Ön gerilmiş karbon fiber şerit takviye teknolojisi yeni bir köprü takviye teknolojisidir, mühendislik uygulaması evrensel değildir ve tipik beton köprüler için sistem tasarım yöntemi bile eksiktir. Bu bölümde dört kesit şeklinde beton kiriş köprülerinin tasarım yöntemlerini inceleyecektir: boş levha kiriş, T kiriş, kombine küçük kutu kiriş ve kutu kiriş. Derin araştırmalar üç yönde yapıldı: ön gerilmiş karbon lif tabaklarının ters yönde düzeni, ön gerilmiş karbon lif tabaklarının uzunluk yönünde düzeni ve demirleme cihazlarının yapısal tasarımı.

1 Boş levha kiriş takviye tasarımı

Boş levha kiriş, çoğunlukla basit desteklenen kiriş sistemlerinde kullanılan en yaygın kullanılan köprü kesit formlarından biridir. Basit desteklenen levha kiriş, yapısal ağırlığı azaltmak için ortada boşaltılır ve malzeme nispeten ekonomiktir ve prefabrik montaj için uygundur. Demirli beton boş levha kirişlerine ek olarak, önceden gerilmiş beton boş levha kirişleri şu anda sıklıkla kullanılır. Ortada birçok boş levha bölümü olsa da, boş levha alt şeridinin kalınlığı nispeten ince olan yaklaşık 10 cm'dir. Ön gerilmiş karbon fiber şeridi güçlendirme sürecinde, genellikle 5 cm genişliğinde önceden gerilmiş karbon fiber şeridi kullanılır ve çekme tonajı çok büyük değildir. Önceden gerilmiş karbon fiber şeridini güçlendirirken tasarım esas olarak çapraz köprü yönünün, uzunluk köprü yönünün ve demirleme cihazının yapısının yönlerinden gerçekleştirilir.

 (1) Yatay köprü tasarımı

Boş levha kiriş köprüsünün kaplama genişliği genellikle yaklaşık 1m-1.5m'dir ve kiriş yüksekliği genellikle lm'nin altındadır. Levha kiriş köprüsü kutu kiriş köprüsünden beton dayanımında daha zayıf olduğundan, çekme tonajı nispeten düşüktür. Yatay köprüyü düzenlerken, genellikle alt şeride 1 ila 2 demire sistemi düzenlenir ve önceden gerilmiş karbon fiber şeridin genişliği 5 cm'dir. Ideal yatay köprü düzeni şekilde gösterilmiştir

şerit kiriş çapraz köprü tasarımı önceden gerilmiş karbon şerit

Çapa cıvataları delinir ve boş levhanın altına demirlenir ve demirleme cihazları kurulur. Özel pozisyonlar ve ayrıntılı boyutlar kısmen kontrol edilmeli ve geçilmeli.

 (2) Uzunluk köprü tasarımı

Boş levha kiristinin uzunluk köprü yönünü tasarlarken, gerilim ucu ve demirleme ucu destek konumuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır, ancak aynı zamanda inşaat alanı ihtiyaçları dikkate alınmalıdır ve destek çok yakın olmamalıdır. Demre sistemi yan yana düzenlendiğinden, gerilim uçları aynı tarafa ayarlanmalıdır. Ideal uzunluk köprü düzeni şekilde gösterilmiştir

Uzunluk Köprü Şerit Tasarımı Girder-Ön Gerilmiş Karbon Şerit

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, köprünün aralığında 1.4mm kalınlığında, 5cm genişliğinde, L + 0.55m uzunluğunda karbon fiber şeridi kullanılır ve 0.5m çalışma uzunluğu göz önüne alınır (L, gerilim ucu ve çapa ucu arasındaki mesafededir). Her levha kirişi, levha kirişinin alt şeridi boyunca karbon fiber şeritlerle boyunlu olarak düzenlenir ve 1-2 şerit yatay yönde yan yana düzenlenir. Demre ucu ve gerginlik ucu yan yana düzenlenmelidir, demire ucu desteğin merkez çizgisinden lm uzaktır ve gerginlik ucu desteğin merkez çizgisinden 2m uzaktır.

2 T kiriş takviye tasarımı

Şu anda, T şeklindeki kesit, ülkemdeki ana kirişler için en yaygın kullanılan monte edilmiş kaburga kirişli kesit türüdür. T-beam kendi özelliklerine sahiptir. Kanat şeridi köprünün araba levhası ve ana sıkıştırma flanşı olarak kullanılabilir. Önceden gerilmiş yapı için, gerilim flanş parçası, önceden gerilmiş çelik iplerinin düzenlenmesine ve çelik iplerinin öncesi sıkıştırma gerilimine yardımcı olan genişletilmiş bir atpatı şekline tasarlanmıştır. Aynı zamanda, T ışını görünümünde basit ve üretimi kolaydır. Çapraz kirişler ile bağlanır ve bütünlük de iyidir. T kirişinin atpatı alanı sınırlı olduğundan, önceden gerilmiş karbon fiber şerit takviyesi sürecinde genellikle 5 cm genişliğindeki önceden gerilmiş karbon fiber şerit kullanılır ve çekme tonajı çok büyük olmayacaktır. Önceden gerilmiş karbon fiber şeridi güçlendirirken tasarım esas olarak çapraz köprü yönünün, uzunluk köprü yönünün ve demirleme cihazının yapısının yönlerinden gerçekleştirilir.

(1) Çapraz köprü tasarımı

T-kiriş atpatının sınırlı alanı nedeniyle, çapraz köprünün tasarımında, genellikle ağın altında bir çapa sistemi düzenlenir. Web'in küçük genişliği nedeniyle tasarımda U şeklinde bir demirleme cihazı kullanılabilir. Gerilim tonajı büyük olduğunda, T-ışın ağının altına iki demire sistemi eklenebilir. Sondaj delikleri, yüksek dayanıklı çapa cıvataları yerleştirmek veya şekilde gösterildiği gibi çapa çubuklarını çekmek için ağ üzerinden sondaj edilebilir. Ön gerilmiş beton T kirişleri için, sondaj süreci sırasında süpürgeye dokunmaktan kaçınmalısınız.

T-ışın çapraz köprü tasarımı - önceden gerilmiş karbon şeridi

(2) Uzunluk köprü tasarımı

T kirişinin uzunluk yönünü tasarlarken, gerilim ucu ve çapa ucu desteğin konumuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır, ancak aynı zamanda inşaat alanının ihtiyaçları dikkate alınmalıdır ve desteğe çok yakın olmamalıdır. Demre sistemi aşamalı bir düzenleme benimser ve gerilim ucu belli bir mesafe uzaklıkta olmalıdır. Ideal uzunluk köprü düzeni şekilde gösterilmiştir

T kiriş uzunluk köprü tasarımı - önceden gerilmiş karbon levhası

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, 1.4mm kalınlığı, 5cm genişliği ve L + lm karbon fiber şeridi, lm çalışma uzunluğunu göz önüne alınarak köprünün aralığında kullanılır (L, gerilim ucu ile çapa ucu arasındaki mesafededir). Her T kirişi, atpatının uzunluk yönünde karbon fiber şeritlerle düzenlenmiştir, bir tanesi alt kenarda ve iki tanesi ağın her iki tarafında. Çapa uçları ve gerilim uçları, yapının birbirini etkilememesini sağlamak için aşamalı bir şekilde düzenlenmelidir. Çapa uçları, lm tarafından desteğin merkez çizgisinden uzaktır ve gerilim uçları desteğin merkez çizgisinden 2m uzaktır.

3 Kombine küçük kutu kiristinin takviye tasarımı

Kombine küçük kutu kiriş, uygun ve hızlı inşa edilen prefabrik bir köprü tipidir ve son yıllarda ülkemde daha fazla kullanılmıştır. Her küçük kutu kirişi yerde döküm bölümleri ile birleştirilir ve genellikle basitçe desteklenen değişken sürekli köprülerin inşaatında kullanılır. Bu tür kombine küçük kutu kiriş yapısı genellikle 20m'den büyük bir aralığı olan köprüler için kullanılır, genellikle önceden gerilmiş beton köprüler. Ön gerilmiş karbon fiber şeridini güçlendirirken, tasarım esas olarak çapraz köprü yönünün, uzunluk köprü yönünün ve demirleme cihazının yapısının yönlerinden gerçekleştirilir.

 (1) Çapraz köprü tasarımı

Kombine küçük kutu kiristinin alt şeridinin kalınlığı genellikle 18cm'den büyük. Çekme tonajının belirlenmesi durumunda, 5 cm genişliğindeki bir karbon fiber levhası kullanılır. Küçük bir kutu kiriş parçası genellikle ters yönde 2 ila 3 çapa sistemi ile düzenlenir. Çapa, çapa cıvatalarını delmek ve yerleştirmek için küçük kutu kiristinin altında demirlenir. Demre cihazını alt şeridin değişken kalınlık bölümünde bulmaya çalışın ve sondaj süreci sırasında oluklu boruya dokunmaktan kaçının. İdeal yatay köprü düzeni şekilde gösterilmiştir

Kombine Küçük Kutu Girderinin Transversal Köprü Tasarımı - Ön Gerilmiş Karbon Şerit

(2) Uzunluk köprü tasarımı

Kombine küçük kutu kiristinin uzunluk köprü yönünü tasarlarken, çekme ucu ve demirleme ucu desteğin konumuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır ve demirleme cihazı alt şeridin değişken kalınlık bölümünde mümkün olduğunca uzak konumlandırılmalıdır. Ancak aynı zamanda, inşaat alanının ihtiyaçları dikkate alınmalıdır ve desteğe çok yakın olmamalıdır. Demre sistemi aşamalı bir düzenleme benimser ve gerilim ucu belli bir mesafe uzaklıkta olmalıdır. Ideal uzunluk köprü düzeni şekilde gösterilmiştir

Kombine Küçük Kutu Girderinin Uzunluk Köprü Tasarımı - Ön Gerilmiş Karbon Şerit

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, 1.4mm kalınlığında, 5cm genişliğinde, L + 1m karbon fiber şeridi, lm çalışma uzunluğunu göz önüne alınarak köprünün aralığında kullanılır (L, gerilim ucu ile çapa ucu arasındaki mesafededir). Her küçük kutu kiriş, alt şeridin uzunluk yönünde 2 ila 3 karbon fiber şeridi ile düzenlenir. Üç karbon fiber şerit düzenlenirken, demirleme ucu ve gerginlik ucu, yapının birbirini etkilememesini sağlamak için aşamalı olarak düzenlenmelidir. Demre uçu destek merkezi çizgisinden 1m uzaklıktadır ve gerginlik uçu destek merkezi çizgisinden 2m uzaklıktadır.

Concrete Bridge Design Method---Prestressed Carbon Strip(2)