Antik kulelerin depreme dayanıklı güçlendirilmesi

Projenin tanıtımı

Tang Hanedanlığı'nın Zhenguan döneminin ilk yılında inşa edilen ve 1.300 yıldan uzun bir süre önce inşa edilen bu antik pagoda, son derece yüksek kültürel miras değerine sahip, tipik Arap tarzı bir yapıdır.

Antik kulenin ana yapısı, toplam yüksekliği 34.246 m olan bir ana kule ve bir küçük kuleden oluşmaktadır. Ana kulenin yüksekliği 23.634 m, küçük kulenin yüksekliği ise 10.612 m'dir. Ana kule, dış çapı 8.53 m, iç çapı 6.05 m olan bir dış silindir ve bir iç silindirden oluşmaktadır.

Günümüzde antik pagodanın başlıca sorunları şunlardır:

1) Ana kule ve küçük kule farklı eğim derecelerine ve farklı yönlere sahiptir. Kule gövdesinin duvarı kısmen dışbükeydir, ana kulenin tepesindeki platform eğimlidir ve çekirdek kısmı ile dış duvar kısmı eşit olmayan bir şekilde çökmektedir.

2) Ana kulenin dış duvarında belirgin çatlaklar bulunmaktadır. Dikey çatlaklar, yatay çatlaklar ve pencere köşelerindeki geçmeli derzler de dahil olmak üzere, kulenin dış yüzeyi soyulmuş ve sivri uç ciddi şekilde hasar görmüştür. Bu durum, antik kulenin yerel taşıma kapasitesinin yetersiz olduğunu göstermektedir.

3) Ana kule ile küçük kulenin deformasyonu tutarsızdır ve küçük kule “kırbaç etkisi”nden etkilenerek kasırga ve depremlerin etkisiyle küçük kulenin çökme tehlikesi daha da artmaktadır.

Takviye seçeneklerinin karşılaştırılması ve seçimi

Gerçek mühendislik durumuna göre, genellikle mevcut güçlendirme yöntemleri arasında genişletilmiş kesitli güçlendirme yöntemi, dış kaynaklı çelik güçlendirme yöntemi, ön gerilim yöntemi ve diğer geleneksel güçlendirme yöntemleri ve karbon fiber güçlendirme yöntemleri yer alır. Yapıyı güçlendirmenin geleneksel yöntemi yapının hacmini ve ağırlığını artıracaktır ve süreç çok sayıdadır, inşaat süresi uzundur, makine kullanımı fazladır ve gerekli inşaat alanı ve inşaat alanı büyüktür. Karbon fiber kumaş güçlendirme yöntemi yüksek mukavemete, yumuşak malzemeye, kolay yapıştırılmaya ve rahat bir yapıya sahiptir. Büyük mekanik ekipman ve diğer sabitleme önlemleri gerektirmez. Güçlendirme tamamlandıktan sonra, yapısal ağırlık artışı neredeyse yok denecek kadar azdır ve yüksek yorulma dayanımına, dayanıklılığa ve iyi korozyon direncine sahiptir, güçlendirme işini kısa sürede tamamlayabilir.

Karşılaştırma sonucunda antik kule binasının güçlendirilmesinde karbon fiber güçlendirme yöntemi seçildi.

Karbon fiber takviyeli

Antik pagoda, ana pagoda ve küçük pagoda olmak üzere iki bölüme ayrıldığından, güçlendirme sırasında ayrı ayrı ele alınmaları gerekir. İlk olarak, antik pagodanın yüzeyi epoksi reçine harcı ile derz dolgusu ile kaplanmıştır. Ardından, ana kulenin altından ana kuleye, kulenin merkezinden ana kuleye 1 m aralıklarla (orta mesafe) 300 mm genişliğinde dairesel bir karbon fiber levha yapıştırılmış ve 12 m mesafeye yapıştırılmıştır. Ardından, ana kuleden 12 m ila 1,5 m mesafeye 300 mm genişliğinde dairesel bir karbon fiber levha yapıştırılmış ve ana kulenin tepesine yapıştırılmıştır. Ayrıca, ana kuleye, kulenin altından tepesine kadar dikey olarak 300 mm genişliğinde bir karbon fiber levha yapıştırılmıştır. Çevresel yönde eşit aralıklarla, toplam 8 adet uzunlamasına karbon fiber levha.

Küçük kulenin karbon fiber yerleşimi temel olarak ana kuleninkine benzer. Küçük kulenin tabanından küçük kuleye 2 metre yüksekliğe kadar, her 1 metrede bir (orta mesafe) 250 mm genişliğinde bir karbon fiber levha yapıştırın. Küçük kulenin 2 metresinden itibaren her 2 metrede bir (orta mesafe) 250 mm genişliğinde dairesel bir karbon fiber levha yapıştırın ve küçük kulenin tepesine yapıştırın. Benzer şekilde, küçük kulede, kulenin tabanından tepesine kadar, 250 mm genişliğinde bir karbon fiber levha, çevresel yönde eşit aralıklarla dikey olarak, toplam 8 uzunlamasına karbon fiber levha sabitlenmiştir ve bunların yerleşimi ana kulenin uzunlamasına yönüyle aynıdır. Eski kule güçlendirme şeması için Şekil 5'e bakın.

Sonuç olarak

Ön güçlendirme yöntemiyle karşılaştırıldığında, karbon fiber güçlendirme yöntemi, güçlendirilmiş antik kule yapısının taşıma kapasitesini yaklaşık %20 oranında artırırken, sertliğinde önemli bir değişiklik yaratmamıştır. Bu durum, karbon fiber güçlendirme yönteminin yapısal rijitlik üzerinde çok az etkisi olduğunu ve antik yapıların sismik performansını iyileştirmek için diğer güçlendirme yöntemlerine göre daha uygun olduğunu göstermektedir. Ayrıca, karbon fiber güçlendirme yöntemi, antik kule yapısının üst yer değiştirme tepkisini, ivme tepkisini ve alt kesme ve devrilme momentini de azaltarak, antik kule yapısının deprem etkisi altında devrilip çökmesini önlemede önemli bir etkiye sahiptir.

Aynı zamanda karbon fiber takviyesi, özellikle antik yapıların “eskiden olduğu gibi eski inşa etme” takviye düşüncesi doğrultusunda, orijinal antik kulenin dış mimari tarzını en üst düzeyde garanti edebilir ve antik yapı takviyesi alanında iyi bir uygulama potansiyeline sahiptir.