Усиление железобетонной балки или ригеля углеволокном

Как работает ригель и почему одной ламели мало

Балка и ригель воспринимают два усилия одновременно. В пролёте это изгибающий момент: растянутая нижняя зона отвечает прогибами и нормальными трещинами поперёк оси элемента. У опор это поперечная сила: в приопорных участках развиваются наклонные трещины, идущие от нижней грани к точке опирания. Внешнее армирование углеволокном закрывает обе задачи, но разными элементами и в разных зонах, поэтому подбор системы по одному признаку «нужна ламель» приводит к неработающему решению.

Продольное армирование нижней зоны

Приращение по изгибающему моменту даёт продольный композит, наклеенный по нижней грани вдоль оси ригеля. Ламель при равном сечении волокна работает эффективнее холста, но требует ровной прямолинейной поверхности и клея своего типа. Холст повторяет геометрию, поэтому его применяют на балках переменного сечения, с наплывами и в местах, где ламель невозможно уложить без зазоров.

Критичный узел — концы продольного элемента. Разрушение усиленной балки чаще начинается не по волокну, а с отслоения композита от бетона у обрыва полосы или у берега наклонной трещины. Поэтому концы заводят за расчётное сечение и закрепляют U-образными охватами либо анкерными жгутами; длина заводки и способ анкеровки назначаются расчётом, а не по месту.

Хомуты на поперечную силу

Приопорные участки усиливают поперечными элементами: сплошным или дискретным U-образным охватом боковых и нижней граней. Углы сечения перед наклейкой скругляют, иначе волокно перерезается на ребре. Если ригель зажат между плитами и боковые грани открыты не на всю высоту, схема охвата и закрепление верхних концов хомутов решаются отдельно — это одна из причин, по которой обследование предшествует подбору материалов.

Что определяет выбор схемы

• Тип недостающего усилия — пролётный момент, поперечная сила или опорный момент неразрезного ригеля; в последнем случае армируется верхняя зона, а значит нужен доступ сверху.
• Прочность бетона на отрыв — усилие передаётся через контактный слой, и по рыхлому или карбонизированному бетону наклейка теряет смысл до ремонта сечения.
• Уровень напряжений в момент наклейки — композит включается в работу на приращении нагрузки, поэтому разгрузка конструкции на время работ повышает эффект усиления.
• Влажность основания и температура поверхности — у эпоксидных систем есть ограничения по влажности бетона; для сырых подвалов назначают составы, допускающие такое основание, либо систему с минеральной матрицей.
• Нормируемый предел огнестойкости — клеевой слой теряет свойства при нагреве раньше бетона, поэтому поверх системы предусматривают конструктивную огнезащиту.

Ригель в подвале и техподполье

Это частая постановка задачи: перекрытие над подвалом перегружено, разбирать его нельзя, высота помещения ограничена, подводить металлические обоймы и стойки некуда. Внешнее армирование не забирает габарит помещения, но условия работы жёстче обычных: остаточная влажность бетона, конденсат на холодной поверхности, отсутствие отопления зимой. До подбора материалов измеряют влажность основания, температуру поверхности и точку росы. По результатам либо назначают составы, применимые по влажному основанию, либо переходят к системе с углеродной сеткой и минеральной матрицей, которая менее чувствительна к влаге и паропроницаема.

Что делает МПКМ

• Предварительный подбор системы и предварительный расчёт по исходным данным заказчика.
• Разработку проектной документации и рабочих чертежей усиления по СП 164.1325800.2014.
• Комплектование и поставку материалов: ремонтные составы, композит, смолы и шпатлёвки, анкеровку, огнезащиту.
• Техническое сопровождение, шеф-монтаж и обучение бригады подрядчика на объекте.

Спецификация материалов формируется после того, как расчётом определены зоны усиления, число слоёв и узлы анкеровки.