การเสริมความแข็งแรงของคาน

โครงการ

เนื่องจากการปรับปรุงอุปกรณ์การผลิต ทำให้พื้นและน้ำหนักของอุปกรณ์มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น ความสามารถในการรับน้ำหนักเดิมของอาคารอุตสาหกรรมไม่เพียงพอ จึงจำเป็นต้องตรวจสอบและเสริมความแข็งแรงให้กับส่วนประกอบรับน้ำหนักส่วนล่าง และระยะเวลาการก่อสร้างก็ค่อนข้างจำกัด และสภาพการก่อสร้างก็ย่ำแย่

เมื่อรวมกับการประเมินโครงการอย่างเป็นรูปธรรม บนพื้นฐานของการตอบสนองความต้องการของฝ่าย ก. จึงได้ใช้ CFRP เพื่อเสริมความแข็งแรงคานพื้น F2 อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการทดสอบและการคำนวณเพิ่มเติม พบว่าความสามารถในการรับน้ำหนักของคานส่วนใหญ่ในอาคารนี้ค่อนข้างแตกต่างกัน และจำนวนชั้นที่จำเป็นสำหรับการเสริมความแข็งแรงด้วยแผ่น CFRP หลายชั้น โครงการสุดท้ายคือคานทั้งหมดของอาคารได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ และส่วนเอียงได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ การออกแบบและการก่อสร้างโครงการดำเนินไปอย่างราบรื่น โดยมีการสุ่มตัวอย่างคานเสริมหลังจากการก่อสร้างเสร็จสิ้น 7 วัน การทดสอบค่าการเสริมแรง ณ สถานที่ (in-situ surcharge) ได้ดำเนินการภายใต้น้ำหนักบรรทุกที่รับได้ และไม่พบสิ่งผิดปกติใดๆ ปัจจุบันโครงการได้ดำเนินการมาครึ่งปีแล้วและอยู่ในสภาพที่ใช้งานได้ดี

การสำรวจการเสริมแรงและคุณสมบัติของแผ่นลามิเนต CFRP และแผ่น CFRP

อาคารเป็นโครงสร้างแบบเฟรม ระยะห่างระหว่างเสาชั้นเหล็กเสริม 6 เมตร พื้นที่ประมาณ 1,100 ตารางเมตร จำนวนคานหลักและคานรองมีจำนวนมาก: เกรดความแข็งแรงของคอนกรีตเดิมที่ออกแบบคือ C25 และเหล็กเส้นรับแรงเป็นเกรด II ก่อนการเสริมแรง ได้มีการทดสอบความแข็งแรงของคอนกรีตของคานคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างละเอียด ซึ่งต่ำกว่า C25 โดยใช้ C20 ในการออกแบบเหล็กเสริม ความสามารถในการรับน้ำหนักของคานทั้งหมดในระนาบจะถูกตรวจสอบโดยใช้ปริมาณเหล็กเสริมที่ได้จากการดึงดึงเหล็กเดิม มีคานที่ต้องเสริมความแข็งแรง 45 คาน และคานที่ต้องเสริมความแข็งแรง 29 คาน

แผ่นลามิเนตคาร์บอนไฟเบอร์ 1.2 มม.

HM-1.2T carbon fiber laminate.pdf

ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 230 กรัม

HM-23 carbon fiber wrap.pdf

จุดสำคัญของโครงสร้างแผ่นลามิเนตและแผ่นเสริม CFRP

เทคโนโลยีการก่อสร้างเหล็กเสริม CFRP นั้นค่อนข้างเรียบง่าย แต่กระบวนการก่อสร้างมีความเข้มงวดกว่าและบุคลากรในการก่อสร้างมีคุณภาพสูงกว่า ความสำเร็จในการเสริมแรงตามที่คาดหวังนั้นต้องอาศัยการรับประกันคุณภาพการก่อสร้างเท่านั้น

ขั้นตอนหลักๆ มีดังนี้:

• การปรับสภาพพื้นผิวคอนกรีต
  
  การปรับระดับ
  
  การขัดเรซินด้านล่าง
  
  การแปะแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์
  
  การเคลือบผิวป้องกัน

  
  

การก่อสร้างจริงมี 2 ประเด็นที่ต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษ

(1) อินเทอร์เฟซต้องได้รับการดูแลอย่างดี มิฉะนั้นจะส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของพันธะ ควรขัดผิวคอนกรีตด้วยเครื่องมือพิเศษอย่างระมัดระวัง ทำความสะอาดด้วยอะซิโตน และบดมุมของสติกเกอร์ให้แน่นเป็นส่วนโค้งอย่างเคร่งครัด และตกแต่งพื้นผิวให้เรียบเนียนด้วยวัสดุ

(2) เมื่อติดตั้ง CFRP แล้ว ต้องขัดแผ่นให้สะอาดและแปรงแผ่นยึดให้ทั่ว เมื่อติดตั้งแล้ว ให้ใช้ลูกกลิ้งพิเศษกลิ้งไปมาเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีดรัม นอกจากนี้ โครงการนี้เป็นอาคารอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูงสุด 60 องศาเซลเซียส และมีชั้นป้องกัน M5 หนา 2.5 มิลลิเมตร ผสมกับกาวบนพื้นผิวคาร์บอนไฟเบอร์

การตรวจสอบและการยอมรับ

เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของโครงสร้างทางวิศวกรรม จึงมีการตรวจสอบเกณฑ์การตรวจสอบและการยอมรับอย่างเข้มงวด นอกจากการตรวจสอบ ณ สถานที่ก่อสร้างตลอดกระบวนการก่อสร้างแล้ว ยังมีการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุเสริมแรง และเลือกใช้คานเสริมแรง LL 2 ทั่วไป 7 วันหลังจากการเสริมแรงเสร็จสิ้น

เมื่อพิจารณาถึงความซับซ้อนของการถ่ายโอนแรงระหว่างคานหลักและคานรอง การวิเคราะห์แรงจึงไม่ใช่เรื่องง่าย คาน L-2 ที่เราเลือกคือคานรองที่ประกอบขึ้นเป็นสามส่วนของแผ่น ประกอบด้วยแกน 21 แกน แกน 22 แกน แกน A และแกน 1/B ล้อมรอบด้วยรัศมี 6 เมตร x 6 เมตร แรงส่งผ่านจากพื้นผิวแผ่นโดยตรง

ความยาวของคานที่ทดสอบคือ 6 เมตร พื้นที่รับน้ำหนักคือ 12 ตารางเมตร น้ำหนักบรรทุกที่พื้นคือ 7 กิโลนิวตันต่อตารางเมตร น้ำหนักบรรทุกของอุปกรณ์ในพื้นที่คือ 117 กิโลนิวตันที่กึ่งกลางคาน และน้ำหนักบรรทุกรวมคือ 201 กิโลนิวตัน การรับน้ำหนักจะดำเนินการที่หน้างาน โดยเพิ่มน้ำหนัก 10 กิโลนิวตันในแต่ละระดับ จำลองการกระจายน้ำหนักจริงและการวางถุงซ้อนกัน ความเครียดตามความสูงและความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุก f (0.01 มม.) กับการโก่งตัวของส่วนตรงกลางของช่วงคานจะถูกวัดภายใต้การรับน้ำหนักในแต่ละระดับ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของคานและการเกิดรอยแตกร้าว เมื่อรับน้ำหนักถึง 180 กิโลนิวตัน พบรอยแตกร้าวเล็กๆ ด้วยเครื่องมือสังเกตรอยแตกร้าว ซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเมื่อรับน้ำหนักถึง 201 กิโลนิวตัน มีความสัมพันธ์เป็นเส้นตรงระหว่างน้ำหนักบรรทุกและการโก่งตัวในกระบวนการรับน้ำหนักทั้งหมด เมื่อรับน้ำหนักถึง 20 กิโลนิวตัน การโก่งตัวที่วัดได้จะน้อยกว่าการโก่งตัวที่ยอมรับได้ของคานมาก เกจวัดความเครียดทั้งห้าตัวที่ติดอยู่กับความสูงของคานยังคงสภาพสมบูรณ์ แผนภาพความเครียดที่วาดภายใต้ภาระแต่ละจุดโดยพื้นฐานแล้วสอดคล้องกับกฎความเครียดของหน้าตัดระนาบ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์และคอนกรีตทำงานร่วมกัน และส่วนต่อประสานระหว่างแผ่นทั้งสองมีการยึดติดที่ดี