Tecido de fibra de carbono unidirecional

Visão geral do projeto

Um edifício de ensino ocioso no distrito de Hexi foi convertido num edifício de escritórios, e algumas salas de aula foram convertidas em salas de equipamento, de acordo com as necessidades funcionais. A capacidade de cisalhamento da viga cumpre os requisitos, e a capacidade de flexão original é de 204,3 kN•m. A capacidade de flexão reforçada da viga deve ser de 260 kN•m.

Quando se utilizam materiais de fibra de carbono unidirecionais para reforçar vigas, placas e outros elementos de flexão, devem ser cumpridas as seguintes premissas básicas:

＠Deve cumprir os pressupostos básicos da norma nacional em vigor "Código de Projeto de Estruturas de Betão" para a capacidade de suporte da secção frontal:

＠A relação tensão-deformação dos compósitos de fibras é linear; considerando que a carga viva que actua sobre a estrutura reforçada é basicamente removida, a influência da força secundária não é considerada

＠Antes de se atingir o estado final de capacidade de suporte à flexão, não haverá danos por descolamento de ligação entre o material de reforço e o betão.

São selecionadas três camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional com 250 mm de largura e 0,167 mm de espessura para satisfazer os requisitos da sala de equipamento.

O projeto utiliza o tecido de fibra de carbono unidirecional Horse HM30, que é um fio de fibra de carbono japonês Toray (12K).

Considerando os fatores ambientais específicos da obra, a descarga deve ser efetuada durante o reforço. Antes do reforço, retire a farinha e os resíduos da placa.

Durante o reforço do projeto, a camada protetora deve ser cortada até à superfície de base da camada estrutural antes de avançar para a etapa seguinte.

Breve introdução às características técnicas do reforço de estrutura de tecido de fibra de carbono unidirecional

A tecnologia de reforço estrutural de fibra de carbono refere-se à utilização de adesivos de alto desempenho para fixar telas de fibra de carbono unidirecionais à superfície dos elementos estruturais dos edifícios, de modo a que ambos trabalhem em conjunto para melhorar a capacidade de suporte (flexão e cisalhamento) dos elementos estruturais. Isto atinge o objetivo de reforçar e reforçar o edifício. O polímero reforçado com fibra de carbono (Polímero Reforçado com Fibra de Carbono, também conhecido como CFRP, também conhecido como plástico reforçado com fibra de carbono) é feito de resina epóxi unida com feixes de fibras de carbono de alta resistência à tração. A utilização de reforço de tela de fibra de carbono unidirecional apresenta as seguintes vantagens:

(1) Alta resistência e alta eficiência devido às excelentes propriedades físicas e mecânicas dos materiais de fibra de carbono. No processo de reforço da estrutura de betão, é possível tirar o máximo partido das suas características de elevada resistência e elevado módulo para melhorar a capacidade de carga e a ductilidade da estrutura e dos componentes do ninho, bem como melhorar o seu desempenho mecânico. Atingir o objetivo de um reforço eficiente.

(2)Possui uma excelente resistência à corrosão, durabilidade e boa resistência à fadiga. A durabilidade e a resistência à corrosão são indicadores importantes para avaliar a qualidade de uma estrutura. Especialmente para alguns edifícios com requisitos especiais, a proteção anticorrosiva e contra a radiação (resistência ao envelhecimento) tornou-se uma consideração importante para este tipo de projeto estrutural. O próprio material de fibra de carbono e o compósito formado com o material de ligação apresentam uma boa resistência à corrosão em diversas condições ambientais. Resiste aos efeitos da corrosão ácida, alcalina, salina e atmosférica, frequentemente encontrados nos edifícios, e apresenta também uma boa resistência à fadiga. Resolve o problema da corrosão química encontrado por outros métodos de reforço.

(3) Não aumente o peso e o volume dos componentes. O tecido de fibra de carbono é leve e fino. Os componentes reforçados e reparados não aumentam, basicamente, o peso e o tamanho da estrutura original e não reduzem o espaço útil do edifício. Isto é, sem dúvida, muito importante para a economia e para a sociedade dos "centímetros de terra".

(4) Ampla aplicação. Uma vez que o tecido de fibra de carbono é um material flexível e pode ser cortado arbitrariamente, esta tecnologia de reforço é amplamente utilizada em diversos tipos estruturais e em diversas peças de diversos formatos estruturais, sem alterar o formato estrutural e sem afetar o aspeto estrutural.

(5) Construção simples. Como não há trabalho húmido na construção no terreno, não há grandes equipamentos de construção, não há equipamentos fixos no local e há menos espaço para a construção. Sob a premissa de garantir a qualidade da construção e nenhuma interferência acidental, o tempo necessário nas mesmas condições é menos de metade do tempo necessário pelo método de reforço de chapa de aço.

(6) A qualidade da construção é fácil de garantir. A construção e o funcionamento da tecnologia de estrutura de betão reforçado com tecido de fibra de carbono são convenientes. Em condições normais de construção, a área de ligação efetiva do tecido de fibra de carbono pode atingir basicamente 100%, e a inspeção no local é conveniente. Mesmo que exista um pequeno tambor oco, este pode ser corrigido por injeção de agulha, e a qualidade da construção pode ser efetivamente garantida.

A tecnologia de reforço de fibra de carbono é adequada para o reforço e reparação de vários tipos de estruturas e de diversas peças estruturais, tais como vigas, lajes, colunas e asnas de telhado.

Para estruturas como pilares de pontes, pontes, cilindros, cascas, etc., o nível de resistência do betão de base deve ser, no mínimo, de 1.000 C15. Além disso, algumas propriedades mecânicas da alvenaria de tijolo também podem ser reforçadas com fibra de carbono.

Conclusão

Através da operação de construção de um exemplo de um projeto de um edifício de escritórios, o autor percebeu profundamente as vantagens da tecnologia de reforço estrutural com tecido de fibra de carbono. Durante a construção deste projeto, sob a premissa de garantir a segurança, foram utilizados apenas andaimes simples, e o corte do tecido de fibra de carbono foi muito conveniente. Pode ser plantado e cortado à vontade, de acordo com o formato e o tamanho, e pode ser passado através da proteção de vários suportes, o que é muito conveniente para a construção. Além disso, desde que a construção foi concluída e o edifício entrou em funcionamento, a estrutura de betão armado cumpriu os requisitos de utilização segura do proprietário e foi bem recebida.

Nos últimos anos, a tecnologia de reforço com fibra de carbono tem sido amplamente utilizada em vigas, lajes, colunas e estruturas de paredes de betão armado em pontes, túneis e edifícios industriais e civis. O produto apresenta um excelente desempenho, operação simples, segurança e fiabilidade. Comparativamente aos métodos tradicionais, apresenta maiores benefícios económicos, sociais e ambientais. A tecnologia de estruturas de betão reforçado com fibra de carbono é um modelo de aplicação bem-sucedida dos materiais compósitos da tecnologia Jiangwo na engenharia civil, sendo uma tecnologia de reforço que vale a pena promover. Com o progresso contínuo da tecnologia da construção, a tecnologia da fibra de carbono deverá ter amplas perspetivas de desenvolvimento.