Reparação e manutenção de edifícios antigos

Casos de projetos

A finalidade original de uma determinada estrutura de edifício era um edifício industrial. Atualmente, prevê-se realizar o reforço estrutural e a transformação, para que possa satisfazer a capacidade de carga de um armazém frigorífico com uma capacidade de cerca de 1000t. A estrutura do edifício é um sistema de estrutura de betão moldado in loco. A laje de cada piso é constituída por uma laje de estrutura de betão com uma espessura de 10 cm, uma resistência do betão de C25 e uma resistência da barra de aço de HRB335. Estacas tubulares de betão pré-fabricado são cravadas. A área do edifício é de aproximadamente 3600m, com 5 pisos acima do solo e 1 piso subterrâneo. O tamanho da viga de betão da estrutura está dentro da gama de força, e o tamanho da coluna e a resistência do betão podem satisfazer o requisito de força.

Ensaio estrutural da capacidade de suporte de edifícios antigos

Antes de formular o plano de projeto de reforço do edifício antigo, a estrutura atual e o desempenho do edifício devem ser testados e inspecionados. Tendo em conta os requisitos técnicos básicos da estrutura, os indicadores económicos e de tempo da inspeção, são determinados três indicadores para a inspeção da estrutura de betão da casa. Ou seja, a inspeção da resistência do betão em estruturas de betão, incluindo pilares de betão armado, vigas de betão armado e lajes de betão armado. Inspeção da profundidade de carbonização do betão armado na estrutura, incluindo pilares de betão armado, vigas de betão armado e lajes de betão armado. E para inspecionar o grau de corrosão das barras de aço em estruturas de betão, incluindo pilares de betão armado, vigas de betão armado e lajes de betão armado. Durante o teste, a superfície do componente de betão deve ser primeiro alisada para remover o pó, detritos e outros objetos que possam afetar a conclusão da resistência estrutural. Em seguida, o testador de ressalto é utilizado para dividir a área de medição. Para diferentes componentes, devem ser divididos lotes de inspeção separados para o teste de retorno elástico e, quando necessário, devem ser realizados testes de perfuração do núcleo na área de teste. A resistência do testemunho de sondagem é utilizada para corrigir a resistência ao ressalto do betão, de forma a obter o resultado mais consistente. Além disso, a profundidade de carbonatação deve ser detetada para diferentes áreas de medição do betão, uma vez que diferentes profundidades de carbonatação têm um certo impacto no valor de deteção detetado e reduzirão o valor de ressalto, pelo que deve ser realizada uma deteção precisa.

Resultados de testes de estruturas de edifícios antigos

1) Inspecione a resistência estrutural do betão do edifício antigo. Os resultados dos ensaios mostram que a resistência à compressão do betão da estrutura do edifício cumpre o requisito C30 do projeto original. Enquanto existir um pequeno desvio nos dados de um ponto de recolha num piso, a resistência original do projeto estrutural não poderá ser cumprida. Assim sendo, no cálculo e no projeto do reforço da estrutura, a resistência do betão deve ser realizada utilizando a resistência original do projeto. A resistência do pilar é C25, e o mesmo se aplica às vigas e lajes. Como o valor de ressalto cumpre os requisitos do projeto original, não há necessidade de reduzir a resistência.

2) Os resultados dos ensaios da profundidade de carbonatação do betão estrutural mostram que a profundidade de carbonatação da estrutura de betão é relativamente profunda e o desenvolvimento é relativamente rápido. Devido ao aprofundamento da carbonatação do betão, o betão perderá a sua alcalinidade, o que é muito desfavorável para a proteção das barras de aço e afetará também a durabilidade da estrutura. Assim sendo, de acordo com os resultados dos ensaios deste item, o reforço geral do edifício requer um certo grau de tratamento técnico. Proteja a estrutura contra a corrosão e garanta que a carbonização da estrutura possa ser razoavelmente desenvolvida na sua utilização futura.

3) O relatório de ensaio do grau de corrosão do reforço da estrutura de betão mostra que a corrosão do reforço de betão armado da estrutura do edifício se desenvolveu até certo ponto, mas a situação de corrosão não é muito grave. A profundidade e a área da erosão não atingiram 1/10 do diâmetro original da barra de aço, pelo que o desempenho mecânico ainda cumpre os requisitos. Isto é também mutuamente confirmado com o relatório de carbonização do betão armado, que serve de base para o processamento de ambos. Assim sendo, como prevenir e retardar o desenvolvimento da corrosão das varões de aço no betão deve ser considerado no plano de projeto da transformação.

Seleção do plano de reforço e âmbito do tratamento de reforço

1) A camada protetora na superfície do componente deve ser reparada com argamassa de cimento, devendo ser utilizada a tecnologia de injeção automática de argamassa sob pressão para reparar o componente estrutural de betão fissurado. Se os elementos de betão apresentarem fissuras, não basta repará-las com materiais de betão da mesma resistência. Embora a resistência possa ser temporariamente aumentada, se não existir cola, a adesão entre o betão celular será insuficiente. Uma vez formada a resistência, esta cairá por si, o que afetará o efeito da reparação.

2) Para as fissuras na estrutura de betão que se encontram na base da viga e da laje, é utilizado o método de colagem de tecido de fibra de carbono unidirecional para reforçar e tratar os componentes. Para as fissuras verticais ou inclinadas que ocorrem na parte superior da viga e da laje, e para as fissuras que têm um certo impacto na resistência à flexão e ao cisalhamento dos componentes, o tecido de fibra de carbono unidirecional é também utilizado para o reforço e tratamento dos componentes. Antes do reforço com fibra de carbono, deve ser calculada a resistência da fibra de carbono, e o tamanho e a quantidade do tecido de fibra de carbono devem ser concebidos para garantir que o desempenho da força após o reforço possa satisfazer os requisitos de utilização posterior.

3) Para as fissuras de cisalhamento oblíquas geradas nas vigas originais, são também utilizados reforços com tecido de fibra de carbono unidirecional e placas em forma de U, e os nós primários e secundários da viga com fissuras são também reforçados com tecido de fibra de carbono unidirecional e placas em forma de U. Uma vez que a placa em forma de U pode suportar a força de cisalhamento transferida no sistema estrutural, isto equivale a adicionar uma parte do estribo dentro do corpo da viga para desempenhar um papel na resistência ao cisalhamento. Assim sendo, aumentar a fixação em forma de U é de grande importância para o aumento da resistência do betão, sendo também uma parte indispensável do reforço.

Materiais utilizados para reforço

1) O valor padrão da resistência à tracção dos materiais a utilizar no plano de reforço estrutural não deve ser inferior a 3000 MPa, a espessura deve atingir 0,11 mm, a taxa de alongamento não deve ser inferior a 1,6% e os restantes indicadores de materiais devem também estar em conformidade com os requisitos relevantes da secção 3.2 da Especificação Técnica para Estruturas de Betão Reforçado com Chapa. Antes de entrar no estaleiro, a unidade de construção deve verificar os certificados de qualificação dos materiais inscritos e o relatório de inspeção, e a qualidade deve cumprir os requisitos relevantes antes de entrar no estaleiro. Além disso, deve ser realizada uma nova inspeção por amostragem para excluir resolutamente os materiais não qualificados do local de construção.

2) Para os materiais de resina aglutinada, deve ser utilizado um material de polipropileno com uma pequena manta de fibra de carbono com uma resistência à tracção não inferior a 12. Estes materiais possuem fortes propriedades de tracção e podem aumentar significativamente a resistência da estrutura quando utilizados em reforços. Sob a ação deste material, os componentes que produzem fissuras ou resistência insuficiente podem satisfazer os requisitos específicos de resistência à tração, o que aumenta significativamente a durabilidade da estrutura do edifício.

3) Os materiais estruturais utilizados, como o betão armado, devem cumprir os requisitos das normas nacionais em vigor. A resistência das varões de aço não deve ser inferior a HRB335, a resistência do betão não deve ser inferior a C30 e a resistência da argamassa de cimento não deve ser inferior a M7,5. Esta resistência foi comprovada por diversos ensaios. A parte subterrânea utiliza argamassa de cimento M10 como impermeabilizante. Caso a resistência seja insuficiente, a capacidade de suporte da parede de suporte deve ser testada e calculada até que a capacidade de suporte e a resistência ao cisalhamento cumpram os requisitos relevantes.

Requisitos específicos para o reforço com tecido de fibra de carbono unidirecional

Antes do reforço, a superfície do componente de betão deve ser tratada em primeiro lugar, e a camada decorativa sobre a superfície do componente de betão deve ser limpa para expor a camada estrutural, permitindo que a superfície do componente seja utilizada na etapa seguinte. Após a limpeza, a superfície do betão deve ser calandrada para facilitar a aplicação da camada de argamassa. Após o nivelamento, a camada estrutural fica exposta, uma vez que a camada decorativa deve ser fixada à camada estrutural para cumprir os requisitos de força, pelo que a superfície deve ser tratada. Após a conclusão do reforço, a aceitação e a inspeção pertinentes deverão ser realizadas de acordo com a "Especificação Técnica para Estruturas de Betão Reforçado com Chapas de Fibra de Carbono". No processo de reforço do tecido de fibra de carbono, uma vez que a fibra de carbono é condutora, deve ser mantida afastada de equipamentos elétricos durante o processo de construção para evitar ferimentos ou morte devido à condutividade do tecido de fibra de carbono durante o processo de instalação. Durante a construção, cada camada de trabalho oculta deve ser verificada e aceite, e só quando o processo anterior cumprir os requisitos de construção é que poderá ser transferido para o processo seguinte. Se o processo anterior não cumprir os requisitos de construção, deverá ser retificado imediatamente, e o processo seguinte poderá ser introduzido até que seja qualificado, caso contrário a aceitação será estritamente proibida.

Conclusão

Como uma nova tecnologia de reforço, a tecnologia de reforço de tecido de fibra de carbono unidirecional tem sido amplamente utilizada no reforço estrutural de edifícios antigos. O mecanismo de ação do tecido de fibra de carbono é principalmente partilhar a força das barras de aço e melhorar a resistência à flexão e ao cisalhamento dos elementos de betão. As vantagens do tecido de fibra de carbono são que a construção é relativamente simples, o custo da mão-de-obra é mais curto, o período de construção é mais curto e económico, o efeito de reforço é muito bom e tem uma excelente resistência à corrosão, sem necessidade de manutenção adicional. Portanto, devido a este desempenho, o uso da fibra de carbono tem vindo a tornar-se cada vez mais generalizado. Este artigo apresenta brevemente a aplicação da tecnologia de reforço de fibra de carbono na renovação de edifícios antigos através da aplicação de reforço de tecido de fibra de carbono num projeto, na esperança de fornecer alguma orientação aos colegas em geral.