Усилване на огъване с използване на ламели и пръти, вградени в канали под повърхността на елемента
Проектирането на усилване с FRP системи, вградени в канали (жлебове, слотове, отвори и т.н.) под повърхността на елементите (NSM – Near Surface Mounted), осигурява значителни предимства в сравнение с алтернативните повърхностно залепени системи. Принципите и процедурите при тези по-непопулярни системи за усилване са различни от стандартните методи, при които усилващите композитни материали се залепват по повърхността на елементите. Насоките за усилване с използване на ламели и пръти, вградени в канали под повърхността на елемента, не се разглеждат в по-старите нормативни документи и са застъпени единствено в последните такива.
За разлика от външните усилващи системи (EBR – Externally Bonded Reinforcement), където ламинатите са залепени върху основата, вградените системи и решения се базират на малки ламели и пръти от въглеродни нишки/влакна, които се монтират в прорязани във вътрешността на конструкцията канали, разположени малко под повърхността на елемента.
Този тип разположение на усилващата система носи определени преимущества като:
– Повишено сцепление между композитния материал и елемента, поради увеличената контактна площ. Това позволява увеличаване на ефективната деформация на композитния материал в сравнение с външно залепените системи.
– Редуциране на необходимата дължина на закотвяне. NSM системите са по-толерантни по отношение на елементи с намалена якост и / или значително присъствие на пукнатини.
– Механична защита на усилващата система, вградена в стоманобетонния елемент.
– Намален риск от изкълчване на композитната система, поради вграждането й в стоманобетонния елемент. Това позволява на композитния материал да работи в случай на случайни натискови въздействия (напр. при сеизмично въздействие).
– Могат да бъдат използванини при елементи с неравна повърхност или недостатъчна повърхностна якост.
Начин на нарушаване:
– Разрушаване (отцепване) в лепилния слой – обикновено се свързва с полагането на дебел слой лепило, като разрушаването се очаква да настъпи в лепилния слой около композитната армировка.
– Разрушаване/отцепване в бетона – очаква се обикновено, когато кохезионната якост на околния бетон е много по-ниска от лепилото.
– Разрушаване в композитния материал – очаква при много високо сцепление на лепилото с основата – адхезионната якост е по-висока от якостта на опън на композитния материал.
– Разрушаване на бетонното покритие – очаква се при корозия на армировката, водеща до компрометиране на бетонното покритие или при слаба връзка на бетонното покритие с основата (при възстановено в последствие бетонно покритите).
| Разрушаване в лепилния слой | Разрушаване/отцепване в бетона |
| Разрушаване в композитния CFRP материал | Разрушаване на бетонното покритие |
Размери на каналите и ограничения в геометрията
Натрупаният опит ясно показва, че повечето от допусканите грешки при усилване с вградени FRP системи са свързани с размерите на каналите и тяхното отстояние един от друг. Поради това, процедурите за проектиране на усилване с NSM системи определят правила и геометрични ограничения за:
– минималната дълбочина на каналите;
– минималните и максималните ширини на каналите;
– минималното разстояние между последователни FRP профили;
– минималното разстояние до ръба на стоманобетонния елемент, като двата документа, даващи съответните насоки са:
– ACI 440.2R-08 (2008), Ръководство за проектиране и изграждане на външно залепени FRP системите за усилване на бетонни конструкции, предоставено от комитет 440 на American Concrete Institute.
– Технически доклад № 55 (2012 г.). Насоки при проектиране на усилване на бетонни конструкции с употербата на влакнесто-композитни материали, предоставено от Concrete Society.
ACI 440.2R-08
Concrete Society TR55 2012
ACI 440.2R-08
Concrete Society TR55 2012
Отделно от тези насоки, в методологията на работа при усилване с FRP системи, вградени в канали под повърхността на елементите (NSM) е предостаявена допълнителна информация за размерите на каналите. Следователно, за предоставяните от Sika NSM решения за усилване може да се определят следните размери на каналите:
| РАЗМЕР НА КАНАЛИТЕ (ШИР. х ДЪЛБ.) |
ACI 440.2R-08 |
CONCRETE SOCIETY TR55-2012 |
NSM МЕТОДОЛОГИЯ ЗА РАБОТА НА SIKA |
|
| Sika CarboDur® BC6 | mm | ≥ (9 x 9) | (10 -14) x (≥ 10) | 9 x 9 |
| Sika CarboDur® BC8 | mm | ≥ (12 x 12) | (12 -16) x (≥ 12) | 11 x 11 |
| Sika CarboDur® BC10 | mm | ≥ (15 x 15) | (14 -18) x (≥ 14) | 13 x 13 |
| Sika CarboDur® BC12 | mm | ≥ (18 x 18) | (22 -26) x (≥ 22) | 15 x 15 |
| Sika CarboDur® S1.030 | mm | ≥ (9 x 15) | (7 -11) x (≥ 14) | (6 -8) x (≥ 15) |
| Sika CarboDur® S1.525 | mm | ≥ (7.5 x 22.5) | (6.5 -10.5) x (≥ 19) | (6 -8) x (≥ 20) |
| Sika CarboDur® S2.025 | mm | ≥ (7.5 x 30) | (6.5 -10.5) x (≥ 24) | (6 -8) x (≥ 25) |
| SikaWrap® FX-50C | mm | – | – | ≥ (15x 15) |
Основни положения при проектиране на усилването на елементи, подложени на огъване с nsm системи
Както бе посочено по-рано, NSM решенията за конструктивно усилване не са застъпени в някои от нормативните документи (напр. FIB Bulletin 14), тъй като в момента на съставяне на тези документи NSM системите все още са били в процес на развитие.
Въпреки това, някои от по-новите насоки за проектиране включват използването на NSM като стандартно решение при усилване на елементи, подложени на огъване. В някои случаи (напр. TR55 2012), NSM системи се използват и за алтернативни приложения, като например за усилване на стоманобетонни греди на срязване.
Най-често приложимите насоки за усилване на елементи, подложени на огъване чрез NSM системи са Британските TR55 (2012 г.) и Американските ACI 440.2R-08 (2008).
ACI 440.2R-08 ПОДХОД:
ACI ръководството за проектиране включва опростен метод за изчисляване на усилването на елементи, подложени на огъване посредством NSM системи. Изчислението се състои от 2 стъпки:
– Определяне на ефективната деформация на FRP профила (εfe);
– Определяне на необходимата закотвяща дължина на FRP профила (ldb).
Необходима закотвяща дължина при прости (ляво) и непрекъснати (дясно) греди
TR55 (2012) ПОДХОД:
Ефективната деформация на NSM прът/ламела (εfe) може да се определи с помощта на стандартни процедури за равновесие на вътрешните сили и съвмвстна деформация в усилената зона, като ефективната деформация се ограничава от:
– смачкване на бетона в натисковата зона;
– максималната проектна деформация на NSM елемента (εfd);
– различните начини на разрушаване.
За разлика от ACI 440.2R-08, TR55 насоките включват задълбочен процес по оценка на различните възможности на разрушаване. Тези изчисления включват следните стъпки:
– проверка за отцепване на NSM, поради надлъжно срязващо напрежение в зоната, където армировката е достигнала опънната си якост (разрушаване в бетона);
– проверка за отцепване на NSM, поради надлъжно срязващо напрежение в зоната, където армировката е достигнала опънната си якост (разрушаване в лепилото);
– проверка за дължината на закотвяне (разрушаване/отцепване в бетона);
– проверка за дължината на закотвяне (разрушаване в лепилния слой);
– проверка за дължината на закотвяне (разрушаване на бетонното покритие).
Подробна информация за изчислителните проверки можете да получите от Техническия отдел на Сика България.
Забележка: Информацията в настоящото и всички други съвети се предоставят добронамерено и се базират на текущите познания и опит на Sika с продуктите при условия на правилно съхранение, боравене и използване в нормални условия в съответствие с препоръките на Sika. Информацията се отнася само за приложенията и продуктите, упоменати в настоящото. При промени в параметрите на използване като напр. промени в основата и др., или за друг вид приложение, консултирайте с Техническата служба на Sika преди да използвате продуктите на Sika. Информацията, съдържаща се в настоящото, не освобождава потребителя на продуктите от задължението да ги изпита за пригодност. Всички поръчки се приемат съгласно нашите текущи условия на продажба и доставка. Потребителите са длъжни винаги да правят справка с последното издание на Лист с технически данни за съответния продукт, копия от които се предоставят по заявка.
