Retrofiting balok derek

Sejak 1980-an, teknologi perbaikan beton kain serat karbon, sebagai metode perbaikan struktural canggih dengan efisiensi tinggi dan biaya rendah, telah sangat penting dan secara luas dipelajari dan diterapkan dalam teknik sipil. Saat ini, teknologi beton bertenaga serat relatif matang. Namun, karena perbedaan penting antara sifat baja dan beton, teknologi memperkuat struktur baja dan beton sangat berbeda. Mode kegagalan struktur baja yang diperkuat oleh CFRP sebagian besar adalah kegagalan antarmuka. Saat ini, penelitian tentang struktur baja penguatan kain serat karbon masih dalam tahap eksplorasi awal di dalam dan luar negeri, dan aplikasi nyata dalam rekayasa belum dilakukan dalam skala besar.

Karakteristik balok derek diperkuat dengan kain serat karbon

Di pabrik industri, operasi normal balok derek memiliki dampak langsung pada produksi normal, terutama untuk pabrik baja, tonnage derek biasanya besar atau bahkan berlebihan, dan operasi yang sering, membuat kerusakan balok derek dan fenomena retak terjadi dari waktu ke waktu. Kegagalan sistem balok derek struktur baja di pabrik industri sebagian besar disebabkan oleh kelelahan, dan sebagian besar balok derek hancur sebelum mencapai umur layanan desain karena suhu dalam ruangan yang tinggi dan faktor lainnya. Metode penguatan tradisional memiliki efek penguatan tertentu, seperti pelat baja las atau baja bagian. Tapi pada saat yang sama, itu juga meningkatkan berat balok derek dan penurunan rasio pemanfaatan ruang, yang mengakibatkan redistribusi stres dan kaku, biasanya menyebabkan konsentrasi stres dalam jahitan las, retakan kelelahan di bawah tindakan beban kelelahan, yang mengakibatkan kerusakan kelelahan sekunder balok derek baja. Karena CFRP memiliki kekuatan tarik yang tinggi, kemampuan pembentukan yang kuat (seperti ikatan yang baik dengan anggota baja di sudut struktur baja), ketahanan korosi yang baik dan ketahanan kelelahan, efek penguatan balok derek baja jauh lebih baik daripada metode tradisional. Metode penguatan yang berbeda diadopsi sesuai dengan penyakit yang berbeda, seperti menempelkan CFRP pada permukaan tarik komponen dapat meningkatkan kapasitas fleksional komponen. Dalam bagian kelelahan struktur baja, umur kelelahan sisa dapat ditingkatkan dengan menempelkan kain serat karbon. Efek teknologi memperkuat anggota baja dengan kain serat karbon sangat luar biasa, dan telah menjadi topik penelitian panas para ahli dan sarjana.

Analisis dan pengukuran kesulitan teknik

Kurangnya spesifikasi standar

Mengingat penerapan terbatas teknologi struktur baja yang diperkuat serat karbon dalam teknik praktis, tidak ada standar dan spesifikasi siap siap untuk diikuti. Ini adalah teknologi baru untuk mengikat kain serat karbon untuk memperkuat dan memperbaiki struktur baja. Ini sangat berbeda dari kain serat karbon untuk memperkuat beton. Mereka berbeda dalam mode ikatan, antarmuka kegagalan dan mode. Oleh karena itu, selama proyek, menggabungkan dengan pengalaman rekayasa sebelumnya, mengadopsi proses uji tepi, validasi tepi, optimasi tepi dan konstruksi tepi, skema desain penguatan optimal dirancang sesuai dengan pilihan bahan, kinerja ikatan, kinerja proses, uji kinerja kelelahan sendi salib, uji model balok derek, perhitungan dan analisis struktural.

Lingkungan rekayasa yang buruk

Dalam bangunan industri struktur baja, balok derek baja adalah bagian yang sangat penting, dan lingkungannya rumit. Misalnya, pabrik pembuatan baja, jika penghentian penguatan akan menyebabkan kerugian ekonomi yang serius, jadi dalam operasi normal pabrik untuk memperkuat konstruksi, pada saat ini ada suhu tinggi dan debu di lingkungan kerja struktur, lingkungan konstruksi buruk, kekuatan fisik dan daya tahan pekerja adalah ujian yang besar. Selain itu, suhu sekitar bengkel pembuatan baja sangat tinggi, dan waktu ikatan dan suhu kerja bahan ikatan sebelumnya tidak dapat memenuhi persyaratan. Dalam aspek seleksi bahan, Ma Mingshan dari China Metallurgical Architectural Research Institute Co., Ltd. menyelesaikan 11 batch 200 kelompok tes kinerja bahan. Sifat mekanis beberapa bahan ikatan, sifat tarik dan geser baja ke baja, sifat ikatan tarik normal baja ke kain serat karbon, sifat kelelahan, kelembapan, waktu pengerasan, gangguan eksternal dan sifat tumpang tindih baja ke kain secara sistematis diselidiki. Akhirnya, bahan ikatan dan kain serat karbon yang cocok untuk memperkuat bengkel industri struktur baja dipilih.

Periode konstruksi singkat

Mengingat keajaiban proyek penguatan CFRP dari balok derek baja di bangunan industri, periode konstruksi pendek, dan penutupan satu hari akan menyebabkan kerugian ekonomi yang besar. Oleh karena itu, itu adalah tantangan besar untuk persyaratan teknologi konstruksi dan koordinasi personel. Oleh karena itu, disarankan untuk mengadopsi pengikat pengeringan cepat dan teknologi konstruksi yang cocok dalam konstruksi penguatan, yang dapat sangat memperpendek waktu penutupan.

Inspeksi dan penerimaan konstruksi

Pemeriksaan bahan

Untuk kain serat karbon, perekat struktural dan bahan penguatan lainnya, perlu memasuki lapangan sekali sesuai dengan dosis proyek. Saat memasuki tempat, sertifikat kualifikasi produk, laporan inspeksi kualitas produk dan integritas kemasan harus diperiksa bersama dengan unit pengawasan. Pada saat yang sama, kita harus menyaksikan inspeksi pengambilan sampel untuk kinerja keselamatan produk.

Pemeriksaan dan kontrol kualitas proses

Ketika struktur baja diperkuat dan diperbaiki dengan kain serat karbon dan bahan ikatan resin yang cocok, konstruksi proses berikutnya dapat dilakukan hanya setelah proses sebelumnya telah lulus inspeksi. Ketika kualitas konstruksi gagal memenuhi persyaratan, tindakan perbaikan atau pengerjaan ulang harus segera diambil. Selama konstruksi, personel khusus harus bertanggung jawab atas inspeksi kualitas dan catatan rinci.

Penyimpangan dimensi dan inspeksi kualitas ikatan

Saat memperkuat balok derek struktur baja dengan lembaran CFRP, perlu menempel dan memperkuat balok secara ketat sesuai dengan ukuran desain, dan penyimpangan relatif posisi menempel kurang dari 10 mm. Total area efektif seharusnya tidak kurang dari 95% dari total area ikatan. Jika satu area berongga kurang dari 2500mm2, disarankan untuk menggunakan jarum suntik untuk memperbaiki bagian berongga. Jika luas drum kosong tunggal lebih dari 2500 mm2, kain serat karbon di drum kosong harus dipotong, dan kain serat karbon harus tumpang tindih kembali dan ditempelkan dengan jumlah kain serat karbon yang sama. Ketika ditempelkan ulang, panjang lap masing-masing ujung seharusnya tidak kurang dari 200mm.

Epilog

Sebagai jenis metode penguatan baru, struktur baja diperkuat kain serat karbon (CFRP) akan banyak digunakan di bidang struktur baja dengan peningkatan spesifikasi standar dan teknologi konstruksi.