Reparação de fissuras em betão de fibra de carbono

O edifício de escritórios completo foi concluído em 1997. Durante a inspeção de qualidade realizada em agosto de 2006, verificou-se a existência de fissuras oblíquas evidentes nas extremidades das vigas de algumas estruturas, causando potenciais riscos de segurança. Considerando o tamanho e o desenvolvimento das fissuras, o projetista sugeriu que o proprietário adotasse um reforço de fibra de carbono em algumas vigas do edifício para aumentar a resistência ao cisalhamento das vigas da estrutura.

Os seus indicadores de desempenho são: direção da fibra única, massa unitária de 200 g/m², espessura de 0,111 mm, resistência à tração de 3550 MPa, módulo de elasticidade de 2,35 × 105 MPa. Os indicadores de desempenho do adesivo para fibra de carbono são: resistência à tracção de 30 MPa, resistência ao corte de 10 MPa, resistência de ligação de 2,0 MPa, temperatura de aplicação de 5 a 35 °C e tempo de utilização de 20 a 120 minutos. O esquema de reforço da viga é apresentado na Figura . Após o reforço com fibra de carbono, a capacidade de cisalhamento da viga aumenta 43% a 62%.

Ideias básicas de orientação para o projeto de reforço de tecido de fibra de carbono

(1) Para componentes com bom aspeto, menor corrosão das barras de aço e camada protetora de betão ainda não fissurada, ou seja, estruturas de betão armado ligeiramente corroídas, ao calcular a capacidade de carga, a resistência própria das barras de aço e do betão pode ser considerada como a resistência de aderência entre elas. Portanto, para tais componentes, se for utilizado reforço de fibra de carbono, apenas o reforço anticorrosivo preventivo pode melhorar a resistência à corrosão do componente em ambientes adversos. Este tipo de reforço é considerado reforço estrutural e não é necessário calcular a quantidade necessária de tecido de fibra de carbono.

(2) Em estruturas de betão armado severamente corroídas, onde a camada protetora de betão estalou, a corrosão das barras de aço provoca a redução da área da secção transversal das barras de aço, da resistência das barras de aço e da perda de aderência entre as barras de aço e o betão. Ao realizar o reforço com fibra de carbono, o número necessário de telas longitudinais de fibra de carbono deve ser calculado de acordo com os diferentes graus de corrosão estrutural para melhorar a resistência à flexão. Calcule o número de crivos transversais de fibra de carbono para melhorar a capacidade de cisalhamento. Aqui, é necessário realçar que o reforço estrutural visa repor e melhorar a resistência de todo o componente, e não compensar a perda de aço.

Dosagem de tecido de fibra de carbono

De acordo com o princípio da força igual, a área do tecido de fibra de carbono pode ser convertida na área equivalente da barra de aço, ou seja,:

A área da secção transversal do tecido CFRP é multiplicada pela tensão de tração permitida do tecido CFRP e dividida pela resistência à tração da barra de aço.

A área do tecido CFRP é considerada a sua área líquida, ou seja, a espessura calculada do tecido de fibra de carbono é multiplicada pela largura da fibra de carbono e depois multiplicada pelo número de camadas do tecido de fibra de carbono.

Comprimento da âncora

O desempenho de ligação entre o tecido de fibra de carbono (CFRP) e o betão, independentemente da distribuição variável ou da distribuição de tensões, apresenta um comprimento de ancoragem efetivo. O gráfico da distância entre a deformação e a fissura, com exceção da diferença de valor, mostra que a forma da curva é muito semelhante, indicando que a deformação e a tensão no tecido de fibra de carbono se desenvolvem de forma constante. Ao mesmo tempo, a deformação e a tensão de ligação variam significativamente num raio de 50 mm da fissura, o que explica o comprimento de ligação e ancoragem do tecido de fibra de carbono ser de cerca de 100 mm.

No meio século desde que surgiu, o CFRP tem sido amplamente utilizado em muitos campos devido às suas propriedades físicas, mecânicas e químicas que os materiais tradicionais não conseguem igualar, juntamente com a disponibilidade de matérias-primas, e o seu preço aproximou-se gradualmente do dos materiais tradicionais.