Усиление железобетонных конструкций, прежде всего, относится к транспортным, гидротехническим сооружениям, памятникам архитектуры. Усиление рядовых конструкций (рис. 4.17) с применением технологии внешнего армирования должно быть обосновано экономически.

Рис. 4.17. Усиление цементных силосов ЖБК

Исторически, применение технологии внешнего армирования связано именно с железобетонными конструкциями мостов.

Для усиления железобетонных конструкций применяются элементы в виде лент и холстов. Механические характеристики элементов внешнего армирования варьируются в следующих пределах: Е = 70 000–640 000 МПа, R = 1700–4800 МПа.

При усилении железобетонных конструкций с применением лент требуется решить проблему анкеровки ленты на конструкции, что приводит к необходимости устройства закладных деталей – стальных или из углехолста.

Усиление пролетной зоны изгибаемых конструкций. Наиболее распространенное решение при усилении железобетонных конструкций с применением углеволокна – расположение элемента внешнего армирования со стороны наиболее растянутого волокна в пролетной зоне изгибаемых конструкций.

Усиление приопорных участков изгибаемых конструкций. В этих зонах, как правило, устанавливают углехолсты вдоль линии главных растягивающих напряжений. Углехолсты можно наклеивать в несколько слоев и формировать любые сечения, необходимые по расчету.

Усиление сжатых и внецентренно-сжатых железобетонных элементов. Применение элементов внешнего армирования для усиления сжатых, внецентренносжатых железобетонных элементов типа колонн, пилонов, простенков производится двумя способами. Во-первых, для усиления «коротких» элементов (с соотношением высоты к габариту поперечного сечения не более 10) эффективно устройство бандажей из углехолста, создающих «эффект обоймы» по типу косвенного армирования. Во-вторых, установка углехолста вдоль сжатого элемента является дополнительной рабочей арматурой.

Для устройства поперечных бандажей при усилении железобетонных колонн используются элементы внешнего армирования из углеродного волокна. Шаг поперечных бандажей С < 1 м, количество бандажей на колонне не может быть меньше 3 шт.

В рамных узлах сопряжения колонн и плит перекрытий (рис. 4.18) рекомендуется устанавливать крайние бандажи по обрезу колонн.

При усилении сейсмостойких конструкций рекомендуется для крайних бандажей использовать 3– или 4-направленный холст.

Усиление гибких колонн производится как продольными, так и поперечными элементами внешнего армирования.

Рис. 4.18. Обойма из углехолста

Рис. 4.19. Усиленная колонна круглого сечения

Перспективной областью применения элементов внешнего армирования из углеволокна являются предварительно напряженные элементы (рис. 4.19). Впервые предварительно напряженные углеродные ленты были использованы при усилении автомобильного железобетонного моста на юге Германии в 1982 году. В России впервые предварительно напряженные углепластиковые ленты были применены фирмой «Практик» при усилении балок пролетного строения автодорожного моста через реку Киржач на 104 км трассы Москва – Нижний Новгород в 2003 году.

Предварительное напряжение элементов внешнего армирования значительно повышает его эффективность и расширяет сферы его применения. Натяжение производится гидродомкратами с использованием специальных захватов и анкерных устройств. При натяжении элементов внешнего армирования из углеволокна с его последующим закреплением на конструкции достигается не только повышение несущей способности, но и увеличение жесткости и трещиностойкости усиливаемого элемента.