מבוא להתנהגות בזמן-Dependent בהתרגשות

מפרישים וברים הם עמוד השדרה של מבנים מודרניים רבים, מגשרים ארוכי טווח ועד למוסך החניה של העלייה הגבוהה.על ידי הצבת הפלדה תחת כוח דחוס, מהנדסים יכולים להתמודד עם הלחץ הרביר כי בטון לבד לא יכול להתנגד.מעל עשרות שנים של שירות, עם זאת, שני מרכיבים נפרדים אך מעורבים של זמן תלויות זמן ו- #8212; מתח ועייפות de the prestressing את המנגנונים דרמטיים של אובדן משמעותי, בעוד הם יכולים לפתח מתחמי פלדה, או לחץ דם משמעותי, תוך כדי שיפור משמעותי, עיצוב של מתח, או לחץ דם, עיצוב של זמן, או מתחמיצים, הם גורמים משמעותיים, כלומר, הם עלולים, כלומר, כלומר, מתחמיצים, כלומר, כלומר, מתחמיצים, מתחמיצים, עיצוב של זמן קצר יותר, או מתחמי לחץ דם, הם גורמים משמעותיים, שיטות לחץ דם, כלומר, שיטות טיפול פסיכולוגיים, עיצוב, מתחמיכים, מתחמיים, מתחמיים, או מתחמיים, מתחמיים, הם גורמים משמעותיים, מתחמיים, מתחמיצים, הם מתחמי לחץ דם, תוך כדי שיפור, תוך כדי שיפור, תוך כדי שיפור משמעותי, תוך כדי שיפור משמעותי, עיצוב, הם גורמים משמעותיים, תוך כדי שיפור זמן

מה זה Craep in Prestressing Steel?

Creep הוא הזמן תלוי, עיוות בלתי הפיך של חומר תחת לחץ קבוע או לאט משתנה מתחת כוח התשואות. עבור prestressing פלדה, מצמרר כהמשך הדרגתי של הנוטה. elongation זה מקטין את כוח טרום מתח יעיל (הנקרא אובדן טרום מתח), אשר בתורו יכול להגדיל את הלחץ Tenile בסדקים קונקרטיים, רחבים (מפחיתה) אך הוא עדיין בולט על פני גשר קלוינטנסיכות אופיינית (R) אבל הוא עדיין על פני 0.

זן המצמרר מתואר בדרך כלל בשלושה שלבים:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (החליפה) ,הקצב הזנים יורד במהירות עם הזמן, כאשר הפירוק נע וסידור מחדש.
  • (ב) ⁇ :0 (במקום) , ⁇ 1 (ב) ,התנשאו על ידי עלייה של פירוק מבוקרת דיפוזיה.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (ב) ,הקצב המזן מאיץ בשל צוואר, מיקרו-לקומים, או ריצוף גבול דגנים, המוביל לקרע.

תחת רמות טרום טיפוסיות (0.6 עד 0.8 פעמים הכוח הרבני האולטימטיבי), הפלדה פועלת בעיקר במשטרים ראשוניים ובתחילתיים המצמררים, עם צץ רטיטריטרי לא ניתן לזניח אלא אם הטמפרטורות הופכות גבוהות.

גורמים המשפיעים על קריפ ב Prestressing Steel

שיעור ה-Switch תלוי במספר פרמטרים עיקריים:

  • (ב) רמת ה-FLT:0) רמת ה-Creep: 1:1 (קריפט) מגבירה את המתח הלא ליניארי עם לחץ ראשוני גבוה יותר מאיץ את ההפסדים המצוללים.
  • (FLT:0) Temperature:FLT:1 אפילו טמפרטורה צנועה עולה (למשל, חימום סולארי של נוטה גשר) יכול להכפיל או משולש את שיעור הזינוק.
  • (FLT:0) קומפוזיציה ומיקרו-מבנה: FIRLT:1 , Quenched ומזג פלדות גבוהות (למשל, ASTM A416) יש מבנים דגנים דקים יותר שמשפרים התנגדות חליפת בהשוואה לציונים רגילים.
  • (FLT:0) הרפיה סטרסבית: 1FLT בשעה שמצמר הוא מונחה מתוח, הרפיה מתח היא התופעה המשלימה שבה הלחץ מתקלקל תחת לחץ קבוע.Prestressing מערכות ניסיון הן במקביל; תקנים לעתים קרובות מתייחסים אליהם יחד כמו אובדן טרום מתח משולב.

קודי עיצוב בינלאומיים (ACI 318, AASHTO LRFD) מספקים נוסחאות אמפיריות כדי להעריך הפסדים מצמררים המבוססים על יחס ראשוני למתח וטמפרטורה מכוננת.לדוגמה, PCI (Precast/Prestressed Concrete Institute) ממליץ על מקדם מצמרר המהווה את האפקטיביות עבור טמפרטורה ורמת מתח.

הבנה של Fatigue in Prestressing Steel

עייפות היא הנזק המבני הפרוגרסיבי, המקומי המתרחש כאשר חומר נתון להטעינה מחזורית.ב prestressing פלדה, עייפות נזק מתגלה כצמיחה איטית של אחד או יותר סדקים, אשר בסופו של דבר עשוי להפיץ לגודל קריטי ולגרום שבר פתאומי, שברירי. Fatigue הוא גורם מוביל לכישלון בגנים של גשרים וחניה כי ניסיון פלוג, חי, רוח רפאים.

תהליך העייפות מחולק לשלושה שלבים:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ 1:1 בנקודת ריכוז מתח (למשל, פגמים על פני השטח, חרות קורוזיה, חוט של עיגון), סדקים קטנים מיקרוסקופיים לאחר מספר מסוים של מחזורים.
  • (ב) ⁇ :0) ,(ההתמ"ג): "הההתרחש" גדל באופן מצטבר עם כל מחזור עומס.הקצב הצמיחה יכול להיות מתואר על ידי חוק פריז: FLT:2da/dN=C ( ⁇ K)mFLT:3, שבו ⁇ K הוא טווח הלחץ ו- C, m הם קבועים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (בפרקים:0) , כאשר הפצח מגיע לאורכו קריטי, החלק השני של הצלב אינו יכול לשאת עוד את העומס העליון, ואת הקרעים של הטיגון.

מטעני שומן במבנהים

עומסי עייפות אופייניים כוללים:

  • תנודות הנגרמות על ידי תנועה ועומסי חיים על גשרים (עומסי רעל, כלי רכב נעים).
  • תנודות מושרה על גשרים של כרוב או השעיה.
  • אופניים בשל קרינה סולארית יומית.
  • רטטים מועצמיים במבנים תעשייתיים.

העוצמה העייפות של פלדה מתחננת נקבעת על ידי ה-FLT:0endurance LimitFreaLT:1LT - הלחץ amplitude להלן אשר הפלדה יכולה לעמוד באופן תיאורטי במספר אינסופי של מחזורים.עבור סטרנדים בלחץ גבוה, הגבול הסיבולתי הוא בדרך כלל כ 10-20% של כוח ה- Tenile האולטימטיבי (UTS) ב 2× 106 מחזורים באוויר, אך באופן משמעותי בסביבות קורוזיות (correrosive).

Fatigue vs. Stress-Corrosion Scing

חשוב להבחין עייפות ממשבר לחץ (SCC) בעוד שניהם כרוכים סדק תחת לחץ רביר, SCC מונע על ידי סביבה קורוזית מסוימת מתח סטטי, ולא עומס מחזורי.עם זאת, בפועל, השניים יכולים אינטראקציה: טרום-existing קורוזיון פועל כמו העלאת מתחים בעלי ערך גבוה - תופעה ידועה בשם קורוזיאורוסים של מתכת: 1 LTX:

הבדלים מרכזיים בין קריפ ושומן

למרות שניהם מנגנוני כישלונות תלויים בזמן, חלחול ועייפות שונים באופן יסודי בסיבותיהם ובגילויים שלהם:

Aspect Creep Fatigue
Loading type Constant or slowly varying stress Cyclic (repeated) stress
Deformation Gradual, permanent elongation (strain increase) Localized crack growth; minimal overall deformation until fracture
Time to failure Often long-term (months to decades) except at high temperatures Can occur in a few thousand cycles (e.g., high-amplitude loading) or many millions
Temperature sensitivity Highly sensitive; rate increases exponentially with temperature Less sensitive, but elevated temperature can accelerate
Failure mode Necking, cavitation, ductile rupture (if tertiary stage reached) Brittle fracture at a localized crack
Primary mitigation Reduce sustained stress, use creep-resistant alloys, control temperature Minimize stress ranges, avoid stress concentrations, protect from corrosion

ביישומים מתחזים, שתי התופעות יכולות לפעול בו-זמנית, במיוחד גשרים שבהם עומס מת מתמשך (הייצור המצטב) משולב עם עומסי חיים חוזרים (הייצור עייפות) מחקרים מראים כי אובדן המצחל יכול להפחית את הלחץ הממוצע על נוטה, אשר מעט מוריד את הלחץ amplitude ולמעשה להאריך את חיי העייפות - אבל זה פער הסחר מורכב ויש להעריך על בסיס מקרה-ידי רצף: FLTs דו"ח על ביצועים קונקרטיים כגון: HFR.

השפעה על אינטגרציה ותפקוד שירות

הן מצמררות והן עייפות יש השלכות ישירות על הבטיחות והביצועים של מבנים קונקרטיים מוכים:

  • (FLT:0)Los of prestress:FLT:1 Creep בשילוב עם רגיעה פלדה יכול להפחית את המתח היעיל על ידי 10-20% על חיי העיצוב.זה מוביל לסדקים רחבים יותר, השתקפות מוגברת ולהפחית כוח Shear.
  • (FLT:0) סיכון מוגבר של קורוזיה: איור 1:1 סדקים Wider מאובדן מתח לאפשר לחות וכלורידים להגיע פלדה, מאיץ עייפות קורוזיה.
  • (FLT:0)Sudden, כישלון קטסטרופלי: FLT:1 , שברים שומניים מתרחשים בדרך כלל ללא אזהרה, כמו סדקים לגדול מבפנים עד שהחלק הנקי הנותרים לא יכול לשאת יותר את העומס העליון.
  • (ב) ⁇ :0) ,התמדה: ⁇ 1:1 , יכול לגרום לשעת חירום של גבול דגנים, לגרות את הפלדה ולהקטין את יכולתה לפענוח לפני השבר.

מחקרים מצביעים על סיכונים אלה.ההתמוטטות של גשר Mjøsa (Norway) הוטבעה בעייפות של נטים מתחופים בשילוב עם קורוזיה.חקירות גילו כי ניקוז לא מספיק מלח מרתיע ויצר סביבה קורוזית אשר קוצרה באופן דרסטי את חיי העייפות של הצלעות.

שיטות בדיקה ומדד

הערכה אמינה של צץ ועייפות דורשת בדיקות מיוחדות הן במעבדות והן במסגרות שדה.

בדיקת Creep

בדיקות צואה סטנדרטיות (למשל, ASTM E139) כרוכות ביישום עומס קבוע של פלדה דגימות בטמפרטורה מבוקרת תוך מעקב מתמיד של רצף, עבור strands, יצרנים באופן שגרתי בדיקת רגיעה מתח (התופעה הקשורה) על ידי טעינה סטרנד לכוח מטרה ולאחר מכן להחזיק אותו באורך קבוע תוך מדידה של כוח על פני 1000 שעות.

בדיקת עייפות

בדיקות עייפות (ASTM E466, E468) כפופות למחזור לחץ סינוסאידים (בדרך כלל בין עומס מינימלי ומרבי) בתדר של 1-20 הרץ.עבור strands, בדיקות מבוצעות על 7-wire סטרנדים עם עוגן כדי לשכפל תנאי עומס אמיתיים (Fho-Fros) באופן נרחב יותר ויותר קבוע.

Nondestructive Assessment (NDE) בשדה

עבור מבנים בשירות, מדידה ישירה של נזק רפלק ועייפות היא מאתגרת מהנדסים להסתמך על:

  • (ב) ⁇ 0 (א) פליטת פליטת אש (AE): ⁇ F1) מדגימה את הצליל הגבוה של הפסקות חוט או ירידה בזמן אמת בזמן הטעינה.
  • (ב) ⁇ :0 מ"ג'ל פלוקס: ⁇ 1 (ה) אזורים של חוטים שבורים באנטונים לא ממונונים על ידי סריקה של הפטפט עם מגנטי.
  • (FLT:0) מדדי אימון וחיישנים אופטיים סיבים: אנדרל 1) ניטור זנים חולפים לטווח ארוך בקו הבטון הסמוך לנטינים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אסטרטגיות של עיצוב ותחזוקה

טיפול בפלאש ועייפות דורש גישה רב-שכבתית מבחירה חומרית באמצעות ניטור ארוך טווח.

מדדי מדרגה

  • השתמש פלדה עם שיעור ההרפיה נמוך מוכח (LR) כיתה ASTM A416 "הרפיה נמוכה" סטרנדים עוברים טיפול תרמו-מכני המפחית הפסדים ארוכי טווח עד 60% בהשוואה לסטרנדים בלחץ.
  • ציין פלדות microalloyed microalloyed (עם וניל, חנקום, או טיטניום) עבור שיפור ההתנגדות.
  • החל ציפויי מגן (zinc galvanizing, epoxy ציפוי, או corrosion-resistant alloys) כדי להפחית את עייפות קורוזיה.

המונחים: design-Level Measures

  • להגביל את הלחץ הממושך ביותר ל מתחת ל-70% מה- UTS כדי להישאר בתוך משטר המצטיף העיקרי.
  • לספק כיסוי קונקרטי מספיק וניקוז כדי למנוע צבירת לחות בעגבניות נוטה.
  • השתמש פרופילים פרבוליים או דרסטיים כדי להפחית את טווח הלחץ בחלקים קריטיים.
  • עבור חברי גשר רגישים לעייפות, עיצוב טווח הלחץ של עומס חי להיות מתחת למגבלת עייפות קבוע הדגול (CAFL) עבור כיתה פלדה.
  • עיגוןים וזוגות מפורטים למזער ריכוזי מתח; מעברים חלקים ומשטחים משוריינים יכולים לשפר את חיי העייפות על ידי גורם של 2-5.

הערכה ותחזוקה

  • יישום תוכנית בדיקה מבוססת סיכון עם מרווחים המבוססים על הגיל, נפח התנועה וחשיפה סביבתית.
  • ביצוע בדיקות חזותיות תקופתיות עבור מכתים חלודה, סדק של בטון ליד עיגון, או חוטים חשופים.
  • השתמש בשיטות בדיקה לא הרסניות כפי שתואר לעיל, במיוחד באזורים בסיכון גבוה כגון מתחת לסיפון גשר ומפרקי הרחבה.
  • כאשר חוטים שבורים נמצאים, יש לנפץ את הנוטה המושפעת ולהחליפם במידת האפשר, או להשלים עם מתח חיצוני.
  • שמור על תיעוד של הפסדים מתח במשך זמן באמצעות ניטור של כוחות חיתוך ובדיקות עומס תקופתיות.

מגמות עתידיות ודרכים מחקר

מחקרים מתקדמים נועדו לשפר את ההבנה והניהול של חלחול ועייפות בפלדה מתחננת:

  • (FLT:0) מודלים מחזור חיים: חליל 1 (למשל, רשתות Bayesian) משלבים צבירת צ'רץ ועייפות עם התקדמות קורוזיה כדי לצפות חיי שירות שנותרו בצורה מדויקת יותר.
  • (FLT:0) פלדה ביצועים גבוהים: FLT:1eur New Metallurgical Path, כגון quenching and self-tempering (QST) ועיבוד מבוקר תרמומיאני (TMCP), מייצרים פלדה עם מבנים מיקרו דקים יותר המתנגדים הן לזחול והן לעייפות.
  • (FLT:0) ניטור חכם: ⁇ FLT:1 ; Embedd סיבים Bragg grating (FBG) חיישנים יכולים למדוד מתח וטמפרטורה ברציפות, ומאפשר הערכה בזמן אמת של הפסדים prestress וגילוי מוקדם של התנהגות בלתי-אטומית.
  • (FLT:0) תאומים דיגיטליים: 1) תאומים דיגיטליים סטרקטיאליים משלבים נתונים, רשומות בדיקה ומודלים חומריים כדי לדמות את האבולוציה של נזקי מצמרר ועייפות, תמיכה תחזוקה מבוססת מצב.
  • החוקרים משתמשים ברשתות עצביות המוכשרות על מסדי נתונים גדולים של תוצאות בדיקת עייפות כדי לחזות את חיי העייפות ליצירות פלדה חדשות וסביבות.

מסקנה

Creep ועייפות הם שניים מהמנגנונים המשמעותיים ביותר לטווח ארוך של מרכיבי פלדה מתחזים. Creep לאט לאט שוחק את כוח טרום-הדחקה, בעוד עייפות יכולה לנקז ולגדול סדקים שמובילים לשבר פתאומי.אפקטים שלהם מוגדלים על ידי גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה וסוכני קורוזיה.

(ב) לקריאה נוספת, מתייחס ל-FLT:0.200.2R.1.2R.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.