Debido a factores como la capacidad de carga insuficiente y los cambios en las funciones de uso, las columnas de hormigón armado deben reforzarse. Introduzca los métodos de refuerzo comunes de las columnas de hormigón armado en la construcción de ingeniería civil, explique los principios, ventajas y desventajas de varios métodos de refuerzo, y proporcione referencias para aplicaciones de ingeniería.

Con el desarrollo de la tecnología de construcción de ingeniería civil y el desarrollo y la utilización de nuevos materiales, hay más y más métodos de refuerzo para columnas de hormigón armado. Los métodos de refuerzo comunes incluyen el método de refuerzo de sección transversal ampliada, el método de refuerzo de acero exterior, el método de refuerzo de material FRP de adhesión externa, el método de refuerzo pretensado y el método de refuerzo compuesto. Varios métodos de refuerzo comúnmente utilizados se presentan brevemente a continuación.

Refuerzo material externo de la vinculación FRPMétodo

El método de refuerzo de material FRP (plástico reinformado de fibra) es un nuevo tipo de tecnología de refuerzo que surgió en el extranjero en los años 1980 y 1990. Utiliza materiales de cementación de resina para pegar tela de fibra de carbono en la superficie del concreto para lograr el propósito de fortalecer y fortalecer la estructura y mejorar el rendimiento estructural. En esta etapa, la principal investigación y aplicación en ingeniería civil son el polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), el polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP), el polímero reforzado con fibra de aramida (AFRP) y el polímero reforzado con fibra de basalto (BFRP), etc.

Envuelva o envuelva el material FRP horizontalmente alrededor de la periferia del miembro de concreto. Cuando un componente sufre deformación lateral cuando se somete a una carga vertical, FRP puede proporcionar pasivamente una fuerza de restricción para el hormigón, aumentando así la resistencia a la compresión final y la deformación final del núcleo de hormigón, mejorando así el rendimiento mecánico de la columna de hormigón. El refuerzo de FRP puede cambiar efectivamente el modo de falla de las columnas de concreto, evitar fallas de corte con ductilidad deficiente y mejorar significativamente la deformabilidad del concreto. Al mismo tiempo, en comparación con otros métodos de refuerzo tradicionales, el método de refuerzo de plástico reforzado con fibra adhesiva externa tiene las ventajas de resistencia a la corrosión, peso ligero (casi sin aumento en el peso estructural), alta resistencia y menores costos de mantenimiento. Es adecuado para miembros estructurales de concreto y estructuras generales con varias propiedades de tensión, pero la estructura reforzada tiene poca ductilidad y capacidad de deformación insuficiente. Además, dado que la resina en la parte inferior del material de fibra pegado es un adhesivo estructural epoxi, existen problemas tales como requisitos de alta temperatura, fácil envejecimiento y tratamiento especial de prevención de incendios. Al mismo tiempo, dado que un solo FRP no puede satisfacer las necesidades de refuerzo estructural, el refuerzo compuesto de fibra híbrida también se ha investigado y aplicado en el país y en el extranjero en los últimos años. Con el fin de mejorar la tasa de utilización de los materiales de FRP, la aplicación de un cierto pretensado a los materiales de FRP antes del refuerzo se ha convertido gradualmente en un punto de acceso de investigación.

Método de refuerzo pretensado

La idea principal de usar el método de refuerzo pretensado es aplicar una parte de la fuerza o deformación preconcebida para reducir o compensar la fuerza y la deformación no deseadas. De acuerdo con los diferentes objetos de refuerzo, el refuerzo del método de pretensado se puede dividir en refuerzo de varilla pretensado y refuerzo de refuerzo pretensado. El método de refuerzo de la barra de acoplamiento pretensado es adecuado para el refuerzo de grandes miembros de compresión excéntricos. Los tirantes de acero están dispuestos en el lado de tensión del miembro de compresión. Después del pretensado, la fuerza interna del miembro puede reducirse y la capacidad de soporte del miembro puede mejorarse. La columna axial de la compresión se proveerá de los miembros de la barra de la compresión a ambos lados de la columna del refuerzo. Para columnas de compresión excéntricas pequeñas, las extremidades de la varilla de compresión se establecen en el lado con mayor presión. Este método es principalmente adecuado para estructuras de carga de hormigón que requieren una capacidad de carga mejorada, rigidez y resistencia a la fisuración, y un pequeño espacio después del refuerzo. Especialmente estructuras de gran envergadura bajo alta tensión, como barras de acero muy corroídas. Pero la desventaja de este método es que se requiere un equipo especial de pretensado durante la construcción, y el proceso de construcción es más complicado.

Debido al gran peso propio de la estructura del puente y el tramo generalmente grande, el método de refuerzo pretensado se ha utilizado más en proyectos de refuerzo de puentes debido a sus ventajas inherentes. La investigación relevante sobre el método de refuerzo pretensado también se ha llevado a cabo en el hogar y en el extranjero.

Método de refuerzo de acero externo

El refuerzo de columnas de hormigón con acero exterior es un método para fortalecer las cuatro esquinas de la columna con acero de sección. Sus ventajas son la construcción simple, menos carga de trabajo en el sitio y una fuerza más confiable. De acuerdo con la tecnología de construcción diferente, el método de refuerzo de acero exterior se puede dividir en acero exterior húmedo y seco. Entre ellos, el refuerzo de acero con revestimiento en seco consiste en subcontratar directamente la sección de acero al miembro original, o aunque está lleno de mortero de cemento, no puede garantizar la transmisión efectiva de la fuerza de corte en la superficie de la junta. El método de refuerzo de acero con revestimiento húmedo es dejar un cierto espacio entre el perfil exterior de acero y el miembro original, y llenarlo con lodo de cemento de látex o concreto de piedra fina para unir los dos en un todo y trabajar juntos. Los métodos de refuerzo húmedo se utilizan generalmente en ingeniería.

Generalmente, el tamaño de la sección transversal del miembro de refuerzo con revestimiento de acero no se agranda mucho, pero su capacidad de carga se mejora mucho, y la ductilidad del miembro también se mejora mucho debido al efecto de restricción del acero con revestimiento lateral. Este método de refuerzo es adecuado para el refuerzo de estructuras de concreto que no permiten un gran aumento en el tamaño de la sección transversal del miembro original, pero requieren un gran aumento en la capacidad de carga de la sección transversal.

Método de refuerzo de sección ampliada

El método de refuerzo de la sección ampliada es un método de refuerzo tradicional. Es un método de refuerzo para aumentar la resistencia, la rigidez y la estabilidad de los componentes o edificios al aumentar su área de sección transversal y el refuerzo para cumplir con los requisitos del uso normal de los componentes. El método de sección ampliada tiene diferentes formas, como envoltura circundante, refuerzo de un solo lado y refuerzo de doble cara. La envoltura circundante es para verter concreto alrededor de la columna, y se usa más en estructuras que soportan principalmente fuerzas axiales. De un solo lado o de doble cara está dirigido principalmente a la estructura de la columna que tiene un gran momento de flexión al mismo tiempo, y la superficie del cojinete principal se agranda. Especialmente en las áreas de fortificación sísmica, esto puede cambiar la viga fuerte original y la columna débil en una columna fuerte y una estructura de viga débil que es beneficiosa para la resistencia a los terremotos.

La columna reforzada con método de sección ampliada es diferente de los miembros de hormigón ordinarios en el rendimiento mecánico. Esto se debe a que cuando la sección transversal se amplía, generalmente es imposible descargar completamente. La columna reforzada se ha cargado antes del refuerzo, y se han generado cierta tensión y deformación en la sección transversal. La parte recién agregada no puede compartir inmediatamente la carga que se ha aplicado a la columna reforzada después del refuerzo, pero solo puede comenzar a trabajar con la columna reforzada y soportar la carga bajo la acción de la nueva carga. De esta manera, la tensión de la pieza recién añadida después del refuerzo siempre va a la zaga de la columna original. Cuando la columna reforzada alcanza su estado límite, el rendimiento de las barras de acero y el hormigón recién agregados no se puede utilizar por completo, lo que provoca directamente problemas como la baja tasa de utilización de los materiales posteriores al refuerzo. Cuanto mayor sea el nivel de tensión de la columna de hormigón antes del refuerzo, peor será el efecto de refuerzo.