externí uhlíkové výztuže

Zesilování nosných konstrukcí externí lepenou výztuží

Existuje řada způsobů dodatečného zesilování nosných železobetonových a dřevěných prvků, které   je nutno provést při zvýšeném zatížení, při poškození nebo zestárnutí prvku, při změně účelu stavby nebo při odstranění chyb při projektování a betonáži.

Jednou z možností řešení je aplikace progresivní metody zesilování nalepením vysokopevnostních lamel a tkanin z plastů zesílených uhlíkovými vlákny, tzv. CFK lamel, tkanin a rohoží.

Pro aplikaci tohoto systému jsou pracovníci firmy Tesan s.r.o. speciálně školeni a jsou držiteli příslušných oprávnění pro aplikaci těchto systémů.

Vlastnosti a použití CFK lamel

Lamela CFK (Carbon-Faser-Kunststoff) je kombinací velkého množství tenkých uhlíkových vláken a matrice z epoxidové pryskyřice.Tyto lamely jsou na konstrukci lepeny pomocí speciálního lepidla na bázi epoxidových pryskyřic.Ve směru vláken vykazují velmi vysokou pevnost a tuhost i vynikající únavové vlastnosti při velmi malé objemové hmotnosti.lamely jsou konstruovány jednosměrně, tj. všechna vlákna jsou uložena podélně ve směru namáhání. Pevnost napříč ke směru vláken a pevnost ve smyku jsou nízké. Mechanické vlastnosti v podélném směru jsou určeny typem a objemem vláken a celé lamely. Lamely na trh v ČR v současné době dodávají firmy SIKA, BASF, MC-Bauchemie, Stado a Dyckerhof v různých rozměrech a s různými E – moduly.

Z různých metod dodatečného zesilování nosných prvků je nejbližším konkurentem zesilování pomocí CFK lamel zesílení únosnosti konstrukce nalepením lamel ocelových. Metoda lepení ocelových lamel se dnes již stala, díky získaným zkušenostem a empirickým datům standardní metodou dodatečného zvyšování únosnosti.Ve srovnání s touto metodou vyniknou mnohé pozitivní stránky progresivní technologie CFK lamel. Základní technické parametry a porovnání rozhodujících kriterií při použití lamel CFK a lamel ocelových přináší následující tabulka

Kriterium CFK lamely Ocelové lamely
Objem. hmotnost  1 600 kg/m3  7 800 kg/m3
Pevnost v tahu  2 400 Mpa  235 Mpa
Porovnání rozměrů pro stejný účinek  CFK typ 50=50×1,2   ocel 77×8 mm
Porovnání hmotnosti pro stejný účinek  96g/bm  4 841 g/bm
Stavební výška  velmi malá (2-3 mm)  malá
Koroze  ne   ano
Délka lamel  libovolná  omezená
Manipulace   jednoduchá  obtížná
Zachycení sil   jen v podélném směru   v libovolném směru
Křížení   jednoduché   nákladné
Odolnost proti únavě   vynikající   dostatečná
Materiálové náklady   vysoké   malé
Pracnost   nízká   vysoká
Aplikace   bez pomocných prostředků   se zdvihadly a přítlač. zaříz.

Z uvedených vlastností CFK lamel vyplývá jednoznačně výhodnost jejich použití zejména v těchto typických případech :

dlouhé stavební dílce (nosníky,mosty)
esteticky náročné zesílení (snadné ukrytí pod omítku nebo nátěr)
v případech, kde není možno snižovat světlou výšku konstrukce
v případech, kdy dochází ke křížení lamel (křížem vyztužené desky)
při změně statického systému ( dodatečné zřízení otvorů,vybourání stěn a podpěr)
ve stísněných prostorách se špatnou přístupností
při zesilování stropních konstrukcí se zavěšenou technologií (podhledy s instalacemi)
při zvýšení zatížení nebo instalaci zařízení které dynamicky namáhá konstrukci
při změně statického systému ( dodatečné zřízení otvorů,vybourání stěn a podpěr)
obnovení původních parametrů při korozi stávající výztuže
při velkých nárocích na rychlost provedení
při nemožnosti zřídit podpěrné konstrukce

Uvedené přednosti CFK lamel dostatečně kompenzují poněkud vyšší cenovou náročnost CFK lamel oproti lamelám ocelovým. Posuzujeme-li však komplexní náklady na zesílení konstrukce a nikoliv pouze náklady materiálové,dojdeme k závěru, že náklady na přítlačné a podpěrné konstrukce, dopravu a manipulaci při skladování i výstavbě jsou při použití systému CFK takřka nulové. Také kratší doba výstavby s minimálním počtem pracovníků a to, že nedochází k žádným zásahům do stávající nosné struktury se při použití systému CFK promítne příznivě do celkových nákladů.

Praktická aplikace a provádění prací

Dosažení optimálních výsledků při aplikaci systému CFK lamel vyžaduje pro přes svoji relativní snadnost velmi přísnou technologickou kázeň zhotovitele. Dodavatelé CFK lamel a speciálních lepidel vyžadují příslušné proškolení dodavatelské firmy a vydávají certifikát oficiálního aplikátora, čímž zajišťuje dodržení technologických a kvalitativních ukazatelů.

Vlastní nalepení lamel sestává z několika postupných kroků :

1. Příprava lamely

Lamela je dodávána ve formě nekonečného pásu v rolích o průměru cca 1 m a v délkách 100 až 300 m.Pro dělení na požadované délky je třeba roli zajistit proti rozmotání pomocí svěrek.Vlastní dělení lamely se provádí snadno ručním řezáním pilkou na železo.Lamelu je pouze třeba pomocí přípravku fixovat tak,aby nedocházelo k třepení konců.Stykovou plochu nařezané lamely je třeba dále očistit od uhlíkového prachu speciálním ředidlem Colma Reiniger a čistými bílými hadříky.Čištění probíhá tak dlouho, dokud hadřík nezůstane bílý.Takto očištěná lamela je již připravena k nanesení lepidla.

2. Příprava podkladu

Povrch betonu pro přilepení lamely musí splňovat řadu kvalitativních parametrů,zejména odtrhovou pevnost min. 1,5 N/mm2 (prokazuje se vždy provedením několika odtrhových zkoušek,nejlépe nezávislou organizací),vlhkost max.10%,rovinatost podkladu (max. 20mm při měření na 2m lati) a zvláště absolutní bezprašnost.Toho dosahujeme přípravou povrchu v následných krocích:

Zbroušení povrchu betonu pískováním nebo bruskou na beton s odsáváním prachových částic.

Reprofilace nerovností sanačním materiálem,který splňuje požadavek na odtrhovou pevnost (min. 1,5 N/mm2),např. Sikadur 41.V praxi se nerovnosti do cca 2mm vyplňují přímo lepidlem na lamely Sikadur 30.

Zdrsnění zbroušeného povrchu pemrlováním pomocí pneumatické pemrlice. Konečné odstranění prachových částic pomocí kartáče a průmyslového vysavače.

3. Příprava a nanesení lepidla

Rozvážení dvousložkového lepidla Sikadur 30 se provádí z důvodů cenové náročnosti na přesných digitálních vahách s ohledem na zpracovávané množství.Doba zpracování lepidla je značně závislá na okolní teplotě a pohybuje se okolo 30-ti minut.Vlastní promíchání lepidla se provádí speciálním šnekovým míchadlem při pomalých otáčkách.Stoupání šnekového míchadla musí být správně směrováno z důvodů minimálního zanesení vzduchu do lepidla. Lepidlo se poté nanáší nejen na zpevňovaný prvek, ale i pomocí přípravku na vlastní lamelu.

4. Nanesení lepidla na lamelu a na podklad

Nanesení lepidla na lamelu se provádí pomocí speciálního přípravku tak, že vrstva lepidla uprostřed lamely je o cca 1,5 mm vyšší než na okrajích.

5. Nalepení a fixace lamely

Nalepení lamely se provede prostým přitisknutím na lepené místo a dotlačením tvrdým gumovým válečkem od středu lamely k okrajům tak,aby byl spolehlivě odstraněn vzduch ze styku.Vytlačený tmel se potom odstraní špachtlí.Tímto způsobem vznikne pod lamelou vrstva lepidla silná cca 1,5 až 2 mm, takže tloušťka celého systému je asi 3 mm.

6. Dokončovací práce

Po skončení lepení a zatvrdnutí lepidla se provede vizuální kontrola nalepené lamely a odtrhové zkoušky předem připravených vzorků.Následně může být povrch stavebního dílce srovnán např. materiálem Sika MonoTop 620 nebo prostým omítnutím.

Uvedené postupy ukazují, že je dnes běžně možné nahradit těžkou ocel lehkými vláknitými materiály.

Externí uhlíkové výztuže – rekonstrukce bývalé budovy Omnipol ➤


KOMPLETNÍ GALERIE externích uhlíkových výztuží ➤

« 1 z 3 »