COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS PANELES DE HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRA SINTÉTICA

El uso del hormigón proyectado reforzado con mallas de acero galvanizado para el sostenimiento de túneles durante su contrucción es una tecnica bastante conocida y aplicada en las obras dentro de la minería subterranea. Es por ello que con el tiempo se ha ido perfeccionando de acuerdo a los requerimientos de cada nuevo proyecto. Sin embargo, pese a ser utilizado desde hace varias decadas, el proceso de instalación de estas mallas de acero es una faena que presenta una gran complejidad y riesgo que deben ser considerados al momento de comenzar con este proceso ya que, sumado a los problemas que se presentan en la proyección dan origen a oquedades que no son posibles cubrir con el hormigón, entregan un producto final de menores caracteristicas en relación con el diseño propuesto. El objetivo principal de esta memoria es realizar una comparación entre el comportamiento de los paneles de hormigón reforzado con fibras sinteticas BarChip 48 y los paneles de hormigón reforzados con la malla tejida de acero galvanizado MFI-3500, mediante la realización de ensayos de tracción que permitan determinar la capacidad de absorver energía, el patrón de agrietamiento y el efecto del tamaño de la placa de carga en la respuesta estructural de cada uno de los paneles elaborados. Para la realización de esta investigación, se elaboraron tres series de paneles de 600x600x100 mm reforzados con diferentes materiales (Malla MFI-3500, 6 kg/m3 de BarChip 48 y 8 kf/m3 de BarChip 48). Las placas de carga utilizadas fueron de 10x10 mm y 20x20 mm, colocadas aleatoriamente en cada ensayo, de manera tal que permitieran analizar y comparar el comportamiento del hormigón en cada caso. El ensayo a realizar corresponde a una modificación del Ensayo de Panel Cuadrado propuesto por EFNARC en 1996, y que considera dejar embebido un perno de anclaje en el centro de cada panel para ser traccionado por medio de una gata hidraúlica hueca que permite la inserción de este perno en ella. La aplicación de la carga sobre el panel, es un reproducción del efecto del sostenimiento sometido a cargas provocadas por la roca en túneles. Con la ejecución del ensayo a cada panel, se pudo obtener, mediante un software diseñado para estos casos, los valores de resistencia máxima hasta el punto de fractura del hormigón y con ellos posteriormente determinar la energía absorvida por cada panel durante el ensayo de manera tal que de comparar el efecto de cada uno de los tipos de refuerzos utilizados. Al analizar y comparar los resultados obtenidos en los ensayos, se concluirá que la inclusión de las fibras sintéticas BarChip 48 como refuerzo del hormigón para sostenimiento, entregaron similares o mejores resultados que la técnica tradicional de reforzar con malla de acero galvanizado de acuerdo con la dosificación que se le adhiera a la mezcla. A mayor cantidad de fibra por m3 de hormigón, mayor será la capacidad del material para absorver energía durante la aplicación de cargas. También se concluyó que a mayor tamaño de la placa de carga colocada al perno de anclaje, mejor será el comportamiento estructural del material.
 The use of mesh-reinforced sprayed concrete for supporting rocks and excavations during tunnel construcion is a well-known tecnology used in undeground mining. It is also a technology that has gone through a constant process of improvement in order to meet the needs of new projects. Although iron meshes have been used since several decades, their instalation is a complex and risky process. Concrete projection is not problem-free either, and the presence of cavities after cement has been sprayed is one of them, thus providing a final structure with lesser qualities than those calculated when designing a project. The objective of this work is to compare the performance of concrete panels reinforced with BarChip 48 synthetic fibers with that of concrete panels reinforced with MFI-3500 galvanised iron mesh, by means of tensile tests to determine the capacity to absorb energy, the cracking pattern and the effect of the dimensions of the contact surface when applying the loads. Three series of 600x600x100 mm concrete panels were produced, each reinforced with a different material (MFI-3500 Galvanised Iron Mesh, BarChip 48 fiber at 6 kg/m³ , and BarChip 48 fiber at 8 kg/m³). The load surfaces were 10x10 mm and 20x20 mm, distributed at random. The test applied was a modification of the Square Panel Test proposed by EFNARC in 1996. A bolt of anchorage embedded in the center of each panel was subjected to controlled tensile loads by means of a hollow hydraulic jack that allows the bolt to pass through it. The loads applied mimmick the loads on the reinforcements caused by the rock in tunnels. The results were recorded by a software specially designed for this type of tests. The values for maximum resistance at fracture point were obtained and used to calculate the absorbed energy by each panel, which in turn was used to assess the performance of each of the reinforcements being tested. The analysis of the results indicate that the synthetic fiber BarChip 48 as reinforcement of concrete for supporting rocks and excavations showed, depending on the rate of fiber added, a similar or better performance than the traditional technology of reoinforcing by means of a galvanised iron mesh. The higher the rate of fiber added, the higher capacity of the material to absorb energy when loads are applied. It was also concluded that the bigger the contact area when loads are applied, the better will be the structural performance of the material.