Усиление отверстий в железобетонных балках

Обзор проекта

Этот проект представляет собой работы по усилению существующего коммерческого высотного здания. Для модернизации инженерных систем MEP (механика, электрика и водоснабжение) в исходных железобетонных балках каркаса было просверлено несколько круглых проходных отверстий.

Сверление отверстий в железобетонных балках частично перерезает исходную стальную арматуру и уменьшает эффективную площадь поперечного сечения балки, что существенно ослабляет несущую способность на изгиб и сдвиг и создаёт потенциальные риски для безопасности конструкции.

Схема усиления

После расчёта и проверки конструкции было принято решение об усилении перфорированных балок с помощью системы CFRP (листы полимера, армированного углеродным волокном). Этот метод восстанавливает и повышает несущую способность без добавления дополнительного собственного веса и без занятия внутренней высоты в свету, соответствуя ACI 440 и местным нормам усиления бетона.

Однонаправленные углеродные листы приклеиваются к низу балки для усиления на изгиб. По бокам балки накладываются U-образные обоймы из CFRP для усиления на сдвиг вокруг отверстий, что позволяет обжать бетон и снизить концентрацию напряжений у краёв отверстий.

Продольные листы CFRP проходят по всей длине балки для восприятия изгибающего момента. По обе стороны от отверстий устанавливаются дополнительные U-образные хомуты из CFRP, образуя комбинированную систему усиления, компенсирующую потерю исходных хомутов и продольной арматуры.

Преимущества и результат проекта

✅ Лёгкость, не занимает высоту в свету: углеродные листы сверхтонкие и почти не увеличивают размеры балки. Идеальны для проектов реконструкции со строгими требованиями к высоте помещения, превосходят стальные обоймы и увеличение сечения.

✅ Высокая прочность и высокая эффективность: высокая прочность CFRP на растяжение эффективно компенсирует потерю несущей способности на изгиб и сдвиг, вызванную отверстиями в балке, и сдерживает развитие трещин.

✅ Удобство монтажа: хорошо работает в стеснённом пространстве с плотной разводкой труб. Не требует тяжёлой строительной техники, сроки работ короткие, а помехи другим подрядчикам на объекте минимальны.

✅ Превосходная долговечность: отличная стойкость к коррозии и старению, низкие затраты на обслуживание в течение длительного срока службы.

Область применения

Реконструкция офисных и коммерческих зданий, усиление отверстий в балках/плитах/стенах железобетонных каркасов для прохода трубопроводов отопления, вентиляции и кондиционирования, водоотведения, пожаротушения и других инженерных систем.