Análisis de puesta en obra y esfuerzos críticos a largo plazo del hormigón reforzado con fibras de acero en torres de aerogeneradores
- Autores: Laura González Suárez
- Directores de la Tesis: Carlos Thomas García (dir. tes.), Jokin Rico Arenal (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Analysis of in-situ and long-term critical loads of steel fibre-reinforced concrete in wind turbine towers
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Ballester (presid.), Albert de la Fuente Antequera (secret.), Fernando López Gayarre (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Civil por la Universidad de Cantabria
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
El desarrollo de las energías renovables es esencial para combatir el cambio climático global, siendo una solución para la descarbonización económica, ya que gran parte de las emisiones de gases efecto invernadero son debidas al uso de energías fósiles. Entre estas energías limpias, la eólica es una de las que se contemplan a mayor gran escala y, en los últimos años, ha evolucionado notablemente. Gran parte de los esfuerzos realizados en su desarrollo se enfocan en obtener mayor potencia, para lo que es primordial conseguir torres más altas, con el objetivo de llegar a grandes alturas donde los vientos son mayores. Para lograr este objetivo, las torres requieren grandes prestaciones mecánicas, ya que mayores potencias implican mayores tamaños de rotor y, por tanto, diseños y materiales que soporten este incremento de peso. Entre las tipologías existentes de torres de aerogeneradores, las de hormigón son las que mayor potencial tienen para alcanzar mayores alturas y capacidad portante de la torre. En este sentido, una alternativa al empleo hormigón armado convencional, para disminuir tiempos y costes, así como facilitar su construcción y disminuir el impacto medioambiental, es el empleo de hormigón reforzado con fibras como sustitución parcial del armado.
En los últimos años, las investigaciones sobre el hormigón reforzado con fibras han evolucionado notablemente, lo que ha ayudado a comprender mejor sus propiedades y optimizarlas. Gracias a los esfuerzos realizados, se ha permitido que este material adquiera cada vez más relevancia frente al hormigón armado convencional, como reemplazo total o parcial de la armadura, haciendo su uso cada vez más común.
Las torres eólicas están sometidas a distintos esfuerzos críticos, entre los que destacan la flexión, fluencia y fatiga, por lo que es de vital importancia ahondar en el comportamiento del hormigón bajo estos esfuerzos, con el fin de que éste sea aceptado y empleado, además de ayudar a optimizar los diseños.
A pesar de que el conocimiento sobre el hormigón reforzado con fibras es cada vez mayor, siguen siendo necesarios estudios que aporten un mayor estado del arte que ayude a la mayor aceptación e implementación del mismo, especialmente estudios de sus propiedades a largo plazo, como la fatiga o la fluencia.
Por otro lado, la orientación y distribución de fibras en el hormigón tiene efectos sobre las capacidades mecánicas del material, por lo que es de gran utilidad el estudio de cómo afecta el método de vertido en la disposición de las fibras en el hormigón, con el objetivo de seleccionar la forma de puesta en obra para optimizar las propiedades del hormigón según la dirección de las fuerzas más críticas soportadas por la estructura en sí.
La presente Tesis tiene como objetivo generar conocimiento sobre estos aspectos asociados al hormigón reforzado con macrofibras metálicas. De cara a dar mayor relevancia a los estudios realizados y contribuir en mayor medida al estado del conocimiento científico actual en la materia, el documento de Tesis se plantea como un compendio de artículos publicados en revistas científicas, así como expuestos en congresos.
En primer lugar, se aborda la influencia que tiene el método de hormigonado en la disposición de las fibras dentro del hormigón y se relaciona a su vez esta última con su resistencia. En segundo lugar, se estudia el comportamiento del hormigón reforzado con fibras de acero bajo esfuerzos de fatiga a flexión. En la tercera y última línea de trabajo, se realiza un estudio sobre el comportamiento a fluencia del hormigón, estudiando su evolución dependiendo de la edad y magnitud de carga.
- English
The objective of this Thesis is to generate knowledge on critical aspects associated with concrete reinforced with metallic macro-fibers in its application to wind turbine towers. On the one hand, it analyzes the influence of the method of pouring on the arrangement of the fibers, related in turn to their resistance, with the aim of selecting the ideal way of placing the concrete that optimizes the properties of the material according to the direction of the most critical forces supported by the structure itself. On the other hand, wind towers are subjected to different critical stresses, including bending, creep and fatigue, so it is of vital importance to delve into the behavior of concrete under these stresses, in order for it to be accepted and used, as well as to help optimize the designs. Therefore, the creep behavior of concrete reinforced with steel fibers is studied, analyzing its evolution depending on age and load magnitude, as well as its behavior under flexural fatigue stresses, analyzing different loads and frequencies.
- español
