Penguatan Gudang

Ikhtisar proyek

Gudang industri garam di Chongzuo, Guangxi, merupakan bangunan struktur rangka satu lantai dengan bentang 15 m. Atap aslinya merupakan atap non-sovereign umum, dan penggunaan atap tersebut perlu diubah. Setelah perhitungan struktur, tulangan balok rangka terlalu kecil, dan balok atap asli tidak mampu menahan beban tambahan tersebut sehingga perlu diperkuat.

Perbandingan dan pemilihan teknologi penguatan struktur

Berdasarkan situasi aktual proyek, beberapa metode perkuatan tradisional seperti metode perkuatan penampang diperbesar, metode perkuatan baja luar, dan metode perkuatan serat karbon dapat dipilih. Metode perkuatan penampang diperbesar juga disebut metode beton luar, yang utamanya memperlebar dan meninggikan penampang balok dan kolom untuk mengakomodasi perkuatan baru. Perkuatan struktur dengan metode penampang diperbesar memang efektif. Namun, metode ini akan meningkatkan volume dan berat struktur, sehingga menghasilkan balok dan kolom yang tebal. Selain itu, terdapat banyak prosedur konstruksi, waktu konstruksi yang panjang, dan banyak mesin, yang membutuhkan lokasi konstruksi dan ruang konstruksi yang besar. Metode perkuatan baja luar juga disebut metode perkuatan baja tempel. Efek perkuatan struktur dengan metode pelat baja tempel juga lebih baik, tetapi proses konstruksinya relatif rumit. Selain itu, proses konstruksi membutuhkan kerataan yang tinggi antara lapisan dasar struktur dan pelat baja, sehingga kekakuan pelat baja sulit dioperasikan. Saat direkatkan, pelat baja rentan terhadap cekungan dan tidak tahan korosi. Pelat baja harus selalu diperiksa antikaratnya. Oleh karena itu, penggunaan metode penguatan tradisional di atas akan menghadapi berbagai batasan dalam aplikasi praktis.

Metode penguatan serat karbon adalah dengan menggunakan bahan pengikat yang diformulasikan secara khusus untuk merekatkan lembaran serat karbon yang terdiri dari serat karbon kontinu dengan kekuatan tinggi atau modulus elastisitas tinggi dalam ikatan satu arah atau multi arah di sepanjang arah rusuk gaya pada permukaan tarik struktur. Setelah bahan pengikat mengeras, bahan tersebut dikoordinasikan dengan struktur asli melalui deformasi untuk membentuk badan komposit penahan gaya baru, sehingga lembaran serat karbon dan struktur asli saling menekan. Kekuatan tarik lembaran serat karbon kekuatan tinggi dapat mencapai 3400 N/mm2, yang 8-10 kali lebih tinggi daripada baja dengan penampang yang sama, dan modulus elastisitasnya antara 2,35×105 N/mm2 dan 3,8×105 N/mm2. Ini sedikit lebih tinggi daripada batang baja, dan laju pemanjangan serat karbon kekuatan tinggi lebih rendah daripada batang baja saat berada di bawah tekanan, sehingga ketika struktur berada di bawah tekanan, ia menerima gaya terlebih dahulu. Dengan peningkatan beban secara bertahap, deformasi keduanya terkoordinasi, dan gaya dibagi dan didistribusikan sesuai dengan proporsi tertentu. Kinerja bekerja sama dengan batang baja sangat baik. Karena bahan serat karbon yang diperkuat berbagi bagian dari gaya tarik, tegangan batang baja struktural asli sangat berkurang, struktur diperkuat, dan daya dukung ditingkatkan. Selain itu, serat karbon ringan dan lunak, mudah menempel, dan mudah dibangun. Itu tidak memerlukan mesin skala besar dan tindakan pemasangan lainnya. Peningkatan berat struktur setelah penguatan hampir dapat diabaikan. Ini memiliki kekuatan lelah yang tinggi, daya tahan yang baik dan ketahanan korosi, dan pekerjaan penguatan dapat diselesaikan dalam waktu singkat.

Sebagai perbandingan, diputuskan untuk menggunakan serat karbon (CFRP) untuk penguatan.

Aplikasi penguatan serat karbon

1 perkuatan struktur balok-pelat

(1) Penguatan anti-tekuk. Lembaran serat karbon direkatkan pada sisi yang diberi tegangan, yaitu bagian bawah balok, bagian tengah balok, dan bagian atas pelat kontinu, balok kontinu, pelat kantilever, dan penyangga lainnya, dan direkatkan searah rusuk gaya.

(2) Tulangan geser. Posisi tulangan biasanya berada di ujung balok, area dengan tegangan tarik utama yang besar, dan di mana terdapat balok sekunder atau beban terpusat. Saat melakukan perkuatan, tempelkan lembaran serat karbon secara vertikal di kedua sisi balok, atau bentuk lingkaran berbentuk U dengan bagian bawah balok. Hal ini setara dengan menambahkan sengkang geser untuk membagi gaya geser sengkang asli.

2 tulangan kolom

(1) Penguatan lentur kolom. Kolom tekan eksentrik direkatkan dengan lembaran serat karbon di sepanjang sumbu longitudinal kolom pada sisi tekukan tarik, yang dapat diperkuat secara efektif.

(2) Penguatan tekan kolom. Bagian tengah kolom dibalut dengan cincin transversal serat karbon untuk menghasilkan efek penahan cincin pada zona tekan guna meningkatkan kapasitas tekan kolom dan mengurangi koefisien tekuk kolom. Eksperimen terkait telah membuktikan bahwa daya dukung tekan kolom beton dapat ditingkatkan hingga berbagai tingkat dengan menggunakan lembaran CFRP dengan spesifikasi berbeda untuk penguatan.

(3) Penguatan geser dan seismik kolom. Di bawah aksi gaya lateral, momen lentur dan gaya geser di ujung kolom sangat besar. Jika penempelan longitudinal dan pembungkusan cincin dilakukan secara bersamaan, ketahanan geser lateral kolom dapat ditingkatkan, dan daktilitas kolom dapat ditingkatkan secara signifikan, kapasitas disipasi energi histeresis ditingkatkan, dan kapasitas seismik meningkat secara signifikan.

3

Perkuatan dinding geser Tempelkan lembaran serat karbon searah perkuatan geser pada satu atau kedua sisi dinding geser.

4 Perkuatan struktur pasangan bata Gunakan lembaran CFRP untuk memperkuat struktur pasangan bata secara horizontal dan diagonal, yang dapat meningkatkan kinerja seismiknya.

Selain itu, perkuatan serat karbon juga dapat digunakan secara luas dalam teknik sipil lainnya seperti jembatan, terowongan, cerobong asap, dan silo.

Singkatnya, perkuatan serat karbon dapat menjadi metode perkuatan struktur yang andal dan praktis, serta memiliki prospek aplikasi yang sangat luas.