Въжета от въглеродни влакна за конструктивно усилване SikaWrap® FX – втора част

продължение от първа част

В първата част на статията разгледахме основните приложения на въжетата от въглеродни влакна SikaWrap® FX. Нека сега преминем от теорията към практиката и да разгледаме няколко реални обекта.

SikaWrap® FX за анкериране на усилващи тъкани SikaWrap®
Конструктивно саниране на мост Krousovitis, Гърция

Старият мост на Krousovitis в Северна Гърция е построен преди около 20 години и има четири отвора от приблизително 120 м, всеки от които се състои от четири предварително напрегнати греди, свързани чрез напречни ребра.

След този период на експлоатация мостът е трябвало да бъде ремонтиран, като е решено да се увеличи и напречното сечение на плочата с допълнителен стоманобетон, за повишаване на дълготрайността и експлоатационния живот на конструкцията. В резултат на тези промени в напречното сечение и произтичащото от това увеличено натоварване на плочите се е наложило увеличаване на носимоспособността и якостта на срязване на съществуващите греди.

За да се избегне добавянето на значително допълнително тегло към самите греди, вместо традиционните системи за усилване със стомана и/или стоманобетон е избрана CFRP система от тъкани SikaWrap®. Бързият монтаж на тази система за усилване позволява значително редуциране на ремонтния период и пускане на съоръжението в експлоатация много по-рано от предварителните разчети.

Допълнителната сила на срязване е поета чрез външно обвиване на гредите с тъкани от въглеродни влакна SikaWrap®, импрегнирани и залепени на място с епоксидни лепила Sikadur®. Геометрията на различните напречни сечения изисква допълнително осигуряване на тъканите SikaWrap® с помощта на системата SikaWrap® FX за повишаване на ефективността на усилването.

За този проект са използвани цялостни решения на Sika, за възстановяване, усилваене и дълготрайна защита на мостовото съоръжение.

SikaWrap® FX за анкериране на армирани с мрежа циментови системи (TRM)
Историческа сграда в Amfissa, Гърция

Тази историческа сграда датира от края на 18-ти век и е свързна с войната за независимост на Гърция в Амфиста. Построена в традиционни местни материали и архитектурен стил, като се състои се от основна двуетажна сграда с разширение на приземния етаж, с обща площ от 287 квадратни метра.

Поради историческата значимост на сградата властите решават да превърнат имота в Исторически информационен център, но поради влошеното й състояние са били необходими значителни реставрационни работи, които да приведат конструкцията към съвременните строителни нормативи, вкл. най-новите сеизмични нормативи.

Сградата има няколко особености, една от които е използването суха каменна зидария при някои от стените, като се е наложило те да бъдат усилени. Реставрационните работи са проектирани така, че да се запазят и подчертаят всички исторически области на сградата и ефективно да запазят непроменен нейния външен вид. Следователно модификациите за промяната на предназначението трябваше да бъдат направени без да се променя характера на сградата, като едновременно с това се гарантира, че тя ще отговаря на най-новите строителни правила и изискванията за статично и сеизмично осигуряване. Армираната с мрежа циментова система на Sika (TRM – Textile Reinforced Mortar), използвана за укрепване и усилване на зиданата конструкция е интегрирана в традиционната обвивка на сградата и позволява спазване на новите наредби и изисквания.

Тази система включва ремонтен разтвор Sika MonoTop®, който същевременно е и мазилка, съответстваща на EN 998-1 (GP) и EN 998-2 (M20) за приложения при зидани конструкции и армировка от стъклена мрежа с висока якост на опън и в двете посоки SikaWrap®. Мрежата е напълно вградена в мазилката, а анкерите от въглеродни влакна SikaWrap® FX се използват за закотвяне на системата към основата. Това се постига чрез монтиране на SikaWrap® FX през стените, предварително укрепени едностранно или двустранно със системата Sika TRM, като в последствие върху ремонтния разтвор от Sika MonoTop® се оформят закотвящите „глави“.

Забележка: Съгласно изготвения инженерен проект, стените на приземния етаж са усилени с двойна Sika TRM система, а на първия етаж – с еднослойна.

SikaWrap® FX за армировка вградена в близост до повърхността (NSM)
Жилищна сграда в Rapperswil, Швейцария

Рутинна инспекция на жилищна сграда в Rapperswil, Швейцария показла, че конструкцията не отговаря на текущите строителни стандарти, актуализирани с нови, повишени изисквания за сеизмична устойчивост в района.

Наложило се конструкцията да бъде усилена за да отговаря на съответните нива на сеизмична устойчивост, необходими за поемане на потенциални земетресения.

За усилаване на покривните плочи са монтирани са ламели от въглеродни влакна Sika® CarboDur®. За усилване на тухлените стени, като най-подходяща е избрана вградена до повърхността система SikaWrap® FX, монтиране без прекъсване през всички етажи на сградата от мазето до покрива.

Импрегнираните с епоксидно лепило въжета SikaWrap® FX са транспортирани на ролка с диаметър ок. 20 см, след което са монтирани в предварително изрязани в стените слотове. След това усилващата система е запечатана отново с епоксидно лепило Sikadur®, посипано по повърхността със сух кварцов пясък. Направените на по-късен етап изпитвания потвърдили отличното сцеплиние на системата SikaWrap® FX с основата, като лепилото Sikadur® е било проникнало ок. 2 mm в зидарията. Двата свободни края на въжетата SikaWrap® FX са закотвени в основата като като крайни анкери.

В допълнение, тухлените стените допълнително са усилени със системата Sika TRM (Textile Reinforced Mortar), като различните усилващи системи на Sika могат да се използват като самостоятелни решения или могат да бъдат  комбинирани при по-сложни проекти, за да  осигурят цялостни решения за пълноценно усилване и интегриране.

SikaWrap® FX за армировка вградена в близост до повърхността (NSM) при конзоли
Мостът Rialto във Венеция, Италия

Мостът Rialto във Венеция е един от най-известните мостове в света. Почти всеки ден хиляди туристи се снимат на него, вървят по него или минават с гондоли под него. „Ponte di Rialto“ е най-старият от четирите моста, преминаващи през „Canal Grande“.

Мостът, проектиран от Antonio da Ponte е завършен през 1591 г., като построяването му отнело 3 години. Дълъг е 48 метра с една 28 метров свод от естествена каменна зидария. Мостът е покрит частично, като от двете му страни са разположени редици от магазини. По време на първоначалното изграждане много хора считали, че проекта е твърде смел от инженерска гледна точка и няма да устои във времето, но ето, че днес мостът все още стои на мястот, изпълнява функциите си и е една от архитектурните икони на Венеция.

Поради важността на моста и силното му историческо и архитектурно наследство е изготвен проект за неговото саниране, за да се запази за бъдещите поколения. При внимателното проектиране и планиране са взети под внимание три основни изисквания: поддържане на архитектурния дизайн, запазване на историческите материали и защита на конструкцията.

Двете страни на моста Rialto са оградени от парапет (балюстрада), изработен от камък от Истрия, който се простира отвъд външния ръб на зидания свод и стъпва върху каменни конзоли, закотвени под настилката. При внимателна проверка и отстраняване на каменната настилка, много от тези конзоли, поддържащи балюстрадата, се оказват напукани, а самата балюстрадата – леко завъртяна навън. Това нолажило възстановяване и усилване на конструкцията, за да се гарантира, че ще може да поеме натоварването в дългосрочен план.

Sika осигурява цялостно интегрирано решение за всички изисквания за структурно укрепване, като използва тъкани SikaWrap® за усилване на каменните конзоли и увеличаване на безопасността и връзката на балюстрадите, като по този начин блокира по-нататъшното завъртене. Целите са постигнати с помощта на еднопосочна тъкан от въглеродни влакна SikaWrap®, импрегнирана с епоксидно лепило Sikadur®, нанесени ръчно по сух метод на монтаж. Краищата на усилващата система са анкерирани с въжета SikaWrap® FX, залепени в каменните конструктивни елементи с анкериращо лепило Sika AnchorFix®, като е оформена анкерна котва („глава“), осигуряваща връзка с тъканите SikaWrap®. Цялото решение за укрепване е невидимо, тъй като е скрито под възстановената настилка.

Жилищна сграда в Leeuwarden, Холандия

Конзолнен балкон на жилищна сграда в Leeuwarden, Холандия рухва поради корозия на армировката, която от своя страна води до появата на пукнатини в бетонните плочи, позволяващи неограничено проникване на вода и агресивни вещества. Това увеличава и ускорява степента на корозия, включително точкова (локална) корозия, която сериозно отслабва структурата и в крайна сметка води до колапс.

След този инцидент и за да избегне повторение на опасната ситуация, холандското правителство изисква задължителни изследвания и доклади за състоянието на всички жилищни сгради с конзолни балкони от този тип, датиращи от 60-те и 70-те години на миналия век. Въпреки че след направените експертизи във въпросната сграда не е установен непосредствен риск от нови разрушения е решено всички конзони балкони във всички апартаменти в сградата да бъдат усилени, като допълнителна мярка за предотвратяване на бъдещи подобни проблеми.

В резултат на това всички конзоли са структурно усилени, чрез използване на въжета от въглеродни влакна SikaWrap® FX като армировка за монтирана (вградена) в близост до повърхността (NSM). За тази цел в повърхността на бетона са изрязани слотове с дълбочина прибл. 30 mm, което може да се извърши сравнително лесно и без никакво тежко оборудване. Краищата на усилващите въжета SikaWrap® FX се закотвят с помощта на епоксидно лепило Sika AnchorFix® в допълнителни отвори, пробити в основната конструкция. По този начин е повишена носещата способност, осигурявайки бъдеща стабилност и безопасност на конструкцията.

След монтажа на въжетата SikaWrap® FX, слотовете са запълнени с бързовтвърдяващ разтвор на циментова основа. За да се предотврати бъдещо проникване на вода и агресивни вещества (вкл. хлориди), балконските плочи са хидроизолирани с бързовтвърдяваща система Sikafloor® Pronto (на основата на акрилатна смола).

SikaWrap® FX за направа на затворени кожуси при усилване на срязване
Разширение на спортна зала в Biberstein, Швейцария

След разработване на проект за разширение на спортната зала в Biberstein, Швейцария се налага преминаване на електрическата инсталация заедно с други комуникации през една от носещите стоманобетонни греди.

За да бъде изпълнен проекта се наложило пробиването на няколко отвора в носещата стоманобетонна греда, свързани със загуба на носимоспособност, предизвикана от срязването на стремена и надлъжна армировка и отслабено бетонно сечение. За да се запази носимоспособността на гредата са били разгледани различни методи за нейното усилване.

Използването на стоманени усилващи елементи или усилване чрез цялостно обвиване на гредата с тъкани от въглеродни влакна е счетено за неприложимо, тъй като бетонната подова плоча ляга директно върху горния пояс на гредата. Поради тази причина, като най-добра алтернатива инженерите избират да използват система SikaWrap® FX, състояща се от въглеродни въжета, лягащи в слотове (отвори), изрязани от двете страни и дъното на гредата, както и около отворите, пробити в горната част на гредата.

След пълното втвърдяване на въжетата SikaWrap® FX, напоени с епоксидно лепило Sikadur®, отворите са запълнени и запечатани с епоксидна смола Sika AnchorFix®. По този начин инженерите успяват да изпълнят същите резултати на усилване, както при цялостното обвиване с CFRP тъкан, но посредствум една по-практична и елегантна система.

Забележка: Преди да се приложи системата SikaWrap® FX за усилване на срязване, гредата е усилена двустранно с ламели Sika® CarboDur®, за да се осигури необходимата якост на огъване. Пробиването на отворите, както и прорязването на слотовете за необходимото усилване на срязване са изълнени след монтажа и пълното втвърдяване на системата Sika® CarboDur®.

SikaWrap® FX за усилване на връзките между колони и греди
Merrion Center, Лийдс, Великобритания

След близо 50 години експлоатация е установено, че паркингът в Merrion Center, голям и важен търговски център в Лийдс, се нуждае от реконструкция и ремонт.

Първоначалното изследване на състоянието и оценката показва тежка корозия на носеща армировка в различни зони, породена основно от антиобледенителни соли, проникващи в бетонните плочи през повърхностни пукнатини. Поради увреждания, свързани с корозията и опасения за структурната цялост е преценено, че са необходими значителни ремонтни и защитни работи, вкл. мерки за конструктивно усилване, включващи усилване на стоманобетонни греди за поемане на нарасналите огъващи моменти.

Повреденият бетон в зоните с корозирала стоманена армировка е отстранен внимателно и е заменен с цялостната система за възстановяване на бетон Sika® MonoTop® на бетон, за да се защитят предварително напрегнатите струни. Допълнителни мерки са предприети в откритите зони за осигуряване на защита от корозия, включително и прилагане на мигриращ корозионен инхибитор Sika® FerroGard®, галванични аноди Sika и защитни покрития Sikagard® върху фасадите и други вертикални повърхности за защита от карбонизация, проникване на агресивни вещества и подобрена естетика.

Предвидените мерки за конструктивно усилване включват усилване на огъването на греди с прекомерно провисване, както и цялостното усилване на носещите плочи на паркинга за поемане на съществуващото натоварване, компенсирайки загубата на напречно сечение на стоманената армировка, причинено от корозия. За изпилнение на проектните изисквания е монтиран един слой от двупосочна тъкан от въглеродни влакна SikaWrap®.

При изготвянето на проекта за усилване, изчисленията показали потенциален проблем от отлепване (разслояване) на тъканта, монтирана върху софита на плочите, където те се срещат с носещите греди. Този проблем е разрешен чрез използване на въглеродни анкери SikaWrap® FX, монтирани и закотвени в предварително прорязани в гредите под ъгъл 30° отвори, като в последствие върху тях са монтирани и залепени усилващите тъкани SikaWrap®.

Реконструкцията на паркингите е завършена с нанасянето на нова хидроизолационна система Sikafloor®, предназначена за поемане на автомобилния трафик и устойчива на атмосферни влияния, която предпазва и предотвратява проникване на вода и антиобледенителни соли в плочите.

Повече информация за системата може да откриете в съответния лист с технически данни (pdf) и методологията на работа със SikaWrap® FX (pdf).

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.