Vinç kirişlerinin güçlendirilmesi

1980'lerden bu yana, yüksek verimli ve düşük maliyetli gelişmiş bir yapısal onarım yöntemi olan karbon fiber kumaşlı beton onarım teknolojisi, inşaat mühendisliğinde büyük önem kazanmış, yaygın olarak incelenmiş ve uygulanmıştır. Günümüzde, fiber takviyeli beton teknolojisi nispeten gelişmiştir. Ancak, çelik ve betonun özellikleri arasındaki temel fark nedeniyle, çelik yapı ve beton güçlendirme teknolojisi de oldukça farklıdır. CFRP ile güçlendirilmiş çelik yapıların hasar modu çoğunlukla arayüz hasarıdır. Şu anda, karbon fiber kumaşlı çelik yapı güçlendirme konusundaki araştırmalar yurt içinde ve yurt dışında hala ön keşif aşamasındadır ve mühendislikte gerçek uygulaması henüz büyük ölçekte gerçekleştirilmemiştir.

Karbon fiber kumaşla güçlendirilmiş vinç kirişlerinin özellikleri

Endüstriyel tesislerde, vinç kirişinin normal çalışması normal üretim üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir; özellikle çelik üretim tesislerinde, vinç tonajı genellikle büyük veya aşırı yüklüdür ve sık çalıştırma, vinç kirişinde zaman zaman hasar ve çatlamalara neden olur. Endüstriyel tesislerde çelik yapıların vinç kirişi sisteminin arızalanması çoğunlukla yorulmadan kaynaklanır ve vinç kirişlerinin çoğu, yüksek iç ortam sıcaklığı ve diğer faktörler nedeniyle tasarım ömrüne ulaşmadan önce hasar görür. Geleneksel güçlendirme yöntemi, çelik levha veya çelik profil kaynaklama gibi belirli bir güçlendirme etkisine sahiptir. Ancak aynı zamanda, vinç kirişinin ağırlığını ve alan kullanım oranını da artırarak gerilim ve sertliğin yeniden dağılmasına neden olur ve bu da genellikle kaynak dikişinde gerilim yoğunlaşmasına, yorulma yükünün etkisi altında yorulma çatlaklarına ve çelik vinç kirişinde ikincil yorulma hasarına yol açar. CFRP yüksek çekme mukavemetine, güçlü şekillendirilebilirliğe (çelik yapının köşelerindeki çelik elemanlarla iyi yapışma gibi), iyi korozyon ve yorulma direncine sahip olduğundan, çelik vinç kirişinin güçlendirme etkisi geleneksel yöntemlere göre çok daha iyidir. Farklı hastalıklara göre farklı güçlendirme yöntemleri benimsenmektedir; örneğin, bileşenin çekme yüzeyine CFRP yapıştırılması, bileşenin eğilme kapasitesini artırabilir. Çelik yapının yorulma kısmında, karbon fiber kumaş yapıştırılarak artık yorulma ömrü iyileştirilebilir. Çelik elemanların karbon fiber kumaşla güçlendirilmesinin teknolojik etkisi dikkat çekicidir ve uzmanlar ve akademisyenler arasında popüler bir araştırma konusu haline gelmiştir.

Mühendislik zorluklarının analizi ve ölçümleri

Standart özelliklerin eksikliği

Karbon fiber takviyeli çelik yapı teknolojisinin pratik mühendislikte sınırlı kullanımı göz önüne alındığında, uyulması gereken hazır standartlar ve spesifikasyonlar bulunmamaktadır. Karbon fiber kumaşı çelik yapıyı güçlendirmek ve onarmak için bağlayan yeni bir teknolojidir. Karbon fiber kumaşı betonu güçlendirmek için kullanmaktan çok farklıdır. Bağlanma modu, hasar arayüzü ve modları farklıdır. Bu nedenle, proje kapsamında, önceki mühendislik deneyimleriyle birleştirilerek, kenar testi, kenar doğrulama, kenar optimizasyonu ve kenar konstrüksiyon süreçleri benimsenerek, malzeme seçimi, bağlanma performansı, proses performansı, haç biçimli bağlantıların yorulma performans testi, vinç kirişi model testi, yapısal hesaplama ve analize göre optimum donatı tasarım şeması tasarlanır.

Kötü mühendislik ortamı

Çelik yapı endüstriyel yapılarda, çelik vinç kirişi çok önemli bir parçadır ve çevresi karmaşıktır. Örneğin, bir çelik üretim tesisinde, donatının kesilmesi ciddi ekonomik kayıplara neden olacağından, yapının güçlendirilmesi için tesisin normal işleyişi sırasında, yapının çalışma ortamında yüksek sıcaklık ve toz bulunur, inşaat ortamı kötüdür ve işçilerin fiziksel dayanımı ve dayanıklılığı büyük bir sınavdır. Dahası, çelik üretim atölyesinin ortam sıcaklığı çok yüksektir ve önceki bağlama malzemelerinin bağlanma süresi ve çalışma sıcaklığı gereksinimleri karşılayamamaktadır. Malzeme seçimi açısından, Çin Metalurji Mimari Araştırma Enstitüsü Ltd. Şti.'nden Ma Mingshan, 200 gruptan oluşan 11 parti malzeme performans testi tamamlamıştır. Çeşitli bağlama malzemelerinin mekanik özellikleri, çeliğin çeliğe çekme ve kesme özellikleri, çeliğin karbon fiber kumaşa normal çekme bağlanma özellikleri, yorulma özellikleri, ıslanabilirlik, kürlenme süresi, dış etkenlere maruz kalma ve çelik kumaşa bindirme özellikleri sistematik olarak incelenmiştir. Son olarak çelik yapı endüstriyel atölyesinin güçlendirilmesinde kullanılacak bağlayıcı malzeme ve karbon fiber kumaş seçilir.

Kısa inşaat süresi

Endüstriyel binalardaki çelik vinç kirişlerinin CFRP güçlendirme projesinin özelliği göz önüne alındığında, inşaat süresi kısadır ve bir günlük kesinti büyük ekonomik kayıplara neden olacaktır. Bu nedenle, inşaat teknolojisi gereksinimleri ve personel koordinasyonu açısından büyük bir zorluk teşkil etmektedir. Bu nedenle, güçlendirme inşaatında, kesinti süresini önemli ölçüde kısaltabilecek hızlı kuruyan bağlayıcı ve uygun inşaat teknolojisinin kullanılması önerilmektedir.

İnşaat denetimi ve kabulü

Malzeme muayenesi

Karbon fiber kumaş, yapısal yapıştırıcılar ve diğer takviye malzemeleri için, projenin dozajına uygun olarak sahaya bir kez girilmesi gerekmektedir. Sahaya girildiğinde, ürün yeterlilik belgesi, ürün kalite kontrol raporu ve ambalaj bütünlüğü, denetim birimiyle birlikte kontrol edilecektir. Aynı zamanda, ürünlerin güvenlik performansı için numune alımı denetimine de tanıklık etmeliyiz.

Proses kalite denetimi ve kontrolü

Çelik yapı güçlendirilip karbon fiber kumaş ve uygun reçine bağlayıcı malzemelerle onarıldığında, bir sonraki aşamanın inşasına ancak önceki aşama denetimden geçtikten sonra geçilebilir. Yapı kalitesi beklentileri karşılamadığında, derhal düzeltici önlemler alınmalı veya yeniden çalışılmalıdır. İnşaat sırasında, kalite denetimi ve detaylı kayıtlardan özel personel sorumlu olmalıdır.

Boyutsal sapma ve bağ kalitesi denetimi

Çelik yapıdaki vinç kirişinin CFRP levha ile güçlendirilmesi sırasında, kirişin tasarım ölçülerine uygun olarak yapıştırılması ve güçlendirilmesi ve yapıştırma pozisyonundaki bağıl sapmanın 10 mm'den az olması gerekir. Toplam etkin alan, toplam bağlantı alanının %95'inden az olmamalıdır. Tek bir oyuk alanı 2500 mm2'den küçükse, oyuk kısmı onarmak için iğne şırınga kullanılması önerilir. Tek bir boş tamburun alanı 2500 mm2'den büyükse, boş tamburdaki karbon fiber kumaş kesilmeli ve karbon fiber kumaş tekrar üst üste getirilerek aynı miktarda karbon fiber kumaşla yapıştırılmalıdır. Tekrar yapıştırıldığında, her iki ucun bindirme uzunluğu 200 mm'den az olmamalıdır.

Sonsöz

Yeni bir takviye yöntemi türü olan karbon fiber kumaş (CFRP) takviyeli çelik yapı, standart özelliklerin ve inşaat teknolojisinin iyileştirilmesiyle çelik yapı alanında yaygın olarak kullanılacaktır.