Reforço antissísmico de torres antigas

Introdução do projeto

Um antigo pagode foi construído no primeiro ano de Zhenguan, na Dinastia Tang, há mais de 1.300 anos. É uma construção típica de estilo árabe com um valor cultural muito elevado.

A estrutura principal da antiga torre é constituída por uma torre principal e uma torre mais pequena, com uma altura total de 34,246 m, sendo a torre principal de 23,634 m e a torre mais pequena de 10,612 m. A torre principal é constituída por um cilindro exterior e um cilindro interior, com um diâmetro exterior de 8,53 m e um diâmetro interior de 6,05 m.

Atualmente, o antigo pagode apresenta sobretudo os seguintes problemas:

1) A torre principal e a torre mais pequena têm diferentes graus de inclinação e direções. A parede do corpo da torre é parcialmente convexa, a plataforma no topo da torre principal é inclinada e a parte central e a parte exterior da parede afundam de forma irregular.

2) Há fissuras evidentes na parede exterior da torre principal. Incluindo fissuras verticais, fissuras horizontais e fissuras nos cantos das janelas, a superfície exterior da torre está descascada e a torre está severamente danificada, indicando que a antiga torre apresenta um problema de capacidade de suporte local insuficiente.

3) A deformação da torre principal e da torre pequena é inconsistente, e a torre pequena é afetada pelo “efeito chicote”, o que agrava ainda mais o perigo da torre pequena colapsar sob a influência de furacões e terramotos.

Comparação e seleção de opções de reforço

De acordo com a situação real da engenharia, os métodos de reforço geralmente disponíveis incluem o método de reforço de secção transversal alargada, o método de reforço de aço terceirizado, o método de pré-esforço e outros métodos tradicionais de reforço de reforço e métodos de reforço de fibra de carbono. O método tradicional de reforço da estrutura aumentará o volume e o peso da estrutura, e o processo é numeroso, o período de construção é longo, a utilização de máquinas é grande e o local de construção e o espaço de construção necessários são grandes. O método de reforço de tecido de fibra de carbono tem uma elevada resistência, material macio, fácil de colar e construção conveniente. Não requer grandes equipamentos mecânicos e outras medidas de fixação. Após a conclusão do reforço, o aumento de peso estrutural é quase insignificante, e apresenta uma elevada resistência à fadiga, durabilidade e boa resistência à corrosão, podendo concluir o trabalho de reforço num curto espaço de tempo.

Através de comparação, foi selecionado o método de reforço de fibra de carbono para reforçar a antiga torre do edifício.

Reforçado com fibra de carbono

Como o pagode antigo está dividido em duas partes, o pagode principal e o pagode menor, estas precisam de ser consideradas separadamente quando se reforça. Primeiro, foi utilizada argamassa de resina epóxi para rejuntar a superfície do pagode antigo. Em seguida, cole uma folha circular de fibra de carbono com 300 mm de largura da base da torre principal à torre principal a partir da base da torre principal a intervalos de 1 m (distância central) e cole-a a 12 m. Em seguida, cole uma folha circular de fibra de carbono com 300 mm de largura da torre principal a uma distância de 12 m a 1,5 m (distância central) e cole-a no topo da torre principal. Além disso, na torre principal, uma folha de fibra de carbono com 300 mm de largura é colada verticalmente da base da torre ao topo da torre. Espaçadas uniformemente na direção circunferencial, um total de 8 folhas longitudinais de fibra de carbono.

O layout em fibra de carbono da torre pequena é basicamente semelhante ao da torre principal. Da base da torre pequena até à altura de 2 m da torre pequena, cole uma folha de fibra de carbono com 250 mm de largura a cada 1 m (distância central). Cole uma folha circular de fibra de carbono com 250 mm de largura a cada 2 m (distância central) a partir dos 2 m da torre pequena e cole-a no topo da torre pequena. Da mesma forma, na torre pequena, desde a base da torre até ao topo da torre, uma folha de fibra de carbono com 250 mm de largura é fixada verticalmente, uniformemente espaçada na direção circunferencial, num total de 8 folhas longitudinais de fibra de carbono, cuja colocação é a mesma que a direção longitudinal da torre principal. Veja a Figura 5 para o esquema de reforço da torre antiga.

Para concluir

Comparado com o método de pré-reforço, o método de reforço com fibra de carbono aumentou a capacidade de carga da estrutura reforçada da torre antiga em cerca de 20%, enquanto a rigidez não se alterou significativamente. Isto demonstra que o método de reforço com fibra de carbono tem pouco efeito na rigidez estrutural e é mais adequado para melhorar o desempenho sísmico de edifícios antigos do que outros métodos de reforço. Além disso, o método de reforço com fibra de carbono também pode reduzir a resposta ao deslocamento superior, a resposta à aceleração e o momento de cisalhamento e tombamento inferior da estrutura da torre antiga, o que tem um efeito significativo na prevenção da inclinação e do colapso da estrutura da torre antiga sob a ação de sismos.

Ao mesmo tempo, o reforço de fibra de carbono também pode garantir o estilo arquitetónico exterior da torre antiga original ao máximo, especialmente em linha com o pensamento de reforço de “construir velho como velho” de edifícios antigos, e tem uma boa perspetiva de aplicação no campo do reforço de edifícios antigos.