Este artículo es lanzado conjuntamente por la Universidad de Tongji y Shanghai Horse Construction Technology Co., Ltd

Un innovador sistema de anclaje circular para placas CFRP: investigación experimental y aplicación de campo

Abstracto

El polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) ha demostrado ser efectivo en el fortalecimiento de la flexión de las vigas de concreto reforzado (RC). Se han desarrollado varios sistemas de anclaje para evitar la desunión prematura de las placas CFRP para aplicaciones de refuerzo estructural. En este estudio, se propuso un nuevo sistema de anclaje circular y se probó bajo carga de tracción. El nuevo sistema de anclaje incluye barril circular, conector y cuñas dentadas. Se investigaron parámetros como la intensidad y la altura del diente, el espacio entre las cuñas y el ángulo de cuña para optimizar el sistema de anclaje propuesto. Los efectos de los parámetros anteriores en la capacidad del sistema de anclaje propuesto se presentan en el documento. Los resultados de la prueba indican que la resistencia a la tracción completa de la placa CFRP probada podría desarrollarse utilizando el sistema de anclaje optimizado. Se ha empleado una aplicación práctica del sistema de anclaje propuesto en los refuerzos estructurales del puente del río Tongyu en China, y este sistema se encuentra muy efectivo en el control de agrietamiento de puentes a través de las prácticas inspecciones de puentes a largo plazo después del fortalecimiento.

Conclusiones

Este artículo propuso un innovador sistema de fortalecimiento de anclaje circular para las placas CFRP. Se realizaron pruebas experimentales de 10 anclajes con varios parámetros para investigar los efectos del ángulo de cuña, el patrón de dientes y la brecha entre las cuñas. Se presentó un estudio de caso del puente del río Tongyu fortalecido por las placas CFRP pretensadas. Las conclusiones se pueden sacar de la siguiente manera:

• El sistema propuesto es capaz de desarrollar una resistencia a la tracción del 99.6 % de las placas CFRP de 50*2 mm, logrando la falla de la ruptura en las pruebas, que es el modo de falla más deseado.

• La profundidad del diente tiene un efecto evidente en el modo de falla y la capacidad del sistema de anclaje. El diente más profundo tiende a causar un mayor estrés en las placas CFRP, como resultado, es más probable que ocurra la falla de división.

• La deformación de CFRP y la absorción de energía del sistema propuesto está relacionada con el modo de falla de las placas CFRP. La falla de deslizamiento da como resultado una reducción significativa de la deformación de CFRP y la absorción de energía.

• El espacio del diente mostró un efecto significativo en el rendimiento del sistema de anclaje propuesto. La distribución más densa del diente puede mejorar la fricción entre CFRP y cuñas. Sin embargo, el diente más fino aumentaría drásticamente los costos de fabricación. Para la preocupación de los costos, se sugiere un espacio de 1 mm en la práctica.

• El ángulo de la cuña tiene un efecto significativo en el modo de falla y la capacidad de anclaje. El ángulo grande da como resultado una fricción más pequeña, lo que conduce a la falla de deslizamiento. Los anclajes fallados en el deslizamiento pueden desarrollarse hasta el 72.1 % de la resistencia a la tracción probada de CFRP.

• La brecha más pequeña (25 % del grosor CFRP) dio como resultado un menor área de contacto entre CFRP y cuña, lo que causó falla de deslizamiento. Los anclajes con espacios mayores al 40 % del grosor CFRP exhibieron un rendimiento similar, y la eficiencia de anclaje supera el 90 %, lo cual es muy ideal en la aplicación práctica.

• Para la mayoría de este tipo de anclajes, la carga de preescepcionamiento de 220 kN, que es aproximadamente el 85 % de la capacidad final de las placas CFRP, puede evitar efectivamente el deslizamiento de las cuñas contra el barril antes de la carga que alcanza 200 kN y no se observó daño aparente durante el presagio.

• El innovador sistema de anclaje circular para las placas CFRP pretensadas se ha aplicado con éxito en el puente del río Tongyu en China. El sistema de fortalecimiento desarrollado se demuestra que el agrietamiento en función de los resultados actuales de inspección a largo plazo.