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Reforço de pontes e túneis
Materiais FRP
A construção de engenharia tradicional consiste geralmente em estruturas de betão, estruturas de aço e outros materiais. Embora as vantagens destas estruturas sejam muito evidentes, na prática ainda existe o problema da degradação estrutural prematura provocada pela corrosão do material. A ampla aplicação de materiais de PRFV é uma solução muito eficaz.
1.1 Reforço e modernização da estrutura da ponte
Em alguns projetos de renovação estrutural de pontes, a utilização de material PRFV não só é conveniente para a construção, como também tem um efeito significativo na melhoria da capacidade de suporte da ponte e na sua forte resistência à corrosão. Geralmente, são utilizados PRFV ou chapas de PRFV para reforçar pontes, podendo ser sujeitas a flexão para aumentar a resistência das mesmas. Durante a manutenção e o reforço de pontes de aço, deve-se ter em atenção a reação elétrica do aço e do carbono na estrutura, devendo ser tomadas as medidas preventivas adequadas. Ao escolher o PRFV, deve-se observar se o seu módulo de elasticidade cumpre os requisitos do projeto.
1.2 Em vez do reforço comum
Em alguns ambientes corrosivos, o PRFV pode ser utilizado para substituir barras de reforço comuns como barras de reforço para melhorar a resistência à corrosão da estrutura. Por exemplo, vigas de betão armado ou tabuleiros de pontes podem ser utilizados como reforço de PRFV como reforço principal. Na aplicação prática, a ligação entre o PRFV e o betão é o ponto-chave da estrutura de betão do PRFV. Para melhorar a resistência da ligação entre o PRFV e o betão, é geralmente necessário um tratamento especial de deformação ou rugosidade na superfície do PRFV durante a pultrusão. Os métodos de processamento incluem a indentação, a ligação em areia ou o enrolamento de filamentos para formar fios. Especificamente, os principais fatores que afetam o desempenho da ligação entre o PRFV e o betão incluem a forma de deformação da superfície do PRFV, a espessura da camada de betão protetora, a resistência do betão e o diâmetro e comprimento enterrado dos elementos do PRFV.
1.3 Tendões pré-esforçados para estruturas de betão pré-esforçado
A pré-tensão em PRFV não só permite explorar plenamente as propriedades do material, como também melhora eficazmente a resistência à fissuração e a rigidez das vigas de betão em PRFV. Na prática, existem dois tipos de vigas e barras pré-esforçadas in vivo e in vitro. Se a secção da estrutura de betão não for fácil de dispor muitas barras pré-esforçadas in vivo, ou se forem necessárias barras de PRFV para reforço, pode ser utilizada a tecnologia de pré-tensão exterior. Mas, na prática, a aplicação de cordoalhas pré-esforçadas é ainda a principal.
1.4. Elemento de força aplicado à ponte suportada por cabos
Os cabos principais, tirantes e suspensórios de algumas pontes suportadas por cabos estão normalmente localizados fora da longarina. Este tipo de estrutura permanece num estado de alta tensão durante um longo período, o que pode causar corrosão sob tensão. A durabilidade do cabo pode ser melhorada num curto espaço de tempo com a utilização de medidas tradicionais, mas os sintomas não serão resolvidos. Os materiais em PRFV, devido à sua boa durabilidade e resistência à fadiga, podem ser fundamentalmente resolvidos. Além disso, devido à elevada resistência do PRFV, pode ser utilizado no cabo principal ou no cabo de pontes suportadas por cabos, o que também pode melhorar eficazmente a eficiência de carga e a capacidade de vão da ponte.
PRFV na Engenharia de Túneis
2. Aplicação do PRFV na Engenharia de Túneis
Na engenharia de túneis, a aplicação do FRP dá-se principalmente nos seguintes aspetos:
Em primeiro lugar, as grelhas em PRFV não só apresentam uma elevada durabilidade, como também são leves, de alta resistência, fáceis de construir e com um bom efeito. A grelha de FRP tem sido amplamente utilizada na engenharia de reforço de túneis e em novas estruturas. Pode desempenhar um papel mais eficaz no controlo da deformação da rocha envolvente quando combinada com ancoragens.
Em segundo lugar, o PRFV é utilizado como barra de tensão na estrutura do túnel. Na engenharia de túneis, independentemente do método de projeto adotado, a estrutura principal do túnel estará inevitavelmente na rocha circundante, com condições ambientais muito adversas, e os problemas de corrosão são também muito proeminentes. Perante esta situação, a utilização de PRFV como reforço estrutural principal, devido à sua boa resistência à corrosão, pode resolver melhor o problema. No entanto, também existem alguns problemas, pois o módulo de elasticidade do PRFV não é elevado, podendo provocar deformações ou fissuras nos elementos de betão em PRFV. Além disso, é impossível fabricar ganchos ou molduras de PRFV no estaleiro de construção, tornando o processo de construção relativamente inconveniente.
Por fim, a aplicação do desempenho de deteção do FRP, para além de apresentar boas propriedades mecânicas, possui também o correspondente desempenho de deteção de material funcional, podendo ser utilizado não só para reforço estrutural, mas também como sensor. Por exemplo, durante o processo de deformação por força, a resistência da barra de CFRP altera-se, o que reflete as suas características percetivas. Se esta característica do material FRP for totalmente utilizada na deteção e monitorização funcional da estrutura do túnel, não só a tensão real da estrutura pode ser refletida com precisão, como também o inconveniente do controlo artificial no período posterior pode ser evitado.
