В проектах реконструкции зданий, функциональной модернизации, установки оборудования и структурной реконструкции удаление частичных секций плит для создания отверстий (таких как шахты лифтов, вентиляционные отверстия, проходы труб, модификации лестниц и оптимизация внутреннего пространства) является общей мерой структурной модификации. Однако, отверстие плиты сразу отрезает стальные пруты усиленные оригиналом, уменьшит эффективную площадь подшипника и структурную жесткость, и причинит концентрацию стресса на углах отверстия, которые серьезно повлияют на безопасность и стабильность плиты пола.

Полимер армированный углеродным волокном (CFRP)Усиливать был одним из наиболее широко используемых пост-усиливать методов для отверстий плиты должных к своим преимуществам высокой прочности на растяжение, легковеса, коррозионной устойчивости, удобной конструкции и никакого увеличения структурного само-веса.

Когда является CFRP укрепление эффективным для перекрытий?

1Отверстия малого и среднего размера с небольшими структурными повреждениями

Усиление углепластика очень эффективно, когда размер отверстия контролируется в разумном диапазоне: как правило, прямоугольные отверстия с длиной стороны ≤ 1000 мм, круглые отверстия диаметром ≤ 1000 мм и количество напряженных стальных стержней отсечки ≤ 20% от исходных стальных стержней в направлении напряжения. Этот тип отверстия в основном используется для монтажа труб, небольших вентиляционных отверстий и локального преобразования пространства, с небольшим повреждением общего напряжения плиты, а углепластик может полностью компенсировать потерянную прочность на разрыв благодаря своим высокоэффективным характеристикам.

2Отверстия в нормальных зонах стресса (средний промежуток просто поддерживаемых плит, зоны положительного момента)

Для отверстий, расположенных в зоне положительного момента плиты (область среднего пролета, где плита несет нисходящую нагрузку, а дно находится в напряжении), углепластик, наклеенный на дно плиты, может непосредственно выдерживать растягивающее усилие, эффективно воспокрывая отсутствие стальных стержней, контролировать развитие бетонных трещин, И уменьшить деформацию отклонения плиты. Для непрерывных плит углепластик также может достичь идеального эффекта в зоне отрицательного момента за счет двухстороннего склеивания (дно плиты и верх плиты) и U-образного крепления обруча.

3Плиты с хорошим качеством оригинального бетона

Когда исходная прочность плиты бетона ≥ C20, отсутствие выдалбливание большой площади, отслаивание, сильная карбонизация или коррозия, а базовая поверхность может образовывать надежную связь с клеем эпоксидной смолы, CFRP может работать синергетически с бетоном. Прочность связи между углепластик и бетоном соответствует требованиям спецификации (≥ 2,5 МПа), обеспечивая эффективную передачу напряжений и давая полный простор для укрепления производительности.

4Сценарии, требуя легкого и неразрушающего усиления

Для проектов реконструкции старых зданий, высотных зданий или проектов со строгими ограничениями по весу конструкции и высоте зазора усиление углепластика является оптимальным выбором. Она не увеличивает толщину и само-вес плиты, избегает влажной конструкции традиционных методов, и не влияет на последующие функции украшения и пользы, с очевидными всесторонними преимуществами.

Когда является CFRP укрепление недействительным для Slab отверстия?

1Отверстия большого размера с тяжелыми структурными повреждениями

Когда размер отверстия превышает 1000 мм × 1000 мм, количество стальных стержней отсечки превышает 20% из первоначальных стальных стержней, или отверстие расположено на опоре плиты, соединении балки-плиты и других ключевых частях стресса, структурная жесткость и потеря несущей способности слишком велики. Углепластик может обеспечить только прочность на растяжение и не может компенсировать огромную потерю структурной жесткости и сопротивления сдвигу. В это время, усиливая CFRP самостоятельно недействителен, и метод увеличения раздела, поддержку стальной балки или усиливая луча края бросать-в-места конкретный необходимо принять.

2Сильно поврежден оригинальный бетон плиты

Если исходный бетон имеет низкую прочность (ниже, чем C20), сильную карбонизацию, выдалбливание большой площади, коррозионное расширение стального стержня или проникающие трещины, поверхность бетонного основания не может образовывать эффективную связь с углепластик. Даже если углепластик наклеен, он отслаивается от базовой поверхности под напряжением, не может участвовать в структурном напряжении, и эффект усиления полностью теряется.

3Отверстия с тяжелой силой сдвига и ударной нагрузкой

Углепластик обладает отличными характеристиками при растяжении, но плохим сопротивлением сдвигу и ударопрочностью. Для отверстий в областях с частым качением тяжелых транспортных средств, механической вибрацией или ударной нагрузкой или там, где плита должна выдерживать большую концентрированную силу сдвига, углепластик не может эффективно противостоять деформации сдвига и ударному повреждению, а усилительный эффект чрезвычайно ограничен. Он не подходит для самостоятельного использования и его необходимо сочетать с другими мерами по укреплению сдвига.

4Высокая температура и специальная химическая среда

Обычные CFRP и клеи эпоксидной смолы имеют плохую устойчивость к высоким температурам (длительная температура эксплуатации ≤ 60 ℃) и легко стареют в сильных кислотных, щелочных и масляных коррозионных средах. В таких условиях работы производительность облигаций и механические свойства углепластика будут быстро снижаться, а долгосрочный эффект усиления не может быть гарантирован, поэтому он считается недействительным методом усиления.

Типичные конфигурации усиления CFRP для отверстий перекрытий

Отверстия перекрытий (например, для лестничных клеток, лифтов, трубопроводов или вентиляционных шахт) нарушают непрерывный путь напряжений перекрытия, что приводит к концентрации сдвига в углах, потере изгибной способности по периметру отверстия и повышенному риску растрескивания при вертикальных или динамических нагрузках. Конфигурации усиления углепластика для плит оптимизированы для характеристик плоских напряжений с корректировкой схем, ориентированных на стены, в соответствии с механикой плит (сопротивление изгибу, сдвигу и кручению).

А. Управление сдвигом и диагональным растрескиванием (наиболее распространенное для плит)

Эта конфигурация предназначена для основного режима отказа отверстий перекрытий: диагональное сдвиговое растрескивание в углах, вызванное концентрированными сдвиговыми силами. Это имеет решающее значение для плит, подверженных живым нагрузкам, сейсмическим силам или резке открытия после строительства.

• 45 ° диагональные полоски с узором X

Компоновка: вставьте полосы углепластика по диагонали через четыре угла отверстия плиты, образуя X-образную форму, которая совпадает с основным направлением напряжения сдвига. Для двухходовых перекрытий нанесите полосы X-образного рисунка как на верхнюю, так и на нижнюю поверхности перекрытия.

Функция: перенаправляет усилия сдвига от углов отверстия, рассеивает концентрацию напряжений и сдерживает инициирование и распространение диагональных трещин.

Технические примечания:

Ширина полосы: 150-300 мм (отрегулируйте в зависимости от толщины плиты и уровня нагрузки).

Для толстых плит (≥ 200 мм), используйте разнослоистые прокладки с дистанционирование 50-100 мм между слоями.

Расширьте ≥ 300 мм концов прокладки за краем отверстия в неповрежденную зону плиты для обеспечения эффективной передачи нагрузки.

• Закрытые полосы по периметру (двунаправленные)

Макет: Вставьте непрерывные полосы углепластика по всему периметру проема, образуя замкнутую прямоугольную или круглую рамку. Для железобетонных плит установите полосы как на верхней, так и на нижней грани; для сборных плит установите приоритет поверхности натяжения (обычно нижней).

Функция: Увеличивает локальную жесткость периметра отверстия, предотвращает отделение отверстия от основной плиты и улучшает сопротивление плиты к деформации кручения и изгиба.

Технические примечания:

Используйте однонаправленные полосы CFRP (направление волокна параллельно длине полосы) для оптимального растяжения.

Перекрытие концов прокладки ≥ 200 мм на углах для поддержания непрерывности закрытой рамки; избегайте перекрывать на таком же угле для разнослойных конфигураций.

• U-обертывания (перекрытие края плиты, для отверстий края)

Компоновка: Для проемов, расположенных вблизи кромки перекрытия (расстояние ≤ толщина перекрытия), оберните листы углепластика вокруг кромки перекрытия, образуя U-образную форму, перекрывающуюся с полосами периметра проема.

Функция: Обеспечивает боковое удержание кромки плиты, предотвращает расслоение кромки под нагрузкой и укрепляет соединение между периметром проема и кромкой плиты.

Технические примечания:

Длина перекрытия U-образной пленки: ≥ 250 мм на верхней и нижней гранях плиты.

Используйте механические анкеры на концах обертывания для плит в зонах с высокой сейсмичностью.

Б. Flexural & Повышение несущей способности

Эта конфигурация учитывает потерю прочности на изгиб, вызванную большими отверстиями в перекрытиях (площадь открытия> 15% от общей площади перекрытия) или перекрытиями при больших нагрузках (например, промышленные полы, гаражи). Это компенсирует уменьшенную эффективную площадь поперечного сечения плиты.

• Двунаправленные полосы углепластика (натяжение армирования)

Макет: Наклейте ортогональные полосы углепластика (продольные и поперечные) на поверхность натяжения (дно) плиты вокруг отверстия. Расширьте полосы ≥ 500 мм за периметр отверстия для перекрытия с подкреплением неповрежденной плиты.

Функция: Действует как внешнее растяжимое подкрепление, компенсируя потерю внутренних стальных прутков должных к отверстию, и улучшает способность плиты flexural сопротивляться деформации провисания.

Технические примечания:

Направление волокон полосок должно совпадать с основным направлением изгиба плиты (продольным для односторонних плит, двухнаправленным для двухсторонних плит).

Для плит с большими отверстиями, совмещайте с прокладками периметра для того чтобы сформировать систему «рамка + подкрепление».

• Листы CFRP для больших отверстий или тяжелых повреждений

Макет: Покройте всю поверхность натяжения (дно) плиты вокруг отверстия листами CFRP, простираясь ≥ 600 мм за край отверстия. Для сильно поврежденных плит (например, со сквозными трещинами вокруг отверстия) наносить листы как на верхнюю, так и на нижнюю грани.

Функция: Увеличивает использование прочности на растяжение углепластика высокой, улучшает сгибание плиты общее, сдвиг, и сопротивление усталости, и ремонтирует повреждение большой площади.

Технические примечания:

Используйте двунаправленные листы углепластика для двухсторонней плиты, чтобы противостоять изгибу в обоих направлениях.

Обеспечьте полную пропитку листов смолой, чтобы избежать пузырьков воздуха; Плотно сверните листы во время установки, чтобы добиться 100% склеивания с поверхностью плиты.

С. Предотвращение крепления и обезклеивания (критическое значение для плит)

Расклеивание является наиболее распространенным режимом преждевременного выхода из строя плит, усиленных углепластом, особенно при циклических нагрузках. Эта конфигурация гарантирует, что полосы/листы CFRP могут полностью проявлять свою прочность на растяжение за счет повышения надежности крепления.

• Вентилятор-типа анкеры на концы полосы

Макет: Разверните конец полос углепластика (особенно диагональных и изгибных полос) в форму веера (ширина увеличена в 2-3 раза по сравнению с исходной шириной полосы) и приклейте их на неповрежденную область плиты, вдали от зоны напряжения открытия.

Функция: Снижает концентрацию напряжений на концах полос, увеличивает площадь склеивания и предотвращает внезапное отслаивание при повторяющихся нагрузках.

Технические примечания:

Длина анкера вентилятора: ≥ 250 мм; убедитесь, что зона вентилятора свободна от трещин, масла или сыпучего бетона.

Для плит в сейсмических зонах комбинируйте вентиляторные анкеры с механическими креплениями для двойной защиты.

• Механические крепежные детали (болты + стальные пластины) для зон с высоким напряжением

Схема: Установите болты из нержавеющей стали и прижимные пластины на концах полос из углепластика или с интервалом 300-500 мм по длине полосы. Стальные пластины должны полностью покрывать полосы углепластика и плотно прижиматься к поверхности плиты.

Функция: Сочетает силу сцепления с механической силой зажима для сопротивления силам отслаивания, что делает его подходящим для плит при тяжелых динамических нагрузках (например, заводские цоколи, гаражи) или экстремальных условиях (высокая влажность, колебания температуры).

Технические примечания:

Просверлите отверстия под болты перед установкой углепластика, чтобы не повредить углеродные волокна.

Используйте антикоррозийные болты из нержавеющей стали для наружных или агрессивных сред.

• Перекрытие углов и суставов CFRP (перекрытие ≥ 200 мм)

Компоновка: при соединении полос по периметру, диагональных полос или листов в открывающихся углах обеспечьте длину перекрытия ≥ 200 мм. Полностью насыщайте область перекрытия эпоксидной смолой для устранения пустот.

Функция: Обеспечивает непрерывность пути напряжения на углах, избегает слабых мест на соединениях прокладки, и предотвращает дебондинг от совместных положений.

Технические примечания:

Направление перекрытия должно следовать направлению напряжения плиты.

Ограничьте перекрывающиеся слои до ≤ 2 в том же положении, чтобы избежать чрезмерной толщины, влияющей на плоскостность поверхности.