Reforço de viga e laje com fibra de carbono (CFRP)

fibra de carbono (CFRP)

slab reinforcement with carbon fiber


Visão geral do projeto 

Um projeto é um edifício multifuncional que integra hotéis, escritórios, apartamentos, grandes conferências e boutiques de ponta.O apartamento parte deste projeto é uma estrutura de molduras, com 1 piso subterrâneo e 12 andares acima do solo.A parte do hotel é uma estrutura de esquadria, com 1 piso subterrâneo e 11 pisos acima do solo, com uma área total de construção de 140.000 metros quadrados.




Dificuldades de engenharia

De acordo com as exigências do proprietário, algumas funções de construção deste hotel precisam ser ajustadas. Neste momento, todas as obras de alvenaria e gesso no interior do hotel foram concluídas, e a instalação de obras de ventilação e proteção contra incêndios foram basicamente concluídas. Neste momento, há duas questões a serem tratadas ao ajustar a função de construção.Por um lado, a capacidade de suporte da estrutura original não pode satisfazer os requisitos das funções de construção existentes, sendo necessárias medidas de reforço estrutural para lidar com a estrutura principal.Por outro lado, o reforço estrutural e a reconstrução entrarão agora em conflito com o projecto de instalação em construção.A fim de garantir o período de construção exigido pelo proprietário, é necessário organizar a construção inter-saída entre os vários processos de forma razoável. Portanto, para garantir a qualidade do projeto, é difícil escolher um plano de reforço de construção rápido, econômico e conveniente e organizar a construção de forma razoável, a fim de garantir a qualidade do projeto devido às dificuldades de muitos procedimentos de engenharia, prazos apertados e grande volume de engenharia.




Reforço estrutural

As características de construção do método de reforço em aço e o método de reforço em fibra de carbono estão de acordo com os requisitos de construção deste projeto.No entanto, de acordo com o princípio de ser responsável pelos interesses dos proprietários, o melhor plano de construção deve ser selecionado deles.A seleção do plano ideal na engenharia baseia-se principalmente na qualidade, benefício econômico e período de construção.A relação entre qualidade, benefício econômico e duração não é independente, mas inter-relacionada.Se a qualidade for melhorada, pode ser necessário aumentar o investimento económico ou prolongar a duração.Por esta razão, é necessário comparar os dois esquemas de reforço em detalhe a partir destes três aspectos, de modo a selecionar a solução mais econômica adequada para este projeto.


1) Aspecto de qualidade. Os fatores que afetam a qualidade do projeto incluem principalmente o desempenho do material de reforço, o desempenho de trabalho do material de reforço e concreto, o impacto na estrutura original após a armadura, a eficiência de construção e durabilidade.A partir desses aspectos, a comparação dos dois métodos de armadura está listada na Tabela 1.


Item  armadura de aço-bonded reforço de fibra de carbono
Desempenho dos materiais reforçados Não.3 aço: resistência à tração: 210mpa, módulo elástico: 2.1*105a resistência à tração é superior a 3400mpa, módulo elástico: 2.35*105
Desempenho de trabalho com concreto Ligado por uma cola estrutural, e adicionalmente ancorado com parafusos de âncora, ligação insuficiente Através de 3 materiais de união para formar materiais compostos e trabalhar em conjunto
Influência na estrutura originalA espessura de uma camada é de 3 a 6 mm, e a massa de cada camada é de 23.6 a 47.2 kg/m2.A espessura de uma camada é 0.5-0.6mm, e a massa de cada camada é 400-600g/m2. Basicamente não aumenta o peso da estrutura original e tamanho da seção transversal
A eficácia da construçãoO   é difícil combinar com a estrutura real. Devido à sua alta rigidez, a área de ligação eficaz é difícil de alcançar o nível que pode ser alcançado pela fibra de carbono pegajosa, e o tambor oco é difícil de remediar. Leve e macio, fácil de anexar.A área de ligação eficaz pode atingir mais de 95%, e bolhas locais podem ser reparadas por injeção com agulha.
Durabilidade Sob a ação da temperatura, é fácil fazer com que a deformação da placa de aço e do concreto esteja fora de sincronia, levando à destruição da camada de ligação.A placa de aço em si é facilmente corroída e precisa de manutenção regular. Pouca durabilidade.. Os materiais de fibra de carbono têm excelente durabilidade, e são resistentes à corrosão ácida, álcali, sal e ambiente atmosférico


Ao comparar as informações da tabela, pode-se observar que, em termos de garantia de qualidade, o método de reforço de fibra de carbono é melhor do que o método de reforço de aço colado.


(2) Período de construção.A estrutura de concreto armado de fibra de carbono não requer máquinas e equipamentos de grande escala. Sob a premissa de garantir a qualidade da construção e sem interferência acidental, o tempo exigido nas mesmas condições é inferior a 1/2 do tempo necessário para o método de chapa de aço pegajoso atualmente amplamente utilizado na China. Sob a condição de boa organização de construção na China, a carga de trabalho de 1000 m pode ser concluída em 10 dias úteis.O tecido de fibra de carbono acabado é um tecido com uma largura de 20, 30, 50 cm e um comprimento de 50-100 m.É embalado em rolos. Quando usado no local, pode ser cortado arbitrariamente com tesouras ou lâminas. Como cortar chapas de aço, são necessárias ferramentas especiais de corte.De acordo com os dados estatísticos relevantes, o mesmo método é utilizado para colar e fortalecer.A pasta de tecido de fibra de carbono é 4 a 8 vezes a eficiência de trabalho de placas de aço de pasta. Portanto, na perspectiva do período de construção, o método de reforço de fibra de carbono pode salvar muito o período de construção, o que é melhor do que o método de reforço de aço pegajoso.


(3) Em termos de benefícios económicos Os principais fatores que afetam os benefícios econômicos deste projeto são o preço de custo de materiais, custos de construção e custos de manutenção em uma fase posterior. O período de construção encurtado de fibra de carbono também é equivalente a economizar custos de construção. Portanto, na perspectiva dos benefícios econômicos, o método de reforço de fibra de carbono é melhor do que o método de reforço de aço colado.


Em resumo, embora o método de reforço com união de aço e o método de reforço de fibra de carbono tenham as vantagens de resistência e durabilidade, construção rápida, simples e leve, econômico e razoável.No entanto, análise adicional de três aspectos de qualidade, período de construção e benefícios econômicos, o método de reforço de fibra de carbono é melhor do que o método de reforço de aço ligado, então este projeto utilizará o método de reforço de fibra de carbono para fortalecer a estrutura.


slab reinforcement with carbon fiber


Esquema de reforço de viga e laje em engenharia

Por meio da otimização e seleção, o método de reforço de fibra de carbono foi selecionado para reforçar a parte principal do hotel, e os seguintes esquemas de reforço foram adotados para as vigas e placas do eixo K1 ~ eixo C1 / 2 eixo ~ 3 eixo do hotel do 3o ao 9o piso do hotel através do projeto e cálculo.


Esquema de reforço de Slab

(1) A parte superior e inferior da placa têm 100 mm de largura, 300 g/m2 tecido de fibra de carbono, e o espaçamento central é de 300 mm.

(2) Nas extremidades das chapas superior e inferior, 100 mm de largura, 200 g/m2o tecido de fibra de carbono é utilizado, e duas barras de tala são fornecidas, com um espaçamento central de 200 mm.


Esquema de reforço do feixe

(1) Duas camadas de tecido de fibra de carbono com a mesma largura do feixe e um peso de 300 g são fixados ao fundo do feixe.

(2) Dentro do intervalo de 1.5 vezes a altura do feixe, colar uma camada de fibra de carbono em forma de U aros com uma largura de 100 mm e um peso de 300 g e uma distância central de 200 mm.




Conclusão

Devido à seleção correta do plano de reforço e ao arranjo razoável da construção interpenetrante, o período de construção deste projeto foi economizado em 50%, e o custo do projeto de reforço foi reduzido em 45%. Ao mesmo tempo, é provado mais uma vez que o uso de tecido de fibra de carbono para reforço estrutural tem as características de operação conveniente, curto período de construção e alta eficiência.


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