Este artigo é publicado conjuntamente pela Universidade Tongji e Shanghai Horse Construction Technology Co., Ltd.

Um inovador sistema de âncora circular para placas CFRP: investigação experimental e aplicação de campo

Resumo

O polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) tem se mostrado eficaz no fortalecimento flexural de vigas de concreto armado (RC). Vários sistemas de ancoragem foram desenvolvidos para evitar a desossa prematura de placas CFRP para aplicações de reforço estrutural. Neste estudo, foi proposto um novo sistema de âncora circular em cunha e testado sob carga de tração.O novo sistema de âncora inclui tambor circular, conector e cunhas dentadas. Parâmetros como intensidade e altura do dente, gap entre cunhas e ângulo de cunha foram investigados para otimizar o sistema de ancoragem proposto. Os efeitos dos parâmetros acima na capacidade do sistema de âncora proposto são apresentados no artigo. Os resultados do ensaio indicam que a resistência à tração total da placa CFRP testada pode ser desenvolvida utilizando o sistema de âncora otimizado. Uma aplicação prática do sistema de ancoragem proposto tem sido empregada nos reforços estruturais da Ponte do Rio Tongyu na China, e este sistema é encontrado muito eficaz no controle de quebra de ponte através das inspeções de ponte de longo prazo prática após o fortalecimento.

Sistema de âncora circular para placas CFRP

Conclusões

Este trabalho propôs um inovador sistema de fortalecimento de âncoras circulares para placas CFRP. Testes experimentais de 10 âncoras com vários parâmetros foram realizados para investigar os efeitos do ângulo de cunha, padrão dental e gap entre as cunhas. Foi apresentado um estudo de caso da Ponte do Rio Tongyu fortalecido pelas placas de CFRP protendidas.As conclusões podem ser tiradas do seguinte modo:

•O sistema proposto pode desenvolver 99.6 % de resistência à tração de placas CFRP de 50 * 2 mm, atingindo a ruptura em ensaios, que é o modo de falha mais desejado.

• A profundidade do dente tem efeito evidente sobre o modo de falha e a capacidade do sistema de âncora.Dente mais profundo tende a causar maior estresse nas placas de CFRP, como resultado, a falha de divisão é mais provável de ocorrer.

•A deformação da CFRP e a absorção de energia do sistema proposto estão relacionadas com o modo de falha das placas CFRP.A falha de deslizamento resulta em uma redução significativa da deformação da CFRP e absorção de energia.

• O espaçamento do dente mostrou efeito significativo no desempenho do sistema de âncora proposto.A distribuição densitiva do dente pode melhorar o atrito entre CFRP e cunhas.No entanto, um dente mais fino aumentaria drasticamente os custos de fabricação.Para preocupação com os custos, na prática, sugere-se espaçamento de 1 mm.

• O ângulo de ponta tem efeito significativo no modo de falha e na capacidade de ancoragem.O ângulo grande resulta em um atrito menor, o que leva à falha de deslizamento. Os âncoras falham em escorregar pode desenvolver-se até 72.1 % da resistência à tracção testada do CFRP.

•Gap mais leve (25% da espessura do CFRP) resultou em menor área de contato entre CFRP e cunha, o que causou falha de deslizamento.As âncoras com aberturas maiores que 40 % da espessura CFRP apresentaram desempenho semelhante, e a eficiência de ancoragem é superior a 90 %, o que é muito ideal na aplicação prática.

•Para a maioria deste tipo de âncoras, 220 kN carga predefinitiva, que é aproximadamente 85 % da capacidade final de placas CFRP, pode efetivamente evitar o deslizamento de cunhas contra o barril antes da carga atingir 200 kN e nenhum dano aparente foi observado durante a predefinição.

•O inovador sistema de âncora circular para placas CFRP protendidas foi aplicado com sucesso na Ponte do Rio Tongyu, na China.O sistema de fortalecimento desenvolvido é eficaz na fissuração com base nos resultados atuais de inspeção de longo prazo.