Reforço de Aço Ligado

1 Visão geral do projeto

Uma escada circular para passeios turísticos é composta por seis cilindros no círculo interior e seis cilindros no círculo exterior. Os cilindros estão ligados por três vigas transversais (ver Figura 1). A altura livre da camada do telhado é de 2,5 m. Para expandir o espaço de utilização e facilitar o acesso dos turistas aos pontos turísticos, é necessário remover as seis colunas no anel interior da camada do telhado. A remoção das colunas irá redistribuir a força da estrutura original, resultando numa capacidade de suporte insuficiente das vigas originais do telhado, que necessitam de ser reforçadas.

2 Esquema de reforço

2.º Seleção do esquema de reforço. Como foram removidos seis pilares, três vigas transversais com capacidade de suporte insuficiente necessitam de ser reforçadas. Dois esquemas são propostos para serem considerados:

(1) Método de ampliação da secção transversal para reforçar três vigas transversais. Se for utilizado o método de ampliação da secção transversal para reforçar três vigas transversais, de acordo com os resultados do cálculo, será necessário adicionar uma fiada de armadura longitudinal na base de cada viga. De seguida, existirão três filas de varões longitudinais transversais na intersecção do vão médio das três vigas reforçadas transversalmente. Para além do espaçamento entre as barras de aço e da espessura da camada de betão protetora, a base da viga deve ser expandida em pelo menos 20 cm. Isto reduz significativamente a altura útil do pavimento e não cumpre os requisitos de utilização.

(2) As três vigas transversais são reforçadas através da colagem de chapas de aço. No entanto, a chapa de aço é fixada na parte inferior das três vigas transversais para reforçar a chapa de aço, que é relativamente rígida. As três camadas de chapas de aço em diferentes direções não podem ser sobrepostas e coladas na intersecção.

Após consideração, decidiu-se adotar o esquema de reforço de aço aderente, e o problema de sobreposição de aço aderente na interseção foi resolvido de acordo com o seguinte esquema. É feito um bloco de chapa de aço hexagonal regular (como mostrado na Figura 2), e as chapas de aço de cada secção da viga são efetivamente soldadas a este. Se for adotado o método tradicional de colagem de chapa de aço, seis segmentos de chapa de aço e chapas de aço hexagonais precisam de ser soldados num todo, e depois é aplicada cola na chapa de aço, e finalmente o todo é levantado para a parte inferior da viga transversal para ser colado. No entanto, as seis chapas de aço soldadas são pesadas e difíceis de construir. Se a construção for colada em secções, cole primeiro a chapa de aço hexagonal, e depois utilize chumbadores de cola para ancorar a chapa de aço hexagonal na intersecção das três vigas. A cola é aplicada a cada chapa de aço, sendo depois soldada com a chapa de aço hexagonal. No entanto, a elevada temperatura gerada pela soldadura será transmitida ao adesivo estrutural através da chapa de aço, resultando no fenómeno de fusão da cola, o que reduz significativamente o efeito de colagem do adesivo estrutural. Por fim, optou-se por utilizar o método de pós-injeção para a colagem da estrutura de aço. O método de pós-injeção é utilizado para a colagem da estrutura de aço, ou seja, a chapa de aço hexagonal e as seis chapas de aço são ancoradas na base da viga a reforçar e soldadas num único conjunto, e, por fim, é injetada cola para obter o reforço.

2.2 Descarga do suporte do cilindro

Antes da coluna ser trefilada, é utilizado um macaco e um tubo de aço de grande diâmetro para suportar e descarregar os seis cilindros no anel interior (ver Figura 3 para detalhes), e dois conjuntos de suportes (macacos e tubos de aço de grande diâmetro) em ambos os lados de cada cilindro. Os dois tubos de aço entre as duas colunas são fixados por contraventamentos cruzados para garantir a estabilidade horizontal do tubo de aço. As extremidades superior e inferior do tubo de aço são soldadas e seladas com placas de aço retangulares de 8 mm de espessura, com 250 mm x 250 mm, para aumentar a área de contacto entre o suporte do tubo de aço e a viga e o macaco. Após a execução do suporte, a coluna de betão é lascada. Para reduzir os danos na viga original no processo de remoção da coluna de betão, é utilizada uma broca de percussão para perfurar o betão na parte superior e inferior da coluna (cerca de 10 cm cada). Em seguida, o betão é cortado de cima para baixo. Quando o betão é cortado, as barras de aço da coluna original são cortadas.

2.3. Reforço em aço para fixação de vigas

Na intersecção das vigas transversais, fixe as chapas de aço hexagonais pré-fabricadas com chumbadores de cola. Em seguida, utilize chumbadores de cola para ancorar as seis chapas de aço sob cada secção da viga e, ao mesmo tempo, solde cada chapa de aço e a chapa de aço hexagonal para formar um todo. É deixada uma folga de 3 mm a 5 mm de espessura entre a chapa de aço e a viga de betão. Os seis lados do hexágono são soldados respetivamente à chapa de aço de cada secção da viga, e a chapa de aço de cada secção da viga é fixada à viga de betão com chumbadores de cola. Cole arcos de aço em forma de "U" em ambas as extremidades de cada viga para uma ancoragem adicional.

Observações finais

Não existem muitos casos de escoramento de pilares de betão utilizando a tecnologia de aço colado. Devido à grande espessura da chapa de aço, é utilizado o método de pós-injeção para a construção. Além disso, a rigidez da chapa de aço é grande e, em vez de sobrepor e colar na interseção, é utilizada uma chapa de aço hexagonal na interseção para ligar as seis chapas de aço de cada secção da viga para formar um todo. O projeto está em funcionamento há mais de meio ano e sofreu vários tufões. Não foi encontrada nova fissura nas vigas e colunas. As condições de trabalho são boas. A prática provou que o projeto de reforço deste exemplo é bem-sucedido. Pode-se prever que a tecnologia do aço colado será mais amplamente utilizada em estruturas de betão.