Kiriş ve döşeme güçlendirme

Çin ekonomisinin hızla gelişmesiyle birlikte, büyük ölçekli mühendislik inşaatları da artmaktadır. İnşaat sürecinde, düşük teknik seviye veya yetersiz yönetim nedeniyle projenin kalitesi standartların altında kalmakta ve çeşitli kalite sorunları ortaya çıkmaktadır. Mevcut binalarda da bu durumla karşılaşılacak, projenin ana yapısının nem veya titreşim yükleri altında uzun süreli kullanımı da beton dökülmesine, çelik korozyonuna vb. yol açarak yapısal dirençte önemli bir azalmaya neden olacaktır. Yapısal yük değiştiğinde ve orijinal yapı dayanım veya sertlik gereksinimlerini karşılayamadığında, yapıyı veya bileşenleri tespit edip güçlendirmek gerekir. Geleneksel kesit büyütme ve çeliği sarma yöntemlerine ek olarak, son yıllarda ön gerilimli FRP güçlendirme, püskürtme beton, bağlama çeliği ve karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) sargı takviyesi gibi bazı yeni güçlendirme yöntemleri ortaya çıkmıştır.

Betonun CFRP ile güçlendirilmesi ve onarılması teknolojisi, CFRP kumaşının yapının yüzeyine yapıştırılmasıyla orijinal yapının güçlendirilmesidir. Genellikle döşeme ve kirişlerin çekme kısımları, kiriş, kolon ve ayakların kesme kısımları, donatı çubuklarının yetersiz ankraj uzunluğuna sahip kısımları, kolon ve ayakların güçlendirilmesi ve çatı makaslarının eğilme, kesme ve çekme güçlendirmeleri için uygundur. Karbon fiber ayrıca çeşitli endüstriyel ve sivil binalarda, yapılarda, depreme dayanıklı, çatlamaya dayanıklı ve korozyona dayanıklı güçlendirmelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel betonarme veya çelik bağlı betonla karşılaştırıldığında, karbon fiber yerden tasarruf, basit yapı, şantiye sabitleme tesislerine ihtiyaç duyulmaması, kolay inşaat kalitesi güvencesi, yapısal boyut ve ağırlıkta artış olmaması, korozyon direnci, iyi dayanıklılık vb. avantajlara sahiptir. Ayrıca, bu yöntemin benimsenmesi binaların hizmet ömrünü büyük ölçüde artırabilir ve güçlendirme maliyetini azaltabilir. Bu nedenle, karbon fiber çığır açan bir güçlendirme malzemesi olarak büyük ilgi görmüştür.

1 takviye tasarım ilkesi

CFRP ile güçlendirilmiş beton kiriş ve döşemelerin hesaplanmasında, çekme bölgesindeki betonun etkisi ihmal edilir. Eğilme sonrası beton, CFRP ve çeliğin ortalama şekil değiştirmesi, düzlemsel kesit varsayımına uygun olup, CFRP için doğrusal elastik gerilme-şekil değiştirme ilişkisi benimsenmiştir. Düzlemsel kesit varsayımına göre, karbon fiberin şekil değiştirmesi, donatı çubuğunun şekil değiştirmesinden biraz daha büyük olmalıdır. Hesaplamayı kolaylaştırmak için, karbon fiberin çekme şekil değiştirmesi, donatı çubuğunun şekil değiştirmesine yaklaşık olarak eşit olabilir. Eşit çekme ilkesine göre, CFRP'nin alanı, çelik çubukların eşdeğer alanına dönüştürülebilir ve ardından çelik çubukların eşdeğer alanı elde edilebilir.

2 proje örneği

Turistik bir bölgedeki bir saray projesi için kalıp desteği hesaplanmamış ve yatay ve düşey bağlantı çubukları uygunsuz olduğundan, destek yeterli rijitliğe sahip değildir. Beton dayanımı belirli bir dayanıma ulaşmadığında, döşeme yükünün etkisiyle kalıp desteğinin deformasyonu artar ve döşeme plakası aşırı sehim yaparak çatlaklara neden olur. Beton dökümü sırasında bazı çerçeve kirişlerinin orta açıklığının alt kısmında petek oluşumu meydana gelir ve bu durum taşıma kapasitesini ciddi şekilde etkiler. Yerinde yapılan keşif sonrasında, niteliksiz çerçeve kirişlerinin petek yapıları yama malzemeleriyle güçlendirilirken, eğilme çatlakları olan döşeme plakaları karbon fiber yapıştırılarak güçlendirilerek orijinal tasarım taşıma kapasitesine kavuşturulur.

3 takviye şeması

1) Petek ve çukurlu yüzeylere sahip kiriş ve döşemelerde onarım için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir:

A. Beton onarım alanını belirleyin.

B. Onarım alanındaki gevşek betonu kesin, sert beton ortaya çıkana kadar alandaki toz ve kalıntıları temizleyin.

C. Beton yüzeyi, beton yama malzemesi (fırça ara yüzeyi, alçı, takvim vb.) ile onarın.

D. 1-2 saatlik onarım işleminden sonra zamanında sulayın veya plastik torbalarla örtün ve yüzey 2-3 gün boyunca ıslak tutun.

2) Döşeme takviyesi: Daha büyük düzlükler için, döşemenin tabanını çift yönlü yapıştırılmış karbon fiber levhalarla güçlendirme yöntemi benimsenir.

4 inşaat teknolojisi

Karbon fiber malzeme özellikleri: tek katman kalınlığı 0,167 mm, çekme dayanımı 3400 MPa'dan az değil, çekme elastisite modülü 2,3 x 105 MPa'dan az değil, uzama %1,6'dan az değil.

5 Özet

Bu projedeki karbon fiber takviyeli beton kiriş-plaka yapısı, yeni bir malzeme olan karbon fiber kumaşın özelliklerini tam olarak kullanmaktadır. Karbon fiber takviyeli beton yapının basit, kolay ve güvenli olduğu, yer kaplamadığı, iş verimliliğini etkili bir şekilde artırabildiği, inşaat süresini kısaltabildiği vb. görülmektedir. Aynı zamanda, takviye kalitesi etkili bir şekilde garanti altına alınmış, betonarme yapının stabilitesi sabitlenmiş, taşıma kapasitesi sağlanmış ve iyi ekonomik ve sosyal faydalar sağlanmıştır.