Antik kulelerin depreme dayanıklı güçlendirilmesi

Projenin tanıtımı

Tang Hanedanlığı'nın Zhenguan'ın ilk yılında inşa edilen antik bir pagoda 1.300 yıldan daha önce inşa edilmiştir. Son derece yüksek kültürel kalıntı değerine sahip tipik bir Arap tarzı yapıdır.

Antik kulenin ana yapısı, toplam yüksekliği 34.246 m olan bir ana kule ve bir küçük kuleden oluşmaktadır; bunlardan ana kule 23.634 m yüksekliğinde ve küçük kule 10.612 m yüksekliğindedir. Ana kule, dış çapı 8.53 m ve iç çapı 6.05 m olan bir dış silindir ve bir iç silindirden oluşmaktadır.

Günümüzde antik pagodanın başlıca sorunları şunlardır:

1) Ana kule ve küçük kule farklı eğim derecelerine ve farklı yönlere sahiptir. Kule gövdesinin duvarı kısmen dışbükeydir, ana kulenin tepesindeki platform eğiktir ve çekirdek kısmı ile dış duvar kısmı eşit olmayan şekilde çökmektedir.

2) Ana kulenin dış duvarında belirgin çatlaklar vardır. Dikey çatlaklar, yatay çatlaklar ve pencerelerin köşelerindeki geçmeli dikişler dahil olmak üzere kulenin dış yüzeyi soyulmuş ve sivri uç ciddi şekilde hasar görmüştür, bu da antik kulenin yerel taşıma kapasitesinin yetersiz olması sorununa işaret etmektedir.

3) Ana kule ile küçük kulenin deformasyonu tutarsızdır ve küçük kule “kırbaç etkisi”nden etkilenerek, kasırga ve depremlerin etkisi altında küçük kulenin çökme tehlikesi daha da artmaktadır.

Takviye seçeneklerinin karşılaştırılması ve seçimi

Gerçek mühendislik durumuna göre, genellikle mevcut takviye yöntemleri arasında genişletilmiş kesitli takviye yöntemi, dış kaynaklı çelik takviye yöntemi, ön gerilim yöntemi ve diğer geleneksel takviye takviye yöntemleri ve karbon fiber takviye yöntemleri yer alır. Yapıyı güçlendirmenin geleneksel yöntemi yapının hacmini ve ağırlığını artıracaktır ve süreç çoktur, inşaat süresi uzundur, makine kullanımı büyüktür ve gerekli inşaat alanı ve inşaat alanı büyüktür. Karbon fiber kumaş takviye yöntemi yüksek mukavemete, yumuşak malzemeye, yapıştırılması kolay ve rahat bir yapıya sahiptir. Büyük mekanik ekipman ve diğer sabitleme önlemleri gerektirmez. Takviye tamamlandıktan sonra, yapısal ağırlık artışı neredeyse ihmal edilebilir düzeydedir ve yüksek yorulma mukavemetine, dayanıklılığa ve iyi korozyon direncine sahiptir, takviye işini kısa sürede tamamlayabilir.

Karşılaştırma sonucunda antik kule binasının güçlendirilmesinde karbon fiber güçlendirme yöntemi seçildi.

Karbon fiber takviyeli

Antik pagoda ana pagoda ve küçük pagoda olmak üzere iki bölüme ayrıldığından güçlendirme sırasında ayrı ayrı ele alınması gerekir. İlk olarak antik pagodanın yüzeyi epoksi reçine harcı ile derz dolgusu yapılmıştır. Daha sonra ana kulenin altından ana kuleye 1m aralıklarla (orta mesafe) 300mm genişliğinde dairesel karbon fiber levha yapıştırılmış ve 12m'ye yapıştırılmıştır. Daha sonra ana kuleden 12m ila 1,5m (orta mesafe) mesafede 300mm genişliğinde dairesel karbon fiber levha yapıştırılmış ve ana kulenin tepesine yapıştırılmıştır. Ayrıca ana kuleye 300mm genişliğinde karbon fiber levha kulenin altından tepesine dikey olarak yapıştırılmıştır. Çevresel yönde eşit aralıklarla toplam 8 adet uzunlamasına karbon fiber levha.

Küçük kulenin karbon fiber düzeni temel olarak ana kuleninkine benzerdir. Küçük kulenin tabanından küçük kuleye 2 m yüksekliğe kadar, her 1 m'de (orta mesafe) 250 mm genişliğinde bir karbon fiber levha yapıştırın. Küçük kulenin 2 m'sinden her 2 m'de (orta mesafe) 250 mm genişliğinde dairesel bir karbon fiber levha yapıştırın ve küçük kulenin tepesine yapıştırın. Benzer şekilde, küçük kulede, kulenin tabanından kulenin tepesine kadar, 250 mm genişliğinde bir karbon fiber levha, çevresel yönde eşit aralıklarla, toplam 8 uzunlamasına karbon fiber levha dikey olarak sabitlenir ve bunların yerleşimi ana kulenin uzunlamasına yönüyle aynıdır. Eski kule güçlendirme şeması için Şekil 5'e bakın.

Sonuç olarak

Ön güçlendirme yöntemiyle karşılaştırıldığında, karbon fiber güçlendirme yöntemi güçlendirilmiş antik kule yapısının taşıma kapasitesini yaklaşık %20 oranında artırırken, sertliği çok fazla değiştirmemiştir. Karbon fiber güçlendirme yönteminin yapısal sertlik üzerinde çok az etkisi olduğunu ve diğer güçlendirme yöntemlerinden daha çok antik yapıların sismik performansını iyileştirmek için daha uygun olduğunu göstermektedir. Ek olarak, karbon fiber güçlendirme yöntemi ayrıca antik kule yapısının üst yer değiştirme tepkisini, ivme tepkisini ve alt kesme ve devrilme momentini azaltabilir, bu da antik kule yapısının deprem etkisi altında eğilmesini ve çökmesini önlemede önemli bir etkiye sahiptir.

Aynı zamanda karbon fiber takviyesi, özellikle antik yapıların “eski gibi eski bina” takviyesi düşüncesi doğrultusunda, orijinal antik kulenin dış mimari stilini en üst düzeyde garanti edebilir ve antik yapı takviyesi alanında iyi bir uygulama potansiyeline sahiptir.