Pembungkus Serat Karbon pada Pilar Jembatan

1. Survei Teknik

1.1 Survei Jembatan

Jembatan adalah jembatan jalur utama jalan raya. Struktur atas jembatan adalah balok beton prategang kontinu berukuran 3 x 25 m. Struktur bawah adalah pilar kolom dan pondasi tiang pancang. Panjang keseluruhan jembatan adalah 82 m.

1.2 Parameter terkait balok penutup

Balok penutup pilar memiliki tinggi 1,5 m, lebar 1,8 m, dan panjang 11.393 m. Sebanyak 36 batang tulangan HRB335 dengan 28 batang dipasang di tepi bawah balok penutup. Kekuatan beton adalah C 35 dan ketebalan lapisan pelindung beton adalah 6 cm.

1.3 Kondisi Cacat Balok Penutup

Selama konstruksi balok penutup pilar, tata letak dan desain batang baja yang diberi tekanan tidak selaras, dan sebagian batang baja yang diberi tekanan bergeser ke atas, yang mengakibatkan jarak antara batang baja yang diberi tekanan dan sumbu netral menjadi lebih kecil dan daya dukung struktur berkurang.

2. Ide Perkuatan

Akibat kesalahan konstruksi, tulangan utama tepi bawah balok penutup bergeser ke atas, dan daya lentur tepi bawah balok penutup tidak mencukupi. Karena jembatan belum dibuka untuk lalu lintas, dapat dipertimbangkan untuk merekatkan pelat baja dan pembungkus serat karbon di tepi bawah balok penutup untuk perkuatan lentur. Pengeboran lubang dan pemasangan baut pada balok penutup diperlukan untuk merekatkan pelat baja. Kerusakan pada beton dan batang baja balok penutup asli cukup serius. Permukaan pelat baja yang terbuka harus dirawat secara teratur setelah pemasangan pelat baja. Pengikatan pembungkus serat karbon untuk memperkuat struktur balok penutup asli tidak menyebabkan kerusakan, konstruksinya sederhana dan cepat. Setelah membandingkan dua metode perkuatan, yaitu perekatan pelat baja dan pembungkus serat karbon, kami memilih metode perkuatan perekatan pembungkus serat karbon.

3 Analisis Struktur

Penampang balok penutup: b*h=1800mm*1500mm.

fsd=280Mpa, fcd=161Mpa

Dalam perhitungan, daya dukung balok penutup dermaga desain awal dianggap memenuhi persyaratan, dan perkuatan hanya merupakan pelengkap parsial untuk mengurangi daya dukung balok penutup yang disebabkan oleh kesalahan konstruksi.

Berdasarkan teori dasar desain struktur, daya dukung momen lentur balok penutup desain awal dan balok penutup konstruksi aktual yang telah selesai dihitung. Selisih antara keduanya adalah nilai momen lentur yang perlu diperkuat dengan perekatan pembungkus CFRP. Luas penampang pembungkus serat karbon dapat diperoleh dengan rumus dasar mekanika material.

3.1 Perhitungan daya dukung momen balok penutup pada desain awal

3.1.1 Hitung tinggi zona tekanan: x

x=(fsd*As)/(fcd*b)=(280 ×36 ×615．8)／(16．1 ×1 8001 =2 14．2 mm <sbh0(=0．56 ×1 392．6=779．9 mm).

Tidak akan terjadi balok dengan tulangan berlebih.

3.1.2 Daya dukung momen lentur balok penutup pada desain awal

Kapasitas momen lentur balok penutup pada desain awal:

Mu=fsd*As(h0*x/2)=280 ×36 ×615．8 (1 500一f60+31．6 ×1．5)-214．2／2]=7.979 kN.m．

3.2 Perhitungan daya dukung momen balok penutup aktual di tengah bentang

3.2.1 Hitung tinggi zona tekanan: x'

Mu=fsd*As(h0*x/2)

x=291,8 mm

3.2.2 Daya dukung momen balok penutup aktual di tengah bentang

Daya dukung momen balok penutup aktual di tengah bentang: Mu'=fsd*As(h0*x'/2)==280 ×[615．8 X 23 ×(1 500-60-31．6／2-291．8／2)+6 15．8 ×1 l ×fl 500—60—3 1．6／2—3 19-291．8／2)+615．8 ×2 ×(1 500-60-31．6／2—319 ×2-291．8／2)=7 1 10 kN .mm

Mu' aktual lebih kecil daripada Mu' yang dirancang. Mu-Mu'=7 979-7 l10 =869 k N ·m ．

3.3 Perhitungan luas pasta pembungkus CFRP

Dengan menempatkan lapisan serat karbon pada tepi bawah balok penutup, daya dukung momen lentur akibat konstruksi dapat dikompensasi. Lebar b pembungkus serat karbon adalah 20 cm, modulus elastisitas Ef adalah 2,4 x 105 M Pa, dan ketebalan lembaran serat karbon satu lapis adalah 0,167 mm.

M=Af*Ff*Ef(h-x/2)

3.4 Pembungkus serat karbon untuk perkuatan pilar

A) Pembungkus CFRP harus diberi pita dan tidak boleh lebih dari 3 lapis.

B) Panjang tumpang tindih CFRP sepanjang arah gaya serat tidak boleh kurang dari 100 mm. Jika digunakan pembungkus CFRP multi-lapis, posisi tumpang tindih harus diatur secara bergantian.

C) Jika CFRP digunakan untuk memotong talang luar komponen (penampang), tepi penampang komponen harus dipoles menjadi permukaan melingkar sebelum direkatkan. Jari-jari busur tidak boleh kurang dari 20 mm.

D) Jika diperkuat dengan CFRP multi-lapis, pembungkus CFRP harus dipotong lapis demi lapis, dan strip kompresi terluar pada titik potong setiap lapisan harus digunakan, dan metode pengikatan harus pendek di bagian dalam dan panjang di bagian luar.

Ketika balok tutup jembatan diperkuat, tiga lapis bungkus serat karbon dengan lebar 20 mm direkatkan pada tepi bawah balok tutup, dan sembilan lapis disusun melintang, maka luas penampang bungkus serat karbon adalah 901,8 m > A f: 764,05 m, yang memenuhi persyaratan.

Ringkasan

Melalui pendahuluan di atas, dapat dilihat bahwa pengikatan CFRP dapat mengatasi masalah kapasitas lentur balok penutup pilar yang tidak memadai akibat kurangnya tulangan jika tidak terjadi kerusakan pada struktur asli. Hal ini juga bermanfaat untuk meningkatkan daya dukung komponen lentur lainnya seperti balok beton bertulang. Perlu dicatat bahwa pengikatan CFRP memiliki persyaratan ketat terkait kondisi konstruksi dan teknik konstruksi. Untuk memastikan kualitas konstruksi, konstruksi harus diselesaikan oleh unit konstruksi profesional dengan pengalaman konstruksi yang matang, dan pada setiap tahap konstruksi harus sesuai dengan persyaratan spesifikasi pengendalian mutu.