Að setja byggingum „ósjáanlega skjöldu“: hvernig auka kolefnisvíefplötur markverða styrk á staðfestingu og þyngdaburðargetu?

Eiginleikar efna: Létthætt og hásterkt „svartur gull“

Sterka koltrefjapönnur leiða aðallega af framúrskarandi efnaeiginleikum þeirra. Tögunsterkur þeirra er margfaldur, eða jafnvel meira en tíufaldur, tögunsterkur venjulegs steins, en þyngd þeirra er aðeins um fimmtundi hluti þyngdar steins. Þessi létthæð og hásterka gerir þá hæfari til að veita mikla ytri töguáhrif á byggingu með mjög lítil sniðflöt.

Þegar koltrefjapönnur eru festar vandlega við töguhluta betongliða (t.d. bjálkar og grunnplötur) með hávirkum byggingalíma, er það eins og að bæta við ytri „sínu“ á liðinn. Þegar byggingin er álagð, deilir hluti töguáhrifanna – sem áður voru allar færðar af innri styrkjun – nú þessari hásterku „sínu“, sem þannig aukar beygjuþol liðsins átökum.

Vélræn galdra: Stjórnun á gerðarbreytingu, tvöföldun stífleika

Aukning á þyngdaburðargetu er „stífleiki“, en aukning á styrk er „sterkti“. Stífleiki er einfaldlega geta uppbyggingar til að standa á móti gerðarbreytingu. Kohlfrumplötur hafa einnig mjög góða afstaða við þetta; ástæðan liggur í því að þær geta áhrifamiklar takmarkað útbreiðslu rissa í steypu.

Þegar steypubjálka án styrkis er sett undir álag munu risarnir halda áfram að opnast og lengjast, sem veldur brotun (gerðarbreytingu) bjálkans. Kohlfrumplötur virka hins vegar eins og fjöldi „takmarkana“ og halda rissunum vel í gæslu svo að þeir ekki breidist út.

1. Takmarkun á rissum: Kohlfrumplötur vinna saman við steypuna til að takmarka þróun á rissbreidd og -dýpt í lægsta mögulega mæli.

2. Minnkað brot: Þegar rifun er undir stjórn er heildarréttur hlutarins viðhaldið, sem náttúrulega gerir hann minna viðkvæman fyrir ‘beygingu’. Rannsóknargögn sýna að miðju-brot hlaupins má minnka um 44–49% eða meira eftir að hlaupinn hefur verið styrktur með spennðum kolefnisplötum. Þetta táknar mikla verbætingu á beygju-stífleika byggingarinnar.

3. Aukin sker- og snúningstöfugleiki: Þegar kemur að sker- og snúningstöfugleika er hægt að ná miklum árangri einnig með sérstökum uppbyggingum, til dæmis krosslagðum kolefnisplötum, sem bæta sker- og snúningstöfugleika hlutarins í skássniðum og þannig ná margvíddum árangri.

Tæknilagsþróun: ‘Meistaraverk’ í spennutækni

Þó að venjuleg límun sé ‘virkjalaus’ vart á notkun af krafti, notar tækni fyrspenntra kolefnisplátu „aðgerðarstefnu“. Þetta er „ásinn í ermi“ til að bæta við styrkleika.

Áður en plátan er fest er henni fyrst sett mikil fyrspenna (tögg) og síðan er hún fest við báða enda hlutarins. Þetta er líkt og að fyrspenna bikuhjólskeðju og hefur tvo áhrifamikla áhrifa:

1. Virk „aflesting“: Fyrspennan veldur andstæðri þrýstispennu í töggsvæðinu á hlutnum, sem getur jafnað út hluta þeirra þyngdarafla sem hluturinn var upphaflega að halda, og þannig „aukna léttleika“ hlutarins.

2. Virkjun hárrar styrkleika: Kohlísíldra plötur hafa mjög hár styrkleika, en þær verða að vera undir ákveðinni breytingu á formi áður en þær geta hjálpað við að bera þyngd. Frestspennutækni tryggir að kohlísíldra plöturnar eru frá byrjun undir mikilli spennu, sem gerir þeim kleift að nýta styrkleikafyrirheit sín fullkomlega; því miður er bætting stífleika og þyngdaburðargetu miklu meiri.

Reynslugögn: Sjónvarp á framförum í árangri

Kenning verður að vera stydd með gögnum. Margar verkfræðitilvikagreiningar og rannsóknarverkefni hafa staðfest óvenjulega áhrifavald kohlísíldraplóta:

Við styrkingu eldri brúar sem hafði verið í notkun í 20 ár leiddi notkun prestressaðra kohlísíldraplóta til meðaltalsminnkunar á spennu um 50 prósent og brotshvolfun um 49 prósent í aðalbjálknum undir þyngd, sem virkilega ‘endurkvækti’ uppbyggingarframkvæmd.

Styrkjun á spennubeton-lykilsbogabro gaf til kynna að brotinu var minnkað um 11,6–21,1 prósent, en stífleiki byggingarinnar var aukin á skilvirkan hátt og nægir kröfum hærra þyngdarmáls.

Í rannsóknarstofnuðu styrkjunaraðgerð á söguverðri byggingu var nýjungatækni sem innihéld grófsefisamsetningu notuð til að bæta landsskjálftusöfnun byggingarinnar frá landsskjálftustig 6 í 7, á meðan geta vegggja og gólfplötanna að bera þyngd var miklu betri.

Ástæðan fyrir því að kolefnisfílurplötur geta miklu aukat stífleika og þyngdaburðargetu uppbyggingar liggur í því að hafa sett efna með háum styrk á réttum stað, þar sem þau eru mest þurft, og hafa nýtt bestu eiginleika þeirra með tækni eins og virka notkun á forskiptingu. Þær eru ekki einfaldlega 'lappir', heldur hágæða 'skjöldur' sem styrkja 'bein og vöðva' uppbyggingarinnar. Fyrir nútíma uppbyggingarstyrkingarverkefni sem leggja áherslu á árangur, léttleika, varanleika og áhorfandi gildi bjóða kolefnisfílurplötur ótvíræða lausn sem er bæði mjög snjall og loforðug.