השפעת הטמפרטורות על ביצועי פלדה

פלדה מתחננת היא מרכיב יסוד בבנייה המודרנית, במיוחד עבור גשרים, בניינים גבוהים, מבני חניה, תשתיות קריטיות אחרות. הביצועים שלה משפיע ישירות על הבטיחות, השירות, וארוכות של מבנים קונקרטיים. בעוד תשומת לב רבה מוקדש עומסים סטטיים ודינמיים, וריאציות טמפרטורה מייצגים מתח סביבתי מתמשך שיכול לשנות את ההתנהגות המכנית ואת עמידות של טרום ההנעה לאורך זמן.

הבנה של פלדה ותפקידה

פלדה מתח מורכב חוטים גבוהים, סטרנדים, או ברים מתחים לפני או לאחר מיקום קונקרטי לכפות כוח דחוס על החבר קונקרטי.זה נגדם מתחים של עומסי שירות, עיכוב סדקים ושיפור ביצועים מבניים.הפלדה היא בדרך כלל קר-רקטיבי או מכווץTM להשיג כדי להשיג כוח בין 1,900 או מ"ד,"ר, כמו תקן DIRD.

רמת הלחץ הגבוהה של פלדה (בדרך כלל 70–80% מכוח השפע האולטימטיבי) פירושה שאפילו שינויים קטנים בטמפרטורה יכולים לייצר אפקטים משמעותיים.ההתרחבות הירומית או התכווצות משנה את אורך הטינון, שינוי הכוח לפני הלחץ, בעוד שינויים הנגרמים טמפרטורה בתכונות החומריות (למשל, תשואות, תנודות של גמישות) יכול לשנות את הביצועים, בנוסף, וריאציות אינטראקציה עם סוכנים סביבתיים כגון מנגנונים מאימת לחות.

החשיבות הקריטית של פלדה מתחננת מדגישה את השימוש הנרחב שלה במערכות לאחר נשגמות ו pretensioned. Post-tensioning מאפשר עבור מזחלות דק, טווחים ארוכים יותר, ויעיל יותר לשימוש בחומר.עם זאת, רמות הלחץ הגבוהות גם להפוך את המערכת רגישה לכל סטייה מנחות עיצוב, כולל אלה הקשורים לטמפרטורה.

השפעות על שינויי טמפרטורה על ביצועים

שינויים בטמפרטורות משפיעים על פלדה באמצעות מנגנונים הקשורים בין-תחומיים מרובים.אלה כוללים שינויים ממדיים, שינוי של תכונות חומריות, והאצה של תופעות תלויות-זמן כגון הרפיה וקורוזיון.אפקט נטו תלוי בגודל, משך וקצב של שינוי טמפרטורה, כמו גם את תנאי האיפוק בתוך המבנה.

התרחבות תרמית וחוזה מכניקה

פלדה מתח יש coefficient of תרמי הרחבה (CTE) בדרך כלל סביב 11-12 מיקרומטר / m ° C, בדומה לזה של חיזוק פלדה.באקלים בינוני, תנודות יומיות של 10-20 מעלות צלזיוס לגרום לשינויים אורך של בערך 0.1-0.2 מ"מ למטר של נטייה; עבור 30 מטר נוטה שינוי של 3-6 מ"מ בתדירות גבוהה, כאשר לחץ דם נמוך יותר (מ) הוא עשוי לגרום ללחץ חלקי (D) הוא בדרך כלל) או יותר (מכיוון לחץ דם נמוך יותר) הוא בדרך כלל, כלומר, כלומר, כלומר, הוא בדרך כלל, הוא לחץ דם נמוך יותר (מחץ קצר) הוא בדרך כלל, כלומר, בין לחץ דם נמוך יותר (בטווח הדם) הוא לחץ דם נמוך יותר) הוא מסוגל לגרום ללחץ חום (מחץ נמוך יותר) בין רמות לחץ דם נמוך יותר (מחץ נמוך יותר) או יותר) בין רמות לחץ דם בינוני (מחץ נמוך יותר (מחץ חלקי) הוא שלילי) הוא שלילי (מ- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10- 10) הוא נוטה) הוא נוטה) הוא נוטה) הוא נוטה)

שינויים ממדיים אלה אינם רק גמישים.כאשר מתקררים וחוזים, אובדן של אור ארוך מפחית את כוח המחט היעיל.לדוגמה, ירידה של 20 מעלות צלזיוס בטמפרטורה יכולה להפחית את הכוח לפני כ 2–3% בשכבה טיפוסית לא מועתדת, בעוד אחוז זה עשוי להיראות קטן, זה יכול להיות קריטי במבנים עם שולי עיצוב הדוקים או איפה מחזורים מרובים לאורך עשרות שנים.

השפעות על התנהגות של Prestress Force ו- Structural

הכוח המניע הוא המנגנון העיקרי השולט בלחצים קונקרטיים.הפחתה בכוח מגבירה את הסיכון לפצח תחת עומסי שירות.סדקים, בתורו, מאפשר לחות וכלורידים להגיע לטיגון, תוך כוונון מחדש של קורוזיה. , עלייה בכוח במהלך טמפרטורות גבוהות עלולה לגרום לעומס יתר, שעלולה לעלות על פני השטח המותר ומובילה לתשואות או לשחיקה בטמפרטורות סגורות (מדומים) אשר עלולות להשפיע על השינויים הטמפרטורות סגורות גם על פני השטח).

וריאציות טמפרטורה ארוכות טווח, כגון מחזורי עונתי, לייצר טעינה דמוית עייפות על הטינון.למרות שאובדן כוח שינוי מחזורי נמוך (בדרך כלל פחות מ-5% מכוח המחמיר), מספר המחזורים על פני 50 או 100 שנים החיים עיצוב יכול להיות משמעותי. עייפות מחזורית נמוכה זו, בשילוב עם רמות גבוהות קיימות, יכול להאיץ את התפתחות המיקרו-קרים או פגמים מתוחים במיוחד באזורים לא מפורשים.

אישור קורוזיה ו- Hydrogen Embrittlement

הטמפרטורה משפיעה ישירות על שיעור התגובות אלקטרוכימיות.טמפרטורות גבוהות יותר להגדיל את שיעור ההשחה של פלדה בטון, במיוחד כאשר chlorides נמצאים. in prestressed בטון, אפילו קורוזיה מקומית יכול להוביל לכישלון פתאומי בשל ריכוז הלחץ הגבוה יותר, טמפרטורה מסוימת ומצב לחות לקדם את התגלמות מימן - תופעה שבה מימן אטומי מטבוליט לתוך הפלדה, להפחית את הדילוליות שלה ולגרום למתחים עמוקים כמו מתחמיים בלחץ גבוה או מתחמיים.

מחזורי Freeze-thaw משפיעים גם על השלמות של צוק מגן או כיסוי קונקרטי.חזרה על הקפאת מים בחללים או סדקים יכול להרחיב את הרוט, יצירת מסלולים עבור סוכנים אגרסיביים. במערכות לא מובנות, את הרוטאות או שעווה המשמש להגנה על קורוזיה יכול לפענוח בטמפרטורות גבוהות, לאבד את היכולת שלו לאטום את הנוטה.

תכונות חומריות תחת טמפרטורות

הבנה מקיפה של האופן שבו פלדה מתחננת פועלת בטמפרטורות שונות דורשת לבחון את התכונות המכניות והפיזיות הבסיסיות שלה.

יעילות הרחבה תרמית ואימונים

(ה) (CTE של פלדה מתחננת) הוא קבוע יחסית בטמפרטורות שירות אופייניות (- 20 מעלות צלזיוס ל +60 ° C) הגורם הקריטי הוא מידת המגבלות של מערכות מחוברות, את המטבוליזם של התנועה החופשית של פלדה (- 20 מעלות צלזיוס) עם שינוי לחץ נמוך 1 α-F2a) עם שינוי טמפרטורה ⁇ T יכול להיות משוער כמו ⁇ = E× × (αFLT:0stir: 1Fir: 3.

במערכות לא מובנות, שבהן הטינטון חופשי להרחיב או להידבקות ביחס ל קונקרטי, שינוי הכוח קשור ישירות לשינוי אורך חופשי.ירידה של 20 מעלות צלזיוס ב-20 מטר ללא מגובה ומצמצמצמצת את הכוח לפני כ-3% (הנחה שהפלדה מתוחה ל-0.5 fFreas:0puLTFalr) 1 יכול להיות מספיק כדי לשנות את השירות.

שינוי של אסטאליות והתנהגות בלחץ

המודולו הגמיש של פלדה מתחושבת יורד מעט עם טמפרטורה מוגברת (כ 3–5% מ-20 מעלות צלזיוס ל-60 מעלות צלזיוס) הפחתה זו משפיעה על מערכת היחסים של כוח-הארכה והנוקשות צירית של הנבון.בטמפרטורות גבוהות (מעל 100 מעלות צלזיוס), מצמרר ורגיעה. בטמפרטורות גבוהות מאוד (תוספת 300 מעלות צלזיוס), טיפוסית של תרחישים אש, פלדה, הכוח ומאבד במהירות את הטמפרטורות סביבתיות.

להירגע ו Creep

האטה – אובדן הלחץ תחת לחץ קבוע – היא נכס תלוי בזמן של פלדה מתחננת.טמפרטורות מגבירות את הרגיעה.תקני (למשל, EN 10138) מספקים ערכי הרפיה ב-20 מעלות צלזיוס; עבור עיצוב, הרפיה לעתים קרובות נוטה להגדיל על ידי גורם של 2–3 עבור עלייה של טמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס.זה אומר כי נטייה באקלים חם עשויה לאבד מוקדם יותר בהשוואה לאותה רמה נמוכה יותר, אך היא עדיין פחות מורגשת של 2.

שיקולים לטמפרטורות

מהנדסים חייבים לקחת בחשבון את וריאציות הטמפרטורה בעיצוב של אלמנטים קונקרטיים prestressed.קודים וסטנדרטים (למשל, AASHTO LRFD, יורוקוד 2, ACI 318) מציין הוראות עבור עומסים תרמיים, אבל המיקוד הוא לעתים קרובות על התנהגות קונקרטית ולא אסטרטגיות מייגציה עצמו.

ניתוח ועיצוב ורשיונות

מעצבים מחשבים אפקטים תרמיים כחלק משילוב העומס עבור שירות והגבלות סופיות. עבור גשרים לאחר לחץ, טווח הטמפרטורה הגלובלי הוא בדרך כלל ±20 מעלות צלזיוס ל ±30 מעלות C סביב טמפרטורת בנייה מונחה.ב pabs unboned, את ההארכה או התכווצות של נוטה חייב להיות מאוחסן על ידי עיגון או מפרקים.

פרטים על דוקטרקטים, עיגוןים ואבני קצה חייבים גם לקחת בחשבון עבור תנועה תרמית.איכות גלישה היא חיונית: אם ריקות נותרו, שינויים בטמפרטורה עלולים לגרום לנפיחות בתוך הדל, קידום קורוזיה נכונה.

בחירה והגנה

בחירת פלדה עם תכונות נמוכות של רפלקציה ונכסים תרמיים נוחים (למשל, CTE עקבי) היא יסודית. עבור סביבות אגרסיביות או טווחי טמפרטורה גדולים, גלובן או epoxy-coated strands ניתן לציין. עם זאת, טיפול הוא הכרחי כדי למנוע התגלמות מימן הקשורים ציפוי.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

בלחיצת דואר, איכות הגרלת היא קריטית. Cementitious grout עם אחריות נמוכה והתנגדות גבוהה להקפאה מחזורים של aw מסייע לשמור על סביבה יציבה סביב הפלדה.הוספת מעכבי קורוזיה או באמצעות משככי פולימרנים ממותנים יכול להגן עוד נגד קורוזיציה מונחה טמפרטורה.

אסטרטגיות ניטור ותחזוקה

בהתחשב בחיי השירות ארוכים של מבנים מתוחים, ניטור רגיל יכול לזהות את ההתדרדרות הקשורה לטמפרטורה לפני שהיא הופכת קריטית.

• ניטור כוח מתמשך:0 (FLT:1ir) התקנת תאים בעגן נבחר לעקוב אחר שינויים לפני הלחץ לאורך זמן.
• פליטת פליטה:0 (Acoustic פליטת:FLT:103) עבור הפסקות חוט או סדקים הנגרמים על ידי קורוזיה.
• (FLT:0) חיישנים חשמליים: FLT:1 מדד קורוזיה של פלדה בתוך דוקטרים מחוסנים. נתונים מן החיישנים האלה יכולים להצביע על אזורים שבהם מתרחשת קורוזיה מחוספס טמפרטורה.
• בדיקה גופנית וויזואלית: FLT:1 בדוק ⁇ , מפרקים ומנזרים לסימנים של מצוקה, דליפות או נוטה חשופים.

תחזוקה צריכה לכלול טינה תקופתית אם יש צורך (עבור מערכות לא מובנות) ותיקון של כל גירעון או ציפויים כושלים. תוכניות ניהול נכסים צריך לגרום בהיסטוריה התרמית של המבנה - לדוגמה, גשר באקלים המדבר עשוי לדרוש בדיקה תכופה יותר של מערכת ההנעה שלו מאשר אחד באזור טמפל.

מחקרים וסטנדרטי תעשייה

כמה כישלונות בעולם האמיתי הדגישו את התפקיד של וריאציות טמפרטורה בהפרת פלדה מטרידה.לדוגמה, התמוטטות של מוסך חניה בארצות הברית בשנת 1992 הוקדשה לשחיתות של נטים לא מזוהים, החריפה על ידי רכיבה תרמית על אופניים ולחות חדירה. חקירות גילו כי הגירעון ירד לאורך זמן, מה שהשאירו פרוטונים פגיעים לאחרונה, לאחר רעידות לאחר רעידות אדמה וצפויות אלה היו תקופות תחזוקה מתוחכמות.

(הופנה מהדף ההרחבה של ה-FLT:0)Post-Tensioning Institute (PTI)igtureFLT:1 מפרסם מפרטים עבור מיצוי ו-capsulation: TheFLT:2Federal Highway Administration (FHWA)FLT 3: 3) פרסם מדריך על תחזוקה לאחר לחץ דם (Val-F1) ו- EN12, כולל בדיקות עומס מכניות (R) של 2, כולל תקן של ברזל (R) של 2, כולל: 4, כולל נתונים מדויקים (R) של 2, כולל תקן תחזוקה).

מסקנה

וריאציות טמפרטורה הן גורם סביבתי מתמשך שיכול להשפיע באופן משמעותי על הביצועים של פלדה מתחנן.מהתרחבות תרמית התכווצות להרפיה מואצת וקורוזיון, המנגנונים מגוונים ומחוברים.הפחתת יעיל דורש שילוב של עיצוב מתחשב, בחירה חומרית זהירה, ו ניטור מתמשך.כפי שגילים ודפוסי אקלים משתנים, חשבונאות לאפקטים טמפרטורה הופך אפילו יותר קריטי.