ES2900021T3 - Disposición para el refuerzo de estructuras portantes - Google Patents
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Abstract
Disposición que comprende una estructura portante (1) con una superficie formada por varias caras (2a, 2b, 2c), discurriendo un taladro (3) desde una de las caras hasta una zona interior de la estructura portante (1) y estando lleno este taladro (3) de un adhesivo (12) y de una sección de un haz de fibras (4) que sobresale de este taladro (3), estando provista la estructura portante (1) en una cara (2a), desde la que el taladro (3) discurre hasta la zona interior de la estructura portante (1), de al menos una ranura (5) que se extiende desde el taladro (3) en al menos una dirección sobre la superficie y estando situada la parte sobresaliente del haz de fibras (4) al menos parcialmente en la al menos una ranura (5) y estando fijada aquí con el adhesivo (12), discurriendo un segundo taladro (3b) desde otra cara (2b, 2c) de la superficie de la estructura portante (1) hasta la zona interior de la estructura portante (1) y discurriendo la al menos una ranura (5) desde el punto de entrada de un taladro (3a) a lo largo de la superficie de la estructura portante (1) hasta el punto de entrada del segundo taladro (3b), discurriendo la sección sobresaliente del haz de fibras (4) al menos parcialmente en la al menos una ranura (5) y finalizando en el segundo taladro (3b) y estando fijada aquí con el adhesivo (12), caracterizada por que la otra cara es una cara opuesta a una cara, por que los dos taladros (3b) están unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro y por que la ranura (5) discurre por al menos un canto (8) que une entre sí las dos caras de la superficie de la estructura portante (1).
Description
DESCRIPCIÓN
Disposición para el refuerzo de estructuras portantes
Campo de la técnica
La invención se refiere al campo relativo al refuerzo de estructuras portantes, preferentemente mediante el montaje de una armadura superficial, en particular la transmisión de fuerza a la armadura superficial.
Estado de la técnica
Desde hace muchos años se utilizan procedimientos para aumentar la resistencia portante de estructuras portantes existentes, por lo general, componentes de hormigón armado. Esto se lleva a cabo a menudo mediante una armadura adicional montada en la superficie. En este sentido se han implementado ampliamente aquellas armaduras, pegadas superficialmente, que están fabricadas de materiales compuestos de fibras. La eficacia de tal armadura superficial está limitada normalmente por la fuerza máxima que es posible transmitir del hormigón a la armadura.
Son conocidos procedimientos muy diversos para mejorar la transmisión de fuerza de la estructura portante a la armadura superficial. Un procedimiento muy utilizado consiste en introducir y anclar un haz de fibras en un taladro en la estructura portante y en extender o desplegar el extremo del haz de fibras, sobresaliente de la superficie, y pegarlo en la superficie. Una armadura superficial se puede pegar a continuación sobre la superficie reforzada de la estructura portante. Es posible también alternativamente pegar primero la armadura superficial en la superficie de la estructura portante, de modo que en caso de un anclaje formado por un haz de fibras, montado posteriormente, el extremo sobresaliente del mismo se pega en la superficie de la armadura superficial. En armaduras superficiales con varias capas se recomienda frecuentemente extender los anclajes entre las capas de tejido para una mejor transmisión de la fuerza.
La eficacia de esta medida se ha comprobado experimentalmente, pero está limitada por distintas razones.
Por una parte, la superficie de rotura potencial, cercana a la superficie, de cada anclaje se rompe solo en un punto (en el vástago). La resistencia de esta superficie de rotura potencial aumenta entonces solo en una medida limitada. Por la otra parte, no es óptima la transmisión de fuerza de las fibras del haz de fibras, extendidas sobre la superficie, a las fibras del tejido. El material compuesto de fibras muy delgadas, formado por las fibras del haz de fibras sobre la superficie, se puede cargar esencialmente solo en dirección de tracción. En caso de someterse a presión, el material compuesto de fibras se dobla y en caso de someterse a empuje y flexión se pueden transmitir solo fuerzas muy pequeñas. Por tanto, son efectivas solo las fibras situadas aproximadamente en dirección de tracción de la armadura superficial. Éstas representan solo una pequeña parte de la sección transversal del haz de fibras y cubren solo una pequeña parte de la anchura de la armadura superficial.
Otra desventaja del procedimiento conocido radica en que el extremo del haz de fibras, sobresaliente de la superficie, está extendido sobre la propia superficie y, por consiguiente, los resaltos provocan deformaciones en la superficie, que pueden afectar, por una parte, el aspecto de una construcción e implicar también, por la otra parte, desventajas desde el punto de vista técnico. Por ejemplo, las elevaciones en una superficie, que ha de ser plana, pueden dar como resultado la acumulación de agua, en particular agua de lluvia, o nieve, así como suciedad en estas elevaciones y la afectación del efecto a largo plazo.
El documento US6324805B1 da a conocer una disposición con las características de la parte introductoria de la reivindicación 1.
Sumario de la invención
Por tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar una disposición que permita mejorar la transmisión de fuerza a una armadura superficial.
La presente invención tiene también el objetivo de mejorar la transmisión de fuerza de haces de fibras, montados en una estructura portante, en particular en una zona de la superficie o una zona próxima a la superficie.
Se ha comprobado sorprendentemente que este objetivo se consigue mediante una disposición de acuerdo con la reivindicación 1.
Por consiguiente, la parte esencial de la invención es una disposición que comprende una estructura portante con una superficie formada por varias caras, discurriendo un taladro desde una cara hasta una zona interior de la estructura portante y estando lleno este taladro de un adhesivo y de una sección de un haz de fibras que sobresale de este taladro, estando provista la estructura portante en una cara, desde la que el taladro discurre hasta una zona interior de la estructura portante, de al menos una ranura que se extiende desde el taladro en al menos una
dirección sobre la superficie y estando situada la parte sobresaliente del haz de fibras al menos parcialmente en la al menos una ranura y estando fijada aquí con el adhesivo.
Como estructura portante se identifica aquí un elemento o una parte de un elemento sometido a fuerzas. La estructura portante es normalmente una construcción o un componente de una construcción, por ejemplo, una placa, un techo, una pared, una columna, un nervio, una viga o similar. La estructura portante está fabricada normalmente de hormigón, en particular hormigón armado, aunque puede estar fabricada también de ladrillos u otras piedras talladas, madera, acero u otros materiales, así como cualquier combinación de estos materiales. Por lo general, las construcciones son edificaciones y obras en general, tales como casas, puentes, túneles, presas, instalaciones deportivas, etc.
En el caso del haz de fibras se trata de una disposición suelta de fibras individuales o filamentos orientados esencialmente en la misma dirección, en particular de carbono, vidrio, basalto, aramida, acero u otros materiales inorgánicos u orgánicos. En el caso de las fibras se trata preferentemente de fibras de carbono.
El grosor del haz de fibras depende del campo de aplicación y de las fuerzas que se deben transmitir a través del haz de fibras. Si el haz de fibras está compuesto de fibras de carbono, éste comprende en particular 1000 a 50000 fibras individuales que presentan respectivamente un diámetro situado en el intervalo de 5 a 10 |im. Un haz de fibras convencional presenta preferentemente una superficie de sección transversal de 20 a 70 mm2, en particular de 25 a 40 mm2.
El montaje del haz de fibras en la estructura portante se lleva a cabo normalmente al realizarse un taladro en una primera etapa en el punto deseado, que sirve para alojar una sección del haz de fibras. El taladro se puede crear con cualquier medio, siendo perfectamente conocidos estos medios por el técnico. Las dimensiones del taladro se derivan del grosor y de la longitud del haz de fibras y estos a su vez, de los requisitos que ha de cumplir la disposición según la invención. Por lo general, un taladro adecuado presenta un diámetro de 1 a 5 cm, en particular de 1,5 a 3 cm, y una profundidad de 5 a 30 cm, en particular de 7 a 20 cm.
En otra etapa se realizan una o varias ranuras a partir del taladro o del punto de entrada del taladro en la superficie de la estructura portante. Las ranuras se pueden realizar también con cualquier medio, por ejemplo, una amoladora angular.
La ranura o las ranuras están dimensionadas de tal modo que pueden alojar en su totalidad el haz de fibras que puede estar dividido en hebras de fibras en caso de haber varias ranuras.
El número y la disposición de las ranuras dependen del campo de aplicación de la disposición según la invención.
Después de realizarse el taladro y la al menos una ranura, el haz de fibras se inserta en el taladro y la ranura y se pega aquí. Con este fin se introduce primero un adhesivo en el taladro y en la al menos una ranura. A continuación, el haz de fibras, impregnado antes preferentemente de una resina, se introduce en el taladro de tal modo que una sección del haz de fibras sobresale del taladro. Durante el montaje de la disposición según la invención en una estructura portante, la sección del haz de fibras, que sobresale del taladro, sobresale generalmente también de la superficie de la estructura portante. La sección del haz de fibras, que se encuentra, sin embargo, en una ranura al estar montada la disposición, ya no sobresale de la superficie de la estructura portante, lo que garantiza una superficie uniforme y lisa.
Esta sección sobresaliente del haz de fibras se inserta al menos parcialmente en la ranura con el adhesivo o se divide uniformemente en un número de hebras de fibras, que corresponde al número de ranuras, y se inserta en las ranuras. Todo el haz de fibras o todas las hebras de fibras se insertan preferentemente en una o varias ranuras, de modo que el haz de fibras no sobresale en ningún punto de la superficie de la estructura portante. Después de insertarse el haz de fibras en la al menos una ranura, el haz de fibras se puede presionar en la misma. El adhesivo, que sale del taladro o de la ranura, se retira a continuación o se distribuye uniformemente en la zona de la superficie afectada por la disposición. Si después de insertarse el haz de fibras quedan cavidades en el taladro o en la al menos una ranura, éstas se pueden rellenar con adhesivo.
El haz de fibras se introduce en el taladro en particular con un objeto en forma de aguja. Para un mejor guiado con el objeto en forma de aguja, en el haz de fibras puede estar colocada una abrazadera, una brida de cable o similar, en la que se puede enganchar el objeto en forma de aguja.
La impregnación del haz de fibras con una resina antes de insertarse en el taladro y la ranura tiene la ventaja de que la humectación de todo el haz de fibras con resina se puede conseguir también en la zona interior. Para garantizar una adherencia óptima entre el haz de fibras y la estructura portante, la resina para impregnar el haz de fibras presenta en particular la misma base química que el adhesivo para fijar el haz de fibras en el taladro y la ranura. En el caso de la resina, así como del adhesivo se trata en particular de compuestos de resina epoxi. Es posible que en el caso del adhesivo y de la resina se trate del mismo compuesto, siendo la viscosidad ajustada de la resina ligeramente menor que la del adhesivo, lo que mejora a su vez la humectación de las fibras.
Tanto en el adhesivo para fijar el haz de fibras en el taladro y la ranura como en la resina para impregnar eventualmente el haz de fibras se utiliza preferentemente un compuesto de resina epoxi de dos componentes. Los compuestos de resina epoxi adecuados se comercializan, por ejemplo, con la marca Sikadur® de la empresa Sika Schweiz AG.
Los puntos de pegado en la estructura portante están preferentemente limpios, secos y libres de polvo y grasa. En dependencia de los materiales, de los que esté hecha la estructura portante, se pueden aplicar medidas de limpieza o tratamientos previos adecuados.
La disposición según la invención se puede montar en una estructura portante con fines diferentes. En particular, la propia disposición sirve como refuerzo de la estructura portante y/o como elemento de anclaje o como anclaje de una armadura superficial montada en la estructura portante.
En otra forma de realización, la propia disposición puede servir para reforzar una estructura portante. En este caso, varias de las disposiciones descritas se montan en particular a distancias regulares en una estructura portante. En este caso también, la disposición según la invención puede presentar varias ranuras, como se describe antes. Según la invención, la disposición presenta un segundo taladro que discurre hacia la zona interior de la estructura portante, estando situado el segundo taladro en otra cara de la superficie. La al menos una ranura discurre desde el punto de entrada de un taladro, el primer taladro, a lo largo de la superficie de la estructura portante hasta el punto de entrada del segundo taladro, o sea, los dos taladros están unidos entre sí en la zona superficial de la estructura portante mediante la al menos una ranura. Dado que los dos taladros no se encuentran en la misma cara de la superficie de la estructura portante, es decir, hay uno o varios cantos entre las caras, la al menos una ranura discurre también por estos cantos. Según la invención, los dos taladros se encuentran en caras opuestas de la estructura portante y los dos taladros están unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro.
Esto ocurre, por ejemplo, si la disposición según la invención se debe montar en la zona del lado frontal de una pared libre al menos en un lado. En este caso, los dos taladros se pueden crear al perforarse la pared en un punto. Una ranura se realiza en particular de tal modo que une entre sí el punto de entrada y el punto de salida del taladro en la pared más allá del lado frontal. El punto de salida de un taladro en la pared representa el punto de entrada del segundo taladro.
En este tipo de aplicación de la disposición según la invención se puede montar una armadura superficial en la superficie de la estructura portante.
Independientemente de las características de la disposición según la invención, la armadura superficial se monta con preferencia de tal modo que cubre completamente la sección del haz de fibras, que discurre por la superficie de la estructura portante en al menos una ranura, y el taladro o el punto de entrada del taladro en la superficie y queda pegada en toda esta zona a la superficie de la estructura portante.
Como armadura superficial se tienen en cuenta en particular láminas o tejidos que discurren a lo largo de la superficie de una estructura portante y están pegados a la misma, en particular por toda la superficie. Como láminas resultan adecuadas en particular las láminas de banda plana de plástico reforzadas con fibras unidireccionales. El refuerzo de fibras se realiza usualmente con fibras de carbono, aunque se puede realizar también con vidrio, basalto o aramida, como en el haz de fibras. Como matriz de plástico se utiliza en particular una matriz de resina epoxi. Asimismo, una matriz de plástico puede tener adecuadamente una base de poliuretano, éster de vinilo, poliacrilato u otros compuestos que presentan propiedades estructurales. Las láminas de banda plana de plástico adecuadas, reforzadas con fibras, son comercializadas, por ejemplo, con la marca Sika® CarboDur® por la empresa Sika Schweiz AG.
Como tejido resulta adecuado preferentemente un tejido de fibras de carbono, en particular unidireccional, aunque puede estar hecho también de fibras de vidrio, basalto o aramida. A diferencia de las láminas de banda plana de plástico reforzadas con fibras, el tejido no se aplica normalmente sobre la superficie en una matriz de plástico endurecida, sino que se provee de un compuesto endurecible antes o después del montaje en la superficie. En el caso del compuesto endurecible se trata en particular de un compuesto de resina epoxi, pudiéndose utilizar aquí también poliuretano o poliacrilato.
Como tejido resulta adecuado en particular un tejido de fibras de carbono, por ejemplo, comercializado con el nombre SikaWrapp® por la empresa Sika Schweiz AG.
Tanto como matriz de plástico para las láminas de banda plana reforzadas con fibras como para el pegado de las mismas o del tejido a la estructura portante se utilizan preferentemente compuestos de resina epoxi de dos componentes, comercializados, por ejemplo, con la marca Sikadur® por la empresa Sika Schweiz AG.
Como se describe antes, el haz de fibras discurre en la al menos una ranura por cantos que unen entre sí diferentes caras de la superficie de la estructura portante. Este canto presenta preferentemente una forma redondeada en el interior de la ranura. El radio de la forma redondeada es en particular de 0,5 a 10 cm aproximadamente, en particular de 1 a 5 cm.
Mediante la forma redondeada del canto se protege el haz de fibras insertado en el taladro y la ranura, lo que da como resultado un menor número de roturas de fibras y posibilita una transmisión mejorada de la fuerza. Con preferencia, todos los cantos de la estructura portante, por los que debe discurrir una ranura con haz de fibras, están redondeados dentro de la ranura, independientemente de la respectiva forma de realización de la presente invención.
Es posible también que la transición del taladro a la ranura presente una forma redondeada según la descripción precedente.
La disposición según la invención se inserta normalmente en el refuerzo de estructuras portantes existentes, por ejemplo, durante la renovación, el mantenimiento o el refuerzo contra terremotos montado posteriormente en estructuras portantes. Si en el caso de la estructura portante se trata de una estructura de hormigón armado, el refuerzo se realiza en aquel lugar, en el que es insuficiente la armadura de acero o en el que la misma ha sufrido daños debido a un evento imprevisto.
Breve descripción de los dibujos
Por medio de los dibujos se explican detalladamente a continuación tanto ejemplos de realización según la invención como no según la invención. Los elementos iguales están provistos de los mismos números de referencia en las distintas figuras. La invención no está limitada naturalmente a los ejemplos de realización según la invención mostrados y descritos, sino solo por las reivindicaciones adjuntas.
Muestran:
Figuras 1A-2C (no según la invención) estructuras portantes con taladros y ranuras y haces de fibras o hebras de fibras pegados aquí;
Figuras 3A-4B (no según la invención) estructuras portantes con taladros y ranuras y haces de fibras o hebras de fibras pegados aquí y armadura superficial;
Figuras 5A, 5B y 6f (no según la invención) y
Figuras 6A, 6B, 6C, 6D, 6E y 6G (según la invención) formas de realización de estructuras portantes con taladros y ranuras y haces de fibras o hebras de fibras pegados aquí; y
Figuras 7A y 7B (según la invención, el haz de fibras y el adhesivo en la ranura y los taladros no están representados) vistas detalladas de estructuras portantes con cantos redondeados dentro de la ranura.
En las figuras se muestran solo los elementos esenciales para la comprensión inmediata de la invención.
La figura 1A muestra un corte a través de una estructura portante 1 con una superficie compuesta de varias caras 2a, 2b, 2c, discurriendo un taladro 3 desde la cara 2a hasta una zona interior de la estructura portante. Tal taladro está lleno de un adhesivo 12 y de una sección de un haz de fibras 4 que sobresale de este taladro. La estructura portante 1 está provista en la cara 2a de una ranura 5 que se extiende del taladro 3 o del punto de entrada en la cara en una dirección sobre la superficie. La parte del haz de fibras 4, que sobresale del taladro, se encuentra en la ranura 5 y está fijada aquí con el adhesivo 12.
La figura 1B muestra una vista en planta de la disposición no según la invención, mostrada en la figura 1A, discurriendo una única ranura 5 del taladro 3 en una dirección sobre la superficie. Asimismo, toda la parte sobresaliente del haz de fibras se encuentra en la ranura y está fijada aquí con el adhesivo 12.
La figura 1C muestra también una vista en planta de la disposición mostrada en la figura 1A, discurriendo varias ranuras 5 desde el taladro 3 en distintas direcciones sobre la superficie en esta forma de realización. La parte sobresaliente del haz de fibras 4 está dividida en hebras de fibras, presentando con preferencia estas hebras de fibras aproximadamente el mismo espesor, y las hebras de fibras se encuentran en las ranuras y están fijadas aquí con el adhesivo 12.
Las figuras 2A y 2B muestran esencialmente una forma de realización análoga, no según la invención, mostrada en las figuras 1A y 1C, discurriendo las distintas ranuras 5 a partir del taladro 3 radialmente por la superficie de la estructura portante 1.
Independientemente de las formas de realización no según la invención, que se describen arriba, la sección del haz de fibras situada en el taladro representa en particular uno de los dos extremos sueltos del haz de fibras. El otro extremo suelto del haz de fibras representa aquella parte del haz de fibras que sobresale del taladro o se encuentra en la ranura o las ranuras y está fijada aquí.
En otra forma de realización, no según la invención y menos preferida, es posible también doblar un haz de fibras en particular en la zona de su centro o de su centro de gravedad geométrico y superponer así los dos extremos sueltos del haz de fibras. A continuación, el haz de fibras se introduce preferentemente por el extremo doblado en el taladro y los dos extremos sueltos se insertan en la ranura o se reparten en varias ranuras. En ambos casos, la sección del haz de fibras, situada en el taladro, tiene en particular casi la misma longitud que la sección que sobresale del taladro.
La figura 2C muestra una forma de realización no según la invención, en la que una sección central del haz de fibras se encuentra en el taladro. La estructura portante 1, mostrada aquí, presenta una superficie compuesta de varias caras 2a, 2b, 2c, etc., y un primer taladro 3a que discurre desde la cara 2a hasta la zona interior de la estructura
portante. El segundo taladro 3b discurre desde la cara 2b hasta la zona interior de la estructura portante. La cara 2b está opuesta a la cara 2a y los dos taladros 3a y 3b están dispuestos de tal modo que quedan unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro. En el caso mostrado, los dos taladros se pueden realizar naturalmente al perforarse la estructura portante por una cara y al representar así el segundo taladro el punto de salida del primer taladro. Los taladros 3a y 3b están llenos de un adhesivo 12 y de una sección de un haz de fibras 4. En particular en esta forma de realización, un haz de fibras se dispone en el taladro de tal modo que su sección central queda situada en el taladro y sus extremos sueltos sobresalen respectivamente de la superficie de la estructura portante. A partir de los taladros 3a y 3b discurren varias ranuras 5 en distintas direcciones sobre la superficie, por ejemplo, de la manera descrita en la figura 2B. Las partes sobresalientes del haz de fibras 4 están divididas en hebras de fibras y las hebras de fibras se encuentran en las ranuras y están fijadas aquí con adhesivo.
En las figuras 3A (sección transversal) y 3B (vista en planta) se muestra una forma de realización, no según la invención, de la disposición. Una cara 2a de la superficie de una estructura portante 1 presenta varios taladros 3, que discurren hacia la zona interior de la estructura portante 1, y una única ranura 5 respectivamente por taladro, que se extiende a lo largo de la superficie (véase también figura 1B). Los taladros 3 y las ranuras 5 están desplazados uno respecto al otro, pero están situados en su totalidad linealmente en la superficie. Sobre las ranuras 5 con las secciones de los haces de fibras 4 está montada una lámina 6 como armadura superficial, estando pegada dicha lámina al menos en esta zona a la superficie de la estructura portante. En particular, una lámina de este tipo está pegada por toda la superficie de la estructura portante. Las disposiciones, como las mostradas en las figuras 3a y 3B, se encuentran en particular en la zona de las secciones extremas, por ejemplo, en los últimos 0,5 a 1 metro, de las láminas y sirven para una transmisión mejorada de la fuerza entre la estructura portante y la lámina, o sea, como armadura superficial.
La figura 3C muestra una vista en planta de una disposición, no según la invención, que corresponde esencialmente a la de la figura 1C, en la que un tejido 7 está colocado como armadura superficial sobre las ranuras 5 que parten del taladro 3 y están provistas de hebras de fibras del haz de fibras 4 y de adhesivo. Tal tejido está pegado preferentemente por toda la superficie de la estructura portante. El pegado del haz de fibras, pegados por encima de la zona de las ranuras, proporciona una transmisión de fuerza mejorada entre la estructura portante y el tejido, o sea, una armadura superficial.
Una forma de realización de la disposición, no según la invención, como la mostrada en las figuras 1C y 3C, está representada también en la figura 3d . En este caso, el taladro 3, que discurre hacia la zona interior de la estructura portante, se encuentra en un punto de contacto entre dos elementos planos de una estructura portante, por ejemplo, un punto de contacto entre dos paredes o entre una pared y la placa de fondo. En este caso también se ha montado una armadura superficial en forma de un tejido 7 por encima de la zona de anclaje.
En la figura 3E se muestra otra forma de realización no según la invención. La estructura portante 1, mostrada aquí, presenta una superficie compuesta de varias caras 2a, 2b, 2c y un primer taladro 3a que discurre desde la cara 2a hasta la zona interior de la estructura portante. El segundo taladro 3b discurre desde la cara 2b hasta la zona interior de la estructura portante. La cara 2b está opuesta a la cara 2a y los dos taladros 3a y 3b están dispuestos de tal modo que quedan unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro. En el caso mostrado, los dos taladros se pueden realizar naturalmente al perforarse la estructura portante por una cara y al representar así el segundo taladro el punto de salida del primer taladro. Los taladros 3a y 3b están llenos de un adhesivo (no representado) y de una sección de un haz de fibras 4. En particular en esta forma de realización, un haz de fibras se dispone en el taladro de tal modo que su sección central queda situada en el taladro y sus extremos sueltos sobresalen respectivamente de la superficie de la estructura portante. A partir de los taladros 3a y 3b discurren varias ranuras 4 en distintas direcciones sobre la superficie. Las partes sobresalientes del haz de fibras 4 están divididas en hebras de fibras y las hebras de fibras se encuentran en las ranuras y están fijadas aquí con adhesivo. Por encima de las disposiciones descritas está colocado un tejido 7 que discurre por el lado frontal de la estructura portante y está pegado a la estructura portante en la zona de las ranuras que discurren desde el punto de entrada del taladro 3a hasta el del taladro 3b.
Una forma de realización, no según la invención, en la que están presentes asimismo dos taladros unidos entre sí en la prolongación de sus ejes de taladro, está representada en las figuras 3F (sección transversal) y 3G (vista en planta). Una estructura portante en forma de T con una superficie, que comprende varias caras 2a, 2b, etc., en el punto de contacto entre sus dos elementos planos, presenta dos taladros 3a y 3b que unen entre sí las caras 2a y 2b. El haz de fibras 4 está dispuesto en el taladro de tal modo que su sección central se encuentra en el taladro y sus extremos sueltos sobresalen respectivamente de la superficie de la estructura portante. A partir de los taladros discurren respectivamente varias ranuras 5 en distintas direcciones sobre la superficie. Las partes sobresalientes del haz de fibras 4 están dividas en hebras de fibras y las hebras de fibras se encuentran en las ranuras y están fijadas aquí con adhesivo. En las figuras 3H y 3I está representada una posible aplicación de la disposición, no según la invención, que se muestra en las figuras 3F y 3G. En el caso de la estructura portante 1 se trata de una placa de hormigón 10 que presentan varios nervios de refuerzo 11, o sea, secciones en forma de T. Los nervios de refuerzo 11 presentan en la zona de sus puntos de contacto con la placa de hormigón 10 taladros 3 que están colocados de tal modo que dos taladros quedan unidos respectivamente entre sí en la prolongación de sus ejes de taladro. Varias ranuras discurren a lo largo de la superficie de la placa de hormigón a partir del punto de entrada del respectivo
taladro 3. De manera análoga a las formas de realización, no según la invención, que se describen arriba, los taladros y las ranuras están llenos de un haz de fibras o de hebras de fibras del haz de fibras y de un adhesivo. Por encima de las superficies de la placa de hormigón, situadas entre los nervios de refuerzo 11, está dispuesta una armadura superficial en forma de un tejido 7. Tal tejido está pegado en particular por toda la superficie situada debajo.
En las figuras 4A (sección transversal) y 4B (vista en planta) se muestra otra forma de realización no según la invención, en la que las disposiciones, mostradas, por ejemplo, en las figuras 2A y 2B, están montadas a distancias regulares en una estructura portante 1. Las disposiciones pueden estar montadas en una cara de la superficie de la estructura portante o en varias caras. Por encima de las disposiciones, un tejido 7 está pegado también al menos a las disposiciones, en particular por toda la superficie de la estructura portante. El tejido puede discurrir de manera continua por esquinas y cantos en la superficie de la estructura portante.
La figura 5A muestra un corte a través de una forma de realización, no según la invención, de una disposición con una estructura portante 1 con una superficie compuesta de varias caras 2a, 2b, 2c, etc., y un primer taladro 3a que discurre desde la cara 2a hasta la zona interior de la estructura portante. El segundo taladro 3b discurre desde la cara 2b hasta la zona interior de la estructura portante. La cara 2b está opuesta a la cara 2a. Una ranura 5 discurre a partir de un taladro 3a a lo largo de la superficie de la estructura portante hacia el punto de entrada del otro taladro en la estructura portante. La ranura, que une entonces entre sí los dos agujeros de entrada de los taladros, discurre en particular por la vía más corta entre los dos taladros. Sin embargo, en dependencia de los requisitos que ha de cumplir el refuerzo de la estructura portante, es posible también que la ranura asuma otro recorrido entre los taladros, por ejemplo, para garantizar una distribución lo más uniforme posible de la fuerza. En la ranura 5 discurre un haz de fibras 4 que finaliza con sus extremos sueltos en los dos taladros 3a y 3b. Tanto en los taladros como en la ranura hay un adhesivo 12 para fijar el haz de fibras. Una forma de realización similar, no según la invención, como en la figura 5A, está representada también en la figura 5B, en la que el haz de fibras envuelve un nervio de refuerzo 11 de una estructura portante 1.
La figura 6A muestra un corte a través de una forma de realización, según la invención, que corresponde a una variante de la forma de realización, no según la invención, de la figura 5A. A diferencia de la misma, la forma de realización de la figura 6A presenta dos taladros 3a, 3b en diferentes caras 2a, 2b opuestas entre sí de la superficie de la estructura portante, estando dispuestos los dos taladros 3a y 3b de tal modo que quedan unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro. Los agujeros de entrada de los dos taladros 3a y 3b están unidos entre sí, al igual que en la figura 5A, mediante una ranura 5. Tanto los taladros 3a, 3b como la ranura 5 contienen un adhesivo 12 y un haz de fibras 4. El haz de fibras está dispuesto aquí en particular de tal modo que sus dos extremos se solapan. Este solapamiento puede estar presente en el taladro o en cualquier punto de la ranura. La longitud de la zona de solapamiento del haz de fibras se ha seleccionado en particular de tal modo que se garantiza una transmisión de fuerza lo más continua posible, y es de 5 a 50 cm aproximadamente. En dependencia de los requisitos, que ha de cumplir la estructura portante, es posible también enrollar variar veces el haz de fibras alrededor de la estructura portante. Con respecto a las formas de realización de la invención mostradas en las figuras 6A-6D, los dos taladros 3a y 3b están dispuestos de tal modo que quedan unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro, y el haz de fibras puede estar dispuesto de tal modo que al menos se solapan sus dos extremos. De esta manera, el haz de fibras forma un lazo cerrado, mediante lo que tiene lugar la transmisión de la fuerza de empuje entre los dos extremos del haz de fibras, o sea, con un contacto crítico dentro del mismo material. En comparación con formas de realización, en las que los extremos del haz de fibras se insertan en taladros separados y la transmisión de la fuerza de empuje se produce entonces entre la estructura portante y el haz de fibras, o sea, con una unión crítica, las formas de realización preferidas permiten una mayor eficiencia del refuerzo y un aprovechamiento claramente mejor del haz de fibras.
Las figuras 6B y 6C muestran variantes de la forma de realización según la invención, descrita en la figura 6A. En este caso se muestran disposiciones según la invención que se pueden utilizar, por ejemplo, para reforzar una columna rectangular como componente de una estructura portante. La figura 6C muestra que es posible también que el haz de fibras 4 se guie varias veces través de un taladro, pero que discurra en dos ranuras diferentes desde el punto de entrada del primer taladro hasta el del segundo taladro. Por la otra parte, la forma de realización de la figura 6C se puede crear al dividirse la parte del haz de fibras, sobresaliente del taladro, en dos hebras de fibras que discurren a continuación en ranuras diferentes.
La figura 6D muestra una variante de la forma de realización representada en la figura 5B, en la que el haz de fibras 4 envuelve completamente el nervio de refuerzo 11.
La figura 6E muestra una vista lateral de una estructura portante que comprende las variantes de la disposición según la invención, que aparecen representadas en las figuras 6A, 6b y 6C. En dependencia de los requisitos, las distintas variantes se pueden combinar entre sí o varias disposiciones idénticas se montan de manera continua en una estructura portante.
La figura 6G muestra una estructura portante 1 que comprende una placa de fondo 10 y una pared levantada sobre la misma, estando provista la pared en su zona inferior de varias disposiciones según la invención que corresponden
a las de la figura 6A. Sobre estas disposiciones se puede colocar opcionalmente también un tejido para el refuerzo adicional de la estructura portante (no representado aquí).
La figura 6F muestra una columna cilíndrica que comprende varias disposiciones no según la invención.
La figura 7A muestra una vista detallada de una sección de una estructura portante 1 con una superficie compuesta de varias caras 2a, 2b, 2c, discurriendo un taladro 3 desde una cara 2a hasta una zona interior de la estructura portante. La estructura portante 1 está provista en la cara 2a, desde la que el taladro discurre hasta una zona interior de la estructura portante, de una ranura 5 que se extiende a partir del taladro en una dirección sobre la superficie.
La ranura 5 discurre por un respectivo canto 8 que une entre sí las dos caras 2a y 2c o 2c y 2b de la superficie de la estructura portante, presentando este canto 8 una forma redondeada 9 en el interior de la ranura 5. La figura 7B muestra un corte a través de una zona de una estructura portante 1 que presenta dos taladros 3a, 3c en diferentes caras 2a, 2c, opuestas entre sí, de la superficie de la estructura portante, estando dispuestos los dos taladros 3a y 3c de tal modo que quedan unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro. Los agujeros de entrada de los dos taladros 3a y 3b están unidos entre sí mediante una ranura 5. Los cantos 8 presentan respectivamente una forma redondeada 9 dentro de la ranura 5. En este caso también, las respectivas transiciones del taladro a la ranura pueden presentar una forma redondeada según la descripción precedente.
Ejemplos
A continuación se mencionan ejemplos de realización no según la invención.
Cuerpos de ensayo
Como cuerpos de ensayo se fabricaron cubos de hormigón con una longitud de canto de 20 cm, utilizándose para todos los cubos un hormigón del mismo lote. Los cubos de hormigón estuvieron almacenados durante 28 días a una temperatura de 23 °C y una humedad relativa del aire del 50 %. Los cubos de hormigón se lijaron en un lado para eliminar la pasta de cemento. En el centro de la superficie tratada se realizó un taladro con un diámetro de 20 mm y una profundidad de 100 mm. Dos cubos de hormigón se dejaron sin taladro. A partir del taladro se realizaron de una manera uniforme respectivamente ocho ranuras en los cubos de hormigón alrededor del taladro con una amoladora angular. Las ranuras tenían una anchura de 5 mm y una profundidad de 5 mm y se extendían por una longitud de 8 cm. El ángulo entre la ranuras era respectivamente de 45°. En cuatro cubos de hormigón se realizaron respectivamente solo cinco ranuras semicirculares. Los cantos en la transición del taladro a las ranuras se redondearon ligeramente. En dos cubos no se realizó ninguna ranura. A continuación, los cubos de hormigón se limpiaron reiteradamente en la superficie tratada y en el interior del taladro con aire comprimido y un cepillo, eliminándose así en gran medida el polvo.
Sobre la superficie tratada de los cubos de hormigón sin taladro se aplicó mediante una llana dentada el producto Sikadur®-330, comercializado por la empresa Sika Schweiz AG, con un espesor de capa de 1 mm aproximadamente. En los cubos de hormigón con taladro, el taladro se llenó de abajo hacia arriba, al igual que las ranuras, con Sikadur®-330. En este sentido se tuvo cuidado de que no quedara aire en el taladro.
Un haz de fibras con una longitud de 20 cm y una superficie de sección transversal de fibra de 25 mm2 aproximadamente se impregnó completamente de Sikadur® 300 de la empresa Sika Schweiz AG con un pincel. Una brida de cable se colocó a continuación en un extremo suelto del haz de fibras impregnado y se apretó y cortó. Con ayudad de una aguja de tejer que se enganchó en la abrazadera de cable, el haz de fibras se introdujo en el taladro hasta hacer tope. El extremo sobresaliente del haz de fibras se dividió en hebras de fibras, debiendo estar en correspondencia el número de hebras de fibras con el número de ranuras realizadas previamente, y se insertó en las ranuras. En los cubos de hormigón sin ranuras, el extremo sobresaliente del haz de fibras se abrió uniformemente y se extendió por la superficie tratada del cubo de hormigón.
En la superficie tratada del cubo de hormigón se distribuyó uniformemente Sikadur®-330 sobre las ranuras con el haz de fibras, de modo que toda la superficie tratada quedó cubierta con suficiente adhesivo.
Un tejido proporcionado de SikaWrap® 300 C NW (anchura de 20 cm, longitud de 180 cm) se laminó con Sikadur®-300 mediante un rodillo de pintura en la zona de los últimos 20 cm de sus extremos sueltos. Un extremo suelto laminado se colocó sobre la superficie tratada del cubo de hormigón y se presionó aquí con un rodillo de pintura. Sobre el tejido colocado se aplicó Sikadur®-330 con una llana dentada. El tejido se dobló en forma de un lazo y el otro extremo suelto y laminado se colocó en el mismo punto del cubo de hormigón, de modo que los dos extremos del tejido quedaron situados uno sobre el otro. El tejido se presionó a su vez con el rodillo de pintura. Mediante una espátula con la anchura del cubo de hormigón se eliminó el exceso de adhesivo del cuerpo de ensayo.
Los cuerpos de ensayo fabricados de esta manera se mantuvieron durante 7 días a una temperatura de 23 °C y una humedad relativa del aire del 50 % para que el adhesivo se pudiera endurecer.
De la misma manera se fabricaron también cuerpos de ensayo con haz de fibras de fibras de vidrio con una superficie de sección transversal de fibra de aproximadamente 25 mm2.
Se fabricaron respectivamente dos cuerpos de ensayo idénticos de cada tipo. Los resultados de las mediciones representan el valor promedio de las mediciones en los dos cuerpos de ensayo idénticos.
Método de medición
Se midió la resistencia a la tracción y al cizallamiento de diferentes cuerpos de ensayo de acuerdo con la norma ISO 527-4/EN 2561 con una velocidad de medición de 2 mm/min a una temperatura de 23 °C y una humedad relativa del aire del 50 %.
La resistencia a la tracción y al cizallamiento de la unión pegada se comprobó al colocarse el lazo formado por el tejido SikaWrap-300 C NW alrededor de un tubo de acero unido al bastidor móvil de la máquina de ensayo. El cubo de hormigón se unió al bastidor fijo de la máquina de ensayo mediante un travesaño de acero colocado encima y barras roscadas.
Resultados
Lista de números de referencia
1 Estructura portante
2 Caras (2a, 2b, 2c)
3 Taladro (3a, 3b, 3c)
4 Haz de fibras o hebras de fibras
5 Ranura
6 Lámina
7 Tejido
8 Canto
9 Forma redondeada
10 Placa de hormigón
11 Nervio de refuerzo
12 Adhesivo
Claims (5)
1. Disposición que comprende una estructura portante (1) con una superficie formada por varias caras (2a, 2b, 2c), discurriendo un taladro (3) desde una de las caras hasta una zona interior de la estructura portante (1) y estando lleno este taladro (3) de un adhesivo (12) y de una sección de un haz de fibras (4) que sobresale de este taladro (3), estando provista la estructura portante (1) en una cara (2a), desde la que el taladro (3) discurre hasta la zona interior de la estructura portante (1), de al menos una ranura (5) que se extiende desde el taladro (3) en al menos una dirección sobre la superficie y estando situada la parte sobresaliente del haz de fibras (4) al menos parcialmente en la al menos una ranura (5) y estando fijada aquí con el adhesivo (12), discurriendo un segundo taladro (3b) desde otra cara (2b, 2c) de la superficie de la estructura portante (1) hasta la zona interior de la estructura portante (1) y discurriendo la al menos una ranura (5) desde el punto de entrada de un taladro (3a) a lo largo de la superficie de la estructura portante (1) hasta el punto de entrada del segundo taladro (3b), discurriendo la sección sobresaliente del haz de fibras (4) al menos parcialmente en la al menos una ranura (5) y finalizando en el segundo taladro (3b) y estando fijada aquí con el adhesivo (12), caracterizada por que la otra cara es una cara opuesta a una cara, por que los dos taladros (3b) están unidos entre sí en la prolongación de sus respectivos ejes de taladro y por que la ranura (5) discurre por al menos un canto (8) que une entre sí las dos caras de la superficie de la estructura portante (1).
2. Disposición de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el al menos un canto (8) presenta una forma redondeada (9) en el interior de la ranura (5).
3. Disposición de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que la superficie de la estructura portante (1) está unida al menos parcialmente con al menos una armadura superficial, en particular una lámina (6) y/o al menos un tejido (7), estando pegada la armadura superficial a la superficie de la estructura portante (1) al menos en la zona de la sección del haz de fibras (4) que se fijó en la ranura (5) mediante el adhesivo (12).
4. Disposición de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el haz de fibras (4) está dispuesto de tal modo que al menos se solapan sus dos extremos, formando el haz de fibras (4) un lazo cerrado.
5. Disposición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que una longitud de la zona de solapamiento del haz de fibras (4) es de 5 a 50 cm.
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