METODO PARA REFORZAR UNA ESTRUCTURA, MATERIAL DE REFUERZO DE UNA ESTRUCTURA Y ESTRUCTURA REFORZADA.

Un método para reforzar una estructura, que comprende la etapa (A) de proporcionar una capa de material flexible (13) y una placa de material plástico (15) que contiene hilos de fibra de vidrio de refuerzo (1a) impregnada con una resina de matriz sobre una superficie de una estructura (11) de hormigón,

de forma que dicha capa de material flexible (13) está interpuesta entre dicha placa (15) y la estructura (11), y fijada a dicha placa mediante adhesivo con una fuerza de unión mayor que la resistencia a la tracción del hormigón,

teniendo dicha capa de material flexible (13) un alargamiento a la tracción de 10 a 200% a la carga máxima a 23ºC, y de 10 a 200% a la carga máxima a 5ºC, y una resistencia a la tracción de 0,1 a 50 N/mm2 a 23ºC y de 0,1 a 50 N/mm2 a 5ºC,

en donde dicha capa de material flexible (13) tiene un mayor alargamiento a la tracción a la carga máxima que el de dicha resina de matriz en dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a)

Método para reforzar una estructura, material de refuerzo de una estructura y estructura reforzada.

La presente invención se refiere a un método para reforzar estructuras de hormigón, tales como vigas, columnas, bloques, paredes, bloques, vigas RC, bloques, túneles de ferrocarril, túneles de carretera, túneles de montaña, túneles acueducto para estaciones de producción de energía hidroeléctrica, túneles para canales de toma, túneles para canales de toma a presión, otros diversos túneles, estructuras subterráneas tales como tubos Hume, que están sometidas a tensión tal como una presión interna y/o externa, puentes que tienen una superficie curva, y alcantarillas en forma de U, por medio de una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo. La presente invención se refiere también a refuerzos de estructuras para su uso en el método de refuerzo anterior, y a estructuras reforzadas con los mismos.

Recientemente se han visto algunas estructuras de hormigón o acero cuyas propiedades en el momento del diseño dejan de conservarse debido al deterioro de elementos estructurales a lo largo del tiempo. Se ha realizado el refuerzo o la reparación de tales estructuras, como por ejemplo el refuerzo para mejorar sus propiedades de resistencia a los terremotos, la reparación para suprimir el deterioro de elementos estructurales, o el refuerzo para mejorar su funcionalidad.

Los métodos de refuerzo convencionales incluyen, por ejemplo, fijar hojas que contienen fibras de refuerzo, tales como hojas con fibras de refuerzo y/o placas de material plástico reforzadas con fibras, sobre la superficie de una estructura que ha de ser reforzada para integrar la hoja con la estructura. Este método de refuerzo ha sido adoptado generalmente con muchos resultados satisfactorios. Por otra parte, también se conocen métodos para reforzar la superficie de hormigón de las paredes interiores de un túnel, que incluyen forrar la superficie exterior del hormigón con hormigón proyectado o con placas PC, y opcionalmente entibar con placas de forro y aceros H, y ayustar placas de acero. También se conocen métodos para reparar o reforzar túneles de canal de toma y similares para resolver problemas tales como fugas de agua, disminución de la resistencia debida a presiones internas y externas, o disminución en el suministro real de agua. Estos métodos incluyen, por ejemplo, un método de pulverización en el que un mortero que contiene fibras de acero o un hormigón que contiene fibras de acero, es pulverizado sobre la superficie del forro de hormigón existente, un método de pintura en el que el mortero de resina o el mortero que contiene fibras de acero es aplicado como una pintura sobre la superficie, un método de colada, y un método de fijación.

Entre los diversos métodos mencionados anteriormente, por ejemplo, cuando se lleva a cabo el método de fijar hojas que contienen fibras de refuerzo sobre una superficie de la estructura, usando hojas que son difíciles de romper y con una elevada resistencia a la tracción, las hojas proporcionan un excelente efecto reforzante, siempre y cuando las hojas se fijen a la estructura. En el estadio final de la vida de la estructura, sin embargo, las hojas que contienen fibras de refuerzo tienden a separarse de la estructura antes de romperse, perdiendo el efecto reforzante, lo que finalmente conduce a la rotura de la estructura.

Con el fin de subsanar tales inconvenientes, se han propuesto métodos para prevenir que se separen las hojas que contienen fibras de refuerzo de la estructura. Tales métodos incluyen, por ejemplo, proporcionar un material adicional que contiene fibras de refuerzo para fijar las hojas para refuerzo a la estructura, o fijar las hojas a la estructura por medio de anclajes o placas de metal. Con estos métodos, sin embargo, es difícil disfrutar del uso máximo de la resistencia de la hoja, o el proceso de trabajado puede complicarse. Además, en el caso de estructuras para túnel que tienen una superficie curva, incluso un pequeño desplazamiento tenderá a causar la separación de las hojas de la pared interior de la estructura del túnel, y por tanto es difícil de obtener el efecto reforzante.

El documento US 5.632.307 describe un método para reforzar partes defectuosas de una tubería en el cual se ex-cava el suelo de los alrededores de la tubería para exponer las partes deterioradas, se retira cualquier posible material de protección de corrosión, y se limpia la superficie de la tubería. Las estrías, mellas y picaduras se rellenan con un material de relleno no curado, y la parte defectuosa de la tubería se envuelve con varias vueltas de un material de alta resistencia a la tracción, con una capa de adhesivo curable aplicada entre las vueltas adyacentes.

El documento JP-A-9 078 848 describe un método para reforzar una estructura, que comprende la etapa de proporcionar una capa de material flexible y una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo impregnados con una resina matriz sobre una superficie de una estructura de hormigón, de forma que dicha capa de material flexible está interpuesta entre dicha hoja y la estructura.

También se conoce un método en el que las hojas que contienen fibras de refuerzo son pegadas a la superficie interior de la pared de una estructura con un adhesivo. Sin embargo, los adhesivos convencionales son solamente para pegar las hojas, y se proporciona poco efecto de amortiguamiento entre las hojas y la estructura. Por tanto, no se consigue prevenir la separación de una forma suficiente y duradera. Incidentalmente, los adhesivos convencionales pueden formar solamente una capa que tiene un alargamiento a la tracción inferior al 5% a la carga máxima a 23ºC.

Es por tanto un objeto de la presente invención proporcionar un método para reforzar una estructura con una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo, método por el cual la separación de la hoja se evita lo suficiente, incluso cuando la hoja es proporcionada sobre la superficie de estructuras tales como vigas, columnas, o vigas RC, o sobre superficies curvadas, se disfruta del uso máximo de la resistencia de la hoja, y las estructuras de hormigón o acero existentes son reforzadas de una manera efectiva.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar, para reforzar una estructura con una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo, una hoja de refuerzo de la estructura que contiene hilos de fibra de refuerzo y un refuerzo de estructura que la utiliza, que se evita eficazmente que se separe, muestra la máxima resistencia, y es adecuada para un refuerzo fácil y suficiente.

Es otro objeto más de la presente invención proporcionar una estructura reforzada de hormigón o de acero cuya resistencia y duración son reforzadas.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método según la reivindicación 1ª.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona también un refuerzo de estructura según la reivindicación 12ª.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona además una estructura reforzada en la que el refuerzo de estructura mencionado anteriormente es proporcionado sobre una superficie de una estructura de hormigón; véase la reivindicación 13ª.

La Fig. 1 es una vista esquemática en perspectiva que muestra un material de refuerzo para una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo.

La Fig. 2 es una vista esquemática en perspectiva que muestra otro material de refuerzo para una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo.

La Fig. 3 es una vista esquemática en perspectiva que muestra otro material de refuerzo más para una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo.

La Fig. 4 es una vista esquemática en perspectiva que muestra otro material de refuerzo para una hoja que contiene hilos de fibra de refuerzo.

La Fig. 5 es una ilustración para explicar un método de refuerzo.

La Fig. 6 es una ilustración para explicar una realización de un método de refuerzo de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 7 es una ilustración para explicar una realización de una estructura reforzada de acuerdo con la presente invención, que es una estructura de hormigón que tiene una superficie curva en su pared interior.

La Fig. 8 es una ilustración para explicar cómo se refuerza una pieza de ensayo usada en las pruebas de los Ejemplos 1-1 a 1-4 y Ejemplos Comparativos 1-1 a 1-3.

La Fig. 9 es una gráfica que muestra la distribución de la deformación de una hoja usada en el Ejemplo 1-1.

La Fig. 10 es una...

1. Un método para reforzar una estructura, que comprende la etapa (A) de proporcionar una capa de material flexible (13) y una placa de material plástico (15) que contiene hilos de fibra de vidrio de refuerzo (1a) impregnada con una resina de matriz sobre una superficie de una estructura (11) de hormigón, de forma que dicha capa de material flexible (13) está interpuesta entre dicha placa (15) y la estructura (11), y fijada a dicha placa mediante adhesivo con una fuerza de unión mayor que la resistencia a la tracción del hormigón,

teniendo dicha capa de material flexible (13) un alargamiento a la tracción de 10 a 200% a la carga máxima a 23ºC, y de 10 a 200% a la carga máxima a 5ºC, y una resistencia a la tracción de 0,1 a 50 N/mm² a 23ºC y de 0,1 a 50 N/mm² a 5ºC,

en donde dicha capa de material flexible (13) tiene un mayor alargamiento a la tracción a la carga máxima que el de dicha resina de matriz en dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a).

2. El método según la reivindicación 1ª, en el que la estructura se elige entre el grupo que consiste en vigas, columnas, losas, bloques, vigas RC, túneles, tubos, tuberías, ductos, conducciones, puentes que tienen una superficie curva, y alcantarillas en forma de U.

3. El método según la reivindicación 1ª, en el que dicha estructura tiene una superficie curva en su pared interna, y en el que dicha etapa (A) comprende proporcionar dicha capa de material flexible (13) y dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a) al menos sobre dicha superficie curva en la pared interna de dicha estructura, con dicha capa de material flexible (13) interpuesta entre dicha placa (15) y la estructura, de forma que dichos hilos de fibra de refuerzo (1a) de dicha placa (15) están dispuestos a lo largo de una curvatura de dicha superficie curva.

4. El método según la reivindicación 1ª, en el que dicha estructura tiene una superficie de la pared interna anular, y en el que dicha etapa (A) comprende proporcionar dicha capa de material flexible (13) y dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a) continuamente en una dirección circular de dicha superficie de la pared interna sobre al menos una porción de una longitud de dicha estructura, con dicha capa de material flexible (13) interpuesta entre dicha placa (15) y la estructura, de forma que dichos hilos de fibra de refuerzo (1a) de dicha placa (15) están dispuestos en una dirección circular de dicha pared interna anular.

5. El método según la reivindicación 1ª, en el que dicho material flexible (13) comprende de 10 a 100% en peso de una resina y de 10 a 100% en peso de una carga, teniendo dicha resina un módulo de elasticidad en tracción de 0,1 a 50 N/mm² a 23ºC cuando está curada.

6. El método según la reivindicación 1ª, en el que dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a) impregnados con una resina de matriz comprende un material de refuerzo que tiene una diversidad de hilos de fibra de refuerzo longitudinales dispuestos paralelos entre sí en una dirección longitudinal de dicha placa (15).

7. El método según la reivindicación 6ª, en el que dicho material de refuerzo tiene además una diversidad de hebras transversales (2a) dispuestas paraleles entre ellas en una dirección transversal de dicha placa (15), siendo elegidas dichas hebras transversales (2a) entre el grupo que consiste en hilos de fibra de refuerzo transversales y hebras transversales suplementarias, y en el que dichos hilos de fibra de refuerzo longitudinales y dichas hebras transversales forman una estructura tejida.

8. El método según la reivindicación 7ª, en el que dichos hilos de fibra de refuerzo longitudinales y dichas hebras transversales (2a) están pegadas y fijadas entre sí con elementos de fijación.

9. El método según la reivindicación 6ª, en el que dicho material de refuerzo tiene además una diversidad de hebras suplementarias longitudinales (2b) dispuestas paralelas entre sí en una dirección longitudinal de dicha placa (15), y una diversidad de hebras suplementarias transversales (2a) dispuestas paralelas entre sí en una dirección transversal de dicha placa (15), teniendo dicho material de refuerzo una estructura tejida en la que dichos hilos de fibra de refuerzo longitudinales (1a) están sustancialmente no doblados con dichas hebras suplementarias longitudinales y transversales.

10. El método según la reivindicación 6ª, que comprende además un soporte para soportar dicho material de refuerzo, en el que dicho material de refuerzo se fija a dicho soporte por medio de un aglutinante.

11. El método según la reivindicación 1ª, en el que dicha capa de material flexible (13) tiene un espesor de 100 a 2000 µm.

12. Un refuerzo de estructura para reforzar una estructura de hormigón, comprendiendo dicho refuerzo una capa de material flexible (13) y una placa de material plástico (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a) impregnados con una resina de matriz, dicha capa de material flexible (13) a interponer entre la estructura y dicha placa (15), estando dicha capa de material flexible (13) fijada a dicha placa (15) mediante adhesivo con una fuerza de unión mayor que la resistencia a la tracción del hormigón, y teniendo un alargamiento a la tracción de 10 a 200% a la carga máxima a 23ºC y de 10 a 200% a la carga máxima a 5ºC, y una resistencia a la tracción de 0,1 a 50 N/mm² a 23ºC y de 0,1 a 50 N/mm² a 5ºC,

en donde dicha capa de material flexible (13) tiene un alargamiento a la tracción a la carga máxima mayor que el de dicha resina de matriz en dicha placa (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a).

13. Una estructura reforzada en la que se proporciona un refuerzo de estructura según la reivindicación 12ª sobre una superficie de una estructura de hormigón, con una capa de material flexible (13) de dicho refuerzo de estructura interpuesta entre la superficie de la estructura y una placa de material plástico (15) que contiene hilos de fibra de refuerzo (1a) de dicho refuerzo de estructura, y fijada a dicha placa (15) con una fuerza de unión mayor que la resistencia a la tracción del hormigón.

14. La estructura reforzada según la reivindicación 13ª, en la que dicha estructura tiene una superficie curva en su pared interior, y en el que dicho refuerzo de estructura es proporcionado al menos sobre dicha superficie curva en la pared interior de dicha estructura, con dichos hilos de fibra de refuerzo (1a) de la placa (15) del refuerzo de estructura dispuestos a lo largo de una curvatura de dicha superficie curva, y con dicha capa de material flexible (13) del refuerzo de la estructura interpuesta entre dicha placa (15) y la superficie de la pared interior de la estructura.

15. La estructura reforzada según la reivindicación 13ª, en la que dicha estructura tiene una superficie de la pared interior anular, y en la que dicho refuerzo de estructura es proporcionado continuamente en una dirección circular de dicha superficie de la pared interior sobre al menos una porción de la longitud de dicha estructura, con dichos hilos de fibra de refuerzo (1a) de la placa (15) del refuerzo de la estructura dispuestos en una dirección circular de la pared interior anular, y con dicha capa de material flexible (13) del refuerzo de la estructura interpuesta entre dicha placa (15) y superficie de la pared interior de la estructura.