การเสริมความแข็งแรงของคานและพื้น

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจจีน งานก่อสร้างวิศวกรรมขนาดใหญ่จึงเติบโตขึ้น ในกระบวนการก่อสร้าง คุณภาพของโครงการไม่ได้มาตรฐานเนื่องจากระดับเทคนิคที่ต่ำหรือการบริหารจัดการที่ไม่เพียงพอ ส่งผลให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพต่างๆ ในสถานการณ์เช่นนี้ อาคารเดิมก็อาจประสบปัญหาเช่นกัน การใช้งานโครงสร้างหลักของโครงการในระยะยาวในกรณีที่มีความชื้นหรือแรงสั่นสะเทือน อาจทำให้เกิดการแตกร้าวของคอนกรีต การกัดกร่อนของเหล็ก และอื่นๆ ส่งผลให้ความต้านทานของโครงสร้างลดลงอย่างมาก เมื่อน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป และโครงสร้างเดิมไม่สามารถบรรลุข้อกำหนดด้านความแข็งแรงหรือความแข็ง จำเป็นต้องตรวจสอบและเสริมความแข็งแรงให้กับโครงสร้างหรือส่วนประกอบต่างๆ นอกจากวิธีการขยายหน้าตัดและหุ้มเหล็กแบบดั้งเดิมแล้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการเสริมความแข็งแรงแบบใหม่ก็ปรากฏขึ้น เช่น การเสริมแรงด้วย FRP อัดแรง คอนกรีตพ่น การยึดเหล็ก และการเสริมแรงด้วยพอลิเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP)

เทคโนโลยีการเสริมกำลังและซ่อมแซมคอนกรีตด้วย CFRP คือการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างเดิมโดยการยึดผ้า CFRP เข้ากับพื้นผิวของโครงสร้าง โดยทั่วไปแล้ว CFRP เหมาะสำหรับชิ้นส่วนรับแรงดึงของแผ่นพื้นและคาน ชิ้นส่วนรับแรงเฉือนของคาน เสา และเสา ส่วนที่มีความยาวจุดยึดไม่เพียงพอของเหล็กเส้นเสริมแรง การเสริมแรงของเสาและเสา และการเสริมแรงดัด แรงเฉือน และแรงดึงของโครงหลังคา คาร์บอนไฟเบอร์ยังถูกใช้อย่างแพร่หลายในอาคารอุตสาหกรรมและงานโยธาต่างๆ รวมถึงโครงสร้างเสริมแรงป้องกันแผ่นดินไหว ป้องกันการแตกร้าว และป้องกันการกัดกร่อน เมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็กแบบดั้งเดิมหรือคอนกรีตที่ยึดด้วยเหล็ก คาร์บอนไฟเบอร์มีข้อดีคือประหยัดพื้นที่ ก่อสร้างง่าย ไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ยึดหน้างาน รับประกันคุณภาพการก่อสร้างง่าย ไม่เพิ่มขนาดและน้ำหนักของโครงสร้าง ทนทานต่อการกัดกร่อน และมีความทนทานสูง นอกจากนี้ การนำวิธีการนี้มาใช้ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของอาคารและลดต้นทุนการเสริมแรงได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้ คาร์บอนไฟเบอร์จึงได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะวัสดุเสริมแรงที่สร้างยุคสมัยขึ้นมา

1. หลักการออกแบบการเสริมแรง

ในการคำนวณคานและแผ่นคอนกรีตที่เสริมความแข็งแรงด้วย CFRP นั้น ผลกระทบของคอนกรีตในบริเวณรับแรงดึงจะถูกละเลย ความเครียดเฉลี่ยของคอนกรีต CFRP และเหล็กหลังการดัดเป็นไปตามสมมติฐานของหน้าตัดระนาบ และใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นยืดหยุ่นเชิงเส้นกับความเครียดสำหรับ CFRP ตามสมมติฐานของหน้าตัดระนาบ ความเครียดของเส้นใยคาร์บอนควรมากกว่าความเครียดของเหล็กเส้นเสริมเล็กน้อย เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น ความเครียดแรงดึงของเส้นใยคาร์บอนสามารถประมาณได้เท่ากับความเครียดของเหล็กเส้นเสริม ตามหลักการแรงดึงเท่ากัน พื้นที่ของ CFRP สามารถแปลงเป็นพื้นที่เทียบเท่าของเหล็กเส้น แล้วจึงหาพื้นที่เทียบเท่าของเหล็กเส้นได้

ตัวอย่างโครงการ 2

สำหรับโครงการพระราชวังในแหล่งท่องเที่ยว ไม่ได้มีการคำนวณการรองรับแบบหล่อ และแท่งเชื่อมต่อทั้งแนวนอนและแนวตั้งไม่สมเหตุสมผล ส่งผลให้ความแข็งแรงของส่วนรองรับไม่เพียงพอ เมื่อความแข็งแรงของคอนกรีตไม่ถึงระดับที่กำหนด การเสียรูปของส่วนรองรับแบบหล่อจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงกดของพื้น และพื้นจะเกิดการโก่งตัวมากเกินไป ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าว ปรากฏการณ์รังผึ้งเกิดขึ้นที่ส่วนล่างของช่วงกลางของคานโครงบางอันในระหว่างการเทคอนกรีต ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความสามารถในการรับน้ำหนัก หลังจากการสำรวจหน้างาน ตำแหน่งรังผึ้งของคานโครงที่ไม่ได้มาตรฐานจะได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยวัสดุปะ และพื้นที่มีรอยแตกร้าวจากการดัดจะได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยการใช้คาร์บอนไฟเบอร์เพื่อคืนความสามารถในการรับน้ำหนักตามการออกแบบเดิม

แผนการเสริมแรง 3 แบบ

1) สำหรับคานและแผ่นพื้นที่มีพื้นผิวเป็นรังผึ้งและเป็นหลุมบ่อ สามารถใช้วิธีการซ่อมแซมดังต่อไปนี้:

A. กำหนดพื้นที่ซ่อมแซมคอนกรีต

B. ตัดคอนกรีตที่หลวมออกจากพื้นที่ซ่อมแซม ทำความสะอาดฝุ่นและเศษวัสดุในพื้นที่จนกระทั่งเห็นคอนกรีตแข็ง

C. ซ่อมแซมพื้นผิวคอนกรีตด้วยวัสดุปะคอนกรีต (เช่น แปรง ปูนปลาสเตอร์ แคลเดอร์ ฯลฯ)

D. รดน้ำหรือคลุมด้วยถุงพลาสติกหลังจากการซ่อมแซม 1-2 ชั่วโมง และปล่อยให้พื้นผิวเปียกเป็นเวลา 2-3 วัน

2) การเสริมแรงแผ่นพื้น: สำหรับแผ่นพื้นที่ขนาดใหญ่ จะใช้วิธีการเสริมแรงด้านล่างของแผ่นพื้นด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แบบยึดติดสองทาง

4. เทคโนโลยีการก่อสร้าง

ข้อมูลจำเพาะของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์: ความหนาของชั้นเดียวคือ 0.167 มม. ความแข็งแรงแรงดึงไม่น้อยกว่า 3400 MPa โมดูลัสแรงดึงของความยืดหยุ่นไม่น้อยกว่า 2.3 x 105 MPa การยืดตัวไม่น้อยกว่า 1.6%

5 สรุป

โครงสร้างคาน-พื้นคอนกรีตเสริมใยคาร์บอนในโครงการนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นวัสดุใหม่ได้อย่างเต็มที่ จะเห็นได้ว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมใยคาร์บอนนั้นเรียบง่าย สะดวก และปลอดภัย ไม่กินพื้นที่ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน ลดระยะเวลาการก่อสร้าง และอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพของเหล็กเสริมได้อย่างมีประสิทธิภาพ เสถียรภาพของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กมีเสถียรภาพ ความสามารถในการรับน้ำหนัก และผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมที่ดี