Как работает колонна и что даёт композитная обойма
Колонна — сжатый элемент. Её несущая способность определяется прочностью бетона, площадью и устойчивостью продольной арматуры и шагом поперечных хомутов. Внешнее армирование углеродным материалом работает здесь иначе, чем на изгибаемых конструкциях: основной эффект даёт замкнутая поперечная обойма. Волокна, ориентированные по периметру сечения, препятствуют поперечному расширению бетона под нагрузкой, создают эффект обжатия и повышают прочность и предельную деформативность сжатого бетона, одновременно удерживая продольные стержни от выпучивания между хомутами.
Продольные ленты на колонне решают другую задачу — воспринимают изгибающий момент при внецентренном сжатии, например в рамном каркасе. Включаются в работу они только при анкеровке за пределами усиливаемого участка: в перекрытие, ростверк или узел примыкания ригеля. Продольное армирование, оборванное в зоне максимального момента, в расчёт не принимается. Поэтому поперечная обойма и продольные ленты назначаются не взамен друг друга, а по разным расчётным предпосылкам.
Что определяет применимость решения
- Форма сечения. Круглая колонна обжимается равномерно. На прямоугольном сечении обжатие концентрируется у углов, поэтому углы обязательно скругляются, а радиус скругления назначается проектом. С ростом отношения сторон сечения эффект обоймы снижается.
- Состояние бетона. Усилие передаётся через клеевой шов, поэтому рыхлый, карбонизированный и отслаивающийся бетон удаляется до плотного основания, а обнажённая арматура очищается и пассивируется.
- Уровень загружения. Обойма включается в работу на приращение усилий после набора прочности связующего. Существующие напряжения остаются в бетоне и старой арматуре, поэтому возможность разгрузки колонны напрямую влияет на итоговый эффект усиления.
- Доступ по периметру. Если колонна примыкает к стене или зашита в перегородку, замкнуть контур не удаётся. Применяются U-образные схемы со штрабами и анкерными жгутами, эффективность которых подтверждается расчётом.
- Огнестойкость. Эпоксидное связующее теряет прочность при нагреве, поэтому при нормируемом пределе огнестойкости обойма закрывается конструктивной огнезащитой, а сам предел подтверждается протоколом испытаний на конкретную систему.
Состав системы
Ремонт сечения и защита арматуры
Дефектный бетон удаляется, обнажённая арматура очищается и покрывается ингибирующим составом, геометрия сечения восстанавливается конструкционным ремонтным составом тиксотропной консистенции — на вертикальной поверхности состав не должен сползать. Финишный слой выравнивает поверхность под наклейку: перепады, раковины и следы опалубки становятся воздушными полостями в клеевом шве и снижают площадь фактической приклейки.
Эпоксидное основание и обойма
Подготовленная поверхность грунтуется, локальные неровности, внутренние углы и скругления заполняются эпоксидной шпатлёвкой, после чего устраивается обойма из углеродного холста с нахлёстом в направлении волокон; величина нахлёста и число слоёв берутся из проекта. При влажном основании или требованиях по паропроницаемости и огнестойкости вместо холста на эпоксидном связующем рассматривается вариант с углеродной сеткой в минеральной матрице.
Узлы, анкеровка и защита
Анкерные жгуты применяются там, где контур обоймы разомкнут, где усиление стыкуется с перекрытием или фундаментом и где заводятся продольные ленты. Готовая система защищается от ультрафиолета и механических воздействий, а при нормируемом пределе огнестойкости — конструктивной огнезащитой по подтверждённому решению.
Контроль и документирование
Контролируются влажность и прочность основания, температура воздуха и точка росы при наклейке, отсутствие непроклеев и складок, качество нахлёстов и узлов анкеровки, при необходимости — прочность сцепления методом отрыва на контрольных участках. Оформляются акты освидетельствования скрытых работ, исполнительные схемы фактических зон усиления, паспорта и сопроводительные документы на партии материалов.
Что берёт на себя МПКМ
Мы подбираем и комплектуем систему усиления под расчётную схему колонны, выполняем предварительные расчёты потребности материалов, разрабатываем проектную документацию и рабочие чертежи усиления, поставляем материалы и обеспечиваем техническое сопровождение и шеф-монтаж на объекте.