В последние годы в строительной практике достаточно часто используется метод усиления внешним армированием из композиционных материалов(КМ) (часто упрощенно называют углепластики, хотя это не вполне корректное название) благодаря малым габаритам, высоким показателям прочности, жесткости, небольшого веса и стойкости к коррозии. На сегодняшний день это самый «бережливый» и эстетичный способ восстановления и повышения эксплуатационных характеристик конструкций. Существующие решения охватывают широкий спектр задач: от усиления отдельных элементов (балок, ферм, колонн) до усиления здания в целом при действии как статических, так и динамических нагрузок.
Области усиления строительных конструкций FRP
У нас и наших партнеров накоплен богатый опыт применения КМ для усиления строительных конструкций различных инженерных сооружений – промышленных, гражданских и общественных зданий, памятников архитектуры. Последнее особенно актуально для Санкт-Петербурга.
Пример применение систем усиления композитами
Рассматриваемые системы усиления берут свое начало из авиаконструирования и аэрокосмической инженерии. В последние двадцать лет они нашли свое применение в строительной отрасли и с каждым годом все больше осваиваются и внедряются инженерами по всему миру. Аналогом в традиционных методах усиления являются стальные пластины. Причины, по которым композиционные материалы заменили стальные пластины кроются в их достоинствах и недостатках. Некоторые из них приведены в таблице.
Сравнение усиления стальными пластинами и композиционными материалами
Стальные пластины | Композиционные материалы |
Достоинства | |
Технологичность; Высокие показатели прочности, в том числе усталостной. | Высокие показатели прочности, в том числе усталостной, и жесткости; Небольшой вес; Стойкость к коррозии; Отсутствие ограничений по длине; Соединение материала с усиливаемым элементом – клеевое. |
Недостатки | |
Высокая материалоемкость при усилении; Ограничения по длине, трудности при соединении; Увеличение массы конструкции; Подверженность коррозии; Сложность в обеспечении совместной работы; Необходимость применения дополнительного громоздкого оборудования для монтажа; Трудоемкость; Низкая огнестойкость – требуется огнезащита. | Высокие требования к защите при эксплуатации; Низкая огнестойкость – требуется огнезащита; Высокие требования к квалификации монтажников |
Относительно стоимость композиционных материалов обусловлена высокой наукоемкостью производства, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования и сырья. В последнее время с учетом значительного повышения стоимости стали данный недостаток во многом нивелировался.
Параметры системы усиления назначаются в зависимости от целей усиления.
Решения принимаются для:
- повышения несущей способности;
- уменьшения деформаций;
- уменьшения трещинообразования.
Возможность применения рассматриваемых систем ограничивается следующими условиями:
- максимальная эксплуатационная температура работы систем не должна превышать примерно 60 градусов;
- рациональная степень усиления: 10 – 60% от начальной несущей способности усиливаемой конструкции;
На сегодняшний день в мировой практике применяются следующие виды систем усиления КМ:
- системы «мокрого» способа установки;
- системы, в основе которых лежат элементы, изготовленные заранее в заводских условиях (ламинат);
- специальные системы (с применением предварительно напряженных композиционных материалов; системы автоматического «обертывания» и др.).
Эти системы основываются на различных формах, видах волокон, адгезивах и т.д. Также применимость каждой из них зависит от вида усиливаемой конструкции. Например, ленты более применимы к плоским и прямым поверхностям, в то время как листы и ткани обладают большей гибкостью и, поэтому, могут быть использованы для различных типов поверхностей. Элементы усиления представлены следующими формами: ламинаты, ленты, ткани (однонаправленные, двунаправленные, мультинаправленные), сетки, стержни, пластины. Для систем с предварительным напряжением используют ламинаты.
Усиление изгибаемых железобетонных конструкций по виду материала и технологии
В случае, если Вам необходимо максимально щадящее, эстетичное и технологичное решение по усилению несущих железобетонных конструкций, например, при устройстве отверстий в монолитных перекрытиях, предлагаем рассмотреть усиление внешним армирование композиционными материалами на основе углеродных или иных волокон.
