Penguatan jembatan

Teknologi perkuatan dan perbaikan polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP wrap) merupakan jenis baru teknologi perkuatan struktural. Teknologi ini mengacu pada penggunaan perekat resin berkinerja tinggi untuk merekatkan kain serat karbon pada permukaan komponen struktural bangunan, sehingga keduanya bekerja sama untuk meningkatkan daya dukung komponen struktural (tekuk, geser) sehingga mencapai tujuan perkuatan dan penguatan bangunan.

1 Keuntungan paling nyata dari teknologi penguatan bungkus CFRP adalah sebagai berikut:

(1) Kekuatan tinggi, efisiensi tinggi, penerapan luas, dan jaminan kualitas yang mudah. Saat ini, kekuatan tarik material serat karbon lebih dari sepuluh kali lipat lebih tinggi daripada baja biasa.

(2) Konstruksinya nyaman, efisiensi kerja tinggi, tidak memerlukan operasi basah, tidak memerlukan perlengkapan di lokasi, dan konstruksi membutuhkan lahan yang lebih sedikit.

(3) Material serat karbon memiliki ketahanan korosi dan daya tahan yang baik. Setelah diperkuat dan diperbaiki, bobot dan ukuran komponen asli tidak bertambah, dan tidak perlu dirawat. Dekorasi eksterior tidak terpengaruh.

2 Teknologi Konstruksi

2.1 Prinsip Penguatan

Prinsip penguatan CFRP adalah memanfaatkan ketahanan korosi CFRP yang tinggi untuk merekatkan CFRP ke permukaan komponen beton jembatan dengan resin perekat khusus atau resin impregnasi. Setelah proses pengerasan, CFRP membentuk kompleks tegangan baru dan bekerja sama dengan komponen asli, sehingga berperan sebagai penguat. (Serat karbon kontinu dengan kekuatan tinggi atau modulus elastisitas tinggi, tersusun dalam bundel satu arah, diimpregnasi dengan resin epoksi atau diawetkan tanpa resin)

2.2 Prosedur Konstruksi

Perawatan permukaan komponen - penyikatan resin dasar - penyikatan lem perata untuk perataan, penempelan kain serat karbon dan lem pengikat hingga meresap sepenuhnya ke dalam kain serat karbon - perawatan lapisan pelindung luar untuk lapisan penguat. Ambil contoh tulangan balok beton:

1) Perawatan permukaan balok beton. Bersihkan permukaan balok hingga lapisan struktur beton baru terekspos, dan perbaiki lekukan dengan mortar polimer.

2) Aplikasikan primer, perata, dan perekat serat karbon. Tujuannya adalah untuk memperkuat daya rekat antara CFRP dan permukaan beton.

3) Pembungkus serat karbon yang direkatkan. Gunakan sikat rol untuk meratakan resin impregnasi pada permukaan balok dan tempelkan kain serat karbon.

4) Perlindungan permukaan. Lapisan resin dasar dilapisi pada permukaan kain serat karbon. Setelah resin dasar mengering, mortar semen diaplikasikan untuk melindungi lapisan permukaan. Ketebalan lapisan permukaan tidak kurang dari 20 mm.

2.3 hal yang perlu diperhatikan dalam konstruksi

1) Pembengkokan lembaran serat karbon searah seratnya akan menyebabkan konsentrasi tegangan dan kerusakan serat, yang memengaruhi kelenturannya. Sudut lembaran serat karbon yang menempel harus dimiringkan dan dipoles membentuk busur, dengan radius busur tidak boleh kurang dari 20 mm. Metode perkuatan serat karbon dijelaskan. Hal ini juga akan meningkatkan gaya aplikasi rekayasa perkuatan.

2) Panjang tumpang tindih CFRP tidak boleh kurang dari 100 mm searah tegangan CFRP, dan CFRP longitudinal harus memanjang hingga ke tepi penyangga dan diangkur dengan ring CFRP berbentuk U untuk mengurangi konsentrasi tegangan CFRP.

3) Lapisan perekat tidak boleh terlalu tipis, dengan ketebalan rata-rata tidak boleh kurang dari 2 mm; gelembung udara antara CFRP dan permukaan beton harus diekstrusi sepenuhnya.

4) Ukuran perekat CFRP yang sebenarnya tidak boleh kurang dari jumlah desain, dan deviasi posisinya tidak boleh lebih dari 2 cm dalam kondisi normal; Total luas perekat efektif tidak boleh kurang dari 95%.

5) Kain serat merupakan bahan konduktif, dan lembaran serat karbon harus dijauhkan dari peralatan listrik dan catu daya selama konstruksi.

3 proyek

3.1 ikhtisar proyek

Jembatan Sungai Pu dibuka untuk lalu lintas pada bulan Desember 1989 dan telah beroperasi selama hampir 20 tahun. Jembatan ini dirancang dengan balok-T beton prategang prefabrikasi berukuran 12 x 20 m, dengan setiap bentang terdiri dari 5 balok-T, dan panjang total 244,64 m. Parameter utamanya adalah: tinggi balok-T h = 1300 mm, lebar b = 180 mm, a = 15 mm, As = 5080 mm², FY = 300 N / mm², FC = 11,9 N / mm², FTK = 1,78 N / mm². Berdasarkan inspeksi di lokasi dan perhitungan teoritis, jembatan tersebut belum memenuhi persyaratan dan membutuhkan perkuatan. Setelah argumentasi ahli, parameter tulangan beton adalah sebagai berikut: NCF = 2, TCF = 0,111 mm, Ecf = 250 GPa, fcfk = 2000 MPa, WCF = 180 mm, SCF = 100 mm, HCF = 300 mm. Modus tulangan adalah perekat berbentuk U, koefisien geser tulangan CFRP adalah 0,85, dan bentuk beban adalah beban seragam.

3.2 Perbandingan hasil perhitungan daya dukung penampang normal sebelum dan sesudah perkuatan ditunjukkan pada Tabel 1. Perbandingan frekuensi sebelum dan sesudah perkuatan ditunjukkan pada Gambar 1.

Perbandingan daya dukung penampang normal sebelum dan sesudah penguatan

4 Kesimpulan

Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, kapasitas lentur penampang yang diperkuat meningkat sebesar 14,3%. Efek konstruksi proyek ini baik, tidak ada masalah kualitas, praktik telah membuktikan bahwa keunggulan teknologi struktur yang diperkuat serat karbon sudah jelas, dan prospek penerapannya cerah.