Güçlendirilmiş tuğla duvar yapısı

1. Mühendislik araştırması

Pekin'in Shijingshan Bölgesi'nde 1986 yılında 4300 m² taban alanına sahip bir eğitim binası inşa edilmiştir. Birinci kat iskelet yapı, ikinci ve dördüncü katlar ise tuğla-beton yapılardan oluşmaktadır. Birinci katın yüksekliği 3,8 m, ikinci ve üçüncü katların yüksekliği 3,6 m, dördüncü katın yüksekliği 3,8 1"13 ve toplam yükseklik 14,8 m'dir. Binanın deprem dayanıklılığının, Ulusal İlköğretim ve Ortaöğretim Binaları Güvenlik Mühendisliği Yönetmeliği'nin ilgili hükümlerine ulaşamayacağı kanıtlanmıştır. Güçlendirme sonrasında, tasarlanan binanın deprem güçlendirme yoğunluğunun 8 dereceye ulaşması gerekmektedir.

2. Takviye tasarımı

2.1 tasarım planı

Bu projenin tasarım şeması maliyet, inşaat süresi, hizmet fonksiyonu ve sismik performans iyileştirme etkinliği olmak üzere dört açıdan analiz edilmiş ve karbon fiber kumaş takviyesi optimum şema olarak belirlenmiştir.

(1) Bu projede geleneksel güçlendirme yöntemi olan betonarme döşeme duvar kullanılırsa, birinci kat çerçevesinin kiriş-kolon kesiti, üst yükün artmasıyla birlikte çok büyük hale gelecektir. Bu durum, birinci katın kullanım fonksiyonu üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Ayrıca, çerçeve kolon temelinin, bağımsız temelden radye temele kadar genişletilmesi gerekir; bu da inşaat süresinin uzamasına ve maliyetin önemli ölçüde artmasına neden olur. Karbon fiber, hafiflik, güçlendirmeden sonra çok az ek yük, bina temeli üzerinde çok az etki ve temel takviyesine çok az ihtiyaç duyma gibi avantajlara sahiptir.

(2) Bu projenin deprem değerlendirme raporu, üst duvar yapısının basınç dayanımının gereksinimleri karşıladığını, kesme kapasitesinin yetersiz olduğunu, orijinal yapısal kolon sayısının yetersiz olduğunu, halka kirişlerin kesitinin küçük olduğunu, duvarın süneklik ölçülerinin güçlendirilmesi gerektiğini ve karbon fiber kumaşın yapının sünekliğini artırma avantajına sahip olduğunu göstermektedir.

(3) Kullanım açısından bakıldığında, derslik binasının oda boşluğu, sınıfın uzunluğu veya genişliği ne olursa olsun, çok fazla azaltılamaz. 100 metreden fazla azaltmak, öğrencilerin sıra ve sandalye yerleştirmesini son derece zorlaştırır ve sınıf boşluğunun duvar püskürtme beton takviyesi genellikle 160-200 metre azaltır. Sınıf duvarını güçlendirmek için CFRP kumaş kullanılması, genellikle tavan boşluğunu sadece 50-60 metre azaltır.

2.2 tasarımın ana noktaları

Tasarımın temel noktaları karbon fiber kumaş seçimi, düzlem yerleşiminin belirlenmesi, ankraj modu ve kenar sızdırmazlık önlemleridir.

(1) Karbon fiber kumaş seçin. Tuğla duvarcılık düşük mukavemete, zayıf sünekliğe ve CFRP ile duvar arasında zayıf yapışmaya sahip olduğundan, yüksek mukavemetli CFRP kullanımı uygun değildir. 200 g'lık II. sınıf CFRP tercih edin.

(2) Karbon fiber kumaşın yerleşimi. En boy oranı 0,5'ten büyük olduğunda "kuyu" tipi yerleştirme şeması, en boy oranı 0,5'ten küçük olduğunda ise "sekiz" tipi yerleştirme şeması kullanılır.

(3) Ankraj önlemleri. Ankraj önlemlerinin çatlama yükü üzerinde çok az etkisi vardır, ancak nihai hasar yükü üzerinde büyük etkisi vardır. Şu anda yapılan çok sayıda deney, karbon fiber kumaşın kesiştiği noktada karbon çivilerin yüzeyinden bastırarak uygulanan ankraj yönteminin en güvenilir yöntem olduğunu kanıtlamıştır. Aynı zamanda, duvarın üst kısmındaki karbon kumaş şeritleri zeminin alt kısmına 200 m uzunluğunda yapıştırılır ve karbon fiber kumaş, zeminden 150 m aşağıda, duvar boyunca karbon çivilerin yüzeyine bastırılır.

(4) Detaylı tasarım içeriği. Karbon fiber kumaşın aralığı, karbon çivilerin yerleşimi, birleşim yerleri ve sızdırmazlık kenarları ayrıntılı olarak tasarlanmalıdır. Bu projenin tasarım şeması, ana duvarın 100 m genişliğinde 200 g'lık tek katmanlı CFRP çift yönlü bir düzenleme ile güçlendirilmesidir. Boyuna ve enine aralıklar 500 m'dir. Kesişimi bastırmak için karbon çiviler kullanılmıştır. Duvar ve zemin birleşiminin güçlendirme şematik diyagramı şemada gösterilmiştir.