CUERPO DE ARMADURA DE MATERIAL PLASTICO REFORZADO CON FIBRAS.

Cuerpo de refuerzo (1) para construcciones, en particular para construcciones realizadas en hormigón,

cuyo cuerpo de refuerzo comprende una serie de varillas de refuerzo (2a, 2b) conectadas entre sí por medios de unión (5) en puntos de unión (4) y que están realizadas en un material plástico reforzado con fibras, comprendiendo dichos medios de unión (5) fibras de unión (6) que están embebidas en una matriz (7) de material plástico, caracterizado porque las fibras de unión (6) están arrolladas varias veces alrededor de las varillas de refuerzo (2a, 2b) en los puntos de unión (4), de manera tal que cuando un esfuerzo de tracción o de compresión actúa transversalmente con respecto al eje longitudinal de una primera varilla de refuerzo (2a, 2b) en la dirección longitudinal de una segunda varilla de refuerzo (2b, 2a), se consigue una fuerza de unión S que satisface la ecuación S > 0,3 * AS * RB para un punto de unión individual (4), siendo AS la superficie en sección transversal de la segunda varilla de refuerzo (2b, 2a) y RB el esfuerzo de trabajo permisible de la segunda varilla de refuerzo (2b, 2a)

Cuerpo de armadura de material plástico reforzado con fibras.

La presente invención se refiere a un cuerpo de armadura para construcciones, preferentemente para construcciones realizadas en materiales de hormigón o de otros materiales que fraguan hidráulicamente, que se pueden mezclar en especial asimismo con otros materiales, por ejemplo, materiales llamados áridos, según la parte introductoria de la reivindicación 1. El cuerpo de armadura comprende varias varillas de refuerzo unidas entre sí mediante medios de unión en lugares de unión, cuyas varillas de refuerzo están constituidas mediante materiales plásticos, reforzados mediante fibras. Las varillas de refuerzo individuales pueden tener las longitudes y formas en sección transversal deseadas, así como zonas extremas conformadas de la forma deseada. Preferentemente, las varillas de refuerzo tienen una sección transversal redonda, en especial, como mínimo, aproximadamente circular, y una dirección longitudinal que, como mínimo en lo esencial, es rectilínea.

La utilización de cuerpos de armadura es conocida de modo general. Se utilizan para el aumento de la resistencia mecánica, en especial para el aumento de la resistencia a la tracción, de obras de hormigón. El hormigón es la parte componente principal de muchas obras de construcción, por ejemplo, construcciones o puentes. Para poder resistir las cargas que se presentan en la utilización, se deben incorporar, no obstante, sobretodo perfiles de refuerzo que resistan los esfuerzos de tracción en forma de armadura en el hormigón. Además, se han demostrado como refuerzos adecuados para construcciones de hormigón las varillas de refuerzo o cuerpos de armadura de acero desde hace muchos años.

No obstante, las armaduras de acero pueden presentar corrosión en caso de que las condiciones de utilización sean especialmente duras, en especial en ambientes húmedos o químicos. La corrosión de las armaduras de acero conduce a la reducción de las fuerzas de adherencia, o bien al empeoramiento del acoplamiento entre acero y hormigón, lo cual resulta en grietas y deformaciones del hormigón. Esto determina no solamente un aspecto poco agradable de las construcciones afectadas, sino que la corrosión de las armaduras de acero puede conducir finalmente a la debilitación, e incluso a la rotura, de la construcción, lo cual significa un grave peligro. Por los daños de la construcción producidos por la corrosión se generan trabajos de reparación y de mantenimiento de elevado coste, para evitar los peligros consiguientes.

Para evitar los problemas de corrosión, es conocida también la realización de las armaduras con perfiles de refuerzo pesados o no sujetos a corrosión, por ejemplo, con aceros galvanizados, aceros recubiertos de resinas epoxi, o con acero inoxidable. Sin embargo, también estos cuerpos de armadura son utilizables solamente de forma limitada en condiciones ambientales determinadas, por ejemplo, en caso de elevadas cargas de cloro, además, producen elevados costes, lo que resulta contrario a una utilización generalizada.

Además, se producen también efectos perjudiciales para el medio ambiente. Dado que los cuerpos de armadura protegidos contra la corrosión son demasiado caros, se recomienda la aplicación de hormigón con un grosor de 75 mm a 120 mm sobre las armaduras de acero conocidas hasta el momento para recubrir suficientemente los perfiles de refuerzo de acero, persiguiendo de esta manera evitar su corrosión. A causa de la elevada cantidad de hormigón relacionada con ello, se produce una fuerte carga sobre los recursos naturales no renovables. Además, por la elevada producción de cemento, se emite un exceso innecesario de CO₂.

Como sustitución de las armaduras de acero, que son propensas a la corrosión, se ha recomendado la utilización de cuerpos de armadura de materiales plásticos reforzados con fibras, que se designan internacionalmente como "FRP-rebar" (FRP = Plástico Reforzado con Fibras). Estos cuerpos de armadura FRP son resistentes contra la corrosión y relativamente económicos, de manera que se puede luchar de manera efectiva y duradera contra los problemas relacionados con la corrosión con costes reducidos.

Los materiales plásticos reforzados con fibras comprenden materiales de fibras combinados, en los que el material plástico es combinado con fibras que comprenden otro material para conseguir efectos sinérgicos y características mejoradas del material plástico, en especial mejoradas en el sentido deseado, en especial en cuanto a características mecánicas. Como fibras, pueden ser utilizadas, por ejemplo, fibras de vidrio, que son incorporadas preferentemente en sentido longitudinal de un perfil, con lo que se designa como orientación unidireccional de las fibras dentro del material plástico. Múltiples fibras orientadas paralelamente entre sí, que tienen un diámetro, por ejemplo, de 10 a 30 µm, quedan rodeadas por una matriz de resina de material plástico. En esta situación, las fibras transmiten al material combinado su elevada resistencia en sentido longitudinal, mientras que la matriz de la resina actúa fijando las fibras en su posición y protegiéndolas simultáneamente contra influencias perjudiciales.

Aparte de varillas de refuerzo individuales, se conocen también armaduras de refuerzo del tipo indicado al principio de materiales plásticos reforzados mediante fibras. Como medio de unión para efectuar la unión de las varillas individuales de material plástico entre sí, se utiliza frecuentemente alambre, en especial los alambre llamados convencionalmente como alambres de arriostrar que son susceptibles de corrosión y que pueden conducir a los problemas antes mencionados. Además, estas uniones de alambre constituyen solamente una seguridad temporal de transporte y montaje y, por el contrario, después del endurecimiento del hormigón, no realizan ninguna aportación significativa en el aumento de las fuerzas de tracción, compresión y cizalladura del elemento de hormigón. Estos cuerpos de armadura con varillas de refuerzo unidas mediante alambres son conocidos, por ejemplo, por el documento WO 01/26974 A2.

También se utilizan las llamadas bridas de cables de material plástico que son conocidas del campo de las instalaciones eléctricas para la unión de las varillas individuales. No obstante, de esta manera solo se puede conseguir una resistencia extraordinariamente limitada, igual que en la utilización de alambre y las varillas de refuerzo individuales tienen siempre una relativa capacidad de desplazamiento fácil entre sí. Asimismo, estos medios de unión conducen principalmente a cuerpos de armadura que no aumentan de manera óptima la capacidad de carga del cuerpo de hormigón.

Además, es conocido entrelazar las varillas de refuerzo individuales de material plástico reforzadas con fibras entre sí, lo cual significa una notable complicación técnica de fabricación y los correspondientes costes elevados. Además, en el caso de dicho entrelazamiento, por lo menos las varillas de refuerzo individuales deben ser deformadas, de manera que esa forma de unión no puede ser utilizada para varillas de refuerzo completamente endurecidas.

Por el documento EP 0 387 968 A1 correspondiente a la patente alemana DE 690 02 071 T2 se conoce también como cuerpo de armadura la utilización de una tela de rejilla del tipo antes indicado, en la que los medios de unión comprenden un hilado de urdimbre que está incorporado en una matriz de material plástico como fibras de unión. No obstante, en este tejido con ligamento de vuelta, las fibras se curvan solamente en medida muy reducida correspondiente a un índice muy reducido de curvado de máximo 0,03, de manera que discurren casi de manera recta, esencialmente de forma paralela a una varilla de refuerzo y, por lo tanto, en los puntos de unión establecen contacto sobre las varillas de refuerzo, que discurren transversalmente, solo por una cara en una zona circundante muy reducida. Este tipo de entrelazamiento puede llevar solamente en todo caso a un cuerpo de armadura que solamente presenta una resistencia relativamente pequeña y, por lo tanto, no puede producir un refuerzo óptimo de la construcción de hormigón.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención conseguir un cuerpo de armadura constructivamente simple del tipo indicado al principio, en el que las varillas de refuerzo individuales están unidas entre sí de manera simple y eficaz, de forma que se consigue una resistencia muy elevada y simultáneamente resulta posible una fabricación económica.

Este objetivo se consigue según la invención se acuerdo con el cuerpo de...

1. Cuerpo de refuerzo (1) para construcciones, en particular para construcciones realizadas en hormigón, cuyo cuerpo de refuerzo comprende una serie de varillas de refuerzo (2a, 2b) conectadas entre sí por medios de unión (5) en puntos de unión (4) y que están realizadas en un material plástico reforzado con fibras, comprendiendo dichos medios de unión (5) fibras de unión (6) que están embebidas en una matriz (7) de material plástico, caracterizado porque las fibras de unión (6) están arrolladas varias veces alrededor de las varillas de refuerzo (2a, 2b) en los puntos de unión (4), de manera tal que cuando un esfuerzo de tracción o de compresión actúa transversalmente con respecto al eje longitudinal de una primera varilla de refuerzo (2a, 2b) en la dirección longitudinal de una segunda varilla de refuerzo (2b, 2a), se consigue una fuerza de unión S que satisface la ecuación S > 0,3 * A_S * R_B para un punto de unión individual (4), siendo A_S la superficie en sección transversal de la segunda varilla de refuerzo (2b, 2a) y R_B el esfuerzo de trabajo permisible de la segunda varilla de refuerzo (2b, 2a).

2. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de unión (6) están arrolladas en diferentes direcciones alrededor de un punto de unión (4).

3. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las fibras de unión (6) en una varilla de refuerzo (2a, 2b) o en ambas varillas de refuerzo (2a, 2b) se cortan entre sí, como mínimo en un punto.

4. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las fibras de unión (6) comprenden fibras de vidrio y/o fibras de aramida y/o fibras de carbono.

5. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras de unión (6) y/o el material plástico de la matriz de plástico (7) en los puntos de unión (4) consiste en el mismo material que las fibras y/o material plástico de las varillas de refuerzo (2a, 2b).

6. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas de refuerzo (2a, 2b) tienen un perfil externo que está realizado específicamente como un perfil con capacidad de roscado o preferentemente en forma de una rosca.

7. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas de refuerzo (2a, 2b) están dispuestas por lo menos sustancialmente perpendiculares entre sí.

8. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas de refuerzo (2a, 2b) están dispuestas como mínimo sustancialmente de forma bidimensional con la estructura de un elemento plano (1, 10).

9. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 8, caracterizado porque todas las varillas de refuerzo (2a, 2b) se extienden en línea recta, de manera que un primer grupo de varillas de refuerzo (2a) se extiende en un primer plano (3 a) y de manera que un segundo grupo de varillas de refuerzo (2b) se extiende en un segundo plano (3b) en paralelo al primer plano (3a).

10. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas de refuerzo (2a, 2b) forman un cuerpo de refuerzo tridimensional (11, 12), en particular un poste de refuerzo (11) o una jaula de refuerzo (12).

11. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 10, caracterizado porque como mínimo varillas individuales de refuerzo (2a, 2b) están curvadas en secciones del mismo o de forma completa.

12. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 11, caracterizado porque una serie de varillas de refuerzo (2a) están realizadas con una forma circular y están conectadas en el interior y/o el exterior a una serie de varillas de refuerzo (2b) que se extienden como mínimo aproximadamente en línea recta, para formar un cuerpo de refuerzo tubular (11).

13. Cuerpo de refuerzo, según la reivindicación 11, caracterizado porque una serie de varillas de refuerzo (2a) están curvadas según un ángulo, por lo menos en secciones de las mismas, y están realizadas en forma de un rectángulo y están conectadas en el interior y/o en el exterior a una serie de varillas de refuerzo (2b) que se extienden como mínimo aproximadamente en línea recta para formar un cuerpo de refuerzo (12) de forma paralelepipédica.

14. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz de plástico (7) está completamente endurecida con las fibras de unión (6) embebidas en la misma.

15. Cuerpo de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque dicho cuerpo de refuerzo está realizado en forma de preimpregnacion, de manera que la matriz de plástico (7) con las fibras de unión (6) embebidas en la misma están preendurecidas en un grado tal que se consigue un cierto grado de movilidad en los puntos de unión (4), de manera que la matriz de plástico (7) es endurecible de manera completa mediante aplicación de calor.