ES2646943T3 - Conjunto y procedimiento para el refuerzo de estructuras de soporte - Google Patents

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ES2646943T3
ES2646943T3 ES14728978.9T ES14728978T ES2646943T3 ES 2646943 T3 ES2646943 T3 ES 2646943T3 ES 14728978 T ES14728978 T ES 14728978T ES 2646943 T3 ES2646943 T3 ES 2646943T3
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Abstract

Conjunto que comprende una estructura portante (1) con una superficie superior compuesta de una o varias superficies (2a, 2b, 2c), desarrollándose desde al menos una superficie una perforación (3) hacia una zona interior de la estructura portante y rellenándose esta perforación con un adhesivo (12) y con una sección de un haz de fibras (4) que sobresale de esta perforación, caracterizado por que la estructura portante (1) se dota por la al menos una superficie (2a), desde la que se desarrolla la perforación hacia una zona interior de la estructura portante, de varias ranuras (5) que partiendo de la perforación (3) se extienden hacia el interior de una zona de al menos un sector circular y encontrándose la parte del haz de fibras (4) que sobresale dividida en cuerdas de fibras al menos parcialmente en las ranuras (5) y fijándose en el interior con el adhesivo (12).

Description

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DESCRIPCION
Conjunto y procedimiento para el refuerzo de estructuras de soporte Ambito tecnico
La invencion se refiere al campo del refuerzo de estructuras de soporte, preferiblemente mediante el montaje de una armadura de superficie, especialmente mediante la transmision de fuerza a la armadura de superficie.
Estado de la tecnica
Los procedimientos para aumentar la resistencia de soporte de las estructuras de soporte existentes, normalmente componentes de hormigon armado, ya se utilizan desde hace muchos anos. A menudo este aumento de la resistencia se realiza por medio de una armadura adicional montada superficialmente. En este caso, la mayona de las armaduras de materiales compuestos de fibras adheridas superficialmente se han impuesto en gran medida. La eficacia de esta armadura de superficie esta limitada normalmente por la fuerza maxima que se puede transmitir del hormigon a la armadura.
Ya se conocen los metodos mas diversos para mejorar la transmision de fuerza de la estructura portante a la armadura de superficie. Otro procedimiento muy extendido consiste en introducir haces de fibras dentro de una perforacion en la estructura portante y fijarlos allf y extender o desplegar un extremo del haz de fibras que sobresale de la superficie y pegarlo en la superficie. A continuacion puede adherirse una armadura de superficie en la superficie reforzada de la estructura portante. Alternativamente tambien es posible pegar en primer lugar la armadura de superficie en la superficie de la estructura portante, de manera que en caso de un ancla montado posteriormente a partir de un haz de fibras, el extremo que sobresale del mismo se pegue en la superficie de la armadura de superficie. En caso de armaduras de superficie con varias capas se suele recomendar extender el ancla entre las capas de tejido para mejorar la transmision de fuerza.
La eficacia de esta medida se ha acreditado de forma experimental, no obstante esta limitada por distintos motivos.
Por una parte, la superficie de rotura potencial proxima a la superficie de cada ancla solo se rompe en un punto (en el vastago). Por lo tanto, la resistencia de esta superficie de rotura potencial solo aumenta en una medida limitada. Por otra parte, la transmision de fuerza de las fibras del haz de fibras extendidas en la superficie a las fibras del tejido no es optima. El material compuesto de fibras muy delgadas formado por las fibras del haz de fibras en la superficie solo puede cargarse considerablemente en la direccion de traccion. En caso de carga de presion, el material compuesto de fibras se dobla y en caso de carga de empuje y flexion solo se pueden transmitir fuerzas muy reducidas. Por consiguiente, solo son completamente efectivas las fibras situadas aproximadamente en la direccion de traccion de la armadura de superficie. Estas solo constituyen una pequena parte de la seccion transversal del haz de fibras y cubren solamente una pequena parte de la anchura de la armadura de superficie.
Otro inconveniente del procedimiento conocido consiste en que el extremo del haz de fibras que sobresale de la superficie se extiende sobre la propia superficie y, por lo tanto, debido a los salientes se originan deformaciones en la superficie que sobresalen y que, por una parte, pueden influir negativamente en el aspecto de un edificio, pero que, por otra parte, tambien conllevan inconvenientes tecnicos. Por ejemplo, las elevaciones en una superficie de otro modo plana pueden dar lugar a la acumulacion de agua, especialmente agua de lluvia o nieve, pero tambien a la suciedad en estas elevaciones y su efecto a largo plazo. El documento US 6 324 805 B1 revela una disposicion segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Representacion de la invencion
Por consiguiente, la tarea de la presente invencion consiste en proporcionar una disposicion y un procedimiento con los que debe conseguirse una mejora de la transmision de fuerza a la armadura de superficie.
Ademas la tarea de la presente invencion consiste en mejorar la transmision de fuerza de los haces de fibras montados en una estructura portante, especialmente en una superficie o en una zona proxima a la superficie. Sorprendentemente se ha comprobado que por medio de un conjunto segun la reivindicacion 1 y de un procedimiento segun la reivindicacion 8 se puede resolver esta tarea.
Por lo tanto, la parte esencial de la invencion consiste en un conjunto que comprende una estructura de soporte con una superficie superior compuesta de una o varias superficies, desarrollandose desde al menos una superficie una perforacion hacia una zona interior de la estructura de soporte y rellenandose esta perforacion con un adhesivo y con una seccion de un haz de fibras que sobresale de esta perforacion, dotandose la estructura portante por la al menos una superficie, desde la que se desarrolla la perforacion hacia el interior de la estructura portante, de varias ranuras que, partiendo de la perforacion, se extienden hacia el interior de una zona de al menos un sector circular y encontrandose la parte del haz de fibras que sobresale dividida en cuerdas de fibras al menos parcialmente en las ranuras y fijandose en el interior con el adhesivo.
Aqrn se denomina estructura portante a un elemento o una parte de un elemento sometido a fuerzas. Normalmente la estructura portante es un edificio o una parte de un edificio, por ejemplo, una losa, un techo, una pared, una columna, un nervio, una viga o similar. En este caso, la estructura portante se compone normalmente de hormigon,
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especialmente de hormigon armado, aunque tambien se puede componer de ladrillos u otras piedras talladas, de madera, de acero o de otros materiales, asf como de cualquier combinacion de estos materiales. En el caso de los edificios se trata normalmente de la construccion de edificios y obras publicas, tales como casas, puentes, tuneles, presas, instalaciones deportivas, etc.
En el caso del haz de fibras se trata de un conjunto suelto de fibras o filamentos individuales fundamentalmente en la misma direccion, especialmente de carbon (carbono), vidrio, basalto, aramida, acero u otros materiales inorganicos u organicos. En el caso de las fibras se trata preferiblemente de fibras de carbono.
El grosor del haz de fibras depende del campo de aplicacion y de las fuerzas que deban transmitirse a traves del haz de fibras. Si el haz de fibras se compone de fibras de carbono, este comprende especialmente de 1.000 a 50.000 fibras individuales que presentan respectivamente un diametro del orden de 5 a 10 pm. Un haz de fibras tfpico presenta con preferencia una superficie de seccion transversal de 20 a 70 mm2, especialmente de 25 a 40 mm2.
La colocacion del haz de fibras en la estructura portante se realiza normalmente practicando en un primer paso en el punto deseado una perforacion que sirve para la recepcion de una seccion del haz de fibras. En este caso, la perforacion puede realizarse con cualquier elemento, siendo estos elementos perfectamente conocidos para el experto en la materia. Las dimensiones de la perforacion resultan del grosor y de la longitud del haz de fibras, dependiendo estos a su vez de los requisitos formulados al conjunto segun la invencion. Normalmente una perforacion adecuada presenta un diametro de 1 a 5 cm, en especial de 1,5 a 3 cm y una profundidad de 5 a 30 cm, en especial de 7 a 20 cm. En otro paso se practican varias ranuras en la superficie de la estructura portante partiendo de la perforacion o del punto de entrada de la perforacion. Las ranuras tambien pueden realizarse con cualquier elemento, por ejemplo, con una amoladora angular.
En este caso, las ranuras se dimensionan de manera que puedan alojar en su totalidad el haz de fibras que, en caso de que existan varias ranuras, se puede dividir en cuerdas de fibras individuales.
El numero y la disposicion de las ranuras dependen de la zona de uso del conjunto segun la invencion.
Una vez practicada la perforacion y las ranuras, el haz de fibras se inserta en la perforacion y en las ranuras y se pega dentro de las mismas. Con esta finalidad se aplica en primer lugar un adhesivo en la perforacion y en las ranuras.
A continuacion el haz de fibras, que de antemano se impregna preferiblemente con una resina, se introduce en la perforacion, de manera que una seccion del haz de fibras sobresalga de la perforacion. En el transcurso del montaje del conjunto segun la invencion en una estructura portante, la seccion del haz de fibras que sobresale de la perforacion generalmente tambien sobresale de la superficie de la estructura portante. La seccion del haz de fibras, que en el conjunto montado se encuentra, no obstante, dentro de varias ranuras, ya no sobresale de la superficie de la estructura portante, con lo que puede garantizarse una superficie uniforme y lisa.
Esta seccion del haz de fibras que sobresale se introduce al menos parcialmente en la ranura dotada de adhesivo o se reparte uniformemente en un numero de cuerdas de fibras correspondiente al numero de ranuras y se inserta en las ranuras. Segun la invencion, todo el haz de fibras o todas las cuerdas de fibras se insertan en varias ranuras, de modo que el haz de fibras no sobresalga en ningun punto de la superficie de la estructura portante. Despues de la insercion del haz de fibras en las ranuras es posible presionar el haz de fibras en el interior. A continuacion, el adhesivo que al hincharse sale de la perforacion o de las ranuras se retira o se distribuye uniformemente en la zona de la superficie afectada por el conjunto. Si despues de insertar el haz de fibras quedan aun cavidades en la perforacion o en las ranuras, estas se pueden rellenar con adhesivo. La introduccion del haz de fibras en la perforacion se realiza especialmente con un objeto a modo de aguja. Para un mejor guiado con el objeto a modo de aguja se pueden fijar en el haz de fibras una abrazadera, una brida o similar en la que se puede enganchar el objeto a modo de aguja.
La impregnacion del haz de fibras con una resina antes de su insercion en la perforacion y en las ranuras tiene la ventaja de que la humectacion de todo el haz de fibras con resina tambien se puede conseguir en la zona interior. Para garantizar una adherencia optima entre el haz de fibras y la estructura portante, la resina para la impregnacion del haz de fibras presenta especialmente la misma base qmmica que el adhesivo para la fijacion del haz de fibras en la perforacion y en las ranuras.
Tanto en el caso de la resina, como tambien del adhesivo se trata especialmente de composiciones de resina epoxi. Es posible que en el caso del adhesivo y de la resina se trate de la misma composicion, siendo normalmente la viscosidad de la resina ligeramente inferior que la del adhesivo, lo que a su vez mejora la humectacion de las fibras.
Tanto en el adhesivo para la fijacion del haz de fibras en la perforacion y en la ranura, como tambien en la resina para la eventual impregnacion del haz de fibras se utiliza preferiblemente una composicion de resina epoxi de dos componentes. Las composiciones de resina epoxi adecuadas se pueden adquirir en el mercado, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Sikadur® de Sika Schweiz AG.
Los puntos de union en la estructura portante estan preferiblemente limpios, secos y libres de polvo y de grasa. Dependiendo de los materiales de los que se componga la estructura portante, pueden aplicarse medidas de limpieza o tratamientos previos adecuados.
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El conjunto segun la invencion puede montarse en una estructura portante con diferentes fines. El propio conjunto sirve especialmente como refuerzo para la estructura portante y/o como ancla o anclaje para una armadura de superficie colocada en la estructura portante.
Si el conjunto sirve como anclaje para una armadura de superficie colocada en la estructura portante, este presenta varias ranuras que se extienden partiendo de la perforacion a lo largo de la superficie. En este caso, el numero de ranuras por perforacion es preferiblemente de 2 a 16, especialmente de 6 a 10.
En este caso, las ranuras son especialmente circulares y se disponen a distancias regulares alrededor de la perforacion. Segun la invencion, las ranuras se disponen en un sector circular alrededor de la perforacion, presentando el sector circular preferentemente un angulo central de 60 a 360°. Por regla general, la disposicion de las ranuras depende de la direccion de carga de la armadura de superficie que se adhiere a la estructura portante por medio del conjunto segun la invencion como ancla o anclaje. En este caso, las ranuras se extienden especialmente en la direccion de traccion de la armadura de superficie.
En otra forma de realizacion, el propio conjunto puede servir para el refuerzo de una estructura portante. En este caso especialmente varios de los conjuntos descritos se colocan en una estructura portante a distancias regulares. Aqu el conjunto segun la invencion tambien presenta, como se ha descrito antes, varias ranuras. En este caso, el conjunto presenta preferiblemente una segunda perforacion que se desarrolla hacia el interior de la estructura portante, pudiendose encontrar la segunda perforacion en la misma o en otra superficie de la superficie superior. Al menos una de las ranuras se desarrolla desde el punto de entrada de una de las perforaciones, es decir, de la primera perforacion, a lo largo de la superficie de la estructura portante hasta el punto de entrada de la segunda perforacion, con lo que ambas perforaciones se unen entre sf en la zona de superficie de la estructura portante a traves de al menos una ranura. Si las dos perforaciones no se encuentran en la misma superficie de la superficie superior de la estructura portante, es decir, si existen, por ejemplo, uno o varios cantos o esquinas entre las superficies, la al menos una ranura tambien se desarrolla sobre estos cantos o esquinas.
Si las dos perforaciones estan situadas en superficies de una estructura portante que se alejan unas de otras, es posible que las dos perforaciones se unan entre sf en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion.
Este es el caso, por ejemplo, si el conjunto segun la invencion debe montarse en la zona de la cara frontal de una pared libre al menos por un lado. En este caso, las dos perforaciones se pueden crear perforando la pared en un punto. Se practica una ranura especialmente de manera que una entre sf el punto de entrada y el punto de salida de la perforacion en la pared pasando por encima de la cara frontal. El punto de salida de una de las perforaciones en la pared representa el punto de entrada de la segunda perforacion.
En caso de un uso como este del conjunto segun la invencion tambien se puede montar una armadura de superficie en la superficie de la estructura portante.
Independientemente de la estructura del conjunto segun la invencion, la armadura de superficie se coloca preferiblemente de modo que cubra totalmente la seccion del haz de fibras, que se desarrolla por la superficie de la estructura portante en al menos una ranura, y la perforacion o el punto de entrada de la perforacion en la superficie y se pegue por toda esta zona a la superficie de la estructura portante.
Como armadura de superficie se consideran especialmente laminas o tejidos que se desarrollan a lo largo de la superficie de una estructura portante y que se pegan a ella, en especial por toda la superficie. Como laminas resultan especialmente adecuadas las laminas de cinta plana de plastico reforzadas con fibras de forma unidireccional. El refuerzo con fibras se lleva a cabo normalmente mediante fibras de carbono, sin embargo, tambien puede realizarse, como en el caso del haz de fibras, mediante vidrio, basalto o aramida. Como matriz de plastico se utiliza una matriz de resina epoxi. Una matriz de plastico se puede basar igualmente en poliuretano, ester de vinilo, poliacrilato u otras composiciones que presenten propiedades estructurales. Por ejemplo, bajo el nombre comercial Sika® CarboDur® de Sika Schweiz AG, se comercializan laminas de cinta plana de plastico reforzadas con fibras.
Como tejido se prefiere un tejido de fibra de carbono, especialmente unidireccional, pudiendo componerse el mismo de fibras de vidrio, de basalto o de aramida. A diferencia de las laminas de cinta plana de plastico reforzadas con fibras, el tejido normalmente no se aplica ya a la superficie en una matriz de plastico endurecida, sino que se dota de una composicion endurecible antes o despues de colocarlo en la superficie. En el caso de la composicion endurecible se trata especialmente de una composicion de resina epoxi, pudiendose utilizar tambien aqrn poliuretano o poliacrilato. Como tejido resulta especialmente adecuado un tejido de fibra de carbono como el que se puede adquirir en el mercado bajo la denominacion SikaWrap® de Sika Schweiz AG.
Tanto como matriz de plastico para las laminas de cinta plana de plastico reforzadas con fibras, como tambien para la adhesion de estas o del tejido a la estructura de soporte se utilizan preferiblemente composiciones de resina epoxi de dos componentes como las que se pueden adquirir en el mercado con los nombres comerciales Sikadur® de Sika Schweiz AG.
Como ya se ha descrito antes es posible que el haz de fibras se desarrolle en varias ranuras sobre cantos y/o esquinas que unen entre sf diferentes superficies de la superficie superior de la estructura portante. Si en este caso se trata de un canto, este canto presenta preferentemente en el interior de la ranura un redondeo. El radio del redondeo es en especial de 0,5 a 10 cm, especialmente de 1 a 5 cm.
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Mediante el redondeo del canto se protege el haz de fibras que se inserta en la perforacion y en la ranura, con lo que resultan menos roturas de fibra, siendo posible una transmision de fuerza mejorada. Con especial preferencia, todos los cantos de la estructura portante, por los que debe desarrollarse una ranura con haces de fibras, se redondean en el interior de la ranura independientemente de la forma de realizacion respectiva de la presente invencion.
Ademas, tambien cabe la posibilidad de que la transicion de la perforacion a la ranura presente tambien un redondeo segun la descripcion que antecede.
El conjunto segun la invencion y un procedimiento para su aplicacion se utilizan normalmente en el refuerzo de estructuras portantes existentes, por ejemplo, en caso de renovacion, reparacion o en el refuerzo contra terremotos montado posteriormente en estructuras portantes. Si en el caso de la estructura portante se trata de una estructura de hormigon armado, el refuerzo se realiza, por ejemplo, allf donde la armadura de acero es insuficiente o donde ha sufrido danos como consecuencia de un evento imprevisto.
Por consiguiente, un procedimiento segun la invencion para el refuerzo de una estructura portante con una superficie superior compuesta de una o varias superficies comprende los pasos:
- realizacion de al menos una perforacion a partir de una superficie de la estructura portante en una zona interior de la estructura portante,
- realizacion de varias ranuras partiendo de la perforacion en al menos una direccion en la superficie de la estructura portante que se extiende partiendo de la perforacion hacia el interior de una zona de al menos un sector circular,
- aplicacion de un adhesivo en la al menos una perforacion,
- introduccion de un haz de fibras en la perforacion, de manera que una seccion del haz de fibras sobresalga de la perforacion,
- division en cuerdas de fibras de la parte del haz de fibras que sobresale,
- insercion al menos parcial de las cuerdas de fibras en las diversas ranuras,
- fijacion de las cuerdas de fibras en las ranuras por medio de adhesivo.
De acuerdo con la descripcion que antecede del conjunto segun la invencion, el procedimiento puede comprender otros pasos.
Especialmente, el haz de fibras se impregna con una resina antes de su introduccion en la perforacion y de la insercion en las ranuras.
Si en la estructura portante se preve una armadura de superficie, el procedimiento comprende ademas un paso de montaje de una armadura de superficie en la superficie de la estructura portante, colocandose por encima de la seccion del haz de fibras, que se ha fijado en la ranura por medio de adhesivo, una armadura de superficie, especialmente una lamina o un tejido, y pegandose la misma a la superficie de la estructura portante al menos en la zona de la seccion del haz de fibras que se ha fijado en la ranura mediante adhesivo.
Descripcion breve de los dibujos
Por medio de los dibujos se explican mas detalladamente ejemplos de realizacion de la invencion. Las figuras 1B, 3B, 5A-7B muestran una forma de realizacion del conjunto no conforme a la invencion.
Los elementos iguales se dotan en las distintas figuras de las mismas referencias. Naturalmente la invencion no se limita a los ejemplos de realizacion mostrados y descritos.
Se muestra en la:
Figuras 1A a 2C estructuras portantes con perforaciones y ranuras y haces de fibras o cuerdas de fibras pegadas en el interior;
Figuras 3A a 4B estructuras portantes con perforaciones y ranuras y haces de fibras o cuerdas de fibras pegadas en el interior, asf como una armadura de superficie;
Figuras 5A a 6F formas de realizacion de estructuras portantes con perforaciones y ranuras y haces de fibras o cuerdas de fibras pegadas en el interior;
Figuras 7A y 7B vistas en detalle de estructuras portantes con cantos redondeados dentro de la ranura.
En las figuras solo se muestran los elementos fundamentales para una comprension inmediata de la invencion.
Vfas para la realizacion de la invencion
La figura 1A muestra un corte de una estructura portante 1 con una superficie superior compuesta de varias superficies 2a, 2b, 2c, desarrollandose desde la superficie 2a una perforacion 3 hacia el interior de la estructura portante. Esta perforacion se rellena con un adhesivo 12 y con una seccion de un haz de fibras 4 que sobresale de esta perforacion. La estructura portante 1 esta dotada en la superficie 2a de una ranura 5 que, partiendo de la perforacion 3 o del punto de entrada de la perforacion, se extiende hacia el interior de la superficie en una direccion
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a la superficie superior. La parte del haz de fibras 4 que sobresale de la perforacion se encuentra en la ranura 5 y se fija en la misma con adhesivo 12.
La figura 1B muestra una vista desde arriba no conforme a la invencion sobre el conjunto representado en la figura 1A, desarrollandose la unica ranura 5 desde la perforacion 3 en una direccion a la superficie. La parte total del haz de fibras que sobresale se encuentra ademas en la ranura y se fija en la misma con adhesivo 12.
La figura 1C tambien muestra una vista sobre el conjunto representado en la figura 1A, desarrollandose en esta forma de realizacion varias ranuras 5 desde la perforacion 3 en diferentes direcciones hacia la superficie. La parte del haz de fibras 4 que sobresale se divide en cuerdas de fibras, presentando estas cuerdas de fibras preferiblemente mas o menos el mismo grosor y encontrandose las cuerdas de fibras en las ranuras en las que se fijan con adhesivo 12.
Las figuras 2A y 2B muestran fundamentalmente una forma de realizacion analoga a la de las figuras 1A y 1C, desarrollandose varias ranuras 5 desde la perforacion 3 radialmente hacia la superficie de la estructura portante 1.
Independientemente de las formas de realizacion antes descritas, la seccion del haz de fibras que se encuentra dentro de la perforacion representa especialmente uno de los dos extremos sueltos del haz de fibras. El otro extremo suelto del haz de fibras representa la parte del haz de fibras que sobresale de la perforacion o que se encuentra y se fija en las ranuras.
En otra forma de realizacion menos preferida tambien es posible doblar un haz de fibras especialmente en la zona de su centro o de su centro de gravedad geometrico y superponer asf los dos extremos sueltos del haz de fibras. A continuacion, el haz de fibras se introduce preferiblemente con el extremo doblado en la perforacion y los dos extremos sueltos se insertan en la ranura o se dividen entre varias ranuras. En ambos casos respectivamente la seccion del haz de fibras situada en la perforacion presenta especialmente mas o menos la misma longitud que la que sobresale de la perforacion.
La figura 2C muestra una forma de realizacion de la invencion en la que una seccion central del haz de fibras se encuentra en la perforacion. La estructura portante 1 aqrn ilustrada presenta una superficie superior formada por varias superficies 2a, 2b, 2c, etc. y una primera perforacion 3a que se extiende desde la superficie 2a hacia el interior de la estructura portante. La segunda perforacion 3b se desarrolla desde la superficie 2b al interior de la estructura portante. La superficie 2b se separa de la superficie 2a y las dos perforaciones 3a y 3b se disponen de manera que se unan en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion. Como es logico, las dos perforaciones se pueden practicar en el caso mostrado perforando la estructura portante desde una superficie, con lo que la segunda perforacion representa el punto de salida de la primera perforacion. Las perforaciones 3a y 3b se rellenan con el adhesivo 12 y con una seccion de un haz de fibras 4. En esta forma de realizacion se dispone especialmente un haz de fibras en la perforacion de modo que su seccion central se encuentre en la perforacion y que sus extremos sueltos sobresalgan respectivamente de la superficie de la estructura portante. Desde las perforaciones 3a y 3b se desarrollan respectivamente varias ranuras 5 en distintas direcciones hacia la superficie, por ejemplo, en la forma que se representa en la figura 2B. Las partes del haz de fibras 4 sobresalientes se dividen en cuerdas de fibras, encontrandose las cuerdas de fibras en las ranuras en las que se fijan con adhesivo.
En las figuras 3A (seccion transversal) y 3B (vista en planta) se muestra una forma de realizacion no conforme a la invencion del conjunto. Una superficie 2a de la superficie superior de una estructura portante 1 presenta varias perforaciones 3 que se desarrollan hacia el interior de la estructura portante 1 y respectivamente por cada perforacion una unica ranura 5 que se extiende a lo largo de la superficie (comparese tambien la figura 1B). Las perforaciones 3 y las ranuras 5 se disponen desplazadas unas respecto a las otras, pero en su conjunto se preven de forma lineal en la superficie. Por encima de las ranuras 5 con las secciones de los haces de fibras 4 se preve una lamina 6 como armadura de superficie, pegandose esta lamina al menos en esta zona a la superficie de la estructura portante. Una lamina como esta se pega especialmente con toda su superficie a la superficie de la estructura portante. Los conjuntos como los que se muestran en las figuras 3A y 3B se encuentran especialmente en la zona de las secciones finales o en el ultimo 0,5 a 1 metro de las laminas y sirven para una mejor transmision de la fuerza entre la estructura portante y la lamina, o sea, la armadura de superficie.
La figura 3C muestra una vista sobre un conjunto segun la invencion que fundamentalmente corresponde a la de la figura 1C, previendose por encima de las ranuras 5 que parten de la perforacion 3 y que estan dotadas de cuerdas de fibras del haz de fibras 4 y de adhesivo, un tejido 7 a modo de armadura de superficie. Este tejido tambien se pega preferiblemente con toda su superficie en la superficie de la estructura portante. La adhesion del haz de fibras pegado por encima de la zona de las ranuras conduce a una mejor transmision de fuerza entre la estructura portante y el tejido, es decir, sirve de armadura de superficie.
Una forma de realizacion del conjunto segun la invencion como el que se representa en las figuras 1C y 3C se muestra ademas en la figura 3D. En este caso, la perforacion 3 desarrollada hacia el interior de la estructura portante se encuentra en una junta entre dos elementos planos de una estructura portante, por ejemplo, en una junta entre dos paredes o entre la pared y la placa de fondo. Tambien en este caso se dispone por encima de la zona de anclaje una armadura de superficie en forma de un tejido 7.
Otra forma de realizacion de la invencion se muestra en la figura 3E. La estructura portante 1 aqrn representada presenta una superficie superior formada por varias superficies 2a, 2b, 2c y una primera perforacion 3a que se
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extiende desde la superficie 2a hacia el interior de la estructura portante. La segunda perforacion 3b se desarrolla desde la superficie 2b al interior de la estructura portante. La superficie 2b se separa de la superficie 2a y las dos perforaciones 3a y 3b se disponen de manera que se unan entre sf en una prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion. Logicamente las dos perforaciones se pueden practicar en el caso mostrado perforando la estructura portante desde una superficie y representando la segunda perforacion, por lo tanto, el punto de salida de la primera perforacion. Las perforaciones 3a y 3b se rellenan con un adhesivo (no representado) y con una seccion del haz de fibras 4. En esta forma de realizacion, un haz de fibras se dispone en la perforacion especialmente de manera que su seccion central se encuentre en la perforacion y que sus extremos sueltos sobresalgan respectivamente de la superficie de la estructura portante. Desde las perforaciones 3a y 3b se desarrollan respectivamente varias ranuras 5 en diferentes direcciones en la superficie. Las partes del haz de fibras 4 que sobresalen se dividen en cuerdas de fibras, encontrandose las cuerdas de fibras en las ranuras en las que se fijan con adhesivo. Por encima de los conjuntos descritos se dispone un tejido 7 que se desarrolla a traves de la cara frontal de la estructura portante y que, extendiendose en la zona de las ranuras desde el punto de entrada de la perforacion 3a hacia el de la perforacion 3b, se pega a la estructura portante.
Una forma de realizacion de la presente invencion en la que tambien existen dos perforaciones unidas entre sf en la prolongacion de sus ejes de perforacion, se representa en la figura 3F (seccion transversal) y 3G (vista en planta). Una estructura portante en forma de T con una superficie superior que comprende varias superficies 2a, 2b, etc. presenta en la junta entre sus dos elementos planos dos perforaciones 3a y 3b que unen las superficies 2a y 2b. El haz de fibras 4 se dispone en la perforacion de manera que su seccion central se encuentre en la perforacion y que sus extremos sueltos sobresalgan respectivamente de la superficie superior de la estructura portante. Desde las perforaciones se desarrollan respectivamente varias ranuras 5 en diferentes direcciones en la superficie. Las partes sobresalientes del haz de fibras 4 se dividen en cuerdas de fibras y las cuerdas de fibras se encuentran en las ranuras en las que se fijan con adhesivo.
En las figuras 3H y 3I se puede ver una posible aplicacion del conjunto mostrado en las figuras 3F y 3G. En el caso de la estructura portante 1 se trata de una plancha de hormigon 10 que presenta varios nervios de refuerzo 11, o sea, secciones en forma de T. Los nervios de refuerzo 11 presentan en la zona de sus juntas con la plancha de hormigon 10 unas perforaciones 3 dispuestas de manera que respectivamente dos perforaciones se unan entre sf en la prolongacion de sus ejes de perforacion. Partiendo del punto de entrada del respectivo agujero 3 se desarrollan varias ranuras a lo largo de la superficie de la plancha de hormigon. De forma analoga a la de las formas de realizacion antes descritas, los agujeros y las ranuras se rellenan con un haz de fibras o con cuerdas de fibras del haz de fibras y adhesivo. Por encima de las superficies de la plancha de hormigon situadas entre los nervios de refuerzo 11 se dispone una armadura de superficie en forma de un tejido 7. Este tejido se pega especialmente con toda su superficie a la superficie situada por debajo.
En las figuras 4A (seccion transversal) y 4B (vista en planta) se muestra otra forma de realizacion de la invencion, en la que los conjuntos, como los que se ilustran, por ejemplo, en las figuras 2A y 2B, se montan a distancias regulares en una estructura portante 1. Los conjuntos se pueden fijar en una superficie de la superficie superior de la estructura portante o en varias superficies. Por encima de los conjuntos se pega ademas un tejido 7 al menos a los conjuntos, pero especialmente tambien con toda su superficie a la superficie de la estructura portante. El tejido se puede desarrollar de forma continua por las esquinas y los cantos en la superficie de la estructura portante.
La figura 5A muestra un corte de la forma de realizacion no conforme a la invencion de una estructura portante 1 con una superficie superior formada por varias superficies 2a, 2b, 2c, etc. y una primera perforacion 3a que se extiende desde la superficie 2a hacia el interior de la estructura portante. La segunda perforacion 3b se desarrolla desde la superficie 2b hacia el interior de la estructura portante. La superficie 2b se separa de la superficie 2a. Desde una de las perforaciones 3a, una ranura 5 se extiende a lo largo de la superficie de la estructura portante hacia el punto de entrada de la otra perforacion al interior de la estructura portante. La ranura, que, por consiguiente, une entre sf los dos agujeros de entrada de las perforaciones, se desarrolla especialmente por el recorrido mas corto entre ambas perforaciones. No obstante, segun los requisitos formulados al refuerzo de la estructura portante tambien es posible imaginar que la ranura adopte otro desarrollo entre las perforaciones, por ejemplo, para garantizar una distribucion de la fuerza lo mas uniforme posible. En la ranura 5 se desarrolla un haz de fibras 4 que con sus extremos sueltos desemboca en las dos perforaciones 3a y 3b. El adhesivo 12 para la fijacion del haz de fibras se encuentra tanto en las perforaciones, como tambien en la ranura.
Al igual que en la figura 5A, en la figura 5B tambien se representa una forma de realizacion similar no conforme a la invencion, atando aqrn el haz de fibras un nervio de refuerzo 11 de una estructura portante 1.
La figura 6A muestra un corte de otra forma de realizacion de la invencion no conforme a la invencion que corresponde a una modificacion de la forma de realizacion de la figura 5A. Al contrario que en esta ultima, la forma de realizacion de la figura 6A presenta dos perforaciones 3a, 3b en diferentes superficies 2a, 2b de la superficie superior de la estructura portante que se alejan redprocamente, disponiendose las dos perforaciones 3a y 3b de manera que se unan entre sf en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion. Los agujeros de entrada de las dos perforaciones 3a y 3b se unen entre sf, al igual que en la figura 5A, a traves de una ranura 5. Tanto las perforaciones 3a, 3b, como tambien la ranura 5 contienen un adhesivo 12 y un haz de fibras 4. En este caso, el haz de fibras se dispone especialmente de modo que sus dos extremos se solapen. Este solapamiento puede producirse en la perforacion o en un punto cualquiera. La longitud de la zona de solapamiento del haz de fibras se elige
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especialmente de manera que se garantice una transmision de la fuerza lo mas ininterrumpida posible y es de 5 a 50 cm aproximadamente. De acuerdo con los requisitos formulados a la estructura portante tambien cabe la posibilidad de enrollar varias veces el haz de fibras alrededor de la estructura portante.
En general y especialmente tambien con respecto a las formas de realizacion de la invencion como las que se muestran en las figuras 5A y 5B, asf como en las figuras 6A a 6D, se prefieren las formas de realizacion en las que las dos perforaciones 3a y 3b se disponen de modo que las mismas se unan entre sf en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion y que el haz de fibras se disponga de manera que al menos sus dos extremos se solapen. De este modo, el haz de fibras forma un lazo cerrado, con lo que la transmision de la fuerza de empuje tiene lugar entre los dos extremos del haz de fibras, es decir, en contacto cntico dentro del mismo material. Frente a formas de realizacion en las que los extremos del haz de fibras se introducen en perforaciones separadas y, por consiguiente, la transmision de la fuerza de empuje se lleva a cabo entre la estructura portante y el haz de fibras, es decir, en union cntica, las formas de realizacion preferidas permiten una mayor eficacia del refuerzo y un aprovechamiento claramente mejorado del haz de fibras.
Las figuras 6B y 6C muestran modificaciones de la forma de realizacion no conforme a la invencion como la que se describe en la figura 6A. Aqrn se muestran conjuntos segun la invencion como los que se pueden utilizar, por ejemplo, para el refuerzo de una columna rectangular como componente de una estructura portante. En este caso, la figura 6C muestra que tambien es posible que el haz de fibras 4 se grne varias veces a traves de una perforacion, pero desarrollandose, no obstante, hacia el interior de dos ranuras diferentes desde el punto de entrada de la primera perforacion al punto de entrada de la segunda perforacion. Por otra parte, la forma de realizacion de la figura 6C tambien se puede crear dividiendo la parte del haz de fibras que sobresale de la perforacion en dos cuerdas de fibras que se desarrollan a continuacion hacia el interior de ranuras diferentes.
La figura 6D muestra una modificacion no conforme a la invencion de la forma de realizacion como la que se representa en la figura 5B, envolviendo aqrn el haz de fibras 4 completamente el nervio de refuerzo 11.
La figura 6E muestra una vista lateral no conforme a la invencion de una estructura portante que comprende las variantes del conjunto representadas en las figuras 6A, 6B y 6C. En funcion de los requisitos es posible combinar entre sf las distintas variantes o fijar de forma continua varios conjuntos identicos en una estructura portante.
La figura 6G muestra una estructura portante 1 no conforme a la invencion que comprende una placa de fondo 10 y una pared construida encima, estando dotada la pared en su zona inferior de varios conjuntos que corresponden a los de la figura 6A. Opcionalmente es posible montar ademas sobre estos conjuntos un tejido para el refuerzo adicional de la estructura portante (aqrn no representado).
La figura 6F muestra una columna cilmdrica que comprende varios conjuntos.
La figura 7A muestra una vista en detalle de un recorte de una estructura portante 1 no conforme a la invencion con una superficie superior compuesta de varias superficies 2a, 2b, 2c, extendiendose desde una superficie 2a una perforacion 3 hacia una zona interior de la estructura portante. La estructura portante 1 esta dotada por la superficie 2a, desde la que se desarrolla la perforacion hacia una zona interior de la estructura portante, de una ranura 5 que, partiendo de la perforacion, se extiende en una direccion a la superficie superior.
En este caso, la ranura 5 se desarrolla por encima de respectivamente un canto 8 que une entre sf las dos superficies 2a y 2c o 2c y 2b de la superficie superior de la estructura portante, presentando este canto 8 un redondeo 9 en el interior de la ranura 5.
La figura 7B muestra un corte de una zona de una estructura portante 1 no conforme a la invencion que presenta dos perforaciones 3a, 3c en diferentes superficies 2a, 2c de la superficie superior de la estructura portante que se alejan redprocamente, disponiendose las dos perforaciones 3a y 3c de manera que se unan entre sf en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion. Los agujeros de entrada de las dos perforaciones 3a y 3b se unen entre sf a traves de una ranura 5. En el interior de la ranura 5, los cantos 8 presentan respectivamente un redondeo 9. Aqrn las respectivas transiciones de la perforacion a la ranura tambien pueden presentar un redondeo segun la descripcion que antecede.
Ejemplos
A continuacion se exponen ejemplos de realizacion que deben explicar mas detalladamente la invencion descrita. Como es logico, la invencion no se limita a estos ejemplos de realizacion descritos.
Cuerpos de ensayo
Como cuerpos de ensayo se fabricaron cubos de hormigon con una longitud de canto de 20 cm, utilizandose para todos los cubos hormigon del mismo lote. Los cubos de hormigon se almacenaron durante 28 dfas a una temperatura de 23°C y una humedad relativa del aire del 50%. Los cubos de hormigon se lijaron por un lado, a fin de retirar la pasta de cemento. En el centro de la superficie tratada se practico una perforacion con un diametro de 20 mm y una profundidad de 100 mm. Dos cubos de hormigon se dejaron sin perforacion. Partiendo de la perforacion se practicaron en los cubos de hormigon respectivamente de forma uniforme alrededor de la perforacion ocho ranuras con una amoladora angular. Las ranuras presentaban una anchura de 5 mm y una profundidad de 5 mm y se extendfan a lo largo de una longitud de 8 cm. El angulo entre las ranuras era respectivamente de 45°. En cuatro
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cubos de hormigon se practicaron de forma semicircular respectivamente solo cinco ranuras. El canto en la transicion de la perforacion a las ranuras se redondeo ligeramente. En dos cubos no se practico ninguna ranura. A continuacion, los cubos de hormigon se limpiaron repetidamente en la superficie tratada y en el interior de la perforacion con aire comprimido y un cepillo, quitando asf gran parte del polvo.
A la superficie tratada de los cubos de hormigon sin perforacion se le aplico Sikadur®-330, de Sika Schweiz AG, disponible en el mercado, con un grosor de capa medio de aproximadamente 1 mm. En los cubos de hormigon con perforacion, la perforacion se relleno desde abajo hacia arriba con Sikadur®-330, al igual que las ranuras. Se tuvo cuidado para que no quedara aire atrapado en la perforacion.
Con ayuda de un pincel con Sikadur® 300 de Sika Schweiz AG se impregno totalmente un haz de fibras de 20 cm de longitud y una superficie de seccion transversal de fibra de 25 mm2 aproximadamente. A continuacion se coloco una abrazadera de cable en un extremo suelto del haz de fibras impregnado, se tenso y tronzo. Con ayuda de una aguja de punto, que se engancho en la abrazadera de cable, se introdujo el haz de fibras en la perforacion hasta llegar al tope. El extremo del haz de fibras que sobresale se dividio en cuerdas de fibras, debiendo corresponder el numero de cuerdas de fibras al de las ranuras previamente practicadas, y se inserto en las ranuras. En el caso de los cubos de hormigon sin ranuras, el extremo del haz de fibras sobresaliente se abrio uniformemente y se extendio por la superficie tratada del cubo de hormigon.
A continuacion, en la superficie tratada del cubo de hormigon, el haz de fibras Sikadur®-330 se distribuyo uniformemente sobre las ranuras, de manera que toda la superficie tratada quedo cubierta con suficiente adhesivo.
Un tejido puesto a disposicion de SikaWrap® 300 C NW (anchura 20 cm, longitud 180 cm) se lamino con Sikadur®- 300 en la zona de los ultimos 20 cm de sus extremos sueltos por medio de un rodillo de pintura. Se coloco un extremo suelto laminado sobre la superficie tratada del cubo de hormigon y se apreto con un rodillo de pintura. Con una llana dentada se aplico Sikadur®-330 sobre el tejido colocado. El tejido se doblo en un lazo y el otro extremo suelto y laminado se coloco en el mismo punto del cubo de hormigon, de manera que los dos extremos del tejido se apoyaran uno encima del otro. A su vez, el tejido se presiono con el rodillo de pintura. El adhesivo excedente se retiro del cuerpo de ensayo con una espatula con la anchura del cubo de hormigon.
Los cuerpos de ensayo asf producidos se mantuvieron a una temperatura de 23°C y una humedad relativa del aire del 50% durante 7 dfas para que el adhesivo pudiera endurecerse.
Del mismo modo, tambien se fabricaron cuerpos de ensayo con haces de fibras de vidrio con una superficie de seccion transversal de fibras de aproximadamente 25 mm2.
Se fabricaron dos cuerpos de ensayo identicos respectivamente de cada tipo. Los resultados de las mediciones representan el valor medio de las mediciones en los dos cuerpos de ensayo identicos.
Metodo de medicion
Se midio la resistencia a la traccion y al cizallamiento de diferentes cuerpos de ensayo segun ISO 527-4 / EN 2561 con una velocidad de medicion de 2 mm/min a una temperatura de 23°C y una humedad relativa del aire del 50%.
Se comprobo la resistencia a la traccion y al cizallamiento de la adhesion colocando el lazo formado por el tejido SikaWrap-300C NW alrededor de un tubo de acero unido al bastidor movil de la maquina para ensayos.
El cubo de hormigon se unio al bastidor fijo de la maquina para ensayos a traves de un travesano de acero colocado encima y de vastagos roscados.
Resultados
Perforacion
Ranuras (Numero) Material del haz de fibras Carga maxima (kN) Valor medio (kN)
No
Ninguna - 36.1 37.1
40.3
34.9
Si
Ninguna Fibras de carbono 47.6 44.6
39.0
47.2
Si
Ninguna Fibras de vidrio 54.9 52.6
50.6
52.2
Si
8 Fibras de carbono 61.9 64.3
66.8
Perforacion
Ranuras (Numero) Material del haz de fibras Carga maxima (kN) Valor medio (kN)
64.3
Si
8 Fibras de vidrio 70.9 63.8
56.8
63.7
Lista de referencias
1 Estructura portante
2 Superficies (2a, 2b, 2c)
5 3 Perforacion (3a, 3b, 3c)
4 Haz de fibras o cuerdas de fibras
5 Ranura
6 Lamina
7 Tejido
10 8 Canto
9 Redondeo
10 Placa de hormigon
11 Nervio de refuerzo
12 Adhesivo 15

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Conjunto que comprende una estructura portante (1) con una superficie superior compuesta de una o varias superficies (2a, 2b, 2c), desarrollandose desde al menos una superficie una perforacion (3) hacia una zona interior de la estructura portante y rellenandose esta perforacion con un adhesivo (12) y con una seccion de un haz de fibras (4) que sobresale de esta perforacion, caracterizado por que la estructura portante (1) se dota por la al menos una superficie (2a), desde la que se desarrolla la perforacion hacia una zona interior de la estructura portante, de varias ranuras (5) que partiendo de la perforacion (3) se extienden hacia el interior de una zona de al menos un sector circular y encontrandose la parte del haz de fibras (4) que sobresale dividida en cuerdas de fibras al menos parcialmente en las ranuras (5) y fijandose en el interior con el adhesivo (12).
  2. 2. Conjunto segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el numero de las ranuras que parten de la perforacion es de 2 a 16.
  3. 3. Conjunto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sector circular presenta un angulo central de 60 a 360°.
  4. 4. Conjunto segun la reivindicacion 1, caracterizado por que desde la al menos una superficie (2a) o desde otra superficie (2b, 2c) de la superficie superior de la estructura portante se extiende una segunda perforacion (3b) hacia el interior de la estructura portante y desarrollandose la al menos una ranura (5) desde el punto de entrada de la perforacion (3a) a lo largo de la superficie superior de la estructura portante hacia el punto de entrada de la segunda perforacion (3b) y por que la parte del haz de fibras (4) que sobresale se desarrolla al menos parcialmente hacia el interior de la al menos una ranura (5) y desemboca en la segunda perforacion (3b) y se fija en el interior con adhesivo (12).
  5. 5. Conjunto segun la reivindicacion 4, caracterizado por que la segunda perforacion de otra superficie de la superficie superior de la estructura portante separada de la al menos una superficie desde la que se extiende la perforacion hacia el interior de la estructura portante, se desarrolla hacia una zona interior de la estructura portante y por que las dos perforaciones se unen entre sf en la prolongacion de sus respectivos ejes de perforacion.
  6. 6. Conjunto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la ranura se desarrolla por encima de al menos un canto que une entre sf dos superficies de la superficie superior de la estructura portante y presentando este al menos un canto un redondeo en el interior de la ranura.
  7. 7. Conjunto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie superior de la estructura portante se une al menos parcialmente a al menos una armadura de superficie, especialmente a una lamina y/o a al menos un tejido, pegandose la armadura de superficie, al menos en la zona de la parte del haz de fibras que se ha fijado en la ranura mediante adhesivo, a la superficie superior de la estructura portante.
  8. 8. Procedimiento para el refuerzo de una estructura portante con una superficie superior compuesta de una o de varias superficies que comprende los pasos:
    - realizacion de al menos una perforacion partiendo de una superficie de la estructura portante en una zona interior de la estructura portante,
    - realizacion de varias ranuras partiendo de la perforacion en al menos una direccion a la superficie de la estructura portante que se extienden partiendo de la perforacion hacia el interior de una zona de al menos un sector circular,
    - aplicacion de un adhesivo en la al menos una perforacion,
    - introduccion de un haz de fibras en la perforacion, de manera que una parte del haz de fibras sobresalga de la perforacion,
    - division de la parte sobresaliente del haz de fibras en cuerdas de fibras,
    - insercion al menos parcial de las cuerdas de fibras en las ranuras,
    - fijacion de las cuerdas de fibras en las ranuras mediante adhesivo.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el haz de fibras se impregna con una resina antes de la introduccion en la perforacion y de la insercion en la al menos una ranura.
  10. 10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado por que encima de la seccion del haz de fibras, que se ha fijado en la ranura mediante adhesivo, se coloca una armadura de superficie, especialmente una lamina o un tejido, pegandose la misma a la superficie superior de la estructura portante en al menos una zona de la parte del haz de fibras que se ha fijado en la ranura mediante adhesivo.
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