Depo Güçlendirme

Proje genel bakışı

Guangxi, Chongzuo'daki bir tuz endüstrisi deposu, 15 m açıklığa sahip tek katlı bir çerçeve yapı binasıdır. Orijinal çatı genel bir egemen olmayan çatıdır ve çatının kullanımının değiştirilmesi gerekir. Yapısal hesaplamalardan sonra, çerçeve kirişlerinin takviyesi çok küçüktür ve orijinal çatı kirişleri eklenen yükü taşıyamaz ve takviye edilmelidir.

Yapısal güçlendirme teknolojisinin karşılaştırılması ve seçimi

Projenin gerçek durumuna göre, genişletilmiş kesitli donatı yöntemi ve dış çelik donatı yöntemi ve karbon fiber donatı yöntemi gibi çeşitli geleneksel donatı yöntemleri seçilebilir. Genişletilmiş kesitli donatı yöntemi, esas olarak yeni donatıyı barındırmak için kiriş ve kolon kesitini genişleten ve yükselten dış beton yöntemi olarak da adlandırılır. Genişletilmiş kesitli yöntemle yapıyı güçlendirmek etkilidir. Ancak yapının hacmini ve ağırlığını artıracak, bunun sonucunda kalın kirişler ve kalın kolonlar ortaya çıkacaktır. Ayrıca, geniş bir inşaat sahası ve inşaat alanı gerektiren birçok inşaat prosedürü, uzun inşaat süresi ve birçok makine vardır. Dış çelik donatı yöntemi, çubuk çelik donatı yöntemi olarak da adlandırılır. Yapıyı güçlendirmek için yapıştırma çelik levha yönteminin etkisi de daha iyidir, ancak inşaat süreci nispeten karmaşıktır. Ek olarak, inşaat süreci yapısal taban tabakası ile çelik levha arasında yüksek düzlük gerektirir ve çelik levhanın sertliği çalıştırılması zordur. Çelik levha yapıştırıldığında, oyuklaşmaya eğilimlidir ve korozyona dayanıklı değildir. Düzenli olarak paslanmaya dayanıklı olmalıdır. Bu nedenle yukarıda belirtilen geleneksel güçlendirme yöntemlerinin pratik uygulamalarda kullanımı çeşitli kısıtlamalara tabi olacaktır.

Karbon fiber takviye yöntemi, yüksek mukavemetli veya yüksek elastik modüllü sürekli karbon fiberlerden oluşan bir karbon fiber levhayı, yapının çekme yüzeyindeki kuvvet kaburgaları yönünde tek yönlü veya çok yönlü demetler halinde yapıştırmak için özel olarak formüle edilmiş eşleşen bir bağlama malzemesi kullanmaktır. Bağlayıcı malzeme katılaştıktan sonra, deformasyon yoluyla orijinal yapı ile koordine edilerek yeni bir kuvvet taşıyan kompozit gövde oluşturulur, böylece karbon fiber levha ve orijinal yapı birlikte gerilir. Yüksek mukavemetli karbon fiber levhanın çekme mukavemeti, aynı kesitteki çelikten 8-10 kat daha yüksek olan 3400N/mm2'ye ulaşabilir ve elastik modülü 2,35×105N/mm2 ile 3,8×105N/mm2 arasındadır. Çelik çubuklardan biraz daha yüksektir ve yüksek mukavemetli karbon fiberin uzama oranı, gerilim altındayken çelik çubuklardan daha azdır, bu nedenle yapı gerilim altındayken önce kuvveti alır. Yükün kademeli olarak artmasıyla, ikisinin deformasyonu koordine edilir ve kuvvet belirli bir orana göre paylaşılır ve dağıtılır. Çelik çubukla birlikte çalışma performansı çok iyidir. Güçlendirilmiş karbon fiber malzeme çekme kuvvetinin bir kısmını paylaştığı için, orijinal yapısal çelik çubuğun gerilimi büyük ölçüde azalır, yapı güçlendirilir ve taşıma kapasitesi iyileştirilir. Dahası, karbon fiber hafif ve yumuşaktır, yapışması kolaydır ve yapımı kolaydır. Büyük ölçekli makineler ve diğer sabitleme önlemleri gerektirmez. Takviyeden sonra yapının ağırlığındaki artış neredeyse yok denecek kadar azdır. Yüksek yorulma dayanımına, iyi dayanıklılığa ve korozyon direncine sahiptir ve takviye çalışması kısa sürede tamamlanabilir.

Karşılaştırma amacıyla güçlendirmede karbon fiber (CFRP) kullanılmasına karar verildi.

Karbon fiber takviyesinin uygulanması

1 kiriş-plaka yapı donatısı

(1) Bükülmeye karşı takviye. Karbon fiber levha, gerilim altındaki tarafa, yani kirişin alt kısmına ve kirişin ortasına ve sürekli levhanın üst kısmına, sürekli kirişe, konsol levhaya ve diğer desteklere yapıştırılır ve kuvvet kaburgasının yönü boyunca yapıştırılır.

(2) Kesme takviyesi. Takviye konumu genellikle kirişin sonunda, ana çekme geriliminin büyük olduğu ve ikincil bir kirişin veya yoğunlaştırılmış yükün olduğu alandır. Takviye yaparken, kirişin her iki tarafına karbon fiber levhaları dikey olarak yapıştırın veya kirişin alt kısmıyla U şeklinde bir halka oluşturun; bu, orijinal üzengilerin kesme kuvvetini paylaşmak için kesme üzengileri eklemeye eşdeğerdir.

2 sütunlu donatı

(1) Kolonun eğilme takviyesi. Eksantrik basınç kolonu, gerilim bükümünün yanındaki kolon ekseninin uzunlamasına ekseni boyunca karbon fiber levha ile yapıştırılır ve bu da etkili bir şekilde takviye edilebilir.

(2) Kolonun basınç takviyesi. Kolonun orta kısmı, kolonun basınç kapasitesini iyileştirmek ve kolonun burkulma katsayısını azaltmak için basınç bölgesinde bir halka kısıtlama etkisi üretmek üzere karbon fiber enine bir halka ile sarılmıştır. İlgili deneyler, takviye için farklı özelliklerde CFRP levhalar kullanılarak beton kolonların basınç taşıma kapasitesinin değişen derecelerde iyileştirilebileceğini kanıtlamıştır.

(3) Kolonun kesme ve sismik takviyesi. Yanal kuvvetin etkisi altında, kolon ucundaki eğilme momenti ve kesme kuvveti çok büyüktür. Uzunlamasına yapıştırma ve halka sarma aynı anda yapılırsa, kolonun yanal kesme direnci iyileştirilebilir ve kolonun sünekliği önemli ölçüde iyileştirilebilir, histerik enerji dağıtma kapasitesi artırılabilir ve sismik kapasite önemli ölçüde artırılabilir.

3 Kesme duvar donatısı Kesme duvarının bir veya her iki tarafına kesme donatısı doğrultusunda karbon fiber levhaları yapıştırın.

4. Duvar örgüsünün güçlendirilmesi Duvar örgüsünü yatay ve çapraz olarak güçlendirmek için CFRP levha kullanın, bu deprem performansını artırabilir.

Ayrıca karbon fiber donatılar köprü, tünel, baca ve silo gibi diğer inşaat mühendisliği alanlarında da yaygın olarak kullanılabilir.

Özetle, karbon fiber takviyesi, yapısal güçlendirmede güvenilir ve kullanışlı bir yöntem olup, son derece geniş uygulama olanaklarına sahiptir.