Método para reforzar elementos estructurales con tejido.

Método para reforzar elementos estructurales con tejido.

El método,

previsto para reforzar elementos estructurales (como por ejemplo pilares), y siendo utilizado tanto en edificación como en obra civil, presenta la particularidad de que el refuerzo se consigue a partir de un molde (2) que se monta alrededor del pilar (1) dejando un hueco (5) entre ambos para rellenarse ese hueco mediante una sustancia expansiva (7), que se introduce a través, por ejemplo, de orificios (3) previstos en proximidad al borde superior del molde (2), una vez colocado alrededor del elemento estructural (1) a reforzar, de manear que con anterioridad a la introducción de la sustancia expansiva (7) se dispone de forma envolvente un tejido de elevadas capacidades mecánicas (6), como puede ser un tejido de fibra de carbono sin tapar los orificios (3) para permitir la introducción de la sustancia expansiva (7) en el hueco (5) establecido entre el elemento estructural (1) a reforzar y el propio molde (2).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430494.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ALCARAZ CARRILLO DE ALBORNOZ,VICENTE, LUIZAGA PATIÑO,Alfredo Martín.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C63/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 63/00 Revestimiento o recubrimiento, es decir, aplicando capas preformadas o recubrimientos de plásticos; Aparatos a este efecto (B29C 73/00 tiene prioridad; por soplado B29C 49/00; por termoformación B29C 51/00). › alrededor de objetos tubulares.
  • E04G23/02 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E04 EDIFICIOS.E04G ANDAMIAJES; MOLDES; ENCOFRADOS; INSTRUMENTOS PARA LA CONSTRUCCION O CUALQUIER OTRO MATERIAL ACCESORIO PARA EL EDIFICIO O SU EMPLEO; MANUTENCION DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION EN LA PROPIA OBRA; REPARACION, DEMOLICION U OTROS TRABAJOS EN LOS EDIFICIOS CONSTRUIDOS.E04G 23/00 Operaciones en edificios existentes (en las cimentaciones E02D 35/00, E02D 37/00; relativos al aislamiento E04B; trabajos subsiguientes o de acabado E04F). › Reparación, p. ej. rellenado de grietas; Restauración; Modificación; Agrandamiento.
Método para reforzar elementos estructurales con tejido.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un método que sirve para reforzar elementos estructurales (si bien está especialmente adaptado para pilares) con tejidos. El método está pensado en particular para utilizar tejidos de grandes prestaciones mecánicas, como por ejemplo tejido de fibra de carbono.

Para reforzar el elemento estructural (pilar) se comienza por rodear el mismo con un molde de un material barato y que garantice la estanqueidad, como por ejemplo Policloruro de Vinilo (PVC). Es importante que quede un hueco vacío entre el elemento estructural (pilar) y la cara interna del molde. El molde debe disponer de unos orificios o aberturas, que en el caso de pilares verticales se sitúan preferentemente en su parte superior.

Posteriormente se procede a envolver la cara exterior del molde con el tejido. El tejido debe quedar perfectamente ajustado y fijado a la cara exterior del molde.

Finalmente se rellena el hueco que hay entre el elemento estructural (pilar) y el molde, utilizando para ello los orificios descritos con anterioridad. El relleno se realiza con una sustancia de consistencia líquida, con la propiedad de aumentar de volumen transcurrido un determinado periodo de tiempo. Un ejemplo de sustancia con estas características sería cualquier mortero expansivo.

SECTOR TÉCNICO

La invención se encuadra en el sector técnico de la construcción, más concretamente en el relativo a los sistemas de refuerzo de estructuras, tanto en edificación como en obra civil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El refuerzo de estructuras es un sector en el cual se está investigando mucho en los últimos años, debido al envejecimiento y deterioro de muchas estructuras de hormigón armado que se construyeron hace 30-40 años (e incluso menos tiempo, pero en ambientes más agresivos).

Los refuerzos que se han empleado tradicionalmente incluyen recrecidos con hormigón armado, chapas de acero, y más recientemente la utilización de materiales de altas prestaciones o FRPs por sus siglas en inglés (Fiber Reinforced Plastics).

Los FRPs plantean múltiples ventajas frente al resto de materiales con los que se realizan refuerzos, siendo su principal inconveniente su elevado precio y la dificultad de explotar plenamente. Una forma de conseguir su pleno rendimiento sería mediante la introducción de esfuerzos previos en dichos materiales, antes o durante su puesta en obra.

El refuerzo estructural de pilares mediante tejidos de fibra de carbono ya se emplea en la práctica, existiendo patentes que describen diversas formas de realizar las actuaciones. Algunos ejemplos son la patente JPH09158495 del año 1997 ("Earthquake resisting reinforcing engineering method for existing structure and fiber sheet used for the engineering method") o la patente JPH09111008 del año 1997 ("Reinforcing fiber sheet").

Más recientemente se han patentado algunos métodos en los cuales se construyen elementos estructurales adicionales utilizando los tejidos, como la patente KR100940550 del año 2010 ("Reinforcing concrete structure and method using hybrid fiber Composite").

La utilización de mortero expansivo pero sin fibra de refuerzo se describe en la patente RU2274719 de 2006 ("Reinforcement method for reinforced concrete pillar with decreased load-bearing capacity").

En todos los casos la aplicación del sistema o método resulta difícil.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un método que sirve para reforzar elementos estructurales (pilares) con tejidos. El método está pensado en particular para utilizar tejidos de grandes prestaciones mecánicas, como por ejemplo tejido de fibra de carbono.

Para reforzar el elemento estructural (pilar) se comienza rodeando el mismo con un molde de un material barato y que garantice la estanqueidad. Este molde servirá para contener la sustancia expansiva entre el elemento estructural (pilar) y el molde, por lo que el grado de estanqueidad deber ser suficiente para contener la sustancia. El uso de sustancias con un cierto grado de viscosidad reduce las necesidades de estanqueidad. Un ejemplo de molde sería una tubería de Policloruro de Vinilo (PVC), con un diámetro superior al del elemento estructural (pilar) que se va a reforzar. Es importante que quede un hueco vacío entre el elemento estructural (pilar) y la cara interna del molde. El molde debe disponer de unos orificios o aberturas (situadas en su parte superior en el caso de pilares verticales), que permitirán introducir en el espacio que queda entre el elemento estructural (pilar) y la cara interna del molde una sustancia expansiva.

Posteriormente se procede a envolver la cara exterior del molde con un tejido de altas prestaciones mecánicas, como por ejemplo un tejido de fibra de carbono. El tejido debe quedar perfectamente ajustado y fijado a la cara exterior del molde. En el caso de utilizar tejido de fibra de carbono y resinas epoxi, es necesario esperar hasta el secado de la resina y su endurecimiento antes de proceder a la siguiente fase.

Finalmente se rellena el hueco que hay entre el elemento estructural (pilar) y el molde, utilizando para ello los orificios del molde descritos anteriormente. El relleno se realiza con una sustancia de consistencia líquida, con la propiedad de aumentar de volumen transcurrido un determinado periodo de tiempo. Un ejemplo de sustancia con estas características sería cualquier mortero expansivo.

Al expandirse, la sustancia se encuentra aprisionada entre el molde (que ha sido reforzado con el tejido) y el elemento estructural (pilar). Esta expansión introduce una carga en el molde, que es soportada por el tejido - consiguiéndose que el tejido empiece a trabajar sin

necesidad de que el elemento estructural (pilar) soporte deformaciones adicionales. Al no poder deformar el molde, la sustancia introduce una carga de compresión en el elemento estructural (pilar) de forma uniforme en toda su superficie, consiguiéndose el efecto de refuerzo deseado.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra representación correspondiente a una perspectiva de la forma de colocación de la tubería o molde alrededor del elemento estructural (pilar) a reforzar.

La figura 2.- Muestra una vista como la de la figura anterior, pero incorporando el tejido de refuerzo cubriendo el molde.

La figura 3.- Muestra finalmente una vista en perspectiva con el relleno de la sustancia expansiva entre la tubería o molde y el propio elemento estructural (pilar).

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Como se puede ver en las figuras referidas, en el refuerzo del elemento estructural (pilar) (1) de hormigón armado u otro material, participa una tubería de PVC u otro material de gran diámetro y que va a constituir el correspondiente molde (2), participando también un tejido de fibra de carbono y de resina epoxi u otro material como tejido de gran capacidad mecánica (6) y un cemento expansivo u otro material con similares capacidades expansivas

como sustancia expansiva (7).

Pues bien, como se muestra en las figuras, las fases del método para el caso particular del refuerzo de un pilar utilizando una tubería de PVC, tejido de fibra de carbono y resina epoxi, y cemento expansivo son las que a continuación se exponen:

1. Se empieza cortando la tubería (2) de PVC que servirá de molde, para que tenga una longitud similar al pilar (1) que se reforzará. Esta tubería debe tener un diámetro superior al del pilar (1) que se va a reforzar

2. Se practican unos orificios (3) cerca de uno de los extremos de la tubería (2) de PVC, extremo que quedará colocado cerca de la parte superior del pilar (1) a reforzar

3. Se corta la tubería (2) de PVC longitudinalmente, para poder colocarla alrededor del pilar (1) a reforzar

4. Se coloca la tubería (2) de PVC alrededor del pilar (1) a reforzar, procurando que el pilar quede aproximadamente en el centro de la tubería (2). Al tener el pilar un diámetro inferior al de la tubería, debería quedar un hueco (5) entre el pilar y la tubería (2) o molde.

5. Se coloca el tejido de fibra de carbono (6) envolviendo la tubería (2) por su cara exterior y procurando que haya un cierto solape. No se deben tapar los orificios (3) que existen en la parte superior de la tubería (2).

6. Se utiliza una resina epoxi para...

 


Reivindicaciones:

1a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, en el que se utilizan tejidos de grandes prestaciones mecánicas, como puede ser un tejido de fibra de carbono, caracterizado porque comprende las siguientes fases operativas:

Fabricación de un molde (2) cubriendo la longitud del elemento estructural (1) a reforzar, dejando un hueco (5) entre la cara interior del molde (2) y el elemento estructural (1).

Realización de unos orificios (3) en el molde (2) para permitir posteriormente la introducción de una sustancia expansiva.

Colocación del molde (2) alrededor del elemento estructural (1) a reforzar, procurando que dicho elemento estructural (1) quede centrado en el interior del molde (2), para establecer el hueco (5) entre molde (2) y elemento estructural (1) a reforzar.

Colocación del tejido de elevada capacidad mecánica (6) como elemento de refuerzo, sobre la cara exterior del molde (2), sin tapar los orificios (3) previstos en el molde (2).

Introducción de una sustancia expansiva (7) en el hueco (5) que queda entre el elemento estructural (1) y la cara interior del molde (2), realizándose esa introducción a través de los orificios (3) previstos en el molde (2).

2a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, según reivindicación 1a, caracterizado porque el molde (2) se obtiene a partir del corte de una tubería de PVC u otro material, cuyo diámetro será superior al del elemento estructural (1) a reforzar.

3a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, según reivindicación 1a, caracterizado porque el tejido de elevadas capacidades mecánicas se coloca sobre el molde (2), envolviendo a este con un cierto solape sobre el mismo.

4a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, según reivindicación 1a, caracterizado porque el tejido de elevadas capacidades mecánicas (6) es embebido con una resina epoxi u otra sustancia similar.

5a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en el molde constituido por la tubería (2) se dispone una junta de estanqueidad (4).

10 6a.- Método para reforzar elementos estructurales con tejido, según reivindicaciones

anteriores, caracterizado porque la tubería que constituye el molde (2) es susceptible de estar constituida en cualquier tipo de material apropiado al igual que el tejido de elevadas capacidades mecánicas (6) o la sustancia expansiva (7) de relleno, siendo igualmente variable la técnica de introducir dicha sustancia expansiva (7) en el hueco (5) establecido 15 entre el molde (2) y el elemento estructural (1) a reforzar.


 

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