Karbon Fiber Güçlendirme

Karbon Fiber Güçlendirme – Yapısal karbon fiber güçlendirme

Karbon fiber güçlendirme teknolojisi, çeşitli yapısal türleri karbon fiber güçlendirme ile kirişler, döşemeler, kolonlar, çatı makasları, iskeleler, köprüler, silindirler, kabuklar ve diğer yapılar gibi güçlendirme ve onarımın çeşitli yapısal parçaları için uygundur. 

Temel betonun dayanım seviyesi C15’ten az olmamalıdır. Ayrıca tuğla duvarın bazı mekanik özellikleri de karbon fiber ile güçlendirilebilir.

Karbon fiber güçlendirme veya karbon elyaf, günümüz teknolojisi ile üretilen ve birçok teknolojik alanda kullanılan çok yüksek çekme mukavemetli bir üründür. Karbon fiber güçlendirme çelikten ortalama olarak 4.5 kat daha hafif olan bu ürün aynı zamanda çelikten 3 kat daha mukavemetlidir.

• Karbon fiber genel olarak
• Uzay endüstrisi
• Havacılık ( bazı uçak karoserlerinde yada gövdelerinde )
• Spor araç gövdelerinde
• Askeri alanda
• Elektronik cihazlarda

kullanılmaktadır. Karbon Fiber Güçlendirme yüksek mukavemetli yapısı ve hafifliği sayesinde havacılık endüstrisi gibi alanlarda sivil ve savaş uçaklarının gövdelerinde kullanılmaktadır.

Karbon fiberde ise çekme mukavemetinin yüksek olması ve epoksi ile betonarme yüzeye uygulandığında mükemmel bir uyum ve çalışma sağlaması sebebi ile yapı güçlendirme elemanı olarak kullanılmaktadır. Karbon fiber güçlendirme betonarme kirişlerde donatı yetersizliğinin olduğu durumlarda ( özellikle kiriş açıklıklarında çekme bölgesinde ) çok etkili ve hızlı bir güçlendirme yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Karbon Fiber Güçlendirme diğer bir yönden betonarme döşemelerde de benzeri yetersizlik durumlarında Karbon Fiber Güçlendirme sistemi etkili ve hızlı bir çözüm olarak karşımıza çıkar.

Düşey taşıyıcılarda Karbon fiber güçlendirme ise daha ileri derecede uzmanlık gerektirmektedir. karbon fiber çok yüksek çekme mukavemetine sahip olabilir ancak deprem esnasında düşey taşıyıcılara ( kolonlar ve perdeler ) sadece çekme tesiri gelmez deprem esnasında yapılarımızda en büyük tehlikeyi deprem enerjisinden doğan yatay kuvvet yada kesme kuvveti oluşturur. Karbon Fiber Güçlendirme karbon elyafın kolonlarda kesme kuvvetine karşı çok fazla bir katkısı yoktur bu gibi durumlarda yapı kolonlarındaki kesme kuvvetinin azaltılması yoluna gidilir ve taşıyıcı sisteme betonarme güçlendirme perdeleri eklenir. Karbon Fiber Güçlendirme perdeleri ile kesme kuvveti dayanımı arttırılan sistemde kolonlar eleman bazında tahribatın önüne geçilmesi amacı ile karbon elyaf ile güçlendirilebilir. Bir yapı güçlendirilirken güçlendirme işine ( teoride ) yapıya betonarme perdeler yada çelik çaprazlar eklenerek başlanır. Burada amaç  yatay Karbon fiber güçlendirme arttırılması mevcut elemanlardaki deprem yükünün azaltılarak deprem yükünün yeni eklenen elemanlara gönderilmesi ilkesi ile  kesme kuvvetlerinin düzenli bir şekilde yapı içerisindeki güçlendirme perdelerine dağıtılması amaçlanır. Bu ilke ile güçlendirme çalışması yapıldığında görülecektir ki genel güçlendirme maliyetleri daha düşük çıkacak ve nihai olarak yapı daha sağlam olacaktır.

1. Karbon fiber güçlendirme teknolojisinin (CFRP) kısa tanıtımı

Karbon fiber güçlendirme ile Karbon fiber takviyeli polimerler, yüksek viskoziteli ve yüksek çekme mukavemetli karbon fiber demetlerinden yapılır. Karbon fiber yapısal güçlendirmenin kullanımı aşağıdaki avantajlara sahiptir:

1. A, yüksek mukavemet (sıradan çeliğin mukavemetinin yaklaşık 10 katı), etki iyidir.
2. B ve güçlendirme, yapının korozyon direncini ve dayanıklılığını büyük ölçüde artırabilir.
3. C. Hafif ağırlık, temel olarak yapı ölü ağırlığını ve kesit boyutunu artırmaz; esnek, kesmesi kolay, geniş uygulama alanı;
4. D, basit inşaat (büyük inşaat organizasyonu ve ciro malzemesi yok), kolay kullanım ve iyi ekonomi.
5. E. İnşaat süresi kısadır; bu nedenle, karbon fiber yapısal güçlendirme teknolojisi beton yapı üzerinde daha büyük bir etki yarattı.

Karbon fiber yapısal güçlendirme teknolojisi, çeşitli yapı türleri, kirişler, döşemeler, kolonlar, çatı makasları, iskeleler, köprüler, silindirler, kabuklar ve diğer yapılar gibi güçlendirme ve onarımın çeşitli yapısal parçaları için uygundur. Temel betonun dayanım seviyesi C15’ten az olmamalıdır. Ayrıca tuğla duvarın bazı mekanik özellikleri de karbon fiber ile güçlendirilebilir.

2. Yapısal güçlendirme için karbon fiber güçlendirme prensibi

Bina yapılarını güçlendirmek için kullanılan karbon fiber takviyeli polimer mükemmel mekanik özelliklere sahiptir ve çekme mukavemetleri genellikle bina çeliğinin on katından fazladır. Bununla birlikte, karbon fiber malzeme karbon fiber kumaşa dokunduğunda tüm karbon fiberlerin birlikte çalışması zordur. Yük düşük olduğunda, stres seviyesi daha yüksek olan bazı karbon fiberler önce çekme mukavemetine ulaşır ve çalışma durumunu bırakır. Benzetme yoluyla, karbon lifleri genel arızaya kadar kademeli olarak kırılır. Bağlayıcı kullanımı, karbon fiber birlikte iyi çalışabilir, karbon fiber levhanın çekme mukavemetini büyük ölçüde iyileştirir. Bu nedenle, karbon fiber takviyesi ilk önce karbon fiber levhadaki karbon fiberin birlikte çalışmasını sağlamalıdır, bu nedenle bağlayıcı karbon fiber levhanın güçlendirilmesinde önemli bir rol oynar.

3. Yapısal güçlendirme için karbon fiber güçlendirme mühendislik araştırması

Bir ilaç fabrikasının Baotaisong atölyesi 1984 yılında inşa edilmiştir. Korozif gazın uzun süre korozyona uğraması nedeniyle, üç ince ağ kirişinin alt kirişindeki beton ve çelik çubuklar ciddi şekilde korozyona uğramış, bu da çatlama, gevşeme ve parçalanma ile sonuçlanmıştır. koruyucu tabakadaki betonun aşınması, alt kirişteki çelik çubukların aşınması ve kabarması, çelik çubukların gerilme bölümünün zayıflaması ve yapının güvenliğini tehlikeye sokması. Tasarımcılarla yapılan analizler ve karşılaştırmalar yoluyla, kirişi güçlendirmek için karbon fiber kumaş yapıştırmayı seçmek, korozif gaz erozyonunu önleyebilir ve kirişin hizmet ömrünü uzatabilir.

Karbon fiber güçlendirme

4. Yapısal güçlendirme için karbon fiberin temeli ve öncülü

4.1 yapısal güçlendirme için karbon fiberin temeli

Bir ilaç fabrikası tarafından sağlanan mağaza çizimleri.

Çatı çerçevelerinin korozyonu.

Düğmeli ince ağ kirişinin gerçek gücü.

Beton yapıların güçlendirilmesi için teknik düzenlemeler.

4.2 karbon fiber kumaş yapı takviyesinin öncülü

İlk olarak, donatı referansı için ince ağ kirişli betonu tespit etmek için geri tepme yöntemini kullanıyoruz. Testten sonra betonun gerçek mukavemeti C30’dur.

Tasarım çizimlerine ve yerinde beton ve çelik çubukların korozyonuna göre, alt kirişin çekme mukavemeti iyileştirilmelidir. Bu amaçla, 610 mm genişliğindeki T700s karbon fiber kumaş ortadan ikiye kesilir ve alt kirişin alt kirişinin altına ve her iki yanına iki katman halinde yapıştırılır (ince ağ kirişinin alt kirişinin genişliği 200 mm’dir). Takviyeden sonra, orijinal çelik çubuğun korozyonundan kaynaklanan kesit azalmasını telafi eden ve elemanların taşıma kapasitesini güçlendiren orijinal çekme çelik çubuğun alanı %46 oranında artırılır. Ayrıca, ρmin≤ρ≤ρmax toplam takviye oranı , kullanım gereksinimlerini karşılayabilir.

4.3 Yapısal karbon fiber güçlendirme için karbon fiber tasarımı

Kiriş tabanının genişliği 200 mm ve CFRP’nin genişliği 610 mm olduğundan, CFRP’nin genişlik etkisi ve alt kirişin gerilim aralığı göz önüne alındığında, CFRP iki katmana kesilmelidir, biri 300 mm genişliğindedir. diğeri 310 mm genişliğindedir. İki kat kirişin alt ve iki yanına yapıştırılmalıdır (iki kenarın yükseklikleri 50-55 mm’dir). Köşelere fileto uygulanmalıdır (r > 20mm).

5.  Yapısal güçlendirme için karbon fiberin sonucu

Takviyeden günümüze, beş yıl aradan sonra, aşındırıcı gazların korozyonu altında, şimdiye kadar herhangi bir korozyon bulunmamıştır.