Kiriş Güçlendirme

1. Proje Genel Bakışı

Chongqing Şehri, Qijiang İlçesi'nde kapsamlı bir ofis binası 1999 yılında tamamlandı. Ağustos 2007'deki kalite denetimi sırasında aşağıdaki sorunlar bulundu:

(1) Çerçeve kirişlerinin bazılarında, açık kaburgalar ve ciddi korozyonla birlikte açıklığın ortasında belirgin çatlaklar var ve bu da güvenlik tehlikelerine neden oluyor:

(2) Orijinal tasarım beton dayanımı C30'dur ve ölçülen beton dayanımı C20 ile C30 arasındadır.

Proje, bileşenlerin dayanıklılığını etkileyen düşük inşaat kalitesinden kaynaklanmaktadır. Ancak, ilgili çerçeve kirişlerinin güçlendirilmesinden sonra ofis binası hala kullanılabilir.

2. Karbon fiber levhanın performans analizi ve takviye planının belirlenmesi

2.1. Karbon fiber levhanın performans avantajları

(1) Hafif ve yüksek mukavemet. Hafif ağırlık, temelde güçlendirilmiş yapının ağırlığını artırmaz. Yüksek mukavemet, çekme mukavemeti çeliğin yaklaşık 10 katıdır. Özellikle yüksek elastik model karbon fiber, çekme mukavemeti çelikten 68 kat daha büyüktür ve elastik modülü çelikten 2,0 ila 2,6 kat daha büyüktür.

(2) Yüksek dayanıklılık. Performansı 600~3 gibi yüksek bir sıcaklıkta değişmeden kalır ve alüminyum alaşımında 0°C gibi düşük bir sıcaklıkta hala esnektir; zorlu ortamlarda asitler, alkaliler ve tuzlarla aşınmaz.

(3) İyi yapı. Karbon fiber levha hafif, katlanabilir ve bükülebilir olduğundan, farklı bileşen şekilleri kullanılabilir ve kalıplama çok uygundur ve kuvvete göre birkaç katman yapıştırılabilir.

(4) Isıl genleşme katsayısı küçüktür. Karbon fiber malzemenin ısıl genleşme katsayısı çok küçüktür ve fiber yönündeki ısıl genleşme katsayısı neredeyse sıfıra eşittir. Bu özellik şu anda başka hiçbir malzemede yoktur. Fiber yönüne dik ısıl genleşme katsayısı nispeten büyük olmasına rağmen, izotropik ürün diğer malzemelere kıyasla en küçüktür.

2.2. Bu projenin takviye planı belirlendi

Yaygın olarak kullanılan çeşitli güçlendirme yöntemlerinin teknolojik gereksinimleri ve projenin özel koşulları dikkate alınarak, ekonomik faktörler de kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurularak, nihai güçlendirme planı belirlemek için eleme yöntemi benimsenir.

Öncelikle, yapı ağırlıklı olarak ofis amaçlı kullanıldığından kat yüksekliği düşüktür, dolayısıyla genişletilmiş yüzey yöntemi kullanılan alanı daha da azaltacaktır, bu da projenin gerçek durumuna uymamaktadır, bu nedenle ilk seçenek hariç tutulmuştur.

İkincisi, yaygın olarak kullanılan bağlama çelik takviyesidir. Çelik levhanın uzunlamasına yönü boyunca çelik levhayı ve beton kiriş yüzeyini belirli bir mesafede kapatmak için kauçuk genleşme cıvataları kullanmak gerekir. Bu, beton kirişin yüzeyine çok sayıda delik açılmasını gerektirir. Kapsamlı ofis binası Qijiang İlçesindeki yaşlılar evinin yanında olduğundan, delme gürültüsü kaçınılmaz olarak çevredeki sakinler üzerinde ciddi bir etkiye sahip olacaktır. Bu nedenle, bağlama çelik takviyesi yöntemi de hariç tutulmuştur.

Üçüncüsü, öngerilmeli donatı yöntemi, inşaat ekipmanlarına olan yüksek gereksinimler, şantiyede yapımının zahmetli olması ve nispeten yüksek maliyeti nedeniyle de dışlanmıştır.

3. Karbon fiber levha takviye tasarımı

3.1. Bu projenin takviye tasarımının temel rehber ideolojisi Kapsamlı ofis binasının çerçeve kirişlerinin bir kısmının beton koruyucu tabakası çatlamış, çelik çubukların ciddi şekilde korozyona uğramasına neden olmuş, çelik çubukların kesit alanı, çelik çubukların mukavemeti ve çelik çubuklar ile beton arasındaki bağ mukavemeti azalmıştır. Karbon fiber takviyesi durumunda, eğilme direncini artırmak için uzunlamasına karbon fiber levhaların sayısı yapısal korozyon derecesine göre hesaplanmalıdır: kesme direncini artırmak için enine karbon fiber levhaların sayısını hesaplayın.

3.2. Ankraj uzunluğu

CFRP levha ile beton arasındaki bağlama performansı için değişken dağılım veya gerilim dağılımı açısından etkili bir ankraj uzunluğu vardır. Gerinim ve çatlak arasındaki mesafenin grafiğinden, sayısal değer farkı dışında eğrinin şeklinin çok benzer olduğu görülebilir, bu da karbon fiber levhadaki gerinim ve gerilimin istikrarlı bir şekilde geliştiğini gösterir. Aynı zamanda, bağlanma gerinim ve gerilimi esas olarak çatlaktan 50 mm içinde önemli ölçüde değişir, bu da karbon fiber levhanın bağlanma ve ankraj uzunluğunun yaklaşık 100 mm olduğunu açıklayabilir.

Bu projenin çerçeve kirişinin ve ikincil kirişinin genişliği her ikisi de 250 mm'dir. İlgili parametreleri yukarıdaki formüle yerleştirerek kirişin altına 200 mm genişliğinde ve 0,111 mm kalınlığında 2 kat karbon fiber levhanın yapıştırılması gerektiğini hesaplayın. Kirişin üstüne kiriş açıklığının 1/3'ü içinde 200 mm genişliğinde ve 0,111 mm kalınlığında iki kat karbon fiber levha yapıştırılır ve ankraj için 100 mm genişliğinde uzunlamasına karbon fiber levha boncuğu kullanılır.