Novasinergia 2024, 7(2), 151-163. https://doi.org/10.37135/ns.01.14.09 http://novasinergia.unach.edu.ec
Artículo de Investigación
Análisis del efecto tamaño en el comportamiento a flexión de elementos de
hormigón reforzados con fibras plásticas
Analysis of the size effect on the flexural behavior of concrete elements reinforced with
plastic fibers
Wladimir Ramírez
1
, Margarita Mayacela
2
, Evelin Quishpe
3
, Bryan Pastuña
1
1
Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Universidad Técnica de Ambato, Ecuador, 180207;
2
Dirección de investigación y desarrollo, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Universidad Técnica de Ambato, Ecuador, 180207;
3
Departamento de Adquisición de Materiales, China CAMC Engineering Co. Ltd, Ecuador, 170201;
cm.mayacela@uta.edu.ec; gabriela_qq@hotmail.com; alexanderbrayan769@gmail.com
*Correspondencia: wj.ramirez@uta.edu.ec
Citación: Ramírez, W.;
Mayacela, M.; Quishpe, E. &
Pastuña, B., (2024). Análisis del
efecto tamaño en el
comportamiento a flexión de
elementos de hormigón
reforzados con fibras plásticas.
Novasinergia. 7(2). 151-163.
https://doi.org/10.37135/ns.01.
14.09
Recibido: 10 octubre 2023
Aceptado: 27 enero 2024
Publicado: 03 julio 2024
Novasinergia
ISSN: 2631-2654
Resumen: La influencia del efecto tamaño en las propiedades
mecánicas del hormigón es una interrogante estudiada hace varias
décadas, sin embargo, las investigaciones no permiten tener una
idea clara de cómo este fenómeno afecta en las propiedades
mecánicas de hormigones reforzados con fibras. La presente
investigación describe la influencia del efecto tamaño en el
comportamiento a flexión de hormigón reforzado con fibras de
polipropileno. Para el análisis se diseñó hormigón simple reforzado
con macro fibras sintéticas de polipropileno (HRFP) con 3 y 6 kg/m3
de fibras. Se elaboraron probetas prismáticas tipo vigas con tres
tamaños diferente 100x100x350 mm, 100x200x650 mm y
100x300x950 mm, mismas que se ensayaron a flexión en 4 puntos.
Se realizaron gráficas esfuerzo vs deflexión y se calculó el
coeficiente de orientación en el plano de fractura. Los resultados
indican que tanto la resistencia máxima alcanzada en el límite de
proporcionalidad como las resistencias residuales post fisuración
disminuyen al aumentar el tamaño de la probeta, demostrando la
influencia del efecto tamaño.
Palabras clave: Coeficiente de orientación, Ductilidad, Efecto
tamaño, Hormigón reforzado con fibras, Tracción por flexión.
Copyright: 2024 derechos
otorgados por los autores a
Novasinergia.
Este es un artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de una licencia de
Creative Commons Attribution
(CC BY NC).
(http://creativecommons.org/licens
es/by/4.0/).
Abstract: The influence of the size effect on the mechanical properties of
concrete is a question studied several decades ago, however, research does
not allow us to have a clear idea of how this phenomenon affects the
mechanical properties of fiber-reinforced concrete. The present
investigation describes the influence of the size effect on the flexural
behavior of concrete reinforced with polypropylene fibers. For the analysis,
simple concrete reinforced with macro synthetic polypropylene fibers
(HRFP) with 3 and 6 kg/m3 of fibers was designed. Prismatic beam-type
specimens were made with three different sizes: 100x100x350 mm,
100x200x650 mm and 100x300x950 mm, which were tested in 4-point
bending. Stress vs. deflection graphs were made and the orientation
coefficient in the fracture plane was calculated. The results indicate that
both the maximum resistance reached at the limit of proportionality and
the post-cracking residual resistance decrease with increasing specimen
size, demonstrating the influence of the size effect.
Keywords
:
Orientation coefficient, Ductility, Size effect, Fiber reinforced
concrete, bending tensile strength.
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 152
1. Introducción
El hormigón es uno de los materiales más empleados en la industria de la
construcción, su comportamiento es el de un material cuasi frágil, está constituido por
agregados gruesos, finos, agua y cemento en proporciones estudiadas para cumplir con
requerimientos solicitados (Du & Jin, 2020; Vega et al., 2018). Este se destaca por una
sobresaliente resistencia a compresión, sin embargo, la capacidad para resistir esfuerzos a
tracción es baja (Cifuentes Bulté, 2010; Yoo et al., 2017). Frente a esta limitación, la adición
de fibras sintéticas en la matriz de hormigón ha surgido como un procedimiento innovador
que permite reducir el refuerzo de barras utilizado tradicionalmente (García Alberty, 2015).
Independientemente del material de fibra utilizado, la eficacia del refuerzo depende de las
propiedades de interfaz entre la fibra y la pasta de cemento, el procedimiento de colado y
la relación entre la longitud de fibra y el tamaño del molde (Alberti, Enfedaque, & Gálvez,
2016).
Junto con la aparición de esta tecnología de hormigón, interrogantes como su desempeño
frente al efecto tamaño también se presentaron. Se conoce como efecto tamaño al fenómeno
por el cual la resistencia nominal de un elemento de concreto disminuye conforme aumenta
el tamaño del espécimen analizado. Este comportamiento se atribuye a la heterogeneidad,
no-linealidad mecánica de los materiales de concreto y la interacción entre ellos al ser
evaluados bajo distintos tipos de carga (Bažant et al., 2004; Du & Jin, 2020).
Este fenómeno es relevante cuando se pretende interpretar el comportamiento de
estructuras reales a través de pequeños prototipos de escala reducida, utilizados por
personal laboratorista (Ghasemi et al., 2018). Si bien el estudio de este fenómeno data de
hace varias décadas, la mayor parte de investigaciones han enfocado el análisis del efecto
tamaño a muestras de hormigón simple sometidas a compresión (Aragón Matamoros &
Navas Carro, 2015; Guzmán & Gallardo, 1997), hormigón simple sometido a tracción
(Akram, 2021) u hormigones con diferentes tamaños de agregados y dosificaciones (Bažant,
1984; Escobar-Hurtado et al., 2023). Para el hormigón reforzado con fibras las
investigaciones son escasas y no permiten tener una idea clara de sus consecuencias tanto
en las propiedades mecánicas que dependen de la matriz de hormigón, como en aquellas
propiedades que dependen de las fibras agregadas (resistencias post fisuración) (Alberti et
al, 2016; Mahmud et al., 2013; Medina & Cifuentes, 2007; Noghabai, 2000).
La presente investigación tuvo como objetivo principal ampliar el conocimiento científico
sobre el contexto experimental que envuelve el efecto tamaño para elementos de hormigón
reforzados con fibras plásticas; para el desarrollo de la misma se analizó la distribución de
fibras a través del coeficiente de orientación y el efecto tamaño por medio de ensayos a
flexión en probetas prismáticas. La metodología utilizada fue de tipo experimental por que
se analizó esfuerzos y deflexiones obtenidos a partir del ensayo a flexión con carga en los
tercios de probetas prismáticas (vigas) de 3 tamaños distintos y un ancho fijo para todas
ellas. Se utilizó hormigón con una resistencia a la compresión de 240 kg/cm2, con
dosificaciones de 3 y 6 kg/m3 de macro fibras sintéticas de polipropileno. Los resultados
indican que el coeficiente de orientación toma diferentes valores a lo ancho y alto de la
sección transversal, mismo que se ve afectado por diferentes factores como la forma del
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 153
vertido, la compactación, el efecto pared, entre otros. Se identificó que la resistencia máxima
alcanzada en el límite de proporcionalidad y las resistencias residuales post fisuración
disminuyen considerablemente al aumentar el tamaño de la probeta, concluyendo que
existe influencia del efecto tamaño en las propiedades que son gobernadas por la matriz de
hormigón, así como en las propiedades gobernadas por las fibras.
2. Metodología
2.1. Materiales
Se elaboró hormigón de consistencia fluida (15 cm de asentamiento) reforzado con 3
y 6 kg/m3 de macro fibras sintéticas de polipropileno de 5 cm de longitud. La dosificación
de material se calculó por el método de densidad óptima para 240 kg/cm2 de resistencia a
la compresión. Además, se utilizó plastificante Sika Plastocrete dosificado al 0.5% del peso
del cemento con el fin de mejorar la trabajabilidad de la mezcla, las cantidades de cada
componente se indican en la Tabla 1.
Se utilizó cemento portland tipo GU con densidad real de 3.075 kg/dm3, arena de 2.467
kg/dm3 con módulo de finura de 2.64, ripio triturado de 2.610 kg/dm3 con un tamaño
nominal máximo de 19 mm. Las características de las fibras utilizadas se muestran en la
Tabla 2.
Tabla 1: Dosificación para hormigón fluido de 240 kg/cm2
Material Cantidad en kg por m
3
de concreto
Dosificación al
peso
Agua 196.42 0.560
Cemento 350.75 1.000
Arena 833.51 2.300
Ripio
Plastificante
Fibra (3 kg/m3)
Fibra (6 kg/m3)
917.81
1.89
3.00
6.00
2.530
0.005
-
-
Tabla 2: Características de fibras usadas
Tipo de fibra Fibras de polipropileno
Longitud (mm) 50
Forma de fibra Recta
Densidad (g/cm
) 0.91 (
±
0.01%)
Resistencia a tracción (MPa)
500
Módulo de elasticidad (MPa)
5000
Alargamiento a la rotura (%)
20
Estructura de la superficie Rugosa
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Las probetas prismáticas se elaboraron siguiendo las recomendaciones de la norma ASTM
C 31 (American Society for Testing and Materials, 2019a) y la norma NTE INEN 3063
(Servicio Ecuatoriano de Normalización, 2016).
Para el análisis experimental se definieron tres tamaños de probetas 100x100x350 mm,
100x200x650 mm y 100x300x950 mm siguiendo las recomendaciones dimensionales de la
norma ASTM C1609 (ASTM, 2019b), las medidas de cada tamaño se resumen en la Tabla 3.
La denominación H0 indica las probetas sin fibras, H3 son las probetas con 3 Kg/m3 de
fibras y H6 son las probetas con 6 Kg/m3, el número 100,200 y 300 hace referencia a la altura
de cada probeta.
Para todas las probetas excepto la grande con 6 Kg/m3 de fibras (H6-300), el hormigón se
vertió usando los moldes con su dimensión D en sentido vertical, para la probeta grande
con 6 Kg/ m3 de fibras el hormigón se vertió usando su dimensión D en sentido horizontal
como se muestra en la Figura 1.
Tabla 3: Características dimensionales de vigas
Dosificación
de fibras
Dimensiones (mm)
Ancho Altura Longitud
Número de
Probetas
Denominación
0 kg/m
3
100
100
100
100
200
300
350
650
950
3
3
3
H0-100mm
H0-200mm
H0-300mm
3 kg/m
3
100
100
100
100
200
300
350
650
950
3
3
3
H3-100mm
H3-200mm
H3-300mm
6 kg/m
3
100
100
100
100
200
300
350
650
950
3
3
3
H6-100mm
H6-200mm
H6-300mm
Figura 1: Moldes para el vertido de hormigón en probetas (a) H0-100, H3-100 y H6-100 (b)H0-200, H3-200 y H6-200 (c)
H0-300, H3-300 y H6-300.
2.2. Ensayo a flexión
Cada probeta fue ensayada a flexión en cuatro puntos, la carga se aplicó a los tercios
del claro de la viga medidos a partir de la altura de la probeta como lo recomienda la norma
ASTM C 78 (ASTM, 2010) y como se muestra en la Figura 2.
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Figura 2: (a) Esquema ensayo a flexión (b) ensayo a flexión de probeta grande, esquema adaptado de (American Society
for Testing and Materials, 2010)
Para realizar el ensayo se utilizó una máquina universal modelo Concreto 2000X con una
capacidad de 2000 kN. Se mantuvo una velocidad de carga constante de 0.15 mm/min
durante todo el ensayo. La deflexión de las probetas se midió a través de dos extensómetros
electrónicos de marca Shinko Electric DT-58-8P ubicados a los costados de los especímenes.
Todas las vigas fueron almacenadas en una cámara de curado hasta el momento de su
ensayo. Para obtener la resistencia a la compresión se elaboraron seis cilindros de
dimensiones 150x300 mm por cada dosificación de fibras, conforme lo recomienda la norma
ASTM C 39 (ASTM, 2017), los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4: Resistencia a la compresión en los diferentes tipos de hormigón utilizados
Dosificación de fibras f’c (MPa)
0 kg/m3 25.04
3 kg/m3 25.25
6 kg/m3 25.38
2.3. Conteo de fibras y coeficiente de orientación
El coeficiente de orientación es un valor que relaciona la posición que toman las fibras
en la matriz de la sección de hormigón luego de ser vertidas en el molde del elemento
utilizado, este factor toma el valor de 1 si todas las fibras se encuentran alineadas
paralelamente con la dirección de tracción (Bentur & Mindess, 1990). Su cálculo se basa en
relacionar el número de fibras efectivas contadas en el plano de fractura (n) frente a un
número teórico calculado (th) (Alberti et al., 2016), como se muestra en la Ecuación (1):
𝜃
=
𝑛
𝑡
(1)
Hay diferentes tipos de fallos de fibra que pueden aparecer en la cara de fractura, entre ellos:
fibra rota; en la que se evidencia una falla por tracción, fibra que ha fallado por
deslizamiento, en la que no existió cohesión entre la matriz de hormigón y las fibras, fibra
con ubicación irregular o mal situada, es la que no aporta con resistencia a tracción (Vega et
al., 2018).
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 156
Para iniciar con este cálculo se debe dividir la sección de la probeta en zonas con
proporciones similares teniendo en cuenta el efecto pared del molde, puesto que este
presenta condiciones de entorno que no permiten que las fibras se muevan libremente y
tomen una posición paralela al plano de la pared del molde (Dupont & Vandewalle, 2005;
Martinie & Roussel, 2011). La zona de influencia del efecto pared se Tomó como la mitad de
la longitud de la fibra medida desde el borde del encofrado o molde. La presente
investigación utilizó fibras de polipropileno con 50 mm de longitud, el ancho del efecto
pared fue de 25 mm. En la Figura 3 se muestra el esquema de mallado para conteo de fibras.
Figura 3: (a) Áreas para conteo de fibras (b) Áreas en probetas de distinto tamaño
3. Resultados
3.1. Ensayos de flexión
Los resultados de los ensayos a flexión en las probetas prismáticas se muestran en
este apartado, como se observa en las Figuras 4,5 y 6 se construyeron curvas esfuerzo vs
deflexión para analizar la influencia de la adición de fibras en la matriz de hormigón y
posteriormente estudiar el fenómeno del efecto tamaño.
Si observamos la Figura 4, las probetas elaboradas con hormigón simple, sin refuerzo de
fibras presentaron una falla frágil en todos los tamaños evaluados. Se observó también que
la deflexión en el punto de rotura de las probetas H0-300 fue de 0.08 mm, en las H0-200 fue
0.05 mm y en las H0-100 0.04 mm valores consistentes con las deflexiones propuestas en la
norma ASTM C1609 (ASTM, 2019b).
La Figura 5 muestra la curva característica esfuerzo vs deflexión obtenida para cada tamaño
de probeta elaborada con 3 kg/m3 de fibra. Se observa que una vez alcanzado el esfuerzo en
el límite de proporcionalidad (flop) que representa la resistencia máxima que soporta el
hormigón, la capacidad de resistir decrece hasta que nuevamente es retomada por las fibras,
evidenciándose un comportamiento de ablandamiento propio de una dosificación con
cantidades bajas de fibras (Paniagua Murillo & Villalobos Ramírez, 2020).
La Figura 6 muestra la curva esfuerzo vs deflexión para las probetas de hormigón con 6
kg/m3 de fibras, se observa que la tenacidad y resistencia residual de las probetas H6-100
son inferiores en comparación a las H6-200 y H6-300 en las que se evidencia un
comportamiento similar.
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 157
En las Figuras 5 y 6 podemos observar que las deflexiones para el hormigón con fibras se
registraron hasta los 10 mm, si relacionamos este valor con la deflexión en el punto de rotura
para las probetas de hormigón sin fibras, podemos indicar que el uso de fibras permitió
alcanzar deflexiones que son entre 125 y 250 veces mayores, lo que a su vez es un indicativo
del aumento de la ductilidad.
Figura 4: Curvas promedio esfuerzo vs deflexión para probetas con alturas 300 mm, 200 mm y 100 mm de hormigón sin
fibras
Figura 5: Curvas promedio esfuerzo vs deflexión para probetas de hormigón con 3kg/m3 de fibras y alturas de 300 mm,
200 mm y 100 mm.
Figura 6: Curvas promedio esfuerzo vs deflexión para probetas de hormigón con 6 kg/m3 de fibras y alturas 300 mm, 200
mm y 100 mm.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
Esfuerzo (Mpa)
Deflexión (mm)
H0-300
H0-200
H0-100
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,00 2,50 5,00 7,50 10,00
Esfuerzo (MPa)
Deflexión (mm)
H3-300
H3-200
H3-100
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0,00 2,50 5,00 7,50 10,00
Esfuerzo (MPa)
Deflexión (mm)
H6-300
H6-200
H6-100
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3.2. Conteo de fibras
Como se observa en la Tabla 5, el coeficiente de orientación ponderado (θ) para
probetas H3-100 dosificadas con 3 kg/m3 es de 0.38, 0.34 en las H3-200 y 0.40 en las H3-300.
Así mismo, para las vigas que contiene 6 kg/m3 se obtuvo un coeficiente de orientación (θ)
de 0.44 en las H6-100, 0.35 en las H6-200 y 0.37 en las H6-300.
Tabla 5: Coeficiente de orientación de fibras para las probetas ensayadas
Dosificación Coeficiente de orientación (θ)
D=100 mm D=200 mm D=300 mm
100x100x350 mm 100x200x650 mm 100x300x950 mm
3 kg/m3 0.38 0.34 0.40
6 kg/m3 0.44 0.35 0.37
4. Discusión
4.1. Coeficiente de orientación (θ)
En la Tabla 5 se aprecia que el coeficiente de orientación varía desde de 0.34 para la
dosificación de 3kg/m3 hasta 0.44 para la dosificación de 6 kg/m3 en ambos casos son
inferiores a los propuestos por otras investigaciones (Andries et al., 2015; Monetti, 2011). La
diferencia en los valores del coeficiente de orientación entre las probetas H3-300 y las H3-
100 es del 5%, existiendo un mayor coeficiente (θ) en las probetas H3-300. Sin embargo, en
las probetas dosificadas con 6 kg/m3 de fibra, el coeficiente (θ) registra un comportamiento
opuesto, existiendo una disminución del 16 % entre las probetas H6-300 y las H6-100, siendo
mayor en las probetas H6-100. Esto se explica en función de varios factores, como son: el
tamaño de la probeta, la manejabilidad de la mezcla de hormigón al añadir fibras y la forma
de compactación, factores que igualmente afectaron los resultados de otras investigaciones
(Martinie et al., 2015; Sarmiento et al., 2012). Como se observa en la Figura 1, la mayoría de
las probetas de 3 y 6 kg/m3 de fibras se construyeron con la dimensión D (100, 200, 300 mm)
del molde en sentido vertical , al momento de compactar la mezcla las fibras por su baja
densidad se ubican en la parte inferior de la probeta, tomando una mejor posición para
contrarrestar la carga aplicada durante el ensayo, en el caso de las probetas H6-300 (D=300
mm) con 6 kg/m3 de fibras estas se construyeron con la dimensión D en sentido horizontal
lo que provocó que las fibras ocupen una peor posición y distribución dentro del elemento,
reflejándose en la reducción del coeficiente de orientación . Resultados similares se
obtuvieron en la investigación realizada por (Alberti et al, 2016) en la que se compararon la
distribución de fibras al verter hormigón fluido compactado mediante vibración en moldes
de tamaño estándar (150x150x600 mm) y moldes con el triple de altura (450x150x600 mm).
4.2. Efecto tamaño
En la Figura 7 se presentan gráficas comparativas entre el esfuerzo de tensión en el
límite de proporcionalidad flop, las resistencias residuales fr1, fr3, frem y la altura D de las
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 159
probetas ensayadas. El esfuerzo flop se obtuvo como el máximo valor de la resistencia en la
zona gobernada por el hormigón, frem es el máximo esfuerzo alcanzado post-fisuración,
mientras que los esfuerzos fr1 y fr3 se calcularon a una deflexión de 0.5 mm y 2.5 mm
respectivamente.
Figura 7: Resistencias flop, fr1, fr2 y frem vs tamaño de probeta para dosificaciones de (a) 3 kg/m3 y (b) 6 kg/m3 de fibras
La resistencia máxima alcanzada en la zona gobernada por el hormigón (flop) disminuye
conforme la altura del espécimen aumenta, independientemente de la dosificación
analizada, esto se puede observar en las Figuras 5 y 6 y se detalla con más énfasis en la
Figura 7. En el caso de las probetas dosificadas con 3kg/m3 de fibras, se presencia una
decadencia de esfuerzos del 40.56 % entre los especímenes grandes (H3-300) y pequeños
(H3-100), mientras que en aquellas dosificadas con 6 kg/m3 la resistencia disminuye un 34%.
Los resultados obtenidos son similares a los de otras investigaciones donde existió hasta un
42.85% de disminución para resistencia del límite de proporcionalidad (flop) causada por el
efecto tamaño (Ghasemi et al., 2018; Medina & Cifuentes, 2007; Vega et al., 2018).
Al analizar las resistencias residuales se observa que este comportamiento no se mantiene,
al contrario, el esfuerzo toma una línea de tendencia progresiva, es decir aumenta a medida
que el tamaño de la probeta lo hace. En esta parte el fenómeno del efecto tamaño no es
evidente y es necesario desacoplarlo con respecto al coeficiente de orientación presentado
en la Tabla 5.
El coeficiente de orientación (θ) está directamente relacionado con el número de fibras
efectivas contabilizadas en el plano de fractura de la sección de hormigón (Alberti et al,
2016), por este motivo se relacionó los esfuerzos residuales con el número de fibras presentes
en la cara de fracturación de las probetas ensayadas, como se muestra en la Figura 8, con el
fin de poder comparar las resistencias bajo un mismo número de fibras se procedió a
extender las líneas de tendencia creadas, como se observa en la Figura 9.
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 160
Figura 8: Resistencias residuales vs número de fibras para cada tamaño de probeta (a)esfuerzo fr3 hormigón con 3 kg/m
3
y (b) fr3 en hormigón con 6 kg/m
3
.
Figura 9: Esquema de la tendencia lineal resistencia residual vs número de fibras para cada tamaño de probeta (a)
esfuerzo fr3 en hormigón con 3 kg/m
3
y (b) esfuerzo frem en hormigón con 6 kg/m
3
.
Se aprecia que tras desacoplar el número de fibras presente en la cara de fractura por tamaño
de probeta y al relacionarlo con el esfuerzo obtenido, existen variaciones en la resistencia al
ser comparadas bajo un mismo número de fibras, de manera general las resistencias de las
probetas grandes (H3-300 y H6-300) son menores a las resistencias de las probetas (H3-100
y H6-100) , demostrando la influencia del efecto tamaño en la zona del comportamiento a
flexión gobernado por las fibras. Este comportamiento se presenta en las dos dosificaciones
de hormigón reforzado con fibras analizadas. Resultados similares se obtuvieron en
investigaciones como (Alberti et al., 2022; Noghabai, 2000; Vega et al., 2018).
5. Conclusiones
El comportamiento a flexión del hormigón reforzado con fibras plásticas, mejora con
el incremento de la fracción volumétrica, dado que entre mayor sea esta, las resistencias
residuales post fisuración incrementan, agregando al hormigón mayor ductilidad y
tenacidad.
Se analizó el efecto tamaño en el comportamiento a flexión, concluyéndose que este
fenómeno es evidente en la zona gobernada por el hormigón (flop), puesto que se presentan
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 161
reducciones de resistencia de hasta del 40.56 % al comparar las probetas de mayor altura
con respecto a las más pequeñas.
Se desacopló la distribución de fibras efectivas contabilizadas en el plano de fractura y se
obtuvo que para un mismo número de fibras el esfuerzo registrado en las probetas grandes
disminuye al compararlo con las probetas pequeñas. Se concluyó que el fenómeno del efecto
tamaño también afecta a la zona gobernada por el comportamiento de las fibras.
Contribuciones de los autores
En concordancia con la taxonomía establecida internacionalmente para la asignación
de créditos a autores de artículos científicos (https://casrai.org/credit/). Los autores declaran
sus contribuciones en la siguiente matriz:
Ramírez, W.
Mayacela, M.
Quishpe, E.
Pastuña, B.
Conceptualización
Análisis formal
Investigación
Metodología
Recursos
Validación
Redacción – revisión y edición
Conflicto de Interés
Los autores declaran que no existe conflicto de interés de naturaleza alguna en la
presente investigación.
Agradecimiento
Esta investigación fue financiada por la Universidad Técnica de Ambato, Dirección
de Investigación y Desarrollo, Proyecto de Investigación PFICM27 “Aplicación de vibración
ambiental para el estudio de la frecuencia natural de estructuras de edificación de hormigón
armado existentes en la zona urbana del cantón Latacunga”.
Referencias
Akram, A. (2021). Size effect at testing strength properties of concrete. Budownictwo i Architektura, 20(4), 37–46.
Alberti, M. G., Enfedaque, A., & Gálvez, J. C. (2016). Fracture mechanics of polyolefin fibre reinforced concrete:
Study of the influence of the concrete properties, casting procedures, the fibre length and specimen
size. Engineering Fracture Mechanics, 154, 225–244.
https://doi.org/10.1016/J.ENGFRACMECH.2015.12.032
Alberti, M. G., Enfedaque, A., Gálvez, J. C., & Agrawal, V. (2016). Fibre distribution and orientation of macro-
synthetic polyolefin fibre reinforced concrete elements. Construction and Building Materials, 122, 505–
517. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.06.083
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 162
Alberti, M. G., Gálvez, J. C., Enfedaque, A., Picazo, A., & Ramírez, W. J. (2022). Mixed mode fracture of
polyolefin fibre reinforced concrete. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 122, 103560.
https://doi.org/10.1016/J.TAFMEC.2022.103560
American Society for Testing and Materials. (2010). ASTM C78-09 Standard Test Method for Flexural Strength of
Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading). Recuperado de:
https://www.astm.org/standards/c78
American Society for Testing and Materials. (2017). ASTM C39/C39M Standard Test Method for Compressive
Strength of Cylindrical Concrete Specimens. Recuperado de: https://www.astm.org/c0039_c0039m-
03.html
American Society for Testing and Materials. (2019a). ASTM C31 / C31M Standard Test Practice for Making
and Curing Concrete Test Specimens in the Field. In American Society for Testing and Materials.
Recuperado de: https://www.astm.org/astm-tpt-167.html
American Society for Testing and Materials. (2019b). ASTM C1609/C1609M Standard Test Method for Flexural
Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading). Recuperado de:
https://www.astm.org/c1609_c1609m-12.html
Andries, J., Itterbeeck, P., Vandewalle, L., & Van Gysel, A. (mayo de 2015). Influence of concrete flow on spatial
distribution and orientation of fibres in steel fibre reinforced self-compacting concrete. In fib
symposium, Copenhagen, Denmark.
Aragón Matamoros, D. J., & Navas Carro, A. (2015). Medición de la resistencia a la compresión del concreto
mediante cilindros de 100 por 200 mm y de 150 por 300 mm para el control de calidad de obras.
Infraestructura Vial, (25). https://kerwa.ucr.ac.cr/handle/10669/13599.
Bažant, Z. P. (1984). Size Effect in Blunt Fracture: Concrete, Rock, Metal. Journal of Engineering Mechanics, 110(4),
518–535. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1984)110:4(518)
Bažant, Z. P., G Barr, B. I., de Borst, R., Burtscher, S., Buyukozturk, O., Carol, I., Carpinteri, A., Chiaia, B.,
Dempsey, J. P., Elices, M., Ferro, G., Gettu, R., Gopalaratnam, V. S., Huet, C., Jirásek, M., McCabe, S.
L., Mihashi, H., Nemati, K. M., Planas, J., … Xi, Y. (2004). Quasibrittle fracture scaling and size effect.
Materials and Structures, (37), 547–568.
Bentur, A., & Mindess, S. (1990). Fibre Reinforced Cementitious Composites, 2nd ed. Taylor and Francis Group.
Florida.
Cifuentes Bulté, H. (2010). Análisis del comportamiento en fractura y del efecto de borde en hormigones de altas
prestaciones reforzados con fibras de polipropileno (tesis doctoral). Universidad de Sevilla. España.
Du, X., & Jin, L. (2021). Effect in Concrete Materials and Structures. Springer Singapore.
Dupont, D., & Vandewalle, L. (2005). Distribution of steel fibres in rectangular sections. Cement and Concrete
Composites, 27(3), 391–398. https://doi.org/10.1016/J.CEMCONCOMP.2004.03.005
Escobar-Hurtado, J. S., Guerra-Mera, J. C., & Eguez-Álava, H. E. (2023). Tamaño máximo del agregado y su
influencia en la porosidad de un hormigón elaborado con fibra de vidrio. Revista Científica INGENIAR:
Ingeniería, Tecnología e Investigación. 6(11), 2–17. https://doi.org/10.46296/IG.V6I11EDESPMAYO.0095
Ghasemi, M., Ghasemi, M. R., & Mousavi, S. R. (2018). Investigating the effects of maximum aggregate size on
self-compacting steel fiber reinforced concrete fracture parameters. Construction and Building Materials,
162, 674–682. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.141
Guzmán, E., & Gallardo, R. (1997). Comparación de resultados de resistencias a compresión del hormigón
empleando cilindros de dimensiones no estandarizadas. Ingeniería e Investigación, 38, 41-55.
Mahmud, G. H., Yang, Z., & Hassan, A. M. T. (2013). Experimental and numerical studies of size effects of
Ultra High Performance Steel Fibre Reinforced Concrete (UHPFRC) beams. Construction and Building
Materials, 48, 1027–1034. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2013.07.061
García Alberty, M. (2015). Polyolefin fibre-reinforced concrete: from meterial behaviour to numerical and design
considerations (tesis doctoral). Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, España.
Novasinergia 2024, 7(2), 151-163 163
Martinie, L., Lataste, J.-F., & Roussel, N. (2015). Fiber orientation during casting of UHPFRC: electrical
resistivity measurements, image analysis and numerical simulations. Materials and Structures, 48(4),
947–957. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0205-3
Martinie, L., & Roussel, N. (2011). Simple tools for fiber orientation prediction in industrial practice. Cement
and Concrete Research, 41(10), 993–1000. https://doi.org/10.1016/J.CEMCONRES.2011.05.008
Medina, F., & Cifuentes, H. (2007). Hormigón reforzado con fibras de polipropileno. Influencia de la ductilidad
de la fibra sobre la fragilidad y el efecto tamaño. Anales de La Mecánica de Fractura, 1, 215-220.
Noghabai, K. (2000). Beams of Fibrous Concrete in Shear and Bending: Experiment and Model. Journal of
Structural Engineering, 126(2), 243–251. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2000)126:2(243)
Paniagua Murillo, K. J., & Villalobos Ramírez, F. I. (2020). Evaluación de una modificación en la norma ASTM
C1609 para el estudio de concreto reforzado con fibras sintéticas sometido a flexión. Métodos y
Materiales, 10, 1–11. https://doi.org/10.15517/MYM.V10I0.38567
Sarmiento, E., Zirgulis, G., Sanbakk, S., & Geiker, M. (septiembre de 2012). Influence of concrete flow on fibre
distribution, orientation and mechanical properties of fibre reinforced concrete. Con 8th RILEM
International Symposium of Fibre Reinforced Concrete. Guimaraes, Portugal
Servicio Ecuatoriano de Normalización. (2016). NTE INEN 3063 Hormigón con Fibras de Acero. Determinación de
la Resistencia a la Tracción por Flexión (Límite de Proporcionalidad (lop), Resistencia Residual).
Recuperado de: https://1library.co/document/q5mx4oww-nte-inen.html
Vega, A., Gálvez, J., & García, M. (2018). Estudio del efecto de tamaño en el comportamiento en flexión de elementos
de hormigón reforzado con fibras de poliolefina (tesis de maestría). Universidad Politécnica De Madrid.
Madrid, España.
Yoo, D. Y., Kim, S., Park, G. J., Park, J. J., & Kim, S. W. (2017). Effects of fiber shape, aspect ratio, and volume
fraction on flexural behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced cement composites. Composite
Structures, 174, 375–388. https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2017.04.069
Monetti, D., Torrijos, M., Giaccio, G., & Zerbino, G. M. (2011). Respuesta post fisuración de hormigones reforzados
con fibras. I Jornadas de Investigación y Transferencia de la Facultad de Ingeniería. La Plata, Argentina.