การปรับปรุงคานเครน

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เทคโนโลยีการซ่อมแซมคอนกรีตด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นวิธีการซ่อมแซมโครงสร้างขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ ได้รับการศึกษาและประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในงานวิศวกรรมโยธา ปัจจุบัน เทคโนโลยีคอนกรีตเสริมใยแก้วมีการพัฒนาค่อนข้างมาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมากระหว่างเหล็กและคอนกรีต เทคโนโลยีการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างเหล็กและคอนกรีตจึงแตกต่างกันมาก รูปแบบการพังทลายของโครงสร้างเหล็กที่เสริมความแข็งแรงด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ส่วนใหญ่เป็นการพังทลายแบบรอยต่อ (interface failure) ปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างเหล็กด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ยังคงอยู่ในขั้นเริ่มต้นทั้งในและต่างประเทศ และยังไม่มีการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้จริงในงานวิศวกรรมอย่างกว้างขวาง

ลักษณะเฉพาะของคานเครนที่เสริมด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

ในโรงงานอุตสาหกรรม การทำงานปกติของคานเครนมีผลกระทบโดยตรงต่อการผลิตตามปกติ โดยเฉพาะในโรงงานผลิตเหล็ก เครนมักรับน้ำหนักมากหรือรับน้ำหนักเกิน และใช้งานบ่อยครั้ง ทำให้เกิดความเสียหายและรอยแตกร้าวของคานเครนเป็นครั้งคราว ความเสียหายของระบบคานเครนในโครงสร้างเหล็กในโรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เกิดจากความล้า และคานเครนส่วนใหญ่จะถูกทำลายก่อนถึงอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้เนื่องจากอุณหภูมิภายในอาคารที่สูงและปัจจัยอื่นๆ วิธีการเสริมแรงแบบดั้งเดิมมีผลกระทบบางประการ เช่น การเชื่อมแผ่นเหล็กหรือเหล็กรูปพรรณ แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มน้ำหนักของคานเครนและอัตราการใช้พื้นที่ลดลง ส่งผลให้เกิดการกระจายแรงเค้นและความแข็ง ซึ่งมักทำให้เกิดการกระจุกตัวของแรงในรอยเชื่อม รอยแตกร้าวจากความล้าภายใต้แรงกดทับจากความล้า ส่งผลให้เกิดความเสียหายจากความล้ารองของคานเครนเหล็ก เนื่องจาก CFRP มีความต้านทานแรงดึงสูง ความสามารถในการขึ้นรูปที่แข็งแกร่ง (เช่น การยึดเกาะที่ดีกับชิ้นส่วนเหล็กที่มุมโครงสร้างเหล็ก) ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี และความล้าที่ดี ประสิทธิภาพของเหล็กเสริมแรงของคานเครนเหล็กจึงดีกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมมาก มีการนำวิธีการเสริมแรงที่แตกต่างกันมาใช้ตามความเหมาะสม เช่น การติด CFRP บนพื้นผิวรับแรงดึงของชิ้นส่วน ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการดัดของชิ้นส่วนได้ ในส่วนของโครงสร้างเหล็กที่รับแรงล้า การติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์สามารถยืดอายุความล้าที่เหลืออยู่ได้ เทคโนโลยีการเสริมความแข็งแรงชิ้นส่วนเหล็กด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์นั้นโดดเด่นอย่างมาก และได้กลายเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจจากผู้เชี่ยวชาญและนักวิชาการ

การวิเคราะห์และการวัดความยากของงานวิศวกรรม

ขาดมาตรฐานรายละเอียด

เนื่องจากการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีโครงสร้างเหล็กเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ในงานวิศวกรรมภาคปฏิบัติยังมีจำกัด จึงยังไม่มีมาตรฐานและข้อกำหนดสำเร็จรูปให้ปฏิบัติตาม เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีใหม่ในการยึดติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเสริมกำลังและซ่อมแซมโครงสร้างเหล็ก ซึ่งแตกต่างจากการใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเสริมกำลังคอนกรีตอย่างมาก เนื่องจากมีรูปแบบการยึดติด จุดเชื่อมต่อ และรูปแบบการยึดติดที่แตกต่างกัน ดังนั้น ในกระบวนการดำเนินโครงการ ร่วมกับประสบการณ์ทางวิศวกรรมที่ผ่านมา การนำกระบวนการทดสอบขอบ การตรวจสอบขอบ การปรับปรุงขอบ และการสร้างขอบมาใช้ จึงได้ออกแบบแผนการออกแบบเหล็กเสริมที่เหมาะสมที่สุดตามการเลือกใช้วัสดุ ประสิทธิภาพการยึดติด ประสิทธิภาพกระบวนการ การทดสอบความล้าของรอยต่อรูปกางเขน การทดสอบแบบจำลองคานเครน การคำนวณและวิเคราะห์โครงสร้าง

สภาพแวดล้อมทางวิศวกรรมที่ไม่ดี

ในอาคารอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็ก คานเหล็กเครนถือเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่ง และสภาพแวดล้อมมีความซับซ้อน ยกตัวอย่างเช่น ในโรงงานผลิตเหล็ก หากการเสริมแรงหยุดลงจะก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างร้ายแรง ดังนั้น การดำเนินงานตามปกติของโรงงานเพื่อเสริมแรงในการก่อสร้าง ในขณะนั้น สภาพแวดล้อมการทำงานของโครงสร้างมีอุณหภูมิสูงและมีฝุ่นละอองสูง สภาพแวดล้อมในการก่อสร้างจึงย่ำแย่ ความแข็งแรงและความทนทานของคนงานจึงเป็นบททดสอบที่สำคัญยิ่ง นอกจากนี้ อุณหภูมิโดยรอบของโรงงานผลิตเหล็กยังสูงมาก ส่งผลให้เวลาในการยึดติดและอุณหภูมิในการทำงานของวัสดุยึดติดเดิมไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ในส่วนของการเลือกใช้วัสดุ หม่า หมิงซาน จากสถาบันวิจัยสถาปัตยกรรมโลหะแห่งประเทศจีน (China Metallurgical Architectural Research Institute) ได้ทำการทดสอบประสิทธิภาพของวัสดุจำนวน 11 ชุด ชุดละ 200 ชุด ได้มีการศึกษาสมบัติเชิงกลของวัสดุยึดติดหลายชนิด สมบัติแรงดึงและแรงเฉือนของเหล็กต่อเหล็ก สมบัติแรงดึงปกติของเหล็กต่อผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ สมบัติความล้า ความสามารถในการเปียกน้ำ เวลาในการบ่ม การรบกวนจากภายนอก และสมบัติการทับซ้อนของเหล็กต่อผ้าอย่างเป็นระบบ ในที่สุดก็เลือกวัสดุยึดติดและผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่เหมาะสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้างเหล็กของโรงงานอุตสาหกรรม

ระยะเวลาก่อสร้างสั้น

เมื่อพิจารณาถึงความพิเศษเฉพาะของโครงการเสริมความแข็งแรงด้วย CFRP สำหรับคานเครนเหล็กในอาคารอุตสาหกรรม ระยะเวลาก่อสร้างจึงสั้น และการหยุดงานเพียงวันเดียวจะก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจมหาศาล ดังนั้นจึงเป็นความท้าทายอย่างยิ่งต่อความต้องการเทคโนโลยีการก่อสร้างและการประสานงานบุคลากร ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ใช้วัสดุประสานแห้งเร็วและเทคโนโลยีการก่อสร้างที่เข้ากันในการก่อสร้างเสริมแรง ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาการหยุดงานได้อย่างมาก

การตรวจสอบและยอมรับการก่อสร้าง

การตรวจสอบวัสดุ

สำหรับผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ กาวโครงสร้าง และวัสดุเสริมแรงอื่นๆ จำเป็นต้องลงพื้นที่ทดสอบหนึ่งครั้งตามปริมาณงานที่กำหนด เมื่อเข้าสู่พื้นที่ทดสอบ จะต้องตรวจสอบใบรับรองคุณสมบัติผลิตภัณฑ์ รายงานการตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์ และความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์ร่วมกับหน่วยงานกำกับดูแล ขณะเดียวกัน ควรมีการตรวจสอบตัวอย่างเพื่อประเมินประสิทธิภาพความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์

การตรวจสอบและควบคุมคุณภาพกระบวนการ

เมื่อโครงสร้างเหล็กได้รับการเสริมความแข็งแรงและซ่อมแซมด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุยึดติดเรซินที่เข้ากัน การก่อสร้างขั้นตอนต่อไปจะดำเนินการได้หลังจากกระบวนการก่อนหน้าผ่านการตรวจสอบแล้วเท่านั้น หากคุณภาพการก่อสร้างไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ควรดำเนินการแก้ไขหรือแก้ไขทันที ในระหว่างการก่อสร้าง ควรมีบุคลากรพิเศษรับผิดชอบการตรวจสอบคุณภาพและบันทึกรายละเอียด

การตรวจสอบความเบี่ยงเบนของมิติและคุณภาพพันธะ

เมื่อเสริมความแข็งแรงคานเครนของโครงสร้างเหล็กด้วยแผ่น CFRP จำเป็นต้องยึดติดและเสริมความแข็งแรงคานอย่างเคร่งครัดตามขนาดการออกแบบ และค่าเบี่ยงเบนสัมพัทธ์ของตำแหน่งการยึดติดต้องน้อยกว่า 10 มม. พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพรวมไม่ควรน้อยกว่า 95% ของพื้นที่พันธะทั้งหมด หากพื้นที่กลวงเดี่ยวน้อยกว่า 2,500 มม.² ขอแนะนำให้ใช้เข็มฉีดยาเพื่อซ่อมแซมส่วนที่กลวง หากพื้นที่ของถังเปล่าเดี่ยวมากกว่า 2,500 มม.² ควรตัดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่ถังเปล่าออก และซ้อนทับผ้าคาร์บอนไฟเบอร์อีกครั้งด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ในปริมาณเดียวกัน เมื่อติดกลับ ความยาวหน้าตักของแต่ละด้านไม่ควรน้อยกว่า 200 มม.

บทส่งท้าย

โครงสร้างเหล็กเสริมผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ซึ่งเป็นวิธีการเสริมแรงประเภทใหม่ จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโครงสร้างเหล็ก โดยมีการปรับปรุงมาตรฐานคุณลักษณะและเทคโนโลยีการก่อสร้าง