1 Türevli karbon fiber levha güçlendirme mühendisliğinin tasarım ve inşaatına giriş 

Dongguan'daki belirli bir proje tek katlı altı katlı bir ofis kompleksidir. Dördüncü katın yemeği hariç, kalan katlar ofis kullanımına ayrılmıştır. Sahip, beşinci katı bir arşiv veri tabanına dönüştürmek istemesiyle, orijinal katın standart değeri 2 kN/m² olan uniform hareketli yük, normal bir arşiv veri tabanı için gerekli yük şartlarını karşılamamaktadır. Tasarım ve hesaplama sonrası, kirişler ve döşemelerin güçlendirilmesi gerekecek ve katın uniform hareketli yük standart değeri 5 kN/m²'ye çıkarılacaktır. Ding Yicheng'in fiziksel özelliklerini, inşaat sürecini ve maliyetini karşılaştırmak ve seçmek sonrası, karbon lifi levhalarla güçlendirme planı benimsenmiş ve sonunda kullanım gerekliliklerine başarıyla uygun hâle getirilmiştir. 

2 Tek yönlü karbon lifi levhası güçlendirme prensibi 

Bina yapısını güçlendirmek için kullanılan karbon lifi levhası, destekleyici reçinesi sayesinde bina yapısının yüzeyine yapışır. Bağlama reçinesinin kesme dayanımı, beton elemanın taşıdığı yükü karbon lifi levhasına aktarmak için kullanılır, böylece yapıştırılmış karbon lifi levhası ve orijinal donatılı beton eleman birlikte dış yük kuvvetini taşıyabilmektedir. 

Yayma sonunda bir eklenti kuvveti etkisi meydana gelir ve yayma için kullanılan karbon fiber levha bina yapısının yaymasını temsil eder. 

3 Tek yönlü karbon fiber levha ile diğer malzemelerle güçlendirme karşılaştırması 

3.1 Bina güçlendirme yöntemleri ve sınıflandırma 

Mevcut uluslararası kabul gören bina yapısı güçlendirme iki kategoriye ayrılır: doğrudan güçlendirme ve dolaylı güçlendirme. Doğrudan güçlendirme metodları kesit büyütme güçlendirme, dış çelik güçlendirme, öncü gerginlik güçlendirme, yardımcı yapı güçlendirme ve karbon lifi kumaş güçlendirme içerir. Dolaylı güçlendirme metodları eleman ekleme, mafsal ekleme, yapı bütünlüğü artarma ve rijitlik oranı değiştirme metodlarını içerir. Güçlendirme malzemelerine göre üç kategoriye ayrılır: çelik, beton ve yumuşak malzemeler. Karbon lifi levha güçlendirme doğrudan güçlendirme ve yumuşak malzeme güçlendirmesine aittir. 

3.2 Karbon lifi ile güçlendirme karakteristikleri 

Diğer türdeki güçlendirme teknolojileriyle kıyaslandığında, karbon lifi levha güçlendirme yönteminin belirgin özellikleri vardır, özetle şu şekilde özetlenebilir: 

(I) Karbon lifi malzemesi kendisi nispeten yüksek spesifik dayanım ve hafif ağırlığa sahiptir. Güçlendirme yapımından sonra, orijinal yapının dış boyutları temelde değişmezken, orijinal yapının kendi ağırlığı da temelde artmaz. 

(2) Karbon lifi levha ile güçlendirme yapım süreci basittir, yapım süresi kısadır ve verimliliği yüksektir. 

(3) Karbon lifi malzemesi en yüksek elastik modülüne sahiptir ve güçlendirme sonrası sıcaklık çatallarına, pas genişleme çatallarına ve diğer küçük deformasyonlara daha iyi kontrol etkisi vardır. 

(4) Karbon fiber levha güçlendirme hatalı civata takma ve dış baskıya ihtiyaç duymaz ve betonun orijinal yapısını zayıflatmaz. 

(5) Karbon fiber levha güçlendirme yöntemiyle güçlendirme yapıldıktan sonra, dekorasyon yapım sırasında arayüzle ilgilenmenin gerekli olmadığını belirtir. 

(6) Karbon lifi yaprak iki kat veya üç kat yapıştırma ile takviye edildiğinde, ince kalınlığı nedeniyle kalınlık artışı nedeniyle kesme momenti etkisi hemen hemen yoktur, bu yüzden takviye etkisi daha iyi olur. 

(7) Karbon lifi kumaş, esnekliği ve bobinlenebilir yapısı nedeniyle dar çalışma yüzeyine benzersiz bir güçlendirme etkisi yaratır. 

(8) Karbon lifi kumaş malzemesi bir anizotropik malzemedir ve güçlendirme tasarımı genellikle sadece boyunun yüksek dayanımını kullanarak donatılı beton elemanların çekme ve burulma dayanımını artırmaktadır. Basınç elemanları ve karmaşık kuvvetli elemanlar için güçlendirme etkisi zordur. 

(9) Karbon lifi kumaş güçlendirme genellikle bileşenlerin rijitliğini artıramaz ve plakalarla güçlendirme maliyeti daha yüksektir ve genel etkisi çelik plakaları yapıştırma ya da kesitli çelikle güçlendirme kadar iyi değildir. 

(10) Asit, baz ve tuz ortamına karşı korozyon direnci, yaygın kullanım alanları. Güçlendirme sonrası yapının korozya direnci ve dayanıklılığı büyük ölçüde artırılabilir ve çeşitli çalışma ortamlarında bileşenlerin güçlendirilmesinde uygulanabilir.

4 Karbon fiber levha güçlendirme projesinin tasarımı 

4.1 Bükme güçlendirme 

4.1.1 Bükme güçlendirme prensipleri 

Bina yapısının bükme güçlendirilmesi, üyesinin çekme alanına karbon fiber kumaşını yapıştırarak çelik çubuğun çekme performansının yerini almak veya tamamlamak, böylece üyesin bükme taşıma kapasitesini artırmaktır. Tasarım prensipi, güçlendirilmeden sonra tasarımın toplam bükme momentinin katı gövdenin sıkıştırma bükme momentinin toplamından ve yapısal kuvvet hesaplaması yapının sıkıştırma altında hasar gördüğünü gösterdiğinde karbon lif levhanın hesaplanan bükme momentinden daha az olmasıdır. Moment, katı gövdenin çekme ve sıkıştırma bükme momentinin toplamından ve karbon lif levhanın hesaplanan bükme momentinden daha az olmalıdır. 

4.1.2 Bükme güçlendirme yöntemi 

 (1) Yapısal kirişler ve levhaların bükme momenti alanında birden fazla yoğun dağıtılmış karbon lif levhalarını benimseyin. Pozitif bükme momenti bölgesinde güçlendirirken, karbon fiber levha desteğin kenarına kadar uzanmalıdır. Karbon fiber levha desteğin kenarına uzanıp hala gereksinimleri karşılamadığında, uranyum konsolidasyon önlemleri alınmalıdır. Negatif bükme momenti alanında güçlendirirken, negatif bükme momenti dağılımına göre spesifikasyonlara göre düzenlenir ve levha 1/4 aralığın az olmaması ve kiriş 1/3 aralığın az olmaması. 

 (2) Hesaplamada, bükmeden önce kesme arızasının oluşmasını önlemek için tasarım gereksinimlerini karşılamak için yapının kesmesi kontrol edilmelidir. 

 (3) Bükme güçlendirme, kuvvetin gereksinimleri karşılamasını sağlamak için genellikle uzun boncuk (gemide) veya sayfanın uzantı uzunluğu içinde diğer güvenilir mekanik izleme yöntemleri yoluyla U şeklinde tavukları (kiriş üzerinde) benimsemelidir. 

4.2 Kesme güçlendirme 

4. 2.1 Kesme güçlendirme prensipleri 

Bina yapılarının kesme güçlendirme genellikle kiriş-sütun düğümlerinin kesme alanı için tasarlanmıştır. Genel tasarım prensipi, hedef kesme tasarım değerinin orijinal bina yapısı kesme değerinin ve karbon fiber levha dönüştürülmüş kesme değerinin toplamından az veya eşittir. 

4.2.2 Kesme güçlendirme yöntemi 

 (1) Kesme güçlendirme sırasında karbon fiber levhanın yönü üyesinin uzunluk eksenine diki olmalıdır. 

 (2) Kesme güçlendirme genellikle yapının kesilmiş alanında halka şeklinde tavukları, U şeklinde çerçeve ve çift L plakası U şeklinde çerçeve yapıştırma yöntemini benimser. U şeklinde halka ve çift L plakası U şeklinde halka, izleme gücünü artırmak için çift taraflı basınç şeritleri ile tamamlanmalıdır. 

4.3 Sütunların sesmik güçlendirilmesi 

4.3.1 Sütunların sismik güçlendirme prensipleri 

Sütunun sismik güçlendirme, toplam dönüştürülmüş hacim güçlendirme oranı tarafından kontrol edilir. Yani, toplam dönüştürülmüş güçlendirme oranı, yapısal girişimin çekirdek bölüm hacmi artı karbon fiber levha dönüşüm oranı ile hesaplanan güçlendirme oranına dayanarak hesaplanır. Hesaplanan yapısal sütun kuvveti, sismik sütun güçlendirme oranı için beton yapı tasarım kodunun gereksinimlerini karşılayabilir.   

4.3.2 Sütunların sesmik güçlendirme yöntemleri 

Sütunun sismik güçlendirilmesi, çevresel olarak karbon lif levhalarını bağlama yöntemini benimser. Karbon fiber levhaları genç güçlendirme alanında sürekli olarak düzenlenmelidir. Saç şeritlerinin kucak uzunluğu 150 mm'den az olmamalı ve kucak eklemleri aşamalı olmalıdır.

Sonuç yorumlar 

 (1) Karbon fiber levhaların güçlendirme tasarımı, bağlama reçinesinin gücünün tasarım gereksinimlerini karşıladığını, bölüm geriliminin düz bir gerilim sürdürdüğünü ve her malzemenin izin verilen gerilim aralığında gerilendiğini varsayır. Yapının ilk gergininden sonra levha pasif olarak gerilenir. Farklı güçlendirme nesneleri farklı başlangıç gerilimleri ve farklı mühendislik ortamları nedeniyle farklı güçlendirme etkilerine sahiptir. Parametreleri tasarlarken ve kullanırken özel dikkat edilmelidir. Daha sonra, yapı ve levha arasındaki stres-gerilim ilişkisinin incelenmesi güçlendirilmelidir. 

2) İnşaat sırasında, yapısal temelin tedavisi, yapıştırma malzemelerinin hazırlanması ve inşaat personelinin beceri seviyesi de güçlendirme etkisi üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir, bu nedenle inşaatı düzenlemek için sıkı tasarım gereksinimleri organize edilmelidir. 

 (3) İnşaat koşullarının karmaşıklığı ve teorik araştırmanın derinliği nedeniyle sınırlı olan mevcut özellikler daha da geliştirilmelidir. 

 (4) Bu güçlendirme yöntemi genellikle ev binalarında ve genel yapılarda statik kuvvetler taşıyan genel bükme ve gerilim üyelerine uygulanabilir ve ayrıca duvar yapılarının, ahşap yapıların ve çelik yapı üyelerinin güçlendirilmesine de uygulanabilir. Sıkıştırma üyelerinde, yetersiz sertliğe sahip üyelerde ve dinamik yük altında yapısal üyelerde kullanılmak için uygun değildir.