anteriores resultados fueron: para la edad de 7 días, el uso de fibras al 4% 
aumentó un 13,25% y para las fibras al 6% aumentó un 41,77%. Para la edad de 
28 días el uso de fibras al 4% aumentó un 13,28% y el uso de fibras al 6% obtuvo 
un aumentó de 42,26%, por lo que se puede inferir que el uso de estas fibras 
metálicas tiene un aumento considerable en la resistencia del concreto en sus 
propiedades mecánicas logrando que su resistencia se duplique (véase las 
Figuras 11, 12, 13 y 14) 
 
Figura 11. Ensayo Tracción Falla Convencional I 
 
Fuente. Los Autores 
 
Figura 12. Ensayo a Tracción Falla Convencional II 
 
Fuente. Los Autores 
50 
Figura 13. Ensayo a Tracción Falla Modificado 4% 
 
Fuente. Los Autores 
 
Figura 14. Ensayo a Tracción Falla Modificado 6% 
 
Fuente. Los Autores 
 
3.4 ENSAYOS DE FLEXIÓN DE VIGAS 
 
El ensayo consiste en la aplicación de una carga expresada en Kg-f, en los tercios 
de la luz de una viga simplemente apoyada, con una sección transversal de 
150x150 mm y una longitudde 500 mm. Una vez realizado esto, se determina la 
resistencia expresada como el módulo de rotura, dado por la siguiente fórmula. 
 
 
 
51 
A continuación se muestran los datos obtenidos en los ensayos de laboratorio 
para los concretos convencionales y modificados con fibras de acero a sus 
diferentes edades (véase el Cuadro 27). 
 
Cuadro 27. Ensayo de Flexión - Módulo de Rotura 
MODULO DE 
ROTURA (R)
Lb-f kg-f ANCHO (pg) ALTO (pg)
LONGITUD ENTRE 
APOYOS (pg)
psi
7 6172,94 2800 5,91 5,76 14,37 452,39
14 7054,79 3200 5,98 5,83 14,37 498,77
28 7495,71 3400 6,07 5,76 14,37 534,85
MODULO DE 
ROTURA (R)
Lb-f kg-f ANCHO (pg) ALTO (pg)
LONGITUD ENTRE 
APOYOS (pg)
psi
7 6613,86 3000 5,91 5,63 14,37 507,35
14 8818,49 4000 5,99 5,75 14,37 639,87
28 11023,11 5000 6,01 5,83 14,37 775,44
MODULO DE 
ROTURA (R)
Lb-f kg-f ANCHO (pg) ALTO (pg)
LONGITUD ENTRE 
APOYOS (pg)
psi
7 7054,79 3200 5,98 5,81 14,37 502,21
14 9038,95 4100 5,92 5,8 14,37 652,22
28 11464,03 5200 5,9 5,78 14,37 835,77
DIMENSIONES 
DIMENSIONES 
DIMENSIONES CARGA MÁXIMA 
CARGA MÁXIMA 
CARGA MÁXIMA 
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
6% fibra 
de acero
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
Sin fibra 
de acero
RESISTENCIA DE 
DISEÑO DE 3000 
psi
4% fibra 
de acero
 
Fuente. Los Autores. 
 
Con base en los resultados obtenidos se compara cada probeta a una misma 
edad, en la que se determinó una mejoría porcentual a su resistencia 
específicamente a flexión. 
Por otro lado, la adicción de fibras permite que el concreto al momento de 
presentarse su falla sea un poco más dúctil, evitando fallas explosivas. 
 
Adicionalmente los porcentajes de aumento de la resistencia del concreto 
obtenidos tomando de punto de partida las probetas de concreto convencionales 
según los anteriores resultados fueron: para la edad de 7 días con una adición de 
fibras al 4%, un aumentó de 12,14% y para las fibras al 6% un aumento de 
11,01%. Para la edad de 14 días el uso de fibras al 4% aumento un 28,28% y en 
las fibras al 6% se obtuvo un aumento de 30,76%. Para la edad de 28 días el uso 
de fibras al 4% aumento un 44,98% y en las fibras al 6% se obtuvo un aumento de 
56,26%, por lo que se puede inferir, que el uso de estas fibras metálicas tiene un 
aumento considerable logrando que su resistencia se duplique (véase las Figuras 
15, 16 y 17). 
 
52 
Figura 15. Viga Convencional 
 
Fuente. Los Autores 
 
Figura 16. Viga Modificada 4% 
 
Fuente. Los Autores 
 
53 
Figura 17. Viga Modificada 6% 
 
Fuente. Los Autores 
 
3.5 COMPARACIÓN TIPOS DE CONCRETO 
 
A continuación, se relacionan las figuras donde se muestra la diferencia de 
resistencia para cada uno de los ensayos a sus diferentes edades, en donde se 
evidencia que las fibras de acero al 6% obtienen 17,59% de aumento en la 
resistencia de sus propiedades mecánicas, comparadas con las fibras al 4%. 
(véase las Figuras 18, 19, 20, 21, 22 y 13). 
 
 
54 
Figura 18. Resistencia a la compresión 
 
Fuente. Los Autores. 
 
Figura 19. Resistencia a la Tracción 
 
Fuente. Los Autores. 
 
 
55 
Figura 20. Resistencia a la Flexión 
 
Fuente. Los Autores. 
 
Figura 21. Resistencia Compresión Barras 
Fuente. Los Autores 
 
56 
Figura 22. Resistencia a la Flexión Barras 
 
Fuente. Los Autores 
 
Figura 23. Resistencia a la tracción barras 
Fuente. Los Autores 
57 
4. CONCLUSIONES 
 
El presente trabajo investigativo complementó los conocimientos educativos 
teórico-prácticos, adquiridos durante el proceso de formación en la Universidad 
Católica de Colombia con un enfoque netamente experimental. 
 
Con base en los análisis de resultados, se pueden observar los porcentajes de 
aumento que se tuvieron de los concretos modificados respecto al concreto 
convencional, en donde en todos los casos se evidenció un aumento considerable 
en la resistencia del concreto medido por cada uno de los ensayos realizados. 
Adicionalmente, las fibras de acero generaron la propiedad de la ductilidad, lo que 
permite que al momento de fallar se muestre como un deformación, mas no una 
falla explosiva. 
 
La resistencia a la compresión de los cilindros de concreto fallados a las edades 
de 7,14 y 28 días para un concreto de 3000 PSI, presentaron una mejoría debido a 
la adición de fibras de acero, trayendo consigo beneficios mecánicos y un 
aumento de su resistencia en 17,54% a la edad de 28 días. 
 
La resistencia a la tracción de los cilindros de concreto fallados a sus diferentes 
edades obtuvieron resultados favorables, frente a los cilindros convencionales 
demostrando que las fibras reaccionan positivamente frente a las cargas vivas, 
generando una mejor cohesión con los agregados pétreos de la mezcla con un 
aumento en su resistencia del 42,26%. 
 
La resistencia a la flexión de vigas con la adición de fibras de acero dio 
resultados favorables y cumplió con las normas establecidas; adicionalmente, las 
vigas modificadas al 6% presentaron un aumento en la resistencia a la flexión del 
56,26% a la edad de 28 días. 
 
La adición de fibras de acero al concreto generó una gran mejoría en la 
ductilidad, teniendo en cuenta que al momento de realizarse las pruebas, 
presentaron deformaciones durante la aplicación de la carga y se evitaron fallas 
súbitas o explosivas. 
 
Con base en los resultados obtenidos en este trabajo de investigación y sus 
notables mejoras que genera en el concreto, se espera que el uso de las fibras de 
acero sea contemplado con mayor frecuencia en la construcción de obras de alta 
infraestructura. 
58 
5. RECOMENDACIONES 
 
Evaluar la resistencia a la compresión, flexión y tracción, de las mezclas con 
diferentes sustituciones de fibras de acero respecto al agregado fino, para realizar 
una comparativa frente a los resultados obtenidos en el presente proyecto, con el 
fin de identificar el porcentaje óptimo, con el cual se pueda establecer un 
parámetro de referencia para el uso del concreto modificado en diferentes tipos de 
construcción. 
 
Incrementar el tiempo de falla de las muestras, para obtener datos de resistencia 
a largo plazo, y así ver cómo se comportan las estructuras construidas con este 
concreto modificado. 
 
Realizar los ensayos de resistencia del concreto a la abrasión mediante chorro 
de arena con el fin de determinar si el concreto modificado con fibras obtiene 
mejores resultados que el concreto convencional frente a las condiciones de 
abrasión. 
 
Desarrollar ensayos con fibras sintéticas, sometiendo el concreto modificado con 
estas fibras a ensayos de compresión, tracción y flexión, y así observar el 
comportamiento de estas, adicionalmente realizar una comparativa entre los 
resultados de las fibras sintéticas y metálicas para determinar cuál de estas dos 
fibras le da una mayor resistencia al concreto. 
59 
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61 
ANEXOS 
 
62 
Anexo A. Fallas 
 
Falla a compresión concreto convencional 
 
 
Falla a compresión concreto modificado 4% 
 
 
 
 
63 
Falla a compresión concreto modificado 6% 
 
 
 
Falla a tracción concreto convencional 
 
64 
Falla a tracción concreto modificado 4% 
 
 
Falla a tracción concreto modificado 6% 
 
 
65 
Falla a flexión concreto convencional 
 
 
Falla a flexión concreto modificado 4% 
 
66 
Falla a flexión concreto modificado 6%