Penguatan Pabrik Beton

Ikhtisar Proyek

1.Bangunan pabrik di kawasan industri awalnya merupakan struktur rangka 8 lantai. Penampang kolom beton bertulang berukuran 500mmx500mm, dan mutu betonnya adalah C30. Sebanyak 12 batang baja 25 tingkat II disusun di sepanjang pinggiran kolom. Proyek perkuatan pabrik diuji dan ternyata tidak dapat memenuhi persyaratan daya dukung struktur asli dan perkuatan seismik. Setelah perancangan perkuatan struktur oleh lembaga penelitian dan desain, direncanakan untuk menggunakan teknologi perkuatan serat karbon untuk memperkuat kuat lentur beberapa lantai 1-2. Pada saat yang sama, akibat erosi jangka panjang dari asam dan alkali serta gas-gas lainnya, lapisan pelindung beton sebagian terkelupas, dan sebagian tulang rusuk berkarat. Penahan horizontal beton perlu diperkuat.

2. Tentukan rencana penguatan

Setelah analisis perbandingan, diputuskan untuk menggunakan metode perekatan kain serat karbon searah untuk meningkatkan daya dukung dan daktilitas kolom. Penggunaan teknologi perkuatan ini terutama karena kain serat karbon searah dan metode pengikatan baja memiliki keunggulan sebagai berikut:

2.1. Kekuatan tinggi, tipis dan ringan, hampir tidak ada peningkatan bobot dan ukuran penampang struktur. Kekuatan tarik lembaran serat karbon 7-10 kali lipat dari baja dengan penampang yang sama. Ketebalan lembaran akhir hanya 0,111 mm-0,333 mm, dan densitas curahnya 1/4-1/5 dari baja. Selain itu, serat karbon fleksibel, mudah dipotong, dan memiliki berbagai macam aplikasi, cocok untuk segala bentuk.

2.2. Anti-korosi pada media asam, alkali, dan garam, tahan lelah, tahan mulur, dan ukuran material yang stabil. Perkuatan dapat meningkatkan ketahanan korosi dan daya tahan struktur secara signifikan, dan dapat diterapkan untuk perkuatan komponen di berbagai lingkungan kerja.

2.3. Konstruksi sederhana dan cepat. Lembaran serat karbon searah dapat langsung direkatkan dan dililitkan pada permukaan bangunan. Prosesnya sederhana, tidak memerlukan bekisting dan peralatan pengangkat skala besar. Persyaratan lokasi konstruksi pun rendah, sehingga cocok untuk operasi di ruang sempit. Mudah dioperasikan dan ekonomis.

2.4. Dapat secara efektif menutup retakan pada struktur beton dan memperpanjang masa pakai struktur.

2.5. Penggunaan lembaran serat karbon searah untuk perkuatan dapat mempertahankan tampilan asli struktur semaksimal mungkin tanpa memengaruhi dekorasi permukaan dan meminimalkan bekas perbaikan.

Perhitungan desain: Proyek ini merupakan struktur rangka dengan tingkat ketahanan gempa dua, penampang kolom 500x500, sengkang eksisting 8@200, mutu beton C30, dan rasio tekan aksial kolom saat ini 0,9. Dengan menempelkan dua lapis kain serat karbon secara horizontal, rasio tekan aksial berkurang hingga tidak lebih dari 0,8, yang memenuhi persyaratan peraturan seismik. Proses perhitungannya adalah sebagai berikut: pengaruh tulangan longitudinal kolom tidak diperhitungkan.

A_s=bh-(4-1π)R_c²=249463mm²

K_s=(blh) [ 1-[ (b/h) (h-2R_c)²+(b/h) (b-2R_c)]／(3A_g-p_s/1-p_s)=0.46,

Penggunaan pasta kain serat karbon dua lapis: lapisan pertama direkatkan memanjang sepanjang sumbu kolom untuk meningkatkan kekuatan lentur kolom. Lapisan kedua dililitkan secara lateral di sepanjang kolom untuk meningkatkan kuat tekan, daktilitas, dan kinerja seismik kolom. Dengan jumlah kain serat karbon yang sama, efek pembalutan strip lebih baik daripada pembalutan utuh. Dengan mempertimbangkan ukuran penampang kolom, diputuskan untuk merekatkan kain serat karbon selebar 300 mm pada setiap permukaan sepanjang arah aksial kolom, dengan panjang tumpang tindih 250 mm. Lilitkan kain serat karbon selebar 300 mm setiap 100 mm di sepanjang tinggi kolom, dengan panjang tumpang tindih 250 mm.

3. Proses konstruksi material serat karbon dan persyaratan operasi

Alur prosesnya adalah: persiapan sebelum konstruksi, perlakuan permukaan beton, pelapisan primer, perataan, penempelan, dan perlindungan.

4. Aplikasi lain dari bahan serat karbon searah dalam penguatan struktur beton

Teknologi perkuatan serat karbon dapat diaplikasikan tidak hanya pada perkuatan struktur beton di bidang rekayasa perumahan, rekayasa perkeretaapian, rekayasa jalan raya, rekayasa jembatan, rekayasa pelabuhan, serta rekayasa konservasi air dan tenaga air, tetapi juga pada perkuatan struktur pasangan bata dan struktur kayu. Aplikasi spesifik teknologi perbaikan dan perkuatan struktur beton lembaran serat karbon dalam rekayasa meliputi:

4.1. Perkuat zona tarik balok, pelat, dan komponen lentur lainnya (bagian bawah bentang, bagian atas balok menerus, dan tumpuan pelat). Dengan perkuatan serat karbon, daya dukung komponen lentur meningkat. Retakan pada zona tarik dapat ditutup dengan lembaran serat karbon setelah sambungan terisi untuk mengendalikan ekspansi retakan yang berkelanjutan. Selain itu, untuk perkuatan komponen lentur, metode prategang serat karbon juga dapat digunakan untuk meningkatkan efek perkuatan.

4.2. Penguatan geser balok: Untuk retak miring yang disebabkan oleh tegangan tarik utama, lembaran serat karbon direkatkan pada sumbu vertikal sisi balok, dan lembaran serat searah dapat diikat silang jika diperlukan.

4.3. Untuk struktur kolom pilar, gunakan lembaran serat karbon searah untuk direkatkan pada posisi di mana tulangan utama atau tulangan lug tidak mencukupi. Karena serat karbon dapat secara efektif menahan deformasi lateral kolom, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan kolom pilar, sehingga meningkatkan kinerja seismiknya.

4.4. Dinding geser direkatkan dengan serat karbon searah tulangan geser pada satu atau kedua sisinya.

4.5. Struktur bertingkat tinggi (seperti bakso, silo, menara air)—serupa dengan kondisi gaya dan metode perkuatan pilar.

4.6. Dinding samping kolam dan tangki gas—diperkuat dengan tarikan.

4.7. Gorong-gorong dan terowongan—tulangan lentur dan tarik pada kondisi tegangan abnormal.

4.8. Fungsi penyegelan—lembaran serat karbon searah direkatkan pada sambungan agar serat karbon dan beton bekerja sama untuk memperpanjang masa pakai komponen beton.