Envolver la columna de hormigón

El método para reforzar columnas de hormigón armado consiste en envolverlas con CFRP. Los pasos para el hormigón armado son los siguientes:

1. La longitud y el ancho de cada pieza de tela se diseñan según la altura de la columna.

2. Limpiar la superficie de la columna de hormigón armado y retirar la capa de yeso de la superficie del cilindro para limpiarla.

3. Nivelar la superficie de la columna, aplicar masilla y nivelarla.

4. Aplicar pegamento de base con brocha.

5. Aplicar adhesivo sobre el adhesivo y secarlo.

6. Pegar la tela de fibra y usar una brocha de plástico especial para raspar la superficie de la tela para obtener una tela de fibra permeable a la viscosa.

7. Aplicar yeso adhesivo.

Las columnas de hormigón armado de la estructura están sometidas a presión axial y momento flector en sus extremos. Bajo la acción de la presión axial y el momento flector en el extremo de la columna, el hormigón en la zona de compresión no solo produce deformación axial, sino también expansión transversal debido al efecto Poisson. Si no se restringe la expansión lateral del hormigón, este se agrieta. Al envolver la malla de fibra en la superficie exterior de la columna, la expansión transversal del hormigón provoca la tensión de tracción de la malla de fibra en la capa exterior, la cual, a su vez, impone restricciones al hormigón para evitar su expansión, dejándolo en un estado de tensión tridimensional. De este modo, se mejoran la resistencia última a la compresión y la deformación del hormigón, y se optimiza el rendimiento de la deformación plástica del refuerzo longitudinal en la zona de tracción. Por lo tanto, la malla de fibra envuelta en la superficie de las columnas de hormigón armado no solo mejora la capacidad portante de las columnas, sino también su ductilidad y resistencia sísmica.

Factores que afectan la capacidad portante a la compresión de las columnas post-reforzadas

1. Forma de la sección de la columna

Las columnas de hormigón armado en ingeniería suelen tener secciones circulares, rectangulares o cuadradas. Cuando una columna de sección transversal circular se confina con malla de fibra, se somete a tensión circunferencial y se aplica una presión lateral continua al hormigón a lo largo de su periferia. Cuando el FRP confina columnas rectangulares, la presión lateral del hormigón lo dobla hacia afuera, lo que provoca que el FRP proporcione la máxima presión lateral en la esquina y la mínima en la parte media del borde. Por lo tanto, solo la esquina y la sección central del hormigón se ven mejor constreñidas por la acción del arco.

Se señala que la forma de la sección influye considerablemente en la capacidad portante última y la capacidad de deformación de las columnas cortas, y el grado de mejora se observa en columnas cilíndricas, cuadradas o rectangulares con esquinas elípticas, biseladas o cuadradas o rectangulares sin biselado de mayor a menor. Por lo tanto, en ingeniería práctica, se debe utilizar la sección circular o elíptica para envolver la fibra. Si se utiliza la sección cuadrada o rectangular, el ángulo recto de la sección debe cincelarse con esquinas redondeadas y luego reforzarse con malla de fibra.

2. Parámetros dimensionales de la sección rectangular

La relación de aspecto de la sección rectangular es un factor importante que afecta la capacidad portante axial de las columnas. Se observa que cuando la relación de longitud a anchura del hormigón cambia de 1:1 a 6:1, el aumento de la capacidad portante disminuye de 1,17 a 1,08, casi un 10 %. Cuando la relación de longitud a anchura aumenta hasta cierto punto, su influencia en la mejora de la capacidad portante disminuye cada vez menos. Esto se debe a que las restricciones impuestas por el PRFV disminuyen cada vez más con el aumento de la relación de aspecto de la sección rectangular, y su influencia es cada vez menor.

Además de la relación de aspecto de la sección, el radio de filete también afecta la capacidad portante de la columna. Cuanto mayor sea el radio de filete, mayor será la restricción del hormigón y mayor será la mejora de la capacidad portante. Sin embargo, el radio de filete tiene poco efecto en el aumento de la capacidad portante.

3. Número de adhesivos para la malla de fibra transversal.

La razón por la que las columnas de hormigón armado pueden mejorar la capacidad portante y la ductilidad es que el hormigón está sujeto por una malla de fibra transversal, que puede soportar desde fuerzas unidireccionales hasta fuerzas complejas en tres direcciones. Por lo tanto, aumenta el número de capas de fibra, la resistencia al hormigón y su capacidad de compresión. Se puede observar que cuanto menor sea la relación de aspecto, mayor será la influencia del número de capas de unión. Cuanto mayor sea la relación de aspecto, menor será la influencia del número de capas de unión.

En la ingeniería práctica, el número de capas de malla de fibra debe determinarse.

Extraído mediante cálculo de diseño. En columnas de hormigón armado con grandes diferencias de longitud y ancho, es difícil mejorar el efecto del refuerzo añadiendo tejido de fibra, por lo que se deben considerar otros métodos.

4. Efecto de la carga antes del refuerzo

El refuerzo se realiza generalmente bajo una carga determinada. A menos que se utilicen otros soportes temporales para transferir la trayectoria de transmisión de la carga externa, se debe considerar la influencia de la carga previa al refuerzo, es decir, la influencia de la fuerza secundaria sobre las columnas. Antes de reforzar las columnas de hormigón armado, el hormigón se encuentra en un estado de deformación inicial bajo carga externa. Después del refuerzo, no se producirán cambios en la sección reforzada antes de la carga, ni tampoco en la deformación de la sección. Por lo tanto, el CFRP se encuentra en un estado de deformación cero y no tiene efecto de restricción sobre el hormigón.

5. Fluencia del hormigón

La fluencia del hormigón también afectará la capacidad portante y la capacidad de deformación de las columnas de hormigón armado bajo cargas a largo plazo. Al considerar la fluencia del hormigón, la capacidad portante de las columnas de hormigón armado es menor que la de los casos no considerados, y su capacidad de deformación es mayor que la de los casos no considerados.

Además, la esbeltez de las columnas de hormigón armado, la resistencia a la compresión del hormigón, la corrosión de las barras de acero, las propiedades mecánicas del FRP y otros factores afectarán la resistencia a la compresión de las columnas de hormigón armado.