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MEtodologia de la investigacion
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CENTRO DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN
FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL 5TA VERSIÓN
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
PERFIL DE TESIS
“LOSA NERVURADA ARMADA EN UNA DIRECCION:
ANALISIS COMPARATIVO DEL USO DE FIBRA MACRO
SINTETICA VERSUS LA MALLA CONVENCIONAL DE
COMPRESION”
LOPEZ ROMERO RODRIGO
SANTA CRUZ – BOLIVIA
2016
LOPEZ ROMERO RODRIGO MAESTRIA EN INGENIERIA ESTRUCTURAL V.5
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INTRODUCCION
En la actualidad, y especialmente en nuestra región, se usa con mucha frecuencia el sistema
de losas nervuradas armadas es una dirección. El método más usado es el de losas con
viguetas pretensadas por su facilidad de armado, en el que se ahorra tiempo y costos.
Es por ello que este trabajo trata de losas nervuradas armadas en una dirección usando fibra
macro sintética como sustituto de la malla de compresión, que generalmente estas son
armadas con acero corrugado de 6mm de diámetro, determinando así sus características
resistentes y analizando económicamente su uso.
Las fibras macro sintéticas no gozan de popularidad ante el conjunto de constructores en
nuestro país. Su uso se ha basado estrictamente al pavimento de calles y avenidas ya que
ayudan bastante a evitar las fisuraciones a temprana edad en el hormigón. Sin embargo, en
otros países como ser México y Colombia, se está logrando usar este método en las
edificaciones de gran envergadura y con éxito en la aceptación de las fibras sintéticas para
su uso en losas de entrepiso.
Actualmente en Santa Cruz de la Sierra existen pocas empresas, se logró contactar solo con
una empresa, que importa este producto desde Colombia. Ellos apuestan a cambiar el
paradigma que tiene el sector constructivo en la ciudad con el uso de malla de acero
corrugado en la carpeta de compresión de las losas alivianadas. Se tendrían que hacer varias
pruebas en losas de entrepiso para hacer conocer este método, el cual signifique un ahorro
económico en la construcción.
Se espera que este trabajo tenga un aporte significativo en la sociedad, ya que las nuevas
tecnologías que se van desarrollando, especialmente en países con gran capacidad de
investigación, demuestran y justifican su uso de manera que traen un beneficio económico,
además de seguridad, funcionalidad y durabilidad en la estructura.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Comparar el uso de fibra macro sintéticas en la carpeta de compresión de las losas
nervuradas armada en una dirección con el uso convencional de armadura de compresión
(malla).
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Demostrar el uso de fibra macro sintéticas en una losa nervurada armada en una
dirección de uso para vivienda.
Demostrar el uso de acero de 𝜙6mm espaciado cada 20cm (malla convencional) en
una losa nervurada armada en una dirección.
Calcular los estados límites últimos y de servicio de cada losa.
Obtener los precios unitarios de cada losa.
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HIPOTESIS
El uso de fibras macro sintéticas en lugar de la malla de compresión en losas nervuradas
armadas en una dirección tiene un beneficio económico, además que estructuralmente la
losa cumple con las condiciones de seguridad, funcionalidad y durabilidad.
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MARCO TEORICO
Las losas son elementos estructurales donde una de sus dimensiones es pequeña
comparada con las otras dos, transmitiendo las cargas perpendiculares a su plano a otros
elementos más rígidos (vigas, columnas, etc.) Las losas pueden ser armadas en una
dirección o en dos direcciones, dependiendo de la relación de las longitudes de la losa
Ly/Lx. (de Castro, Issamu y Gimenez, 2000).
Las losas pueden ser nervuradas o llenas, siendo las losas nervuradas mayormente usadas
por su economía y su fácil armado. Gracias a diferentes investigaciones y a la tecnología
actual se puede incluso hacer más económico este elemento estructural, es aquí donde
aparece la macro fibra. Un material observado y aplicado en la antigüedad, y tratado de
ser analizado y explicado en la actualidad.
Existen distintos tipos de macro fibra, dependiendo de su material como ser vidrio, acero,
sintéticos y naturales; se usan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento
y orientado en cualquier dirección. Las fibras actúan como una malla electro soldada
agregando resistencia y tenacidad al elemento, controlando así la fisuracion y resistencia a
la fatiga. (Abacol, 2014)
La fibra macro sintética se puede definir como:
“Material fabricado a partir polipropileno virgen y polímeros de alto
desempeño y deformadas mecánicamente para dar una forma apropiada
que maximiza el anclaje en el hormigón, especialmente diseñada para el
refuerzo del concreto” (Hoja Técnica SikaFiber600, 2010)
El uso de las macro fibras sintéticas ha creado mucho interés por parte de los científicos
en el área de la construcción, pero esto se remonta a muchos años atrás en el antiguo
Egipto se usó una mezcla de paja al macizo arcilloso para confeccionar sus ladrillos y
transferirle mayor resistencia; o también a la Gran Muralla China, donde utilizaron crin o
pelo de caballo para reforzar el revoque. (Abacol, 2014)
Actualmente estas fibras se usan bastante en pavimentos, para evitar la fisuracion del
hormigón a temprana edad. En Bolivia las macro fibras no son populares ante la sociedad
constructora, además que tampoco es fácil de conseguir determinado tipos de fibras por
el costo que estas representan. Sin embargo, existe gente innovadora que quiere hacer
conocer este material y aplicar su uso no solo a pavimentos, sino también a losas de
entrepisos de las edificaciones. En investigaciones recientes, se ha llegado a la conclusión
de que las macro fibras son capaces de sustituir a la armadura convencional de
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compresión en losas aligeradas.
Para ello es necesario aplicar esta tecnología en elementos de gran uso como ser las losas
nervuradas armadas en una dirección, que por tener una relación de luces Ly/Lx < 1.5, se
puede experimentar este material y así hacerlo conocer como un material de gran
utilidad, mostrando sus beneficios estructurales, de seguridad y vida útil, además del
ahorro económico que representa las mallas de compresión en las losas nervuradas.
Se ha tenido experiencias muy ricas en conocimiento en países como Colombia, México,
Canadá, en donde el uso de las macro fibras sintéticas ha tenido un resultado exitoso.
LOSA ALIVIANADA DE 400M2. COLOMBIA
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Para tener éxito en las construcciones de losas nervuradas armadas en una dirección
usando fibra macro sintéticas es necesario conocer el comportamiento de las fibras en el
hormigón: tipo y cuantía, orientación de las fibras, normativa a utilizar y demás
propiedades que sirvan de estudio previo al uso de las fibras.
Por ende algunos de los ensayos que nos da la bibliografía para realizar al hormigón
mezclado con fibra macro sintética son (Abacol, 2014):
CONTEXTO EUROPEO:
• UNI 11039 Steel fiber Reinforced concrete EFNARC
• Eurocodigo prn 14488 testing spayed concrete: Flexural Strenghs RILEM
CONTEXTO AMERICANO:
• ASTM C1609-06 (sustituyo la antigua ASTM C1018) Standard test method for flexural
Toughness and First-Crack Strength of Fiber Reinforced Concrete (Using bean With Third-
Point Loading)
• ASTM C 1399 Test Method for Obtaining Average Residual- Strength of Fiber Reinforced
Concrete
• ASTM C 1550 Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete
and Shotcrete (Using Centrally loaded Round Determinate Panel)
ENSAYO JAPONES:
• JCI-SF-4 Method of Test for Flexural Strength and Flexural Toughness of FRC.
El uso de fibras macro sintéticas tiene todavía mucho por estudiarse, ya que los modelos
de interpretación que existen en la actualidad no están aclarados para la ciencia normal.
Además que no deja de ser un paradigma para la sociedad de constructores e ingenieros
que utilizarían esta técnica y uso de las macro fibras.
Para esta tesis de maestría el análisis se hará de forma experimental y aplicara todos los
conocimientos adquiridos en el tema. Los ensayos de laboratorio tendrán una fuerte
relevancia en las conclusiones, además de la experiencia adquirida en base a la
observación del fenómeno.
En estudios recientes (Pujadas Álvarez, P. 2013), se demuestra la viabilidad de las fibras
macro sintéticas demostrando su capacidad de distribución de esfuerzos y un alto
mantenimiento de carga tras la fisuracion.
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DISEÑO METODOLOGICO
Alcance del estudio
El estudio de las fibras macrosintéticas y su aplicación en losas nervuradas en una
dirección se analizara comparando las propiedades de resistencia, fisuración y economía
con la malla de refuerzo usada convencionalmente en nuestro medio. Este estudio tendrá
un alcance correlacional del uso de la fibra macrosintetica y la malla de acero corrugado
de diámetro 6mm, espaciadas cada 20 centímetros en una losa nervurada armada en una
dirección.
Además se describirá la funcionalidad, geometría, tipos de fibras y dosificación de las
fibras usadas en este estudio para promover su aplicación en nuestro medio.
Identificación de variables
Para este estudio las variables que tendremos son:
Independientes:
La resistencia a la compresión será la variable principal de este estudio, ya que con ella
analizaremos y haremos la comparación de los dos casos de losas nervuradas armadas en
una dirección.
Dependiente:
La fisuración será una variable a tomar en cuenta para conocer el caso de funcionalidad y
durabilidad de la losa en estudio. Dependerá del tiempo de fraguado del hormigón,
curado y otros cuidados a tener en cuenta en el proceso del vaciado del hormigón.
El factor económico también juega un papel importante en este estudio, ya que es con
esta variable que trataremos de innovar e incentivar el uso de las macrofibras en la
construcción de losas de entrepiso armadas en una dirección. Esta variable depende del
momento en que se encuentre la economía de la región, precios de importación,
aranceles aduaneros y otros factores que de una u otra forma afectan en el precio final en
obra del producto a estudiar.
Todas estas variables que estudiaremos tendrán una escala de intervalo, donde
obtendremos los datos de comparación entre los casos de estudio.
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Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Para la recolección de datos de este estudio utilizaremos los siguientes instrumentos:
Para la resistencia a compresión utilizaremos probetas de hormigón cilíndricas, en las
cuales vaciaremos una muestra representativa de un hormigón con fibra macrosintetica y
un hormigón convencional. Se determinara un tiempo equitativo de fraguado para ambos
casos y luego el hormigón se llevara a un laboratorio técnico especial para medir la
resistencia a la compresión mediante una prensa automatizada hasta llegar a la rotura de
las probetas. Obtendremos el dato en kilogramo de fuerza por centímetro cuadrado
(Kg/cm2).
Para la fisuración de las losas de estudio mediremos el ancho de fisura que se produzcan,
utilizando un flexometro. Se observara al milímetro de fisura y se anotara la cantidad que
existan de estas. Sera de gran importancia para obtener una conclusión precisa de
funcionalidad y durabilidad de los casos de estudio. La unidad de medida será en
milímetros (mm).
Para hacer el análisis económico de los dos tipos de losas, se obtendrán los datos de
precios de todos los materiales que serán utilizados en este estudio de la Cámara de la
Construcción. Para los precios de fibras macrosinteticas se contactara a los proovedores
que existan en nuestro medio y/o se analizara precios de los países exportadores del
producto. La unidad de medida será en Dolares Americanos ($us).
Nivel de manipulación de las variables
Variable Dimensión Indicador Instrumento
Tiempo Se medirá el tiempo de fraguado y de curado de las probetas de estudio para la
resistencia a la compresión del hormigón
Hora Cronometro
Fisura Se medirá el ancho de fisura en las losas de estudio
mm Flexometro
Precios/economía Los precios del mercado será lo que defina una posición
preferente del uso de macrofibras o malla
convencional
$us Informacion se obtendrá de la Cámara de la Construcción
El tiempo es una variable independiente y con más de dos grados de manipulación, ya que
se puede medir y romper las probetas de estudio a 7 y 28 días de fraguado.
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PLAN DE TRABAJO
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RECURSOS NECESARIOS
NRO. DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.U. (BS) P.T. (BS)
1 Material de escritorio Gl 1 400 400
2 Transporte a obras Viaje 5 20 100
3 Viaticos en dias de construccion de losas Gl 1 250 250
4 Compra de Fibra macro sintetica Kg 25 55 1375
5 Ensayos de laboratorio Probeta 6 180 1080
6 Impresión de tesis Copia 5 150 750
7 Imprevistos Gl 1 500 500
4455
Total: Cuatro mil cuatrocientos cincuenta y cinco con 00/100 Bolivianos
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Abacol (2014). Macro fibras, el presente y futuro de la construcción. Mercadeo
Abacol 2014
De Castro Marins, K.R; Issamu Takahashi, R. y Gimenez Ribeiro, T. (2000). Calculo
de concreto armada. Universidade de São Paulo – Departamento de Engenharia de
Estruturas e Fundaçoes.
Pujadas Alvarez, P. (2013). “Caracterización y Diseño del Hormigón Reforzado con
Fibras Plásticas”. Universidad Politécnica de Catalunya, Barcelona – Marzo 2013.
SikaFiber600 (2010). “Fibra Macro Sintética”. Hoja técnica de Sika (01), 105-106.
