Trong quá trình cải tạo xây dựng, nâng cấp chức năng, lắp đặt thiết bị và xây dựng lại các dự án, loại bỏ các phần sàn một phần để tạo ra các lỗ hở (như trục thang máy, lỗ thông gió, đường ống, sửa đổi cầu thang, và tối ưu hóa không gian trong nhà) là một biện pháp sửa đổi cấu trúc phổ biến. Tuy nhiên, mở tấm sẽ trực tiếp cắt đứt các thanh thép chịu lực ban đầu, giảm diện tích chịu lực hiệu quả và độ cứng kết cấu, và gây ra nồng độ căng thẳng ở các góc mở, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự an toàn và ổn định của tấm sàn.

Polyme gia cố bằng sợi carbon (FRP)Tăng cường đã trở thành một trong những phương pháp tăng cường sau được sử dụng rộng rãi nhất cho các khe hở tấm do ưu điểm của nó là độ bền kéo cao, trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn, kết cấu thuận tiện và không tăng trọng lượng cấu trúc.

Khi nào thì cfrp tăng cường hiệu quả cho việc mở tấm?

1Lỗ nhỏ đến trung bình với hư hỏng cấu trúc nhỏ

Tăng cường cfrp có hiệu quả cao khi Kiểm soát Kích thước mở trong phạm vi hợp lý: Nói chung, các lỗ hình chữ nhật có chiều dài cạnh ≤ 1000mm, các lỗ tròn có đường kính ≤ 1000mm, và số lượng thanh thép chịu lực cắt giảm ≤ 20% các thanh thép nguyên bản theo hướng ứng suất. Loại mở này chủ yếu được sử dụng để lắp đặt đường ống, các lỗ thông gió nhỏ và chuyển đổi không gian địa phương, với ít thiệt hại cho ứng suất tổng thể của tấm, và FRP có thể bù đắp hoàn toàn cho độ bền kéo bị mất thông qua các đặc tính hiệu suất cao của nó.

2Lỗ mở trong vùng căng thẳng bình thường (khoảng giữa của tấm được hỗ trợ đơn giản, vùng khoảnh khắc tích cực)

Đối với các lỗ mở nằm trong vùng thời điểm dương của tấm (khu vực giữa nhịp, nơi tấm chịu tải xuống và đáy bị căng), cfrp dán trên đáy tấm có thể chịu lực kéo trực tiếp, bù đắp hiệu quả cho việc thiếu thanh thép, kiểm soát sự phát triển của các vết nứt bê tông, Và giảm biến dạng lệch của tấm. Đối với các tấm liên tục, cfrp cũng có thể đạt được hiệu quả lý tưởng trong vùng thời điểm âm thông qua dán hai mặt (đáy tấm và mặt tấm) và neo hình chữ u.

3Tấm bê tông nguyên bản chất lượng tốt

Khi độ bền bê tông tấm ban đầu là ≥ c20, không có diện tích lớn rỗng, bong tróc, cacbon hóa nghiêm trọng hoặc hư hỏng ăn mòn, và bề mặt cơ sở có thể tạo thành một liên kết đáng tin cậy với keo nhựa epoxy, cfrp có thể hoạt động đồng bộ với bê tông. Cường độ liên kết giữa cfrp và bê tông đáp ứng yêu cầu đặc điểm kỹ thuật (≥ 2.5Mpa), đảm bảo truyền tải ứng suất hiệu quả và phát huy tối đa hiệu suất tăng cường.

4Kịch bản yêu cầu tăng cường trọng lượng nhẹ và không phá hủy

Đối với các dự án cải tạo của các tòa nhà cũ, các tòa nhà cao tầng, hoặc các dự án có giới hạn nghiêm ngặt về cấu trúc tự trọng lượng và chiều cao giải phóng mặt bằng, việc tăng cường cfrp là lựa chọn tối ưu. Nó không làm tăng độ dày tấm và tự trọng lượng, tránh việc xây dựng ướt các phương pháp truyền thống, và không ảnh hưởng đến các chức năng trang trí và sử dụng tiếp theo, với lợi ích toàn diện rõ ràng.

Khi nào cfrp tăng cường không hợp lệ cho các khe hở tấm?

1Lỗ mở quá cỡ với hư hỏng cấu trúc nghiêm trọng

Khi Kích thước mở vượt quá 1000mm × 1000mm, Số lượng thanh thép cắt vượt quá 20% thanh thép ban đầu, hoặc lỗ mở nằm ở Giá đỡ phiến, khớp dầm và các bộ phận ứng suất chính khác, độ cứng cấu trúc và khả năng chịu lực mất quá lớn. FRP chỉ có thể cung cấp độ bền kéo và không thể bù đắp cho sự mất mát lớn về độ cứng kết cấu và khả năng chống cắt. Tại thời điểm này, chỉ riêng việc tăng cường cfrp là không hợp lệ, và Phương pháp mở rộng phần, hỗ trợ dầm thép hoặc tăng cường dầm cạnh bê tông đúc tại chỗ phải được áp dụng.

2Bê tông bản gốc bị hư hỏng nặng

Nếu bê tông nguyên bản có độ bền thấp (thấp hơn c20), cacbon hóa nặng, rỗng diện tích lớn, mở rộng ăn mòn thanh thép, hoặc các vết nứt xuyên thấu, bề mặt nền bê tông không thể tạo thành mối liên kết hiệu quả với FRP. Ngay cả khi dán FRP, nó sẽ bong ra khỏi bề mặt nền dưới áp lực, không thể tham gia vào cấu trúc căng thẳng, và hiệu quả tăng cường hoàn toàn bị mất.

3Lỗ mở với lực cắt nghiêm trọng và tải trọng va đập

FRP có hiệu suất kéo tuyệt vời nhưng khả năng chống cắt kém và chống va đập. Đối với các lỗ hở ở những khu vực thường xuyên lăn xe nặng, rung động cơ học hoặc tải trọng va đập, hoặc nơi sàn cần chịu lực cắt tập trung lớn, cfrp không thể chống lại hiệu quả biến dạng cắt và hư hỏng tác động, và hiệu quả tăng cường cực kỳ hạn chế. Nó không phù hợp cho sử dụng độc lập và cần phải được kết hợp với các biện pháp tăng cường cắt khác.

4Nhiệt độ cao và môi trường hóa học đặc biệt

Chất kết dính nhựa frp và epoxy thông thường có khả năng chịu nhiệt độ cao kém (nhiệt độ phục vụ lâu dài ≤ 60oc) và dễ bị lão hóa trong môi trường ăn mòn axit, kiềm và dầu mạnh. Trong điều kiện làm việc như vậy, hiệu suất liên kết và tính chất cơ học của cfrp sẽ giảm nhanh chóng, và hiệu quả tăng cường lâu dài không thể được đảm bảo, vì vậy nó được coi là một phương pháp tăng cường không hợp lệ.

Cấu hình tăng cường FRP điển hình cho các khe hở tấm

Tấm mở (E. G., đối với cầu thang, thang máy, đường ống dẫn hoặc trục thông gió) phá vỡ đường dẫn căng thẳng liên tục của tấm, dẫn đến nồng độ cắt ở các góc, tổn thất công suất uốn quanh chu vi mở, và tăng nguy cơ nứt dưới tải trọng dọc hoặc động. Cấu hình tăng cường cfrp cho tấm được tối ưu hóa cho các đặc tính ứng suất phẳng, với các điều chỉnh cho các chương trình định hướng tường để phù hợp với cơ học tấm (Uốn, Cắt và kháng Xoắn).

A. Kiểm soát vết nứt & cắt chéo (phổ biến nhất đối với tấm)

Cấu hình này nhắm vào chế độ Thất Bại chính của các lỗ mở tấm: nứt cắt chéo ở các góc gây ra bởi lực cắt tập trung. Điều quan trọng đối với các tấm chịu tải trọng sống, lực địa chấn, hoặc cắt mở sau xây dựng.

• Dải họa tiết chữ x chéo 45 °

Cách bố trí: Dán các dải cfrp theo đường chéo trên bốn góc của tấm mở, tạo thành một hình chữ x phù hợp với hướng ứng suất cắt chính. Đối với các tấm hai chiều, áp dụng các dải họa tiết x trên cả bề mặt trên và dưới của tấm.

Chức năng: chuyển hướng lực cắt ra khỏi các góc mở, phân tán nồng độ ứng suất, và hạn chế sự bắt đầu và lan truyền các vết nứt chéo.

Ghi chú kỹ thuật:

Chiều rộng dải: 150-300mm (điều chỉnh dựa trên độ dày tấm và mức tải).

Đối với tấm dày (≥ 200mm), hãy sử dụng dải nhiều lớp với khoảng cách 50-100mm giữa các lớp.

Mở rộng dải kết thúc ≥ 300mm ngoài mép mở vào khu vực tấm còn nguyên vẹn để đảm bảo truyền tải hiệu quả.

• Vành đai kín (hai chiều)

Cách bố trí: dán các dải nhựa FRP liên tục dọc theo toàn bộ chu vi của lỗ mở, tạo thành một khung hình chữ nhật hoặc hình tròn khép kín. Đối với các tấm bê tông cốt thép, lắp các dải trên cả mặt trên và mặt dưới; đối với các tấm bê tông, ưu tiên khuôn mặt căng thẳng (thường là mặt dưới).

Chức năng: tăng cường độ cứng cục bộ của chu vi mở, ngăn chặn sự tách mở ra khỏi tấm chính, và cải thiện khả năng chống xoắn và biến dạng uốn của tấm.

Ghi chú kỹ thuật:

Sử dụng dải FRP một chiều (hướng sợi song song với chiều dài dải) để có hiệu suất kéo tối ưu.

Dải chồng chéo đầu ≥ 200mm ở các góc để duy trì tính liên tục của khung kín; tránh chồng chéo ở cùng một góc cho cấu hình nhiều lớp.

• Bọc Chữ U (bọc cạnh tấm, để mở cạnh)

Cách bố trí: Đối với các lỗ nằm gần mép phiến (khoảng cách ≤ Độ dày tấm), hãy bọc các tấm FRP xung quanh mép phiến để tạo thành hình chữ U, chồng lên nhau với các dải chu vi của lỗ mở.

Chức năng: Cung cấp sự giam giữ bên cạnh phiến, ngăn chặn sự đổ vỡ cạnh dưới tải trọng, và củng cố kết nối giữa chu vi mở và cạnh phiến.

Ghi chú kỹ thuật:

Chiều dài chồng chéo chữ U: ≥ 250mm ở mặt trên và mặt dưới của tấm.

Sử dụng Neo cơ học ở đầu bọc cho tấm ở vùng địa chấn cao.

B. Nâng cấp năng lực uốn & chịu lực

Cấu hình này đề cập đến tổn thất cường độ uốn gây ra bởi các khe hở tấm lớn (diện tích mở> 15% tổng diện tích Tấm) hoặc tấm chịu tải nặng (E. G., sàn công nghiệp, nhà để xe). Nó bù đắp cho diện tích cắt ngang hiệu quả giảm của tấm.

• Dải FRP hai chiều (gia cố mặt căng)

Cách bố trí: Dán các dải FRP trực Giao (dọc và ngang) trên mặt căng (dưới) của tấm xung quanh lỗ mở. Mở rộng dải ≥ 500mm vượt quá chu vi mở để chồng lên nhau với cốt thép còn nguyên vẹn của tấm.

Chức năng: hoạt động như tăng cường độ bền kéo bên ngoài, bù cho sự mất mát của thanh thép bên trong do mở, và cải thiện khả năng uốn của tấm để chống biến dạng chảy xệ.

Ghi chú kỹ thuật:

Hướng sợi của dải phải phù hợp với hướng uốn chính của tấm (theo chiều dọc cho tấm một chiều, hai chiều cho tấm hai chiều).

Đối với các tấm có lỗ lớn, kết hợp với các dải chu vi để tạo thành một hệ thống "khung + gia cố".

• Tấm Nhựa FRP cho lỗ lớn hoặc hư hỏng nặng

Cách bố trí: che toàn bộ mặt căng (dưới) của tấm xung quanh lỗ bằng tấm FRP, kéo dài ≥ 600mm ngoài mép mở. Đối với các tấm bị hư hỏng nặng (ví dụ: thông qua các vết nứt xung quanh lỗ mở), hãy áp dụng các tấm trên cả mặt trên và mặt dưới.

Chức năng: Tối đa hóa việc sử dụng độ bền kéo cao của cfrp, cải thiện độ uốn tổng thể, chống cắt và chống mỏi của tấm và sửa chữa hư hỏng diện tích lớn.

Ghi chú kỹ thuật:

Sử dụng các tấm FRP hai chiều cho các tấm hai chiều để chống uốn theo cả hai hướng.

Đảm bảo ngâm tẩm nhựa đầy đủ của tấm để tránh bong bóng khí; cuộn tấm chắc chắn trong quá trình lắp đặt để đạt được liên kết 100% với bề mặt tấm.

C. Ngăn chặn Neo & gỡ liên kết (quan trọng đối với tấm)

Debonding là chế độ Thất Bại sớm phổ biến nhất đối với các tấm được tăng cường bởi cfrp, đặc biệt là dưới tải trọng theo chu kỳ. Cấu hình này đảm bảo các dải/tấm FRP có thể phát huy đầy đủ độ bền kéo của chúng bằng cách tăng cường độ tin cậy Neo.

• Neo Kiểu quạt ở đầu dải

Cách bố trí: Mở rộng phần cuối của dải FRP (đặc biệt là dải chéo và uốn) thành hình quạt (chiều rộng tăng gấp 2-3 lần chiều rộng dải ban đầu) và dán chúng lên khu vực còn nguyên vẹn, tránh xa vùng căng thẳng mở.

Chức năng: giảm nồng độ căng thẳng ở đầu dải, tăng diện tích liên kết, và ngăn ngừa bong tróc đột ngột dưới tải nhiều lần.

Ghi chú kỹ thuật:

Chiều dài Neo quạt: ≥ 250mm; đảm bảo khu vực quạt không bị nứt, dầu hoặc bê tông lỏng lẻo.

Đối với các tấm trong vùng địa chấn, kết hợp các Neo quạt với các ốc vít cơ học để bảo vệ kép.

• Chốt cơ khí (bu lông + tấm thép) cho các khu vực chịu áp lực cao

Bố trí: lắp bu lông bằng thép không gỉ và tấm ép ở đầu dải nhựa FRP hoặc ở khoảng cách 300-500mm dọc theo chiều dài dải. Các tấm thép phải bao phủ hoàn toàn các dải FRP và được ép chặt vào bề mặt tấm.

Chức năng: kết hợp lực liên kết với lực kẹp cơ học để chống lại lực lột, làm cho nó phù hợp với các tấm dưới tải nặng (E. G., sàn nhà máy, nhà để xe) hoặc môi trường khắc nghiệt (độ ẩm cao, dao động nhiệt độ).

Ghi chú kỹ thuật:

Khoan lỗ bu lông trước khi lắp đặt FRP để tránh làm hỏng sợi Carbon.

Sử dụng bu lông thép không gỉ chống ăn mòn cho môi trường ngoài trời hoặc ăn mòn.

• Tấm Ghép Nhựa FRP ở các góc & khớp nối (chồng chéo ≥ 200mm)

Cách bố trí: khi kết nối dải chu vi, dải chéo hoặc tấm ở các góc mở, đảm bảo Chiều dài chồng chéo ≥ 200mm. bão hòa hoàn toàn khu vực chồng chéo bằng nhựa epoxy để loại bỏ khoảng trống.

Chức năng: đảm bảo tính liên tục của đường dẫn ứng suất ở các góc, tránh các điểm yếu tại các khớp dải, và ngăn ngừa sự tách liên kết từ các vị trí khớp.

Ghi chú kỹ thuật:

Hướng chồng chéo nên làm theo hướng căng thẳng của tấm.

Hạn chế các lớp chồng lên nhau thành ≤ 2 ở cùng vị trí để tránh độ dày quá mức ảnh hưởng đến độ phẳng bề mặt.