Refuerzo de columnas

Principio de refuerzo compuesto

La fibra de carbono tiene una resistencia a la tracción y un módulo de elasticidad extremadamente altos. Cuando se utiliza para reforzar columnas, forma una estructura compuesta con el material original de la columna, como hormigón o mampostería. El principio se basa en el hecho de que la fibra de carbono y el sustrato trabajan juntos para cargar la carga.

En las columnas reforzadas, las fibras de carbono pueden compartir la tensión que el material original de la columna puede no ser capaz de manejar eficazmente. Por ejemplo, en columnas de hormigón, el hormigón tiene una fuerte resistencia a la presión, pero una resistencia a la tracción relativamente débil. Cuando se aplica una carga y se producen tensiones de tracción, la fibra de carbono puede resistir estas tensiones, mejorando así la capacidad general de carga de la columna.

Efecto restrictivo

Cuando la fibra de carbono está envuelta en una columna (por ejemplo, en forma de láminas o fundas de fibra de carbono), proporciona un efecto de restricción. Esta restricción es esencial para las columnas que soportan cargas de compresión.

En las columnas de hormigón, las restricciones proporcionadas por las fibras de carbono limitan la expansión lateral del hormigón bajo compresión axial. Según la teoría de la mecánica del hormigón, esta restricción lateral puede mejorar la resistencia a la compresión del hormigón. La chaqueta de fibra de carbono actúa como un anillo para evitar que el hormigón se expanda hacia afuera y permitirle soportar más cargas de compresión antes de que falle.

Control de grietas y puentes

La fibra de carbono también puede controlar la propagación de grietas en el material de la columna. En las columnas cargadas, los sustratos, como el hormigón, pueden presentar inicialmente microcracks.

Las fibras de carbono pueden puente estas grietas para evitar que crezcan y se reúnan en grietas más grandes que pueden causar fallos estructurales. Las fibras transmiten la carga sobre las grietas, manteniendo la integridad de la estructura y mejorando su durabilidad. Al hacerlo, la columna puede mantener su capacidad de carga durante más tiempo y soportar más ciclos de carga sin un deterioro significativo.

Mecanismo de transferencia de carga

La transmisión de carga entre la fibra de carbono y el sustrato se realiza principalmente a través de la Unión entre ellos. Los adhesivos utilizados para adherir fibra de carbono a la superficie de la columna juegan un papel vital.

Los adhesivos de alta calidad garantizan que la tensión en la fibra de carbono se transmita efectivamente al sustrato y viceversa. La resistencia a la adherencia determina el grado en que las fibras de carbono y las columnas trabajan juntas como estructuras compuestas. Cuando la columna está cargada, la carga se distribuye entre ellas en función de la rigidez y la masa de unión respectivas de la fibra de carbono y el material de la columna original, lo que mejora la resistencia general de la columna.