Nawet najtrwalsze konstrukcje, także te z żelbetu stanowiącego od ponad wieku fundament nowoczesnego budownictwa, z czasem wymagają wzmocnienia. Rozwój inżynierii materiałowej otworzył nowe możliwości – od zaawansowanych kompozytów po technologie sprężania, które pozwalają przywracać obiektom nośność i trwałość. Oto metody, dzięki którym możemy wzmacniać konstrukcje żelbetowe w XXI w.
Fot. © bruno135_406 – stock.adobe.com
Konstrukcje żelbetowe, stosowane od końca XIX w., stanowią podstawę współczesnej infrastruktury i są przykładem ciągłego rozwoju technologii budowlanych. Mimo wysokiej trwałości wiele obiektów już po 100, a nawet 50 latach użytkowania wymaga napraw lub wzmocnień, aby zapewnić ich dalszą bezpieczną eksploatację. Wzmocnienie konstrukcji polega na zwiększeniu ich wytrzymałości, stateczności i trwałości. Potrzeba jego zastosowania wynika m.in. z uszkodzeń eksploatacyjnych lub strukturalnych, błędów projektowo-wykonawczych lub wzrostu obciążeń, które są skutkiem zmiany funkcji obiektu. Stosuje się tu zarówno rozwiązania tradycyjne, opisane w literaturze [1, 2], jak i oparte na nowoczesnych materiałach oraz technologiach (rys. 1).
Rys. 1. Metody wzmacniania konstrukcji żelbetowych
Niniejsza praca koncentruje się na przeglądzie metod, które wykorzystują materiały FRP (Fiber Reinforced Polymer), FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) oraz technologie sprężania. Dobór odpowiedniego rozwiązania wymaga szczegółowej analizy stanu konstrukcji, identyfikacji przyczyn uszkodzeń oraz określenia warunków obciążenia.
WZMACNIANIE ZA POMOCĄ MATERIAŁÓW FRP
Materiały kompozytowe są coraz powszechniej wykorzystywane w budownictwie. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się materiały FRP w kontekście zbrojenia oraz wzmacniania konstrukcji żelbetowych. W wielu ośrodkach naukowych trwają intensywne badania nad ich właściwościami oraz możliwościami zastosowania. W konstrukcjach inżynierskich materiały FRP są używane przy wzmacnianiu:
- stref rozciąganych i ścinanych elementów zginanych,
- elementów skręcanych,
- elementów poddanych działaniu sił osiowych.
Wzmacnia się zarówno konstrukcje betonowe i żelbetowe, jak i murowe, drewniane oraz stalowe (fot. 1).
Fot. 1. Przykłady wzmocnień materiałami FRP: a) wzmocnienie belki żelbetowej, b) wzmocnienie drewnianych belek z drewna klejonego, c) wzmocnienie płyty stropowej [3]
>>> Obciążenia ustrojów w konstrukcjach żelbetowych
>>> Wykorzystanie techniki skanowania georadarem w ocenie stanu technicznego konstrukcji żelbetowej
>>> Diagnostyczne badania nieniszczące w praktyce
>>> Pomiary światłowodowe DFOS w diagnostyce konstrukcji sprężonych
>>> Diagnostyka korozyjna konstrukcji żelbetowych
Podstawowy podział materiałów kompozytowych dotyczy ich budowy wewnętrznej. Obejmuje on materiały jedno- i wielowarstwowe. Podział ten uwzględnia też ułożenie włókien w jednym lub dwóch kierunkach. Materiały kompozytowe to wyroby o strukturze niejednorodnej, tworzone z dwóch lub więcej komponentów o różnych właściwościach. Składają się z bardzo dużej liczby małych, ciągliwych, ukierunkowanych, niemetalicznych włókien o wysokich właściwościach mechanicznych, zatopionych w żywicznej matrycy. W zależności od nasycenia włókien powstały laminat ma różne cechy mechaniczne w kierunku podłużnym i poprzecznym. Rozróżniamy kilka głównych typów kompozytów włóknistych FRP stosowanych w budownictwie do wzmocnień konstrukcji:
- CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) – kompozyty na bazie włókna węglowego,
- GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) – kompozyty na bazie włókna szklanego,
- AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer) – kompozyty na bazie włókna aramidowego,
- BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) – kompozyty na bazie włókna bazaltowego.
Kompozyty FRP występują w formie taśm, laminatów oraz mat o jedno- lub wielokierunkowym układzie włókien (m.in. 0/90° lub 45/135°). Pełnią one funkcję zbrojenia przenoszącego naprężenia rozciągające, podczas gdy matryca epoksydowa odpowiada za ochronę i przenoszenie naprężeń między włóknami. Do zalet FRP należą:
- mały ciężar,
- łatwy montaż,
- możliwość stosowania dużych długości bez złączy,
- odporność na korozję,
- bardzo wysoka wytrzymałość na rozciąganie.
Mimo wielu atutów materiały te mają istotne ograniczenia, np. brak plastyczności charakterystycznej dla stali oraz niską odporność na wysoką temperaturę, co prowadzi do gwałtownego zniszczenia kompozytu po uplastycznieniu żywicy. Systemy wzmocnień FRP możemy podzielić na typ bierny oraz czynny.
Metody wzmacniania konstrukcji żelbetowych. W dalszej części artykułu:
SYSTEMY WZMOCNIEŃ FRP TYPU BIERNEGO
Zbrojenie powierzchniowe SBR
Zbrojenie wklejane w otulinę betonu NSMR
SYSTEMY WZMOCNIEŃ FRP TYPU CZYNNEGO
Kotwowe i bezkotwowe systemy sprężania
Zbrojenie wklejane w betonową otulinę NSMR
System sprężania pośredniego NSMR
System sprężania bezpośredniego NSMR
WZMACNIANIE ZA POMOCĄ SYSTEMU FRCM
WZMACNIANIE POPRZEZ SPRĘŻANIE
>>> Cały artykuł dostępny jest w numerze 2/2026 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
>>> Członkowie Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa mają dostęp do miesięcznika przez portal członkowski >>>
dr inż. Michał Demby
adiunkt badawczo-dydaktyczny
Politechnika Poznańska
mgr inż. Sebastian Wieliczko
inżynier budowy Develia Construction
mgr inż. Jakub Zenger
specjalista BIM
Politechnika Poznańska
Mostostal Warszawa
Literatura
[1] Gołdyn M., „Inżynierskie metody obliczeń wzmocnień konstrukcji żelbetowych” w: Naprawy i wzmocnienia konstrukcji – konstrukcje żelbetowe, t. II, XXXVII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Wisła, 2023, Warszawa: PZITB, 2023.
[2] Urban T., Wzmacnianie konstrukcji żelbetowych metodami tradycyjnymi, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015.
[3] SP Reinforcement, Systemy wzmacniania konstrukcji [dostęp: 20.12.2025], SP Reinforcement: https://www.sp-reinforcement.eu.
