Estudio experimental y numérico del comportamiento mecánico del Engineered Cementitious Composites (ECC) elaborado con materiales locales de la región de Puno, Perú

Abstract

Los materiales cementicios convencionales presentan un comportamiento frágil ante esfuerzos de tracción y flexión, lo que limita su capacidad de disipar energía y restringe su aplicación en elementos que requieren una respuesta más controlada. En este contexto, se plantea el uso de materiales cementicios tipo ECC elaborados con arena de río y fibras de polipropileno como alternativa de menor costo. El objetivo del presente estudio es evaluar un ECC sin ceniza volante utilizando arena del río Coata (Puno, Perú) como sustituto progresivo de la arena de sílice y fibras de polipropileno como refuerzo. Se desarrolló un programa experimental con ensayos de compresión, tracción indirecta, flexión y fractura, complementado con un modelamiento numérico en DIANA FEA basado en las leyes de Thorenfeldt y CMOD. Los resultados mostraron resistencias superiores a 27 MPa y curvas carga–deflexión con doble pico asociadas al aporte de fibras. El análisis ANOVA indicó que el reemplazo de arena no genera diferencias significativas (p > 0.05), y todas las mezclas presentaron un comportamiento dúctil con capacidad residual y descenso post-pico estable. Asimismo, la simulación numérica reprodujo adecuadamente la carga máxima y la respuesta post-fisura. Estos hallazgos muestran la viabilidad técnica del uso de arena local y fibras de polipropileno, logrando una reducción de costos superior al 70 % sin afectar el desempeño mecánico del material.