Способ усиления железобетонных балок при помощи полимеркомпозитного профиля

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления железобетонных балок. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности усиливаемой балки. Способ усиления железобетонной балки при помощи корытообразного профиля из полимерного композитного материала, прикрепляемого к нижней грани балки, заключается в том, что на подготовленную поверхность рабочей арматуры, расположенной в нижней грани балки, при помощи сварки крепят с шагом S парные стальные коротыши с зафиксированным в них болтом. Затем через предварительно просверленные отверстия в корытообразном профиле его фиксируют болтами таким образом, чтобы внутренняя полость, заполненная полимербетоном, закрывала рабочую арматуру от внешнего воздействия и создавала гидроизоляционный барьер. 2 ил.

Способ усиления железобетонной балки при помощи корытообразного профиля из полимерного композитного материала, прикрепляемого к нижней грани балки, отличающийся тем, что на подготовленную поверхность рабочей арматуры, расположенной в нижней грани балки, при помощи сварки крепят с шагом S парные стальные коротыши с зафиксированным в них болтом, затем через предварительно просверленные отверстия в корытообразном профиле его фиксируют болтами таким образом, чтобы внутренняя полость, заполненная полимербетоном, закрывала рабочую арматуру от внешнего воздействия и создавала гидроизоляционный барьер.

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления железобетонных балок перекрытий и покрытия зданий, а также пролетных строений мостов при интенсивной коррозии рабочей арматуры в агрессивных средах.

Известно устройство для усиления балок шпренгельной системой патент РФ №2270903, E04G 23/00, 19 от 2006.02.27. Способ усиления заключается предварительно напряженной двухветвевой шпренгельной затяжки, которая закрепляется на балке и содержит в себе комплект стяжных болтов или муфт, необходимых для создания в ней предварительного напряжения. Авторские свидетельства СССР № 922257, кп. Е 04 G 23/02, 1982 и № 1170097 А, кп. Е04 G 23/02, 1985 имеет аналогичное по конструктиву решение. В патенте № 922257, кп. Е 04 G 23/02, 1982 дополнительно в верхней полке балки размещен двухветвевой элемент, усиливающий сжатую зону, а в патенте № 1170097 А, кп. Е04 G 23/02, 1985 устройство оснащено дополнительными тяжами, которые крепятся к основной усиливающей затяжке при помощи подвижных опор. Основным недостатками этих способов усиления являются необходимость включения в работу дополнительных стальных элементов сжатой зоны, а также невысокий коэффициент усиления.

Известно несколько устройств для усиления железобетонных балок горизонтальной затяжкой. Одно из первых решений было описано в «Рекомендации по восстановлению и усилению полносборных зданий полимеррастворами.: М. Стройиздат, 1990. Оно простое в исполнении и позволяет за счет предварительного напряжения увеличить жесткость и трещиностойкость балки. В патенте РФ №2359094, E04G 23/02 рассмотренное ранее решение модернизировано, путем добавления упругих опор, которые создают момент с обратным знаком. Подобное решение было представлено в также патенте RU 2 491 396 C2 E04G 23/02 от 27.08.2013, но балка дополнительно усиливается двумя накладками из стальных уголков, расположенными в верхнем поясе балки.

Недостатком усиления горизонтальной затяжкой является незначительное увеличение прочности балок.

Главным недостатком всех технических решений с применением стали, это небольшой срок службы в агрессивных средах и значительные эксплуатационные затраты на подержание работоспособности системы, так как все детали находятся на открытом воздухе.

Решить задачу повышения долговечности способов усиления можно с применением полимеркомпозитных материалов. Известно устройство для закрепления полимерных композитных лент RU 173 965U1 E01D 22/00 от 22.09.2017 в виде двух зажимов из труб, которые фиксируют полимерные композиционные полосы Г-образными шпильками. Другое решение, описанное в патенте RU 141 981 U1 E04G 23/00 от 20.06.2014 использует корытообразный профиль в нижней зоне балки, который крепиться к балке углеродными хомутами на полимерном вяжущем. Как известно фрикционные и клеевые соединения со временем теряют связь с усиливаемой балкой, что может привести к отслоению полимеркомпозитных элементов усиления. Последнее техническое решение принято за прототип.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочности усиливаемой балки на действие изгибающего момента и одновременно повышения долговечности и срока службы в среднеагрессивных и сильноагрессивных средах.

Поставленная задача достигается следующим путем, в устройстве для усиления железобетонных балок, образованном корытообразным профилем, закрепленным болтами к нижней грани усиливаемой железобетонной балкой.

Корытообразный профиль представляет собой швеллер или С-образный профиль изготовленный методом пультрузии из различного вида волокон (стекловолокна, базальтоволокна, углеволокна и другие). Желательно применять профиля с аналогичным или большим модулем деформации по отношению к стали. На приведенном на фиг. 1 чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого способа усиления; на фиг. 2 - подробно показан узел I.

Устройство для усиления железобетонных балок, образованное корытообразным профилем 2, прикрепленным болтами 3 с гайками 4 к балке 1. Корытообразный профиль 2 прилегает внутренней стороной к нижнему поясу балки 1 на половине ее длины, отступая от торцов 1/4 длины балки.

Монтаж устройства осуществляется следующим образом. На подготовленную и очищенную от старого бетона и коррозии поверхность рабочей арматуру 5 расположенной в нижней грани балки 1 при помощи сварки крепят парные стальные коротыши 7 с зафиксированным в них болтом 3. Шаг коротышей S не должен превышать 400 мм. После этого через предварительно просверленные отверстия в корытообразном профиле 2, его устанавливают таким образом, чтобы внутренняя полость закрывала рабочую арматуру 5 от внешнего воздействия. Перед фиксацией корытообразного профиля 2 гайками 4, необходимо заполнить внутреннюю полость полимер бетоном 6, который создаст гидроизоляционный барьер для рабочей арматуры 5. Путем вращения гаек 4 корытообразный профиль 2 поджимается к арматуре, распределяя полимербетонную смесь 6. После выдержки полимерного связующего в течение определенного времени можно производить нагружение конструкции. Работы по усилению необходимо проводить на предварительно разгруженной балке.

Закрепленный таким образом полимерный композиционный профиль усиления эффективно включаются в работу как элемент внешнего дополнительного армирования. Совместная работа элементов усиления и балки в большей степени обеспечивается механическим соединением. Железобетонную балку вместе с элементами усиления, при определении несущей способности, следует рассматривать как единую конструкцию, что повышает долговечность и несущую способность балки. Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом позволяет производить ремонт и усиление железобетонных балок во влажных средах, что не приведет к снижению адгезии между материалами.