פלדה מתחננת עושה יותר מאשר פשוט כוחות בריונים נגדיים בטון; זה reshapes ביסודו איך מבנה מגיב נזק ועומסים בלתי צפויים. כאשר מעצבים מבינים את האינטראקציה בין פלדה גבוהה סטריאנטים לבין המערכת המבנית הכוללת, הם פותחים כלי רב עוצמה לבניית גשרים, מוסכיות חניה, גגות לטווח ארוך, תשתיות קריטיות אחרות.

מכניקה של Prestressing Steel

פלדה מוקדמת כוללת בדרך כלל שבעה סטרנדים חוטים, חוטים בודדים, או ברים סגסוגת גבוהה סטרנגית, כל המיוצרים לחוזקות פריים מוחלטים החל מ 1,720 עד 1,900 MPa. יכולת זו היא בערך שלוש עד ארבע פעמים כי של עומסי גלגול קונבנציונליים פלדה.הפלדה הוא הדגיש לרמה מבוקרת - בדרך כלל 70 עד 80 אחוזים של הכוח האולטימטיבי שלה - לפני התרופה קונקרטית או מגיע כוח מתאים לאחר דחיסות.

שתי שיטות יישום ראשוניות קיימות: ב-FLT:0 [הקדמה] ל- 1:1, הפלדה מתחה נגד נביחות, בטון הוא נסחף סביבו, ולאחר ריפוי הכוח מועבר ל קונקרטי באמצעות האג"ח: InFLT:2post-tensioninginging שלבים של חיזוקים 3FLT, דוקטרקטים הם מוצבים לתוך הבטון, פלדה מוכנסת ומדגישה לאחר ריפוי, בשלבים המוקדמים ביותר של שירות פעיל.

תכונות חומריות ⁇ to Redundancy

התנהגות הלחץ של פלדה מתח שונה פלדה קלה.Prestressing פלדה מציג נקודת תשואה גבוהה יותר אבל משיכה נמוכה יותר בקרע - בדרך כלל 3 עד 4 אחוזים סך הכל ההארכה בהשוואה ל -10% עד 12 אחוזים עבור פלדה קלה. זה ירידה דיקטיבית יש השלכות ישירות על אדמוניות מוגברת: בעוד כי prestressing פלדה יכול לשאת כוחות גבוהים מאוד, זה יכול לא מספיק למתוח כדי מוטציות גדולות, 000, 000, 000 מחסומים מופחתת, עם זאת, 000 דחיסה קלה, עם זאת, יכול לספק את זה יכול לספק את זה יכול לספק את זה יכול להיות דחיסה קלה, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, 000 דחיסה קלה, 000 דחיסה, 000 דחיסה, עם זאת, 000 דחיסה, 000 דחיסה, 000 דחיסה קלה, עם זאת, עם זאת, עם זאת, 000 דחיסה יכול לספק את זה יכול לספק את זה יכול להיות מסוגל לשאת את זה יכול להיות מסוגל לשאת את זה יכול להיות מסוגל לשאת את זה יכול להיות מסוגל לשאת את זה יכול להיות קשה יותר, 000 דחיסה, 000 דחיסה קלה, 000 דחיסה, 000 דחיסה, 000 דחיסה קלה, 000 דחיסה, 000 דחיסה

Redundancy ו התלות שלה על נתיבים רבים-Load

אדמוניות סטרקטיטורי היא הנכס המאפשר מבנה לשמור על יציבות ולהמשיך לשאת עומס לאחר כישלון של אחד או יותר רכיבים. Redundancy הוא לא רק על כוח נוסף; זה דורש נתיבי עומס חלופיים שיכולים לעסוק כאשר נתיב ראשוני הוא נפגע.בטווח פשוט לקבוע סטטי פשוט בדבורה, כשל אחד מוביל לקריסה.

המונחים: Redundancy

מהנדסים לעתים קרובות להעריך את אדמוניות באמצעות גורמים במערכת או על ידי הערכה של היחס של העומס האולטימטיבי של המבנה הפגום לטעון האולטימטיבי שלם.מבנה עם יחס undancy מעל 1.0 תחת אירוע עיצוב (למשל, אובדן של עמודה או נוטה) יכול לשרוד ללא התמוטטות כללית.Prestressing פלדה תורמת ישירות ליחס זה על ידי מתן אלמנט נוקשה, גבוה, חזק, אשר יכול לעסוק במהירות לאחר ההעברה של מערכות בטון אפילו לפני הלחץ יעיל ביותר.

התפלגות מחדש של מכניזם במבנהים

כאשר העומס מוחל על חבר בטון מולחץ, הכוחות הפנימיים משותפים בין פלדה המחוננת לבין החלק הבטון.אם נוטה או קבוצה של טרופים, או אם הסדקים הבטניים מתרבים, הכוחות חייבים להפיץ מחדש.

  • (FLT:0) פיתוח אזור דיכוי: 1FLT:1 בסעיף שהוגדר תחת לחץ, בלוק הדחיסה הבטונית מעמיק ככל העולה, ומספק זרוע מינון פנימי חלופי שיכול לאזן את הרגע גם לאחר אובדן חלקי של מתח.
  • (FLT:0Engagement of Varie Re חיזוק מתון:FLT:1 Bonded Steel ברים קלים, אם זה קיים, לפעול כמערכת של כוח משני, לאחר הובלת נטיות נכנעים או קרע, הפלדה המתונה ממשיכה להתנגד למתח עם דיקטטורה גדולה יותר, ובכך מאפשר חלוקה מחדש.
  • (FLT:0) הפצת מחדש של קרן בורות רציפה:1 במבנים קבועים, צירים מפלסטיק יכולים להיווצר בחלקים עם יכולת סיבובית נאותה.
  • (FLT:0) פעולות אימוניות באנטונים: 1FreaLT:1) בדבקות לאחר התגברות, הזן נע נע משתנה מסעיף צלב אחד למשנהו.לאחר כישלון מקומי, ניתן להעביר מתח מאזור הפגום לאורך פרופיל נוטה, צמצום ריכוזי מתח.

התפקיד הקריטי של בונד

מערכות מחוסמות בקפידה מספקות ונדוניות גבוהות בהשוואה למערכות לא מובנות. במערכת מקושרת, הלחץ בפלדה אינו קבוע לאורך אורך; זה משתנה עם הדיאגרמה הרגעית אם אחד חסר, לחץ הפלדה בסעיפים הסמוכים יכול להגדיל במהירות כי הלחץ הבטון קשור למתח פלדה באמצעות האג"ח.זה מאפשר למערכת לעסוק יותר נוטה נגד העומס המתושם, כמעט כל כך שנותר מאובדן קבוע של מערכת פלדה או ירידה קבועה של אובדן קבוע של פלדה (או ירידה) על פני הקשר.

כיצד לקדם פלדה באופן ישיר משפר את Redundancy

מניעת השפעות פלדה על undancy דרך חמישה ערוצים נפרדים:

  1. יחס גבוה למשקל:0 (FLT:0) יחס של כוח-משקל: חומר פחות מ-1 נדרש כדי להשיג את אותה יכולת, ומאפשר מרחב נוסף לגישור קלה ולנתיבי עומס חלופיים.
  2. (ב) ,0) סדקים: FLT:1 על ידי שמירה על הבטון בדחיסה תחת עומסי שירות, דיכוי מוקדם סדקים.זה שומר את כל החלק יעיל יותר, שיפור הנוקשות ומאפשר חלוקה חלקה יותר מחדש כאשר עומסים מופיעים.
  3. (FLT:0) מפריטיל טונון הפריסה: FIRLT:1 מעצבים לעתים קרובות לארגן עשרות צלעות בודדות או ברים בתוך קרן בודדת.הכישלון של סטרואנט אחד בדרך כלל אינו גורם להתמוטטות מיידית כי הצלעות הנותרים יכולים לספוג את הכוח הנוסף - בתנאי אזורי העוגן וכוח קונקרטי הם נאותים.
  4. (FLT:0) התאוששות בלתי סופית לאחר העלאה: ההרחבה 1 (אם הסרת עומס זמני, חברים מנוסים חוזרים לעתים קרובות למצבם המקורי עם עיוות מינימלי של שאריות, שמירה על ונדנציה מחדש לאירועים עתידיים.
  5. (FLT:0) יכולת ההארכה: דחיסה ממתיחת מעלה את עוצמת הרדאר של הבטון ומפחיתה את הצורך בהתפרצויות כבדות.זה משפר את העוצמה הכוללת של המערכת המבנית, ומאפשר ל- Shear להפיץ מחדש לאחר סדקים באינטרנט.

ניתוח השוואתי: Prestressed vs. Non-Prestressed Systems

השוואה ישירה בין בטון חזק (RC) דבורים ו בטון prestressed (PC) beams מדגישה את הפקעת הסחר ב Redundancy. RC beams בדרך כלל יש יותר דביליות, עם יכולות ארוכות של פלדה מתפתלת מעל 10%.זה מאפשר סיבובים גדולים ופרקות נרחבות של רגע לפני כשלים במחשב, מצד שני, יש נמוכה יותר דבילות אבל בתנאים רחבים יותר ותחת שליטה.

עם זאת, היתרון האמיתי של מתיחה מופיעה בהתנהגות המערכת. גשר PC מתמשך girder עם נוטה מחוברת יכול לקיים את אובדן של פיר שלם ללא התמוטטות מוחלטת אם התקופות הסמוכות נועדו עם חיזוק רציפות מספיק ואם פלדה prestressing ב flange העליון יכול לפעול כמו חיזוק רגע שלילי.

קודים של ACI 318-19 ו-AASHTO LRFD מכירים במפורש את תרומתו של דחייה על ידי מתן גורמים התנגדות גבוהים יותר עבור מערכות מתוחות רצופות, בתנאי שהאורך הבלתי מובנות של נוטה מוגבל וכי לפחות שני נוטה מסופקים לאזור הפלסטיה 1LT:1.

תכנון הנדסי עבור מקסימיזציה Redundancy

השגת ריצוף גבוה עם פלדה מתחזה דורש החלטות מכוון במהלך שלב העיצוב.האסטרטגיות הבאות הוכחו יעילות:

  • (FLT:0) מימיזציה של אורך בלתי מוזנח: קיד 1 (במקום אפשרי, השתמש נוטה מחובר במלואו ספוג לאחר הלחץ.אם יש צורך בנטינים ללא מנוס (למשל, בסדקים שבהם יש צורך בהתאמות מתח עתידיות), לספק חיזוק נוסף באותו אזורי מתח.
  • (FLT:0) לספק מספר נוטה לסעיף קריטי: ibph:1 דיסטריוטים כוח מתחודד בין מספר נוטה קטנים יותר מאשר חבילה גדולה אחת.
  • (FLT:0) עיצוב עבור קרע נוטה: 1FreaLT:1 במבנים קריטיים (למשל, גשרים ארוכי טווח, כלי טיס של כלי טיס גרעיניים), לבדוק במפורש את המקרה של אחד או שניים נוטה להיכשל.
  • (FLT:0) קיצור של דוקטרינה: FLT:1 Confine בטון באזורי דחיסה עם משבות מעוקלות או חיזוק ספירלי כדי להגדיל את יכולת הלחץ הדחיסה.זה מאפשר לטבוליות לייצר עם יכולת סיבוב מספיקה.
  • (FLT:0) רגעים משניים:FLT:1 ב- post-tensioned beams, המחמיר גורם שניות משניות (hyperstatic) רגעים אלה יכולים לשנות סימן תחת עיוותים גדולים, עלול להפחית את היעילות של חלוקה מחדש. השתמש בניתוח לא ליניארי כדי ללכוד את ההשפעות הללו.

עיצוב Garage החנייה

במבנה חניה בן חמש קומות, מעצבים השתמשו 16 נוטה מחוברים לגנדר. במהלך שריפה, מפרץ אחד חווה כשלון נטוון מקומי בשל ספיגה בטון. 15 הטיונים הנותרים, יחד עם חיזוק גבוה מתון, חילק מחדש את העומס למסגרות סמוכים.המבנה נשאר פונקציונלי עד ביצוע הניתוח פוסט-שבעט הראה כי יחס הריצוף האדום עלה על 1.25, נוטה לייחס את העומס לפסדונות קלים של נוכחות פלדה מתמשכת.

יישומים אמיתיים ומקריות

כמה מבנים בולטים להוכיח את יעילותה של פלדה מתחוננת לספק אדמוניות במהלך חלוקת העומס:

  • גשר השמש סקייווי (פלורידה): ראטפל 1: 1 (גשר הכבל הזה, הכבל, משתמש בגימי ארגז בטון בעלי לחץ גבוה לאחר התנגשות כלי שיט בשנת 1980 (אשר התמוטטה תקופת גישה לא ממוקדת), עיצוב חלופי הועסק בטרונים מכוונים אדומים בכל פלח.
  • (FLT:0King's Cross Station Re Development (לונדון): 1:1 מבנה הגג האיקוני משתמש קשתות בטון מודבקות עם נטיות מחוברות פנימית. במהלך בנייה, אחד נוטה ירד בעגן, אבל ההודות בשפל הנותרים מנעו כל מצוקה מבנית מיידית, המאפשר תיקונים להיות מתוכנן ללא הסגר.
  • (FLT:0) חניון שדה התעופה טוסקואה: אנדרט 1 A 2004 רעידת אדמה גרמה לפצח נרחב במספר עמודות חניה.חלקים מזחלות מעמודות פגועות לטורות שלמות, מניעת קריסת פרוגרסיבית.הטבע של הנתנים הבטיח כי עלייה בלחץ באזורים לא מזוומים היו מוגבלים.

For further reading on the performance of prestressed structures under redistributed loads, consult ACI 440.1R-15: Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with FRP Bars and the fib Bulletin 72: Prestressed Concrete Structures with Tendon Rupture.

אתגרים ומגבלות

בעוד פלדה מפרצת מציעה יתרונות רבים של ונדוניות, מהנדסים חייבים להיות מודעים למגבלות שלה:

  • (FLT:0)לו דוקטרקטיות בקרע: אנדרל 1 כפי שצוין, prestressing פלדה יש אור ארוך טווח מוגבל.ב מבנים עם ביקוש גבוה סיסמי, monotonic ductility עשוי להיות לא מספיק כדי להשיג את הסיבובים הרצויים.
  • (ב) אם נכשל העוגן נוטה:0) , כל הכוח המניע באנטונו איבד את אורך מלא.במערכות עם מעט נוטה, זה יכול להפחית את הפרטים הראויים של לוחות הנושא וחיזוק המגבלות באזורי העוגן הוא קריטי.
  • (ה) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) נוטה אגרסיבי קורוזיה: ⁇ 1 בסביבות אגרסיביות, קורוזיה יכולה לגרום לנפיחות מקומית וקרע פתאומי.

מגמות עתידיות בעיצוב Redundancy עם Prestressing Steel

מחקר וניסיון מעשי ממשיכים לחדד את השימוש בפלדה של הפרה של עומס להפצת עומס מחדש.מגמות מתפתחות כוללות:

  • (FLT:0) עיצוב מבוסס על פורפורנס: מעבר לכמויות פרוטון מרשם, מהנדסים משתמשים כעת בניתוחים סטטיים ודינמיים שאינם לינאריים כדי לבדוק באופן מפורש את הצפה תחת תרחישי נזק מוגדרים.
  • (FLT:0) נוטה חכמים: 1) חיישנים Embedded בסטראנדים prestressing יכול לפקח על שינויים בלחץ בזמן אמת, התראה על מפעילי לעומסים או נזק פוטנציאלי לפני יכולת חלוקה מחדש היא עלה.
  • (FLT:0) פלדה גבוהה סטריבית עם דיוקים משופרים:FLT 1:1 ⁇ חדש, כגון פלדות מיקרו-סוייד ו בטון אולטרה-ביצועים גבוה, לאפשר הפרה של פלדה עם אורכות עד 6% תוך שמירה על כוח גבוה, לחדד את הפער בין כוח ודוכסות.
  • (FLT:0) מערכות מוכות למניעה: FIRLT:1 , יסודות קונקרטיים Precast עם קשרים לחוצים מציעים בנייה מואצת ו אדמוניות טעונה אם החיבורים נועדו עם פרטים דוקטריליים.

מסקנה

פלדה מתחננת אינה רק כלי לקביעת שליטה או להאריך; היא מרכיב בסיסי ביצירת מערכות מחוספסות מבניות, כוחה הגבוה, הסדר רב-סטרו, ויכולת לשמור על בטון בתנאי שירות לתרום לעומס רב עוצמה לאחר נזק.עם זאת, מהנדסים חייבים לצמד חיזוק פעיל זה עם דיקטיות נאותה של פלדה קלה, פירוט קפדני של אזורי העוגן, ובחירה מכוונת של מערכות יחסים מתוחכמות, אפילו תחת צורך עקרונות חסימתם, כאשר הם זקוקים למניעה, כדי להשיג את אותם.