Na construção civil e nas indústrias de grande porte, as estruturas de concreto armado costumam desempenhar um papel fundamental, servindo como esquadrias, tetos e plataformas funcionais para diversos edifícios. Eles carregam cargas de várias toneladas atuando nos modos estático e dinâmico. Com o tempo, o estresse não pode deixar de afetar o estado da estrutura. Como resultado, o reforço de estruturas de concreto armado é necessário de uma forma ou de outra. A metodologia específica para a realização de tais operações depende das condições operacionais da instalação, parâmetros técnicos e físicos e requisitos de planejamento.
O que são estruturas de concreto armado?
Em primeiro lugar, você deve decidir o que é uma estrutura de concreto armado em princípio. Na construção de capital, esteparte da estrutura que assume maiores cargas operacionais. A base da estrutura é formada por uma estrutura de concreto, e as barras de reforço são utilizadas como armadura básica. Ao mesmo tempo, o reforço e a restauração de estruturas de concreto armado podem ser realizados de forma abrangente e parcial. Se uma área defeituosa na superfície foi identificada por diagnóstico, o reparo incidirá principalmente nesta parte, embora as causas da destruição devam ser investigadas primeiro, o que pode justificar a viabilidade de reconstruir outras seções da estrutura.
O que significa amplificação como tal? Esta é uma operação técnica em construção, devido à qual a vida operacional de edifícios e estruturas individuais em particular é estendida. Existem diferentes métodos de reparo e reforço de estruturas de concreto armado. Todos eles, em graus variados, envolvem a solução das seguintes tarefas:
- Aumentar a resistência dos nós e componentes de suporte da estrutura, incluindo novos elementos. Estes últimos podem ser vigas, lintéis, peças em balanço, reforços, etc.
- Descarregamento ou redistribuição da massa que atua na base de concreto armado. Nesse caso, o arranjo das estruturas que afetam mecanicamente a área alvo da fortificação é afetado. A descarga reduz a necessidade de estruturas de concreto armado.
- Aumento das características básicas de resistência de um objeto e seus elementos substituindo.
Quando for necessário reforçar o RC-desenhos?
Mesmo na fase de montagem da estrutura de suporte, as soluções técnicas e os materiais de construção são selecionados de acordo com as cargas futuras com expectativa de operação a longo prazo. Com o passar do tempo, devido a diversos fatores, a condição técnica da estrutura se deteriora e há a necessidade de suporte de seus elementos críticos. O reforço total das estruturas de concreto armado deve ser realizado nos seguintes casos:
- Perda de resistência de projeto devido ao envelhecimento e fadiga dos materiais. Isto é especialmente verdadeiro para a estrutura de concreto, que está sujeita a influências químicas negativas e estresse mecânico natural.
- Remodelação de um edifício, pelo que se altera a configuração das paredes portantes, vigas, pilares, treliças e consolas. O reforço ou alívio de massa pode ser necessário em pontos de ancoragem estruturais.
- Mudando o número de andares. Há também uma redistribuição de peso sobre pilares, tetos e paredes, o que exige uma revisão e capacidade de carga dos elementos da estrutura.
- Movimentos do solo que já deformaram ou alteraram a configuração do impacto na fundação e, consequentemente, nos nós de suporte do pórtico. A restauração do equilíbrio de forças entre as estruturas também é necessária.
- Destruição ou danos parciais em peças de suporte ou elementos individuais devido a acidentes, desastres naturais, terremotos, desastres causados pelo homem.
- Quando os erros são detectados na fase de projeto ou identificados já durante a operação do edifício.
Neste caso, o principal e maisrazões comuns que implicam a necessidade de reforçar as estruturas de concreto armado de uma forma ou de outra. A natureza específica do desgaste ou dano deve ser determinada durante uma pesquisa abrangente, com base na qual um projeto de reforço da estrutura é desenvolvido e a melhor maneira de implementá-lo é selecionada.
Diagnóstico e solução de problemas de projeto
A inspeção técnica é realizada de acordo com o cronograma ou não programada em caso de sinais evidentes de destruição do prédio. Esta parte das atividades é regulamentada por normas de ensaios não destrutivos de acordo com GOST 22690 e 17624. A avaliação com base nos resultados da pesquisa é feita de acordo com o conjunto de regras (SP) sobre o reforço de estruturas de concreto armado sob o número 63.13330.
Os procedimentos de diagnóstico começam com uma inspeção visual, durante a qual são detectados danos externos - defeitos, lascas, rachaduras, etc. Para detectar danos ocultos, são usados métodos de teste não destrutivos. Tais tarefas são resolvidas por meio de equipamentos especiais, por exemplo, usando detectores de falhas eletromagnéticos ou ultrassônicos. Em particular, dispositivos ultrassônicos que operam por métodos de georadar e eco-pulso são mais frequentemente usados para a solução de problemas de concreto armado. Durante a inspeção, vazios, presença de componentes agressivos na estrutura, destruição de barras de reforço, vestígios de corrosão, etc.
Com base nos dados obtidos, uma nova estratégia é desenvolvida para eliminar danos, reparar, restaurar ouredistribuição de cargas. Na mesma fase, os defectologistas podem dar recomendações sobre o reforço de estruturas de concreto armado, levando em consideração as especificidades dos danos que só podem ser corrigidos por ferramentas de ensaios não destrutivos. Um papel importante na determinação de como fortalecer a estrutura será desempenhado pelos parâmetros técnicos e físicos específicos nos quais a estrutura é operada.
Especificações de ganho
Os parâmetros das armaduras podem variar dependendo da configuração da aplicação da força adicional e dos requisitos específicos de sustentação da estrutura. As características mais comuns são o módulo de elasticidade do suporte e a resistência à tração. Assim, o reforço ideal de estruturas de concreto armado com materiais compósitos fornece, em média, elasticidade na faixa de 70.000-640.000 MPa e indicadores de resistência à tração - de 1.500 a 5.000 MPa. Obviamente, não é necessário em todos os casos buscar o máximo desempenho. A escolha de um potencial de potência específico dos elementos de apoio e armadura depende do estado atual da estrutura de concreto armado.
Quanto aos parâmetros dimensionais, eles dependerão do esquema de reforço, que é compilado com base na solução de planejamento. Por exemplo, o reforço fragmentário de uma laje de concreto armado pode ser realizado por suporte adicional para um módulo monolítico sem vigas de 300 mm de espessura. Os pilares de reforço geralmente têm uma seção média de 400x400 mm e são colocados sob o piso em incrementos de 5-7,5 m.determinado pelo estado de tensão-deformação de pisos e paredes de suporte de carga.
De forma complexa, por exemplo, o reforço de estruturas de concreto armado com fibra de carbono pode ter as seguintes características técnicas:
- A espessura do elemento é 0,3 mm.
- Largura - 300 mm.
- Peso - 500 g/m2.
- Módulo de elasticidade – 230000 N/mm2.
- Densidade – 1,7 g/cm3.
- Resistência à tração - 4000 N/mm2.
- Resistência ao cisalhamento da estrutura - 7 N/mm2.
- Resistência à compressão do material - 70 N/mm2.
- Deformação na quebra da estrutura – 1,6%.
- Adesão da fibra composta à estrutura de concreto - 4 N/mm2.
- Módulo de Young - 400 N/mm2.
A especificidade do uso de materiais compósitos modernos deve-se ao fato de que a composição adesiva desempenha um papel significativo nas operações de montagem com eles. Muitas vezes, atua como um meio independente de vedação e restauração de reforço da estrutura de concreto. Por exemplo, os compostos epóxi podem desempenhar bem as funções de vedação de costuras e juntas tecnológicas.
Regulamentos
No processo de cálculo, projeto e execução de trabalhos de instalação, deve-se orientar vários GOSTs, entre os quais 31937, 22690 e 28570. Esses documentos regulam em graus variados a manutenção e reconstrução de edifícios e estruturas. Também é necessário levar em consideração as normas do documento SP 63.13330, que dá instruções específicas sobreorganização e implementação de medidas de reparação e restauro, incluindo o reforço de estruturas de betão armado com materiais compósitos. O SP 164.1325800 também ajudará no uso de outros materiais plásticos e de fibra de vidro para reforço. Os regulamentos gerais a serem observados são os seguintes:
- O desenvolvimento do projeto de reforço deve ser realizado apenas com base nos dados do levantamento de campo das estruturas.
- No momento do cálculo de materiais e configuração do trabalho de instalação, devem ser preparadas informações sobre o tamanho do objeto alvo, sua condição, métodos de reforço, resistência do concreto etc.
- Após o exame, é tomada uma decisão fundamental sobre a admissibilidade da estrutura para reparo com operação adicional.
- As medidas de reforço devem ser realizadas para que fibras compostas ou hastes metálicas forneçam trabalho de carga conjunta com a estrutura de concreto.
- Não é permitido reforçar estruturas em que existam bolsões de danos por corrosão.
- No processo de elaboração de um projeto, também é importante calcular a necessidade de fornecer propriedades protetoras adicionais do material, por exemplo, incluir revestimentos refratários ou resistentes à umidade na estrutura.
Benefícios do reforço de concreto
Juntamente com as regras que regem a reparação e restauração de estruturas de edifícios, seria útil preparar inicialmente uma base de materiais metodológicos que ajudariamresolver as tarefas na prática. Até o momento, existem muitas instruções visuais que descrevem passo a passo e visualmente as tecnologias para aplicação de métodos específicos para a reconstrução de determinadas estruturas. Por exemplo, LLC "Interaqua" e "NIIZHB" oferecem um guia completo para fortalecer estruturas de concreto armado com materiais compósitos com base no conjunto de regras SP 52-101-2003. O material descreve a escolha das soluções estruturais, os princípios de cálculo do reforço de paredes e tetos, bem como os métodos tecnológicos para o uso de peças de carbono.
Se estamos falando de instalações industriais, então podem ser utilizados manuais altamente especializados, que também focam nas condições especiais de operação das estruturas. Em particular, o Far East PromstroyNIIproject LLC oferece instruções para o reforço de estruturas de concreto armado da série 1.400.1-18. Este material destaca as nuances do reforço de paredes e tetos estruturais na estrutura de edifícios industriais.
Desenvolvimento de um projeto de reforço estrutural
A principal tarefa desta etapa é oferecer uma solução técnica específica para a implementação do fortalecimento da estrutura do objeto alvo. Durante o processo de desenvolvimento, os especialistas são orientados por dados sobre as características dos materiais de construção, seus parâmetros geométricos, condições de operação e danos existentes. Atualmente, foram desenvolvidos os seguintes princípios de projeto para o reforço de estruturas de concreto armado:
- Interconexão de componentes. Um erro comum que ocorre durante a construção é considerar o local de trabalhoem formato isolado. Ou seja, uma parede portante, por exemplo, será calculada com base em cargas diretas sobre ela sem focar em fatores de influência próximos. Na verdade, um sistema durável e de alta qualidade só pode ser projetado com uma consideração abrangente de todos os fatores operacionais.
- Otimização. As tarefas de reforço de estruturas podem ser resolvidas de diferentes maneiras e, em quase todos os casos, há uma solução que permitirá que a instalação mantenha uma alta vida útil. Mas, ao mesmo tempo, é desejável se esforçar para minimizar a quantidade de trabalho, a massa de peças de suporte auxiliares e racionalizar o uso de consumíveis. Quanto menor o grau de intervenção na estrutura da estrutura, maior sua confiabilidade. Aliás, as modernas tecnologias de reforço de estruturas de concreto armado com materiais compósitos, que são menores em tamanho e peso em comparação com as contrapartes metálicas, apenas permitem minimizar o volume de inclusão de elementos estranhos.
- Racionalização econômica. Mesmo que seja possível utilizar grandes recursos financeiros na execução do projeto de reforço, é importante considerar que soluções técnicas complexas e massivas sempre demandam altos custos já no processo de manutenção durante a operação da estrutura.
- Atendimento aos requisitos estabelecidos. Cada etapa do projeto deve levar em consideração tanto as regras normativas gerais quanto os requisitos específicos do dispositivo técnico e estrutural em relação ao edifício alvo.
Regras para cálculo da armadura de estruturas de concreto armado
O cálculo técnico de estruturas é a base do trabalho de projeto, durante o qual as cargas reais são correlacionadas com os potenciais de potência dos materiais utilizados para o reforço. Os dados iniciais para o cálculo complexo são retirados do esquema de projeto, suas dimensões, cargas atuantes e a natureza do dano. Artigos separados na avaliação de materiais para reforço de estruturas de concreto armado são indicadores calculados para resistência à compressão, altura da zona de compressão, estabilidade ao longo de seções inclinadas, etc.
O valor fundamental do projeto, que determina a capacidade de lidar com as cargas reais, será o momento de flexão máxima. Para o seu cálculo, são utilizados os fatores de confiabilidade para o material e a carga. A natureza da distribuição de danos ao longo da seção transversal da estrutura também é determinada, levando em consideração o grau de sua elasticidade. Se o momento fletor máximo inicial exceder o processo de fissuração ao longo da seção, o cálculo deve ser realizado da mesma forma que para uma seção com fissuras, sem levar em consideração o potencial de desenvolvimento de deformações.
Valores constantes de materiais alvo também são usados em cálculos para reforçar estruturas. As diretrizes modernas para o reforço de estruturas de concreto armado, em particular, contam com os seguintes indicadores:
- Força - varia de 1000 a 1500 MPa, mas não menos.
- Módulo de elasticidade - de 50 a 150 GPa.
- Temperatura de transição de vidro (usada para compósitos) - não inferior a 40 °С.
Parâmetros dimensionais e configuração de montagem são determinados individualmente em relação a umdesenhos.
Classificação dos métodos de reforço
As tecnologias modernas permitem a utilização de uma extensa lista de meios de reforço técnico de diversas estruturas, adequando-se às condições específicas de funcionamento. Em um nível básico, vale a pena dividir todas as maneiras de fortalecer estruturas de concreto armado com base em sua condição física. Em particular, elementos líquidos, tecidos e sólidos podem ser distinguidos. No primeiro caso, o reforço será realizado de acordo com o método de reparação de danos externos. Isso pode ser a eliminação de rachaduras por meio de uma argamassa de areia-cimento e a vedação de juntas com compostos de construção adesivos. Materiais de tecido são usados com menos frequência e principalmente como agente de reforço, que é aplicado na área vazada com as mesmas soluções de reforço.
Quanto aos sólidos, são partes estruturais que estão de alguma forma integradas ou sobrepostas a uma estrutura danificada. Nesse caso, os métodos de reforço de estruturas de concreto armado podem ser divididos tanto pelo tipo de material utilizado (metal, compósitos, pedra) quanto pela configuração da instalação. O método mais popular de reforço com produtos sólidos é o reforço de correia, no qual as almofadas perfiladas prendem a área danificada. Mas esta não é a única maneira de usar esses produtos.
Métodos básicos de reforço de estruturas de concreto armado
Dependendo dos resultados da pesquisa inicial e com base na decisão de designos seguintes métodos de reforço de estruturas de concreto armado podem ser usados:
- Colocação de reboco de reparação para restabelecer a estrutura da superfície de betão. Se houver áreas abertas para a passagem do reforço, elas também são vedadas com misturas de primer ou gesso.
- Introdução de argamassa de concreto em cavidades, rachaduras, vazios e outros defeitos estruturais internos detectados por ensaios não destrutivos.
- Shotcrete com mistura de concreto. A argamassa de concreto é aplicada à superfície com pistolas especiais em alta velocidade. Esta mecânica de tratamento de áreas danificadas permite a formação de camadas de reforço densas de alta resistência.
- Fortalecimento da base sobre a qual a estrutura repousa. Isso é feito através de grampos de concreto armado, cintas metálicas, amarrações e outros elementos sólidos.
- Reforço de pilares, vigas e paredes de concreto armado através da instalação de grampos de reforço complexos, molduras e camisas. Em tal dispositivo, podem ser usados elementos de reforço, cofragem e concreto projetado. Como esse método envolve a criação de estruturas adicionais bastante significativas, as recomendações para fortalecer estruturas de concreto armado recomendam calcular cuidadosamente a carga máxima no teto. Caso contrário, após algum tempo será possível detectar fissuras já na estrutura dos elementos de suporte de nível inferior.
- Aumento pontual na durabilidade de travessas, vigas, postes e elementos de sustentação com compósitos. Para tais fins, peças de pequeno formato, mas duráveis, feitas de fibra de carbono, Kevlar, carbono eetc.
Como mostra a prática, a solução mais eficaz para suportar o potencial de potência das estruturas de concreto armado é justamente a mudança estrutural em sua fundação. A adição de paredes e tetos com elementos de suporte de terceiros, como escoras, pelo contrário, é considerada ineficaz e tecnologicamente inconveniente. Mas, novamente, decisões específicas devem ser tomadas com base em uma pesquisa e cálculo abrangentes.
Reforço com aço e compósitos - o que é melhor?
A divisão fundamental de muitas maneiras para fortalecer as estruturas de construção é baseada no tipo de material usado. Barras de estado sólido de energia e elementos estruturais são os acessórios de reforço mais comuns, mas podem ser feitos com base em ligas de aço tradicionais e usando plásticos modernos. Qual é melhor?
As vantagens do metal incluem sua versatilidade, alta resistência e custo acessível. A propósito, o reforço de estruturas de concreto armado com fibra de carbono, com todas as qualidades técnicas e físicas positivas, pode custar 20 a 30% mais do que usar aço inoxidável de alta qualidade. O que justifica tais custos? No entanto, os compósitos exibem resistências à tração insuperáveis que superam até mesmo o aço. Além disso, ao contrário do concreto, a fibra de carbono é caracterizada por um recurso de maior resistência à fadiga, o que elimina medidas intermediárias de restauração durante a operação de longo prazo do edifício. Existem desvantagens de compósitos além do alto preço? Há nuances de propriedades ecológicas, já que emo plástico ainda é a base do material, mas o significado da influência dos aditivos sintéticos é mínimo em termos de perigo para os seres humanos.
Conclusão
As medidas de reparação, restauro e reforço de estruturas de betão armado, em regra, exigem muitos custos organizacionais e financeiros. Isso se deve à complexidade de seu projeto e aos problemas tecnológicos de execução das operações de instalação. Mesmo pequenos procedimentos cosméticos devem ser realizados em várias etapas - desde a solução de problemas com a preparação de um objeto para o trabalho até a eliminação direta de danos ou aumento das qualidades de resistência dos materiais. Portanto, nas recomendações para o projeto de reforço de estruturas de concreto armado, os especialistas observam a necessidade de considerar as opções tecnicamente mais flexíveis para resolver o problema. Por exemplo, a substituição mais simples do reforço de aço com diâmetro de 12 mm por uma haste de fibra de carbono de 8 mm de espessura com o mesmo efeito de reforço minimizará em até 50% os custos de energia. Mas é claro que essa otimização nem sempre é possível. Em qualquer caso, os princípios de manutenção da resistência, elasticidade e rigidez necessárias das estruturas devem vir à tona. Seguindo os planos normativos e esquemas de instalação de alta qualidade, será possível realizar o reforço de forma racional, tanto quanto possível adiar o tempo para a necessidade de completar a reconstrução do edifício com a substituição da estrutura de concreto armado.
