Refuerzo estructural de un muro de concreto mediante un sistema de materiales compuestos de fibra de carbono (CFRP) diseñado por ingeniería para resistir vientos de tornado de hasta 360 mph, como parte de las modificaciones post-Fukushima en la central nuclear Indian Point

Proj #7 As part of Indian Point NPP’s Fukushima Modifications, a selected “Vital Hardened FLEX Equipment Storage Building” required a Concrete Wall Structural Strengthening with an Engineered Composite Carbon Fiber System in order to withstand 360 MPH Tornado Winds.

Detalles del Proyecto

  • Cliente: Entergy Nuclear Northeast
  • Servicios: Arquitectura, Generación de energía nuclear, Gestión de la Construcción, Gestión de Proyectos, Ingeniería Multidisciplinaria, Integración de Proyectos, Servicios de adquisición de productos, materiales y equipos especializados
  • Sector Industrial: Nuclear Power Generation
  • Ubicación: New York, USA

Acerca del proyecto

  • El «Edificio de almacenamiento de equipos FLEX reforzado» debe ser capaz de resistir un evento de diseño límite en el peor de los casos, que incluye vientos de tornado de 360 mph y el impacto de proyectiles.
  • Todos los muros de concreto armado existentes tienen un espesor de 24”, excepto uno que tenía un espesor de 18”.
  • El objetivo de esta misión crítica era aumentar la capacidad estructural a flexión del muro de 18” para que pudiera soportar las cargas generadas por los vientos de un tornado de 360 mph y el impacto de misiles mediante un sistema de polímero reforzado con fibra (FRP) de diseño ingenieril (es decir, epoxi estructural y fibra de carbono).

Servicios ofrecidos

Se proporcionaron servicios de integración de proyectos, gestión de proyectos, gestión de la construcción —incluidas inspecciones de recubrimientos y materiales FRP— y consultoría de ingeniería.

Resumen y requisitos de entrada

  • Resistencia a la compresión del concreto de entrada = 3 ksi & Requisitos
  • Densidad del concreto armado = 150 lb/pie³
  • Límite elástico del acero corrugado = 60 ksi
  • Carga de viento de un tornado = 360 mph
  • Debe resistir el impacto de un proyectil horizontal 1: tabla de madera de 4” x 12” x 12’;
    Velocidad del proyectil = 300 mph; Peso del proyectil = 180 lbs
  • Se requiere que resista el impacto de un proyectil horizontal 2: automóvil
    Velocidad del proyectil = 17 mph; Peso del proyectil = 4,000 lbs
  • Capacidad de flexión original de una pared de 18” de espesor = 164 kip-in/pie
  • El momento flector de tensión es de 540 kip-in/pie para el eje horizontal y de 409 kip-in/pie para el eje vertical. Solución final de FRP (es decir, sistema compuesto de epoxi y fibra de carbono):

Conclusión final sobre la solución del sistema compuesto de CFRP (es decir, epoxi y fibra de carbono)

  • Capacidad de flexión del nuevo diseño de la pared mejorada = 724 kip-in/pie en las direcciones vertical y horizontal, tras la aplicación del sistema compuesto de FRP en la cara interior de la pared
  • La pared mejorada solo requirió dos (2) capas bidireccionales del sistema compuesto de FRP para aumentar la capacidad de flexión a 724 kip-in/pie. Cada capa tenía un espesor de 0.05”.
  • El peso total por unidad de las dos capas bidireccionales es de 2.5 lb/yard. Por lo tanto, el peso total del compuesto es insignificante.

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