Monitorización mediante DIC del proceso de fractura de vigas mixtas de HRFA-acero estructural con perfiles embebidos bajo carga estática

Resumen

Este estudio presenta una investigación experimental sobre la iniciación y propagación de fisuras en ensayos a escala real realizados sobre vigas mixtas acero-hormigón con perfiles embebidos, donde el hormigón está reforzado con armaduras convencionales y con fibras de acero de alta resistencia. Se ensayaron seis vigas mediante flexión en tres puntos con carga cuasiestática, incluyendo configuraciones de flector positivo y negativo. Una viga de cada configuración fue sometida a varias etapas de carga sostenida para evaluar efectos de relajación y observar fenómenos de fisuración dependientes del tiempo. La evolución completa de deformaciones y fisuras se monitorizó mediante un sistema de correlación digital de imágenes (DIC) junto con instrumentación convencional. El sistema DIC permitió un seguimiento de alta resolución de los patrones de deformación, la iniciación y espaciamiento de fisuras, y la apertura de la boca de las fisuras en diferentes etapas de carga. Estas mediciones se realizaron en una zona de 660 mm de ancho correspondiente al vano central. Los resultados muestran que el hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) fue eficaz en el control de la propagación de fisuras y en la prevención del fallo del hormigón en compresión. En el fallo, las configuraciones con momento positivo presentaron varias fisuras distribuidas en la rótula plástica, y se alcanzó una alta ductilidad gracias a la presencia favorable del perfil de acero en la zona traccionada. En configuraciones con momento negativo, el perfil de acero fue menos efectivo en la región traccionada, lo que resultó en la formación de una fisura dominante que concentró el daño en el estado último; sin embargo, estas configuraciones también mostraron un modo de fallo dúctil. La carga sostenida no redujo significativamente la capacidad portante, aunque la profundidad y apertura de fisuras aumentaron ligeramente. El sistema DIC demostró ser eficaz para revelar redistribuciones de deformación y ramificaciones de fisuras no captadas por sensores tradicionales. La capa superior de HRFA en todas las vigas presentó deformaciones de compresión de hasta un 1% sin llegar a aplastamiento completo ni desprendimiento, manteniendo así su funcionalidad durante todo el ensayo. Estos hallazgos confirman la validez del modelo de compresión para el HRFA descrito en el Anexo L del Eurocódigo 2, incluso para estructuras a escala real.