การเสริมแรงผนังและเสาคอนกรีต

โครงการนี้เป็นโครงสร้างผนังรับแรงเฉือนโครงเหล็กสูง 23 ชั้น ขนาดหน้าตัดของเสาโพเดียมคือ 400X500 ขนาดหน้าตัดของเสาอาคารหลักคือ 400X550 และความหนาของผนังรับแรงเฉือนของอาคารหลักคือ 25 ในระหว่างการก่อสร้างใช้คอนกรีตเชิงพาณิชย์ในการเทคอนกรีต เมื่อสร้างตัวอาคารหลักขึ้นถึงชั้นสอง พบว่าผนังและเสาบางส่วนในชั้นแรกถูกหล่อไม่ถูกต้อง และความแข็งแรงของคอนกรีตต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้ ต่อมาจึงทดสอบความแข็งแรงของผนังแต่ละด้านและเสาแต่ละต้นของคอนกรีตทั้งชั้นโดยพิจารณาจากความแข็งแรงเฉพาะจุดและความแข็งแรงในการคืนตัว ผลการคืนตัวแสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงของคอนกรีตของอาคารหลักที่มีเสา 6 ต้นและผนัง 1 ด้านอยู่ที่ประมาณ C27 เท่านั้น (67.5% ของความแข็งแรงที่คำนวณได้) และความแข็งแรงของเสา 5 ต้นและผนัง 2 ส่วนอยู่ที่ประมาณ C32 เท่านั้น (80% ของความแข็งแรงที่ออกแบบไว้เดิม) แม้ว่าความแข็งแรงของคอนกรีตของเสาบางส่วนในห้องกลุ่มจะไม่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบก็ตาม หลังจากตรวจสอบแล้วพบว่าสามารถตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบได้โดยไม่ต้องเสริมเหล็ก ดังนั้นโครงการนี้จึงเสริมเพียงผนังและเสาที่ชำรุดของอาคารหลักเท่านั้น

1 การกำหนดแผนการเสริมกำลัง

1.1 การเสริมแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ป้องกันภายนอก สำหรับผนังและเสาที่มีเกรดความแข็งแรงของคอนกรีตประมาณ C32 จะใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ภายนอกเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงในการอัดเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ

1.2 แผ่นเหล็กด้านในและแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ด้านนอก สำหรับผนังและเสาที่มีความแข็งแรงของคอนกรีตสูงถึง C27 จะใช้แผ่นเหล็กบางที่ยึดติดภายใน (แผ่นเหล็กบางที่มีความกว้าง 500 มม. 6 มม.) และแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ด้านนอกเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงในการอัดและตอบสนองข้อกำหนดด้านการออกแบบ

พื้นฐานสำหรับการใช้กรรมวิธีดังกล่าวข้างต้นในการเสริมแรงผนังและเสาที่ชำรุดคือ:

①แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรงในการดึงสูงกว่าเหล็กธรรมดา 10-15 เท่า และโมดูลัสของความยืดหยุ่นใกล้เคียงกับแผ่นเหล็ก การทดลองแสดงให้เห็นว่าผนังและเสาที่ชำรุดสามารถยึดคอนกรีตได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการกระทำของห่วงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ปรับปรุงความเหนียวของเสาผนังคอนกรีตที่ถูกอัดตามแนวแกนอย่างมีนัยสำคัญ และช่วยให้ผนังและเสามีความแข็งแรงในการอัดสูงขึ้น ความแข็งแรงในการอัดของผนังและเสาที่เสริมด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์สามารถถึงประมาณ 1.4 เท่าของคอนกรีตเกรดเดียวกัน

②แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีความหนาน้อย น้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นดีเยี่ยม มีความทนทานต่อความเมื่อยล้า ทนกรดและด่าง ทนต่อการคืบคลาน และทนต่ออุณหภูมิสูงได้สูงมาก สามารถตอบสนองความต้องการด้านแรงอัด การดัดงอ และแรงแผ่นดินไหวได้เมื่อนำมาใช้เสริมความแข็งแรงให้กับเสาผนัง และโดยพื้นฐานแล้วจะไม่เปลี่ยนแปลงขนาดภายนอกหลังจากการเสริมความแข็งแรง

③วิธีการเสริมแรงแบบนี้มีข้อดีคือไม่ทำลายโครงสร้างเดิมและก่อสร้างได้ง่าย หลังจากการเสริมแรงเสร็จสิ้น โครงสร้างไม่จำเป็นต้องลงทุนในค่าบำรุงรักษาระหว่างกระบวนการใช้งานและมีอายุการใช้งานยาวนาน แม้ว่าราคาของวัสดุจะค่อนข้างสูง แต่สามารถประหยัดต้นทุนการก่อสร้างและให้ผลประโยชน์ที่ครอบคลุมในระยะยาว

2. การเสริมโครงสร้างแผ่นใย

แผ่นไฟเบอร์ : กว้าง 100 มม. ระยะห่าง : 300 มม. หนา 2 ชั้น

กระบวนการบำบัด คือ การบำบัดพื้นผิวฐาน การทำความสะอาดพื้นผิวฐาน การทาไพรเมอร์ การซ่อมไม้อัด แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ และการบำรุงรักษา

3. ผลของการเพิ่มความแข็งแรงของผนังและเสา

3.1 หลังจากการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ โดยพื้นฐานแล้วไม่มีร่องรอยของการเสริมแรง และขนาดทางเรขาคณิตของหน้าตัดมีขนาดใหญ่กว่าของเดิมเพียง 2~7 มม.

3.2 ไม่จำเป็นต้องพิจารณาการบำรุงรักษาในกระบวนการใช้งานในอนาคตหลังจากการเสริมแรง แม้ว่าต้นทุนของการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์จะสูงกว่าการเสริมแรงด้วยเหล็กที่ยึดติด แต่ความเร็วในการก่อสร้างนั้นรวดเร็ว ซึ่งสามารถช่วยประหยัดต้นทุนการก่อสร้างได้ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ที่ครอบคลุมในระยะยาวอีกด้วย

3.3 การสังเกตหลายครั้งภายในหนึ่งปีหลังจากการเสริมแรงเสร็จสิ้น แสดงให้เห็นว่าจุดวัดบนผนัง ด้านล่างของเสา และส่วนบนของการเสริมแรงไม่เปลี่ยนแปลง และเสียงคงที่ของการเคาะค้อนบนส่วนที่เสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ก็ไม่เปลี่ยนแปลง ดำเนินการทดสอบความแข็งแรงการคืนตัวในสถานที่อีกครั้ง และผลการคืนตัวแสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงขั้นต่ำของผนังเสริมและคอนกรีตเสาคือ C41 (102.8% ของความแข็งแรงตามมาตรวัด) และความแข็งแรงสูงสุดคือ C45 (113.2% ของความแข็งแรงตามมาตรวัด) ซึ่งทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ (ความแข็งแรงตามการออกแบบคือ C40)