Reforço de vigas e lajes

Com o rápido desenvolvimento da economia chinesa, a construção de engenharia em grande escala está a crescer. Durante o processo de construção, a qualidade do projeto não cumpre as normas devido ao baixo nível técnico ou à gestão inadequada, e surgem vários problemas de qualidade. Nos edifícios existentes, esta situação também se aplica: a utilização prolongada da estrutura principal de um projeto, em caso de cargas de humidade ou vibração, leva também ao desplacamento do betão, à corrosão do aço e assim por diante, resultando numa redução significativa da resistência estrutural. Quando a carga estrutural se altera e a estrutura original não consegue cumprir os requisitos de resistência ou rigidez, é necessário detetar e reforçar a estrutura ou os componentes. Para além dos métodos tradicionais de aumento de secção transversal e revestimento de aço, surgiram alguns novos métodos de reforço nos últimos anos, como o reforço com PRFV por pré-tensão, betão projetado, aço de ligação e reforço com invólucro de polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC).

A tecnologia de reforço e reparação de betão com PRFC consiste no reforço da estrutura original através da colagem de tecido de PRFC à superfície da estrutura. Geralmente, é adequada para partes tensionadas de lajes e vigas, partes de cisalhamento de vigas, colunas e pilares, partes com comprimento de ancoragem insuficiente de barras de reforço, reforço de colunas e pilares e reforço de flexão, cisalhamento e tração de treliças de telhado. A fibra de carbono é também muito utilizada em diversas estruturas e edifícios industriais e civis, bem como em reforços antissísmicos, antifissurantes e anticorrosivos. Comparativamente ao betão armado tradicional ou ao betão com aglomerado de aço, a fibra de carbono apresenta as vantagens de economia de espaço, construção simples, sem necessidade de instalações de fixação no local, fácil garantia de qualidade da construção, sem aumento do tamanho e peso da estrutura, resistência à corrosão, boa durabilidade, entre outras. Além disso, a adoção deste método pode aumentar significativamente a vida útil dos edifícios e reduzir o custo do reforço. Por isso, a fibra de carbono tem atraído muita atenção como material de reforço que marcou uma época.

1 princípio de projeto de reforço

No cálculo de vigas e lajes de betão reforçadas com PRFC, despreza-se o efeito do betão na zona de tração. A deformação média do betão, do PRFC e do aço após a flexão está em conformidade com o pressuposto de secção plana, e a relação tensão-deformação elástica linear é adotada para o PRFC. De acordo com a suposição de secção plana, a deformação da fibra de carbono deve ser ligeiramente superior à da barra de reforço. Para simplificar o cálculo, a deformação à tração da fibra de carbono pode ser aproximadamente igual à da barra de reforço. De acordo com o princípio da igualdade de tração, a área do PRFC pode ser transformada na área equivalente das barras de aço, podendo então ser obtida a área equivalente das barras de aço.

2 exemplos de projeto

Para um projeto de um palácio numa zona turística, o suporte da cofragem não foi calculado e as bielas horizontais e verticais são inadequadas, resultando numa rigidez insuficiente. Quando a resistência do betão não atinge um determinado valor, a deformação do suporte da cofragem aumenta devido à influência da carga do pavimento, e a laje produz uma deflexão excessiva, resultando em fissuras. O fenómeno do favo de mel ocorre na base do vão central de algumas vigas da estrutura durante a betonagem, o que afeta gravemente a capacidade de suporte. Após a exploração no local, a posição do favo de mel das vigas da estrutura não qualificadas é reforçada com materiais de remendo, e as lajes com fissuras na flexão são reforçadas com colagem de fibra de carbono para restaurar a capacidade de suporte original do projeto.

3 esquema de reforço

1) Para vigas e lajes com superfícies alveoladas e com marcas de buracos, podem ser utilizados os seguintes métodos para a reparação:

A. Determinar a área de reparação do betão.

b. Cortar o betão solto na área de reparação e remover o pó e os detritos até que o betão endurecido esteja exposto.

C. Reparar a superfície de betão com material de reparação (escova, reboco, calandra, etc.).

D. Regar ou cobrir com sacos de plástico após 1 a 2 horas da operação de reparação e manter a superfície húmida durante 2 a 3 dias.

2) Reforço da laje: para lajes de maiores dimensões, adota-se o método de reforço da base da laje com mantas de fibra de carbono coladas em ambos os sentidos.

4 tecnologia de construção

Especificação do material de fibra de carbono: espessura de camada única de 0,167 mm, resistência à tracção não inferior a 3400 MPa, módulo de elasticidade à tracção não inferior a 2,3 x 105 MPa, alongamento não inferior a 1,6%.

5 Resumo

A estrutura de vigas e lajes de betão reforçado com fibra de carbono neste projeto utiliza plenamente as características do tecido de fibra de carbono, um novo material. Observa-se que a construção em betão reforçado com fibra de carbono é simples, simples e segura, não ocupa espaço, pode efetivamente melhorar a eficiência do trabalho, encurtar o período de construção e assim por diante. Ao mesmo tempo, a qualidade do reforço é efetivamente garantida, a estabilidade da estrutura de betão armado é estável, a capacidade de carga é garantida e são gerados bons benefícios económicos e sociais.