ES2198538T3 - Procedimiento de reforzado de una obra de construccion, y obra asi reforzada. - Google Patents
Procedimiento de reforzado de una obra de construccion, y obra asi reforzada.Info
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Abstract
SE APLICA UN PRIMER REFUERZO (32) EN UNA PRIMERA SUPERFICIE (33) DE LA OBRA, Y UN SEGUNDO REFUERZO (32A) EN UNA SEGUNDA SUPERFICIE (33A) DE LA OBRA. ESTAS SUPERFICIES PRIMERA Y SEGUNDA ESTAN SITUADAS EN LA PROLONGACION UNA DE OTRA, PERO SEPARADAS POR UN OBSTACULO (31) QUE IMPIDE APLICAR DE MANERA CONTINUA UN REFUERZO UNICO. ANTES DE APLICAR LOS REFUERZOS, SE TALADRA POR LO MENOS UN AGUJERO (34) EN EL OBSTACULO (31) SITUADO ENTRE LAS SUPERFICIES PRIMERA Y SEGUNDA; ESTE AGUJERO SE RELLENA CON RESINA Y UNA MECHA DE FIBRAS (35), DEJANDO SOBRESALIR DOS PORCIONES DE EXTREMO (36) DEL LADO DE LAS SUPERFICIES PRIMERA Y SEGUNDA RESPECTIVAMENTE. CADA UNO DE LOS REFUERZOS SE PEGA A CONTINUACION POR ENCIMA DE UNA PORCION DE EXTREMO RESPECTIVA DE LA MECHA DE FIBRAS. SE CONSIGUE ASI, A PESAR DE LOS OBSTACULOS (31), UNA CONTINUIDAD DE RESPUESTA DE LOS ESFUERZOS MEDIANTE LOS REFUERZOS APLICADOS.
Description
Procedimiento de reforzado de una obra de
construcción, y obra así reforzada.
La presente invención se refiere al campo del
reforzado estructural de obras de construcción.
En este campo, es usual pegar unos refuerzos por
medio de resinas apropiadas sobre las partes de una obra a
reforzar.
En un procedimiento clásico corrientemente
aplicado, llamado procedimiento Lhermite, el refuerzo consiste en
una chapa de acero pegada sobre hormigón después de preparación de
la superficie de pegado. Este procedimiento clásico ha seguido
diversas evoluciones teniendo en cuenta en particular la evolución
tecnológica de los materiales, y más particularmente la evolución de
los materiales de sustitución de la chapa, la cual plantea
frecuentemente problemas de utilización y necesita disposiciones
para combatir la corrosión.
Es así que se han visto aparecer estos últimos
años unas técnicas de reforzado a base de materiales
compuestos en forma de placas pegadas (ver por ejemplo
FR-A-2 594 871), y después en forma
de fibras pegadas (ver US-A-5 308
430) y de tejidos pegados. Esos últimos tipos de refuerzo presentan
numerosas ventajas, en particular su comodidad de aplicación y su
aptitud para aplicarse sobre superficies de formas diversas.
Estos diferentes tipos de refuerzo pegados
mejoran muy sensiblemente el comportamiento dinámico de la obra
reforzada. Es por otra parte muy raro observar una rotura del
refuerzo mismo. La figura 1 muestra una sección esquemática de una
viga de hormigón armado 8 que descansa sobre dos apoyos 9 próximos
a sus extremos, y cuya cara inferior presenta, entre estos dos
apoyos 9, un refuerzo pegado 10 que resiste a la tracción según la
dirección longitudinal de la viga. El refuerzo pegado 10 mejora el
comportamiento de la viga 8 en respuesta a un esfuerzo F que tiende
a hacerla flexionar entre sus dos apoyos 9. Cuando el esfuerzo F es
suficientemente importante para provocar una rotura de la
estructura de la viga, esta rotura se produce generalmente en el
hormigón ``de recubrimiento'', es decir en el espesor de hormigón no
armado situado entre la superficie provista del refuerzo pegado 10
y los hierros de la armadura subyacentes 11. Típicamente, la ruptura
12 se inicia en la proximidad de uno de los extremos del refuerzo
pegado 10 bajo el efecto del esfuerzo cortante E que resulta de la
reacción R de uno de los apoyos 9 y del esfuerzo de tracción T que
ejerce el refuerzo 10, y después se propaga a lo largo de los
hierros de armadura 11. En otros términos, es el hormigón de la obra
el que cede, en una parte en la que no trabaja a compresión (su modo
de solicitación deseado) sino a cizalladura.
Por otra parte, incluso si algunos refuerzos, en
particular los que son a base de tejidos de fibras de carbono,
pueden aplicarse sobre unos soportes de formas diversas, pueden
permanecer unos obstáculos que molestan la aplicación continua de
dichos refuerzos, dejando subsistir así unas debilitaciones en la
obra reforzada. En el caso de un edificio, se podrán tener dichas
discontinuidades a nivel del paso de una pieza a otra a través de
un muro, o de un piso a otro a través de un suelo. Asimismo, si la
superficie a reforzar presenta unas nervaduras transversales a una
dirección en la cual el refuerzo debe procurar una resistencia a la
tracción, estas nervaduras no están generalmente revestidas por el
refuerzo dado que un drapeado del refuerzo por encima de dicha
nervadura le haría perder la parte esencial de sus propiedades de
resistencia a la tracción.
El documento
US-A-5 218 810 describe un refuerzo
compuesto que no se adhiere directamente al soporte contra el cual
está aplicado. Este soporte es un elemento de hormigón en forma de
columna, a la que el refuerzo compuesto rodea para formar una
coquilla coherente de protección. En el documento WO95/34724, se ha
propuesto extender a unos muros de aplicación dichos refuerzos poco
adherentes. Siendo el efecto de coquilla imposible topológicamente,
el comportamiento del refuerzo sobre el muro está asegurado por
unos anclajes instalados con la ayuda de orificios perforados en el
muro, pudiendo estos anclajes ser recubiertos por el refuerzo.
La presente invención tiene por objeto mejorar
los refuerzos de obras por medio de refuerzos colados eliminando
una gran parte de las zonas de debilidad que puedan subsistir.
La invención propone así un procedimiento de
reforzado de una obra de construcción, tal como se ha enunciado en
la reivindicación 1.
La mecha instalada realiza una especie de
armadura entre la superficie provista del refuerzo colado y la otra
zona reforzada. La colocación de estas mechas de armadura es fácil
desde el momento en que la superficie es accesible para pegar en la
misma el refuerzo.
La mecha de fibras tiene la ventaja de que es
fácilmente rebatida y/o extendida sobre la superficie antes de
recubrirla por el refuerzo colado. Esto asegura una buena
transmisión de los esfuerzos evitando al mismo tiempo formar unos
resaltes importantes sobre la superficie reforzada.
Se pueden asegurar así unas uniones entre
diferentes porciones de una misma obra revestidas de refuerzos
pegados respectivos.
Las fibras de la mecha son preferentemente de
carbono. Sin embargo, es posible utilizar unas fibras de vidrio o
unas fibras sintéticas, incluso unas fibras metálicas (cuerda de
piano).
El refuerzo pegado puede en particular ser a base
de chapa metálica o de material compuesto.
Preferentemente, este refuerzo consiste en una
banda o un tejido de fibras de carbono que se pega sobre la
superficie recubriendo la superficie de una resina en estado fluido
apta para polimerizar a temperatura ambiente, y después aplicando
la banda o el tejido sobre la superficie recubierta para que la
resina impregne las fibras y asegure el pegado. El orificio que
recibe la mecha puede entonces ser llenado con la misma resina que
aquélla con la cual se recubre la superficie. Estas disposiciones
simplifican al máximo la realización del procedimiento.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a
una obra de construcción tal como la enunciada en la reivindicación
5.
Otras particulares ventajas de la presente
invención aparecerán en la descripción siguiente de un ejemplo de
realización no limitativo, con referencia a los planos anexos, en
los cuales:
- la figura 1, anteriormente discutida, es una
vista esquemática de una viga de hormigón armado provista de un
refuerzo pegado y que se rompe bajo el efecto de un esfuerzo de
flexión;
- la figura 2 es una vista en sección y en
alzado, según el plano II-II indicado en la figura
3, de una porción de obra de hormigón armado equipada con un
refuerzo pegado;
- la figura 3 es una vista por debajo de la
porción de obra de la figura 2;
- la figura 4 es una vista esquemática que
ilustra la colocación de una mecha de fibras según la
invención;
- la figura 5 es una vista en sección, según el
plano V-V indicado en la figura 6, de un suelo
nervado reforzado de acuerdo con la presente invención; y
- la figura 6 es una vista por debajo, en sección
según el plano VI-VI indicado en la figura 5, del
suelo nervado reforzado.
Las figuras 2 y 3 ilustran un ejemplo de
aplicación de un refuerzo pegado a una losa de suelo 15 de hormigón
armado que descansa sobre unos elementos de sostenimiento 16, que
pueden ser unos muros, unos postes o análogos. Entre estos
elementos de sostenimiento 16, de los que uno solo está representado
en la figura 2, está previsto proveer la superficie inferior 17 de
la losa 15 de un refuerzo pegado 18.
El refuerzo 18 está destinado a resistir a la
tracción según una dirección principal A que va de un elemento de
sostenimiento 16 a otro. El refuerzo 18 consiste preferentemente en
una banda de fibras de carbono ensimadas orientadas paralelamente a
la dirección A, o también en un tejido de fibras de carbono cuyos
hilos de urdimbre están orientados según la dirección A, estando las
fibras de carbono impregnadas con una resina que endurece a
temperatura ambiente. La colocación del refuerzo 18 puede en
particular efectuarse de la manera siguiente: una resina epoxi,
apta para polimerizar a temperatura ambiente, es recubierta en
estado líquido sobre la superficie 17; la banda del tejido es a
continuación aplicada sobre la superficie recubierta para que la
resina impregne las fibras y asegure el pegado. La banda o el tejido
puede ser aplicado por un simple encolado, que no necesita la
aplicación de una presión prolongada.
La resina utilizada es por ejemplo la resina
epoxi bi-componentes constituida por una parte por
la resina de base de marca ``CECA XEP 3935/A'', y por otra parte
por el endurecedor de marca ``CECA XEP 2919/B'', siendo estos dos
componentes fabricados y comercializados por la sociedad CECA S.A.,
12 place de l'Iris, La Défense 2, Cedex 54, 92062 PARIS LA DEFENSE
(FRANCIA).
Esta resina presenta, cuando tiene lugar su
aplicación en estado fluido, una viscosidad a temperatura ambiente
comprendida entre 1.000 y 10.000 mPa.s.
Esta resina, una vez endurecida, presenta:
- una resistencia a la cizalladura compatible con
la del material que constituye la obra,
- una resistencia a la ruptura a tracción
comprendida entre 5 y 100 MPa, con unalargamiento a la ruptura
comprendido entre 0,5 y 10%,
- y una resistencia a la ruptura a compresión
comprendida entre 5 y 100 MPa, con un acortamiento a la ruptura
comprendido entre 0,5 y 10%.
Las fibras de carbono ensimadas que constituyen
la banda o el tejido 18 presentan una resistencia a la ruptura a
tracción que es superior a 1.500 MPa, y un módulo elástico
comprendido entre 200 y 400 GPa.
Para asegurar un reforzado del hormigón de
recubrimiento 19 situado entre la superficie 17 y la zona 20 del
volumen de la losa 15 que comprende los hierros de armadura 21,
están previstas unas mechas de fibras 23, 24 enfiladas en unos
orificios 25, 26 perforados entre la superficie 17 y la zona 20. Las
figuras de cada mecha 23, 24 están impregnadas con una resina 27
que llena el orificio 25, 26.
Las mechas 23, 24 consisten preferentemente en
unas fibras de carbono ensimadas que pueden ser de igual naturaleza
que las del tejido 18. La resina 27 con la cual los orificios son
llenados puede ser también del mismo tipo que la que sirve para la
impregnación y para el pegado del tejido 18.
La figura 4 ilustra la colocación de dicha mecha
de fibras. En una primera etapa, se realiza la perforación del
orificio 26. Se aplica a continuación la resina 27 en estado fluido
llenando los orificios 26 y recubriendo la superficie 17. Se enfila
a continuación la mecha 24 en un orificio 26, dejando sobresalir
una porción extrema 28 de esta mecha fuera de la superficie 17. Se
puede prever un punto de cola en el extremo de las fibras de la
mecha 24 para facilitar la introducción de esta mecha en su
orificio. Se separan a continuación las fibras de la mecha 24 en la
porción 28 que sobresale de la superficie 17, y después se rebaten
estas fibras sobre la superficie 17 en la película de resina,
extendiéndolas a lo largo de la superficie. La transmisión de los
esfuerzos entre la zona reforzada 20 y el refuerzo pegado 18 es la
mejor cuando las fibras de los extremos 28 son extendidas en abanico
a uno y otro lado de la dirección principal A como lo muestra la
figura 3. Se aplica a continuación el tejido de refuerzo 18, se
encola y se deja endurecer la resina.
El dimensionado de los orificios y de las mechas
de fibras, y su repartición sobre la superficie reforzada 17 serán
en general definidos sobre la base de los cálculos de estructura
realizados por la oficina de estudios.
Es generalmente juicioso perforar un orificio
relativamente profundo 23 en una región de la superficie 17 que
será recubierta por el refuerzo 18 y adyacente a un borde 29 de
este refuerzo. Este orificio 23 está perforado en una dirección
oblicua con respecto a la superficie 17. Desde la superficie 17
hacia el fondo del orificio 23, este orificio se aleja del centro
del refuerzo 18 como muestra la figura 2. La dirección de
perforación del orificio 25 y la dirección principal A están en el
plano de la figura 2 que es perpendicular a la superficie 17. El
ángulo de perforación de este orificio 25 puede ser elegido de
manera que el orificio 25 sea sensiblemente perpendicular al
esfuerzo cortante que se ejerce a nivel del borde 29 del refuerzo
pegado (ver figura 1). La mecha 23 realiza así una especie de
continuidad del esfuerzo de tracción entre el refuerzo pegado 18 y
los hierros de armadura 21 del hormigón.
Se han previsto otros medios de unión entre los
hierros de la armadura del hormigón y el refuerzo pegado 18,
repartidos en la extensión del refuerzo pegado 18. Estos medios de
unión podrían consistir simplemente en unos clavos o análogos. Pero
están preferentemente constituidos también por unas mechas de
fibras 24 embebidas en la resina 27 e introducidas en unos orificios
26 perforados transversalmente a la superficie 17 como se ha
ilustrado en las figuras 2 a 4. En estas figuras, los orificios 26
están representados perpendiculares a la superficie 17, pero se
comprenderá que podrían también estar inclinados en el mismo
sentido que los orificios 25 previstos en los extremos.
Es posible ejercer sobre el tejido 18 un
pretensado por puesta en tensión según la dirección A. La tensión
es aplicada a uno o a los dos extremos del tejido y mantenida hasta
el endurecimiento completo de la resina de pegado. Después de
relajación del pretensado, el refuerzo pegado ejerce sobre la
estructura unos esfuerzos activos en contra de las cargas
solicitantes.
Las figuras 5 y 6 ilustran una aplicación, de
acuerdo con la invención, de un refuerzo pegado 32, que puede ser
del mismo tipo que anteriormente, sobre un soporte irregular que
consiste, en el ejemplo considerado, en la cara inferior de un
suelo nervado 30, cuyas nervaduras 31 son transversales a la
dirección principal A según la cual el refuerzo debe resistir a los
esfuerzos de tracción.
Se tiene así no uno sino varios refuerzos 32,
32a, 32b... pegados en unas superficies sucesivas del suelo 30
situadas en prolongación unas de las otras, pero separadas unas de
las otras por las nervaduras 31 que impiden la aplicación continua
del refuerzo único.
La invención permite en este caso asegurar una
transmisión de los esfuerzos de tracción entre dos refuerzos
próximos separados por una nervadura 31.
Cada orificio 34 destinado a recibir una mecha de
fibras 35 está entonces perforado a través de la nervadura 31, de
manera que enrase con las dos superficies 33, 33a situadas en
prolongación una de la otra. La mecha de fibras 35 es introducida
en este orificio 34 dejando sobresalir sus dos extremos 36 a uno y
otro lado de la nervadura 31. Al nivel de estos dos extremos 36, las
fibras de la mecha 34 están separadas y extendidas a uno y otro
lado de la dirección A como muestra la figura 6, para asegurar la
mejor transmisión de los esfuerzos.
Claims (8)
1. Procedimiento de reforzado de una obra de
construcción (30), en el cual se pega un primer refuerzo (32) sobre
una primera superficie (33) de la obra, y un segundo refuerzo (32a)
sobre una segunda superficie (33a) de la obra, estando dichas
primera y segunda superficies situadas en prolongación una de la
otra, pero separadas por un obstáculo (31) que impide la aplicación
continua de un refuerzo único, caracterizado porque antes de
pegar los refuerzos, se perfora por lo menos un orificio (34) a
través del obstáculo (31) entre dichas primera y segunda
superficies; y se llena dicho orificio con resina (27) y con una
mecha de fibras (35) de las que se deja respectivamente sobresalir
dos porciones extremas (36) del lado de dichas primera y segunda
superficies, siendo cada uno de los refuerzos a continuación pegado
por encima de una porción extrema respectiva de la mecha de
fibras.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se separan las fibras de la mecha (35)
en cada una de sus porciones extremas (36), y se extienden estas
fibras sobre cada una de las primera y segunda superficies (33,
33a) antes de recubrirla por su refuerzo pegado (32, 32a).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que cada refuerzo (32, 32a) está dispuesto para resistir a la
tracción según una dirección principal (A) de dichas superficies
(33, 33a), y en la cual las fibras de cada porción extrema (36) de
la mecha (35) están extendidas en abanico a uno y otro lado de dicha
dirección principal.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el cual los refuerzos (32, 32a)
consisten en unas bandas o tejidos de fibras de carbono que se
pegan recubriendo las superficies (33, 33a) de una resina en estado
fluido apta para polimerizar a temperatura ambiente, y después
aplicando las bandas o tejidos sobre las superficies recubiertas
para que la resina impregne las fibras y asegure el pegado, y en el
cual se llena el orificio (34) con la misma resina (27) que aquélla
con la cual se recubren las superficies.
5. Obra de construcción, que tiene por lo menos
unas primera y segunda superficies (33, 33a) respectivamente
provistas de refuerzos pegados (32, 32a), estando dichas primera y
segunda superficies situadas en prolongación una de la otra, pero
separadas por un obstáculo (31) que impide la aplicación continua de
un refuerzo único, caracterizada porque por lo menos una
mecha de fibras (35) se extiende entre dichas primera y segunda
superficies en un orificio (34) llenado de resina (27), atravesando
el orificio (34) el obstáculo entre dichas primera y segunda
superficies, y teniendo la mecha de fibra dos porciones extremas
(36) que sobresalen respectivamente sobre dichas primera y segunda
superficies y por encima de las cuales están pegados dichos
refuerzos (32, 32a).
6. Obra de construcción según la reivindicación
5, en la cual las fibras de mecha (35), en sus porciones extremas
(36), están extendidas sobre dichas superficies (33, 33a).
7. Obra de construcción según la reivindicación
6, en la cual los refuerzos (32, 32a) están dispuestos para
resistir a la tracción según la dirección principal (A) de dichas
superficies (33, 33a), y en la cual las porciones extremas (36) de
la mecha están extendidas en abanico a uno y otro lado de dicha
dirección principal.
8. Obra de construcción según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, en la cual cada uno de los dichos refuerzos
(32, 32a) consiste en una banda o tejido de fibras de carbono
impregnadas con una resina (27) que asegura el pegado del tejido
sobre la superficie (33, 33a) de la obra y que es de la misma
composición que la resina con la cual el orificio (34) está
lleno.
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