Почему паркинги нуждаются в усилении
Парковочные сооружения выходят из строя предсказуемо: влага с хлоридами проникает в плиту, корродирует арматуру и вызывает отслоение защитного слоя бетона; потери предварительного напряжения снижают резерв несущей способности; а более тяжелые современные автомобили в сочетании с изменением условий эксплуатации нагружают стареющие плиты сверх расчетных нагрузок. Критическими элементами являются нижняя зона плиты при изгибе, узел сопряжения колонны с плитой при продавливании и края балок при срезе. Поскольку паркинги часто должны оставаться в эксплуатации во время усиления, ремонт должен быть легким, быстрым в монтаже и устойчивым к влажным загрязненным поверхностям — профиль, который лучше подходит для внешнего армирования CFRP, чем наращивание сечения или стальные пластины.
Системы CFRP для усиления плит
Три типа вмешательства CFRP охватывают большинство случаев усиления плит паркингов. Для усиления нижней зоны на изгиб углепластиковые ламели (FSL, пултрузионные, толщиной 1,2–3,0 мм, шириной 50 или 100 мм, прочность на растяжение 2400–2800 МПа), приклеиваемые полосами вдоль основного пролета, являются первым выбором — они обеспечивают высокий модуль упругости при тонкой малозаметной клеевой линии. Для усиления на срез и confinement в зонах колонн или при нерегулярной геометрии предпочтительна углеткань (FSC, мокрый способ), обернутая или веерообразно уложенная вокруг узла. Для плит с активными трещинами эпоксидный состав для инъекций трещин (FSE 523) восстанавливает монолитность перед нанесением CFRP. Все три системы используют FSE 302 эпоксидную грунтовку для герметизации поверхности и пропиточный клей FSE 322 или FSE 362 клей для ламелей для соединения.
Методика расчета по ACI 440.2R
ACI 440.2R рассматривает усиление плит в рамках той же модели совместности деформаций, что и для балок. Для увеличения изгибной прочности вклад CFRP добавляется к существующей стальной арматуре, но деформация CFRP ограничивается для предотвращения отслоения — обычно 0,8 от экспериментально измеренной деформации отслоения, с абсолютным пределом. Проектировщик также должен проверить, что касательное напряжение на границе раздела между ламелью и бетоном остается ниже предела прочности соединения, что обычно определяет ширину и шаг ламелей. Для продавливания у внутренних колонн ACI 440.2R предусматривает вклад CFRP, дополняющий несущую способность бетона и арматуры на срез; расположение — радиальная схема полос ткани или ламелей вокруг колонны. Всегда проверяйте, что плита имеет достаточный остаточный ресурс для восприятия нагрузки в случае отслоения CFRP — проверка на пластичное разрушение, предотвращающая внезапное обрушение.
Особенности монтажа в эксплуатируемых паркингах
Подготовка поверхности — решающий этап. Удалите отслоившийся бетон и продукты коррозии арматуры до прочного основания, придайте поверхности шероховатость по ICRI CSP 3–5 и высушите бетон до влажности ниже 4% перед грунтовкой. Нанесите грунтовку FSE 302 для герметизации и упрочнения приповерхностного слоя, затем уложите ламели FSL на клей FSE 362 или пропитайте ткань FSC составом FSE 322. Поскольку плиты редко бывают идеально ровными, тиксотропные свойства FSE 362 позволяют компенсировать небольшие неровности без сползания. Ограничьте движение до полного отверждения клея — обычно 7 суток при 23 °C, дольше при более низких температурах — и используйте временные защитные листы над CFRP, если транспорт должен проезжать до полного отверждения.
Пример расчета: усиление нижней зоны на изгиб
Рассмотрим однопролетную плиту толщиной 200 мм пролетом 6 м, изначально рассчитанную на временную нагрузку 2,5 кПа, теперь требуется воспринимать 4,0 кПа. Требуемый дополнительный изгибающий момент составляет примерно 22 кНм/м. Используя ламель FSL-1.4 (толщина 1,4 мм, ширина 100 мм, Ef = 165 ГПа) при расчетной деформации 0,006, каждая полоса создает растягивающее усилие около 0,14 × 165000 × 0,006 = 138 кН, с плечом около 175 мм, что дает примерно 24 кНм на полосу. При шаге 300 мм (3,3 полосы на метр) усиление обеспечивает около 80 кНм/м — значительно выше требуемых 22 кНм/м, с запасом на проверки отслоения и текучести стали. Ламель приклеивается с помощью FSE 362 по грунтовке FSE 302, с ступенчатым окончанием на 100 мм.
Часто задаваемые вопросы
Через сколько времени плиту можно снова открыть для движения?
Клей должен полностью отвердеть, прежде чем CFRP начнет воспринимать эксплуатационную нагрузку. При 23 °C это около 7 суток для FSE 322 и FSE 362. При температуре ниже 15 °C время отверждения примерно удваивается; планируйте перекрытие движения соответственно или используйте быстротвердеющий состав.
Может ли CFRP воспринимать колесные нагрузки напрямую?
Нет. CFRP на нижней поверхности работает на растяжение, а не как износный слой. Поверхность качения остается исходной бетонной плитой; CFRP только добавляет несущую способность снизу. При повреждениях верхней поверхности сначала отремонтируйте бетон и устраните коррозию.
Останавливает ли CFRP текущую коррозию?
Сам по себе нет. CFRP восстанавливает прочность, утраченную из-за коррозии, но не останавливает ее. Устраните источник хлоридов, отремонтируйте бетон и рассмотрите устройство гидроизоляционной мембраны на поверхности плиты в рамках проекта.