Estudio del comportamiento del hormigón de alta resistencia reforzado con fibras de acero frente al impacto de proyectiles

摘要

En la presente investigación se buscó estudiar el efecto de la adición de fibras metálicas comoudrefuerzo en hormigones de alta resistencia, y en especial su comportamiento frente al impactoudde proyectiles. Se efectuó el estudio sobre un hormigón de alta resistencia (HAR), analizandoudlos aspectos mecánicos, durabilidad y trabajabilidad para su colocación en obra.udLas pruebas de laboratorio se llevaron a cabo en el Laboratorio de Materiales de Construcciónudde la Escuela Técnica Superior de Caminos Canales y Puertos de la UPM y los ensayosudbalísticos en la galería de tiro cubierta del Polígono de Experiencia de Carabanchel, adscrito audla Dirección General de Infraestructura del Ministerio de la Defensa.udLa caracterización del HAR empleado en el estudio se centró en los aspectos de resistenciasudmecánicas a compresión, tracción, flexotracción, tenacidad a flexotracción, punzonamiento,udretracción, fluencia, temperatura interna y resistencia al impacto de proyectiles, siempreudbuscando de manera primordial analizar el efecto de la adición de fibras en el hormigón deudalta resistencia.udEl programa de ensayos balísticos comprendió la fabricación de 47 placas de hormigón deuddiferentes espesores, desde 5 a 40 cm., 26 de dichas placas eran de HAR con una adición deudfibras metálicas de 80 kg/m3, 11 de ellas eran de HAR sin fibras y 10 de un hormigón deudresistencia convencional con y sin fibras; sobre dichas placas se efectuaron diversos impactos con proyectiles de los cuatro calibres siguientes: 7.62 AP, 12.70 M8, 20 mm APDS y 25 mmudAPDS.udLas pruebas mostraron que el HAR presenta una mayor resistencia a los impactos deudproyectiles, aunque sin la adición de fibras su fragilidad es un serio inconveniente para suudutilización como barrera protectora, la adición de fibras reduce considerablemente laudfragmentación en la cara posterior “scabbing” y en menor medida en la cara anteriorud“spalling”. También se incrementa la capacidad del hormigón a la resistencia de múltiplesudimpactos.udSe efectuó un estudio de las diferentes formulas y modelos, en especial el modelouddesarrollado por Moreno [60], que se vienen utilizando para el diseño de barreras protectorasudde hormigón contra impacto de proyectiles, analizando su viabilidad en el caso del hormigónudde alta resistencia, hormigón para el cual no fueron desarrolladas y para el que no existenudbases de cálculo específicas.udIn this research we have tried to study the effect of adding metallic fibres as a means ofudreinforcing high strength concrete, and especially its behaviour when impacted upon byudprojectiles. The study was carried out using high strength concrete (HSC), analysing itsudmechanical facets, durability and malleability when used in construction.udThe laboratory tests took place in the Laboratorio de Materiales de Construcción of theudEscuela Técnica Superior de Caminos Canales y Puertos of the Universidad Politécnica deudMadrid, and the ballistic tests were carried out in the covered shooting gallery of the Polígonoudde Experiencias in Carabanchel (Madrid), belongs to the Departamento de Infraestructura ofudthe Ministerio de Defensa.udThe aspects of the HSC studied are its mechanical strength to compression, traction, flexotraction,udresilience to flexo-traction, shear strength, creep, shrinkage, internal temperature andudstrength to the impact of projectiles, always looking to analyse the effect of adding fibres toudHSC.udThe ballistic testing process required the construction of 47 concrete plates of differentudthicknesses, from 5 to 40 cm, 26 made which HSC containing of 80 kg/m3 metallic fibres of,ud11 made of HSC without fibres, and 10 made with concrete of normal strength with andudwithout fibres. These plates were subjected to a variety of impacts by four projectile, 7.62 AP,ud12.70 M8, 20 mm APDS and 25 mm APDS.udThe results showed that HSC has a greater resistance to the impact of projectiles, althoughudwithout the addition of fibres, its fragility makes it much less suitable for use as a protectiveudbarrier. The addition of fibres reduces considerably frontal fragmentation, known asud“scabbing”, and to a lesser extent causes fragmentation of the reverse side, known asud“spalling”. In addition, the concrete’s capacity to resist multiple impacts is improved by itsudletter ductility.udA study was carried out on the various formulae and models used to design protectiveudconcrete barriers impacted on by projectiles, analysing their viability in the case of HSC forudwhich they were not developed and for which no specific calculations exist.