Refuerzo de vigas

1. Descripción general del proyecto

Un edificio de oficinas completo en el condado de Qijiang, ciudad de Chongqing, se completó en 1999. Se encontraron los siguientes problemas durante la inspección de calidad en agosto de 2007:

(1) Algunas de las vigas del marco tienen grietas obvias en el medio del tramo, con nervaduras expuestas y corrosión grave, lo que genera peligros para la seguridad:

(2) La resistencia del hormigón de diseño original es C30 y la resistencia medida del hormigón está entre C20 y C30.

El proyecto se debe a la mala calidad de la construcción que afectó la resistencia de los componentes. Sin embargo, el edificio de oficinas aún se puede utilizar después del refuerzo de las vigas del marco relevantes.

2. Análisis del rendimiento de la lámina de fibra de carbono y determinación del plan de refuerzo.

2.1. Ventajas de rendimiento de la hoja de fibra de carbono.

(1) Ligero y de alta resistencia. Ligereza, básicamente no aumenta el peso de la estructura reforzada. De alta resistencia, su resistencia a la tracción es aproximadamente 10 veces mayor que la del acero. Especialmente en modelo de fibra de carbono de alta elasticidad, su resistencia a la tracción es 68 veces mayor que la del acero y su módulo elástico es de 2,0 a 2,6 veces mayor que el del acero.

(2) Alta durabilidad. Su rendimiento permanece sin cambios a una temperatura alta de 600 ~ 3, y todavía es flexible a una temperatura baja de 0 ° C en una aleación de aluminio; no se corroe con ácidos, álcalis y sales en ambientes hostiles.

(3) Buena construcción. Debido a que la hoja de fibra de carbono es liviana, plegable y flexible, se pueden usar diferentes formas de componentes, y la moldura es muy conveniente, y se pueden pegar varias capas de acuerdo con la fuerza.

(4) El coeficiente de expansión térmica es pequeño. El coeficiente de expansión térmica del material de fibra de carbono es muy pequeño y su coeficiente de expansión térmica en la dirección de la fibra es casi igual a cero. Esta característica no tiene comparación con ningún otro material en la actualidad. Aunque el coeficiente de expansión térmica perpendicular a la dirección de la fibra es relativamente grande, el producto isotrópico es el más pequeño en comparación con otros materiales.

2.2. Se determina el plan de refuerzo de este proyecto

De acuerdo con los requisitos tecnológicos de varios métodos de refuerzo comúnmente utilizados y las condiciones específicas del proyecto, y la consideración integral de los factores económicos, se adopta el método de eliminación para determinar el plan de refuerzo final.

En primer lugar, debido a que el edificio es principalmente para uso de oficinas, la altura del piso es baja, por lo que para el método de superficie ampliada, reducirá aún más el espacio utilizado, que no se ajusta a la situación real del proyecto, por lo que el primero está excluido.

El segundo es el refuerzo de acero de unión de uso común. Es necesario utilizar pernos de expansión de caucho para cerrar la placa de acero y la superficie de la viga de hormigón a una cierta distancia a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de acero. Esto requiere que se taladren una gran cantidad de agujeros en la superficie de la viga de hormigón. Dado que el edificio de oficinas integral está al lado del hogar para ancianos en el condado de Qijiang, el ruido de las perforaciones inevitablemente tendrá un impacto grave en los residentes de los alrededores. Por lo tanto, también se excluye el método de refuerzo de acero de unión.

En tercer lugar, el método de refuerzo pretensado también se excluye debido a sus altos requisitos para el equipo de construcción, la construcción engorrosa en el sitio y el costo relativamente alto.

3. Diseño de refuerzo de lámina de fibra de carbono

3.1. La ideología rectora básica del diseño de refuerzo de este proyecto La capa protectora de hormigón de parte de las vigas del marco del edificio de oficinas integral se ha agrietado, provocando una grave corrosión de las barras de acero, reduciendo el área de la sección transversal de las barras de acero, la resistencia de las barras de acero, y la fuerza de unión entre las barras de acero y el hormigón. En el caso del refuerzo de fibra de carbono, el número de láminas de fibra de carbono longitudinales debe calcularse de acuerdo con el grado de corrosión estructural para mejorar la resistencia a la flexión: calcule el número de láminas de fibra de carbono transversales para mejorar la resistencia al cizallamiento.

3.2. Longitud de anclaje

Existe una longitud de anclaje efectiva para el desempeño de la unión entre la lámina de CFRP y el concreto en términos de distribución variable o distribución de tensiones. Puede verse en el gráfico de la distancia entre deformación y fisura que, excepto por la diferencia en el valor numérico, la forma de la curva es muy similar, lo que indica que la deformación y la tensión en la hoja de fibra de carbono se están desarrollando de manera constante. Al mismo tiempo, la tensión y la tensión de unión cambian principalmente de manera significativa dentro de los 50 mm desde la grieta, lo que puede explicar que la longitud de unión y anclaje de la hoja de fibra de carbono sea de aproximadamente 100 mm.

El ancho de la viga del marco y la viga secundaria de este proyecto son ambos de 250 mm. Sustituyendo los parámetros relevantes en la fórmula anterior para calcular que es necesario pegar 2 capas de láminas de fibra de carbono de 200 mm de ancho y 0,111 mm de espesor a lo largo de la parte inferior de la viga. La parte superior de la viga está pegada con dos capas de láminas de fibra de carbono de 200 mm de ancho y 0,111 mm de espesor dentro de 1/3 del tramo de la viga, y para el anclaje se utiliza un cordón de lámina de fibra de carbono longitudinal de 100 mm de ancho.