Na construção de projetos, muitas vezes há casos em que a estrutura ou componentes não podem atender aos requisitos dos códigos de projeto atuais devido a erros de projeto, construção inadequada ou mudanças nas funções de uso. Uma vez que isso aconteça, para garantir que as estruturas ou componentes relevantes possam continuar a ser utilizados de forma segura e normal, certas medidas devem ser tomadas para o reforço e reparação.

Plástico reforçado com fibra de carbono(CFRP) é um novo material para o fortalecimento de estruturas de concreto que emergiu em países desenvolvidos nos últimos dez anos e é amplamente utilizado em projetos de reforço de construção civil. Suas excelentes propriedades mecânicas têm sido chamadas de " a nova estrela de reforço estrutural " no campo de engenharia.A coluna de concreto armado CFRP tem as características de construção simples, resistência à corrosão forte, bom efeito de contenção, e basicamente não requer manutenção.A tecnologia de reforço é brevemente introduzida abaixo.

Características do plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP)

1) A densidade é pequena, 1/6 de aço comum,

2) Alta resistência, a resistência à tração é cerca de 4-6 vezes a das barras de aço comuns;

3) Boa resistência à corrosão, e a resistência não é afetada por meio corrosivo ácido e álcali;

4) É um material não magnético, que não afeta a propagação de sinais eletromagnéticos;

5) Excelente resistência à fadiga, vida à fadiga é geralmente maior do que o aço;

6) O coeficiente de mudança de temperatura é equivalente ao do concreto, o módulo de elasticidade é semelhante ao do aço, e o alongamento final é de 1%.

Princípio de reforço do CFRP de pilares de concreto reforçados

Quando os pilares de concreto armado são submetidos à pressão axial, os membros são causados por expansão lateral com valores-limite muito pequenos.Por exemplo, uma restrição lateral pode ser criada em torno do membro para evitar essa expansão lateral do membro comprimido, melhorando assim a capacidade de rolamento compressivo e deformabilidade do membro. Colunas de concreto armado reforçadas com fibra de carbono CFRP são ligadas entre o concreto do pilar e a correia reforçada CFRP, e a interação entre elas é chamada de tensão de restrição de interface. Devido à tensão limitada da interface lateral, o concreto central na zona plástica está em um estado de tensão tridimensional.Em comparação com o estado de tensão unidirecional, a deformação compressiva final e a capacidade de rolamento do concreto aumentarão.No caso de a capacidade de rolamento de flexão do pilar não cair significativamente, não se considera o efeito da instabilidade, e o pilar de concreto armado tem maior capacidade de ductilidade e dissipação de energia após armadura.

Distribuição de tensão da coluna de concreto armado sob envoltório CFRP

1 Devido à fixação lateral da CFRP no pilar de concreto armado, a CFRP forma uma tensão de tração axial, e a resistência à flexão da CFRP é extremamente fraca (geralmente não considerada).A última resistência à compressão axial da coluna retangular sob a restrição de revestimento CFRP é muito reduzida em comparação com a da coluna, principalmente devido à tensão de restrição lateral desigual.O sistema de retenção lateral central do lado retangular da coluna é fraco e o sistema de retenção lateral para a concentração de tensão no canto é relativamente grande. Somente quando ocorre a deformação plástica lateral do lado do pilar, a tensão de contenção transversal do CFRP no pilar de concreto armado pode aumentar rapidamente.

2 Uma vez que a fixação do CFRP no pilar de concreto armado é a contenção da interface, apenas quando o concreto se expande lateralmente para fora (deformação plástica ocorre) o CFRP pode produzir tensão de restrição no concreto. Portanto, a coluna CFRP enrolada em anel exibe um processo de força de dois estágios quando sob carga.Na primeira etapa, a tensão de compressão axial do pilar de concreto é pequena, a deformação lateral é pequena e a tensão de CFRP é pequena.Na segunda etapa, à medida que a carga aumenta, a deformação do pilar de concreto aumenta, a tensão do aro CFRP aumenta significativamente, e a força de retenção do aro aumenta rapidamente, até que o CFRP atinja sua deformação de tração final e quebras.O aumento da tensão de retenção e do valor de deformação do CFRP no concreto está relacionado com a especificação, a forma de pasta e o número de camadas de material do CFRP utilizados, e deve ser determinado através de experimentos.

Âmbito de aplicação de colunas de concreto armado CFRP

Colunas de concreto armado reforçadas com CFRP são adequadas para colunas retangulares cilíndricas ou pequenas de seção transversal (o comprimento lateral da seção é geralmente inferior a 800 mm), e podem melhorar muito a capacidade de suporte axial da coluna de concreto armado quando não é instável.O pré-requisito para a armadura é que o concreto do núcleo do componente não foi danificado e ainda tem uma certa capacidade de rolamento e deformação.

Principais pontos de construção de armaduras de pilares de concreto armado CFRP

1 O descarregamento antes da armadura de pilares de concreto armado é muitas vezes negligenciado. Quando um componente de concreto é enrolado com CFRP sob carga, após o CFRP enrolado ter deformação relativa à superfície do pilar de concreto, muitas vezes acontece que o CFRP não foi quebrado e o pilar de concreto foi esmagado. Portanto, a terceirização da CFRP em barras de concreto sob carga reduz o efeito de armadura da CFRP e não pode exercer plenamente as propriedades de tração de alta resistência da CFRP.

2 O raio do chanfro de canto da coluna rectangular não deve ser inferior a 20 mm e o lado da coluna é melhor modificado para ser convexo para reduzir a tensão concentrada do CFRP no canto. Muitos testes têm mostrado que mesmo assim, o dano da CFRP ainda ocorre no canto.

3 O reparo da superfície de barras de concreto é extremamente importante, o que afeta diretamente o efeito do CFRP na fixação lateral do concreto.