Усиление балок

1. Обзор проекта

Комплексное офисное здание в округе Цицзян города Чунцин было завершено в 1999 году. В ходе проверки качества в августе 2007 года были обнаружены следующие проблемы:

(1) Некоторые балки каркаса имеют явные трещины в середине пролета с выступающими ребрами и серьезную коррозию, что создает угрозу безопасности:

(2) Исходная расчетная прочность бетона составляет C30, а измеренная прочность бетона находится между C20 и C30.

Проект вызван плохим качеством строительства, что сказалось на прочности компонентов. Однако офисное здание все еще можно использовать после усиления соответствующих каркасных балок.

2. Анализ характеристик углеродного волокна и определение плана армирования.

2.1. Рабочие преимущества листа углеродного волокна

(1) Легкость и высокая прочность. Небольшой вес практически не увеличивает вес усиленной конструкции. Высокая прочность, ее предел прочности на разрыв примерно в 10 раз больше, чем у стали. Особенно высокоэластичное модельное углеродное волокно, его прочность на разрыв в 68 раз больше, чем у стали, а его модуль упругости в 2,0-2,6 раза больше, чем у стали.

(2) Высокая долговечность. Его характеристики остаются неизменными при высокой температуре 600 ~ 3, и он остается гибким при низкой температуре 0 ° C в алюминиевом сплаве; он не разъедает кислотами, щелочами и солями в агрессивных средах.

(3) Хорошая конструкция. Поскольку лист из углеродного волокна имеет легкий вес, его можно складывать и сгибать, можно использовать компоненты различной формы, а формование очень удобно, и несколько слоев можно наклеивать в зависимости от силы.

(4) Коэффициент теплового расширения невелик. Коэффициент теплового расширения материала углеродного волокна очень мал, а его коэффициент теплового расширения в направлении волокна почти равен нулю. Эта функция не имеет себе равных ни в одном другом материале в настоящее время. Хотя коэффициент теплового расширения перпендикулярно направлению волокна относительно велик, изотропный продукт является наименьшим по сравнению с другими материалами.

2.2. План усиления этого проекта определен

В соответствии с технологическими требованиями нескольких часто используемых методов армирования и конкретными условиями проекта, а также всесторонним учетом экономических факторов, для определения окончательного плана армирования принимается метод исключения.

Прежде всего, поскольку здание предназначено, в основном, для офисного использования, высота этажа невысока, поэтому метод увеличенной поверхности еще больше уменьшит используемое пространство, что не соответствует реальной ситуации в проекте, поэтому первый исключен.

Второй - это обычно используемая стальная арматура. Необходимо использовать резиновые распорные болты, чтобы закрыть стальную пластину и поверхность бетонной балки на определенном расстоянии в продольном направлении стальной пластины. Для этого необходимо просверлить большое количество отверстий на поверхности бетонной балки. Поскольку комплексное офисное здание находится рядом с домом для пожилых людей в округе Цицзян, шум от бурения неизбежно окажет серьезное воздействие на окружающих жителей. Поэтому метод склеивания стальной арматуры также исключается.

В-третьих, метод предварительно напряженного армирования также исключается из-за его высоких требований к строительной технике, громоздкости строительства на месте и относительно высокой стоимости.

3. Конструкция армирования листа углеродного волокна.

3.1. Основная руководящая идеология конструкции арматуры этого проекта. Бетонный защитный слой части каркасных балок комплексного офисного здания потрескался, что привело к серьезной коррозии стальных стержней, уменьшению площади поперечного сечения стальных стержней, прочности стальные стержни и прочность сцепления между стальными стержнями и бетоном. В случае армирования углеродным волокном количество продольных листов углеродного волокна должно быть рассчитано в соответствии со степенью структурной коррозии для улучшения сопротивления изгибу: рассчитать количество поперечных листов углеродного волокна для повышения сопротивления сдвигу.

3.2. Длина анкеровки

Существует эффективная длина анкерного крепления для обеспечения сцепления между листом углепластика и бетоном с точки зрения переменного распределения или распределения напряжений. Из графика расстояния между деформацией и трещиной видно, что, за исключением разницы в численных значениях, форма кривой очень похожа, что указывает на то, что деформация и напряжение в листе из углеродного волокна неуклонно развиваются. В то же время деформация скрепления и напряжение в основном значительно изменяются в пределах 50 мм от трещины, что может объяснить, что длина скрепления и закрепления листа из углеродного волокна составляет около 100 мм.

Ширина балки рамы и второстепенной балки в этом проекте составляет 250 мм. Подставив соответствующие параметры в приведенную выше формулу, можно рассчитать, что 2 слоя углеродного волокна шириной 200 мм и толщиной 0,111 мм необходимо наклеить вдоль нижней части балки. Верх балки наклеен двумя слоями углеродного волокна шириной 200 мм и толщиной 0,111 мм в пределах 1/3 пролета балки, а для крепления используется продольный борт из углеродного волокна шириной 100 мм.