עיצוב עומסים קיצוניים: הפעלת פלדה ברוח ועומס שלג

עיצוב עומסים קיצוניים: הפעלת פלדה ברוח ותנאי שלג

תשתיות מודרניות חייבות לעמוד בפני כוחות סביבתיים חמורים יותר ויותר.הוריקנים, סופות חורף, ותבניות שינויי האקלים מטילות עומסי רוח קיצוניים ושלג, המבחנות את גבולות הבנייה הקונבנציונלית.מהנדסים התבססו זמן רב על פלדה המתיחה כדי לעמוד באתגרים אלה.על ידי הצגת טרום-דיכוי לחברי בטון, תוך הפרה של ניגודים מעומסים חיצוניים, מצמצם, ומשפר את עמידותוללת את עקרונות התכנון, ושיקולים של פלדה, באמצעות שיקולים קיצוניים, ושיקולים של רוחות, ושיקולים, ושיקולים, ושיקולים של רוחות, ופעולות של רוחות קיצוניות.

הבנה של Steel

פלדה מוקדמת מורכבת מאנטינים גבוהים, סטרנדים, או ברים - המיוצרים באופן חד-פעמי פלדה גבוהה (ASTM A416 או A722) או, ביישומים מיוחדים, סיבים פחמן-reinforced פולימר פולימר (CFRP) פלדה היא מתח מהבטחת מיקום קונקרטי (התחתוך) או לאחר הבטון ריפא (מתחים מוחזקים) בעיקר תחת לחץ מכני).

נכסים חומריים

פלדה מוקדמת מציעה תשואות התשואות החל מ 1,600 עד 1,860 MPa (232 עד 270 ksi), הרבה יותר גבוה פלדה רוויה טיפוסית. המאפיינים ההרפיה שלה נשלטים בקפידה כדי למזער אובדן הלחץ ארוך טווח. דוקטריביליות, עמידות עייפות והגנה על קורוזיה (למשל, גלון או ציפוי epoxy) הם קריטיים עבור ארוכות, במיוחד בסביבות אגרסיביות.

סוגים של מערכות Prestressing

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Wind Load Conditions

עומסי הרוח מייצרים כוחות מאוחרים, מרומם, והופכים רגעים על מבנים.בניינים גבוהים, גשרים ארוכי טווח, גגות אצטדיון ומגדלים פגיעים במיוחד.התעל פלדה משפרת את הנוקשות והכוח להתנגד לפעולות דינמיות אלה.

תגובה דינמית ובקרת השתקפות

גורים רוח לייצר טעינה מחזורית שיכול לגרום עייפות פלדה וסדקים בטון.חברים מחומצים יש נוקשות גמישה גבוהה יותר (EI) מאשר עמיתים לא מנוסים של אותו קטע צלב.זה מקטין סחף מאוחר יותר האצות, שיפור נוחות הדיירים במבנים גבוהים.לדוגמה, prestressed קירות כיר בטון ומערכות מוגזם יכול להגביל בין-היסטוריה לנסחים קוד הרוח / Red לערכים Hged.

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

מבנים גג, כגון אלה בשדות תעופה או זירות ספורט, ניסיון רב עלייה בלחץ הרוח. Post-tensioned גג סלאבים מאפשר דק, עיצובים קלים יותר מבלי להתפשר על התנגדות מרומם.בגשר, לאחר לחץ אנכי מסייע לעגן עומסי כבידה נגד משיכת הרוח על מבנה העל.

מחקרים על אזורים בהוריקן-פרון (למשל, ה-FLT:0)Precast/Prestressed Concrete InstituteFLT:1) מוכיחים כי מבנים המשלבים אלמנטים מוכוונים סבלו פחות נזק מבני מאשר מבנים רגילים של קבוצות קבוצות ב-Stock-in-place במהלך 4 סערות.

עיצוב Fatigue

רטטים המושרה על ידי הרוח יכולים לגרום עייפות מחזור גבוהה ב נוטה.תקני עיצוב (ACI 318, ⁇ :0)AS 7CE 7IRFLT:1) דורשים הערכה של עייפות כאשר טווחים עולים על סף.התעל פלדה עם חיי עייפות נאותים - מושגת לעתים קרובות באמצעות פירוט זהיר של עוגות ולהימנע מכופים חדים - מבטיחות שירות לאורך עשרות שנים.

המונחים: Snowload Conditions

הצטברות שלג כבדה מוסיפה עומסים מתים אנכיים משמעותיים, במיוחד על גגות, מבני חניה, גשרים באקלים קר.Prestressing פלדה מאפשר אלמנטים אלה להיות קלים וחזקים יותר, איזון יכולת עומס עם משקל עצמי.

שלג מטען Magnitude and Distribution

עומסי שלג משתנים עם מיקום, גיאומטריה גג וחשיפה.קודים (למשל, ASCE 7-22) מציינים עומסי שלג קרקעיים, סחף גורמים, ודפוסי טעינה לא מאוזנים. pabs גג בטון מופרעים יכול לארוך מרחקים ארוכים עם מינימום סמרטוט ודה תחת העומסים אלה, הפחתת מספר התמיכה בינונית.

הקפאת שיער -Thaw Durability

באזורים שלג, בטון נחשף מחזורי הקפאה החוזרים.Prestressing מפחית את הסיכון של סדקים, המהווה מסלול עיקרי למים ingress andהקפאת-thaw נזק.בנוסף, בטון אווירי משולב עם דחיסה מוקדמת מצמצם את הדחיסות משטח. אינטגרטיבית נשמר גם לאחר שנים של חשיפה למלחים deicing.

עיצוב מטען שלג לא אחיד

חיתוך שלג יכול ליצור עומס גבוה הרבה יותר מאשר עיצובים אחידים. ameams בטון prestressed ו סלאבים ניתן פרופורציה משתנה נוטה כדי להתאים את המעטפה הרגע. לדוגמה, גג מוסך ארוך טווח, לאחר חתמת T-beams עם פרופילים פרבוליים נוטה לספק התנגדות יעילה הן אחידות וסחף.

דוגמה: גשרים מכופרים באזורי הרים

גשרים הרים רבים בצפון אמריקה ובאירופה משתמשים בגימיקו בטון מתוחים. מבנים אלה נושאים עומסי שלג כבדים תוך צמצום תחזוקה בתנאים קשים בחורף.הדחיסה הטבוע ממניעה משפרת גם את יכולת ההאר, וזה קריטי עבור גשרים חשופים חשופים לבנקים שלג דלים.

שיקולים

עיצוב מוצלח עבור עומסים קיצוניים דורש תשומת לב זהירה לבחירה חומרית, הפריסה נוטה, נהלי בנייה וביצועים ארוכי טווח.

בחירה חומרית והגנה על קורוזיה

יש לעמוד בפני לחץ סדקים ומימן brittlement.Epoxy-coated strands, ברים galvanized, ואפילו CFRP נוטה אפשרויות לסביבות אגרסיביות. in post-tensioning, fulled grouted נוטה לספק את ההגנה הטובה ביותר קורוזיה; נוטה לא ממומש דורשות כפולות הגנה.

פרופיל ודוכסות לוט

הפרופיל האנכי של נוטה (דרדר, harped, או ישר) שולט בהפצה של כוחות טרמפ לאורך החבר.עבור עומסי רוח ושלג, הפרופיל צריך לעקוב מקרוב אחר הדיאגרמה הרגעית כדי למקסם את היעילות.בדבורים מתמשכים, נוטה יכול להיות ממוקם ליד העליון על פני תומך וסמוך לתחתית באמצע.לילוט גם משפיע על יכולת הרדאר - על קרוב קרוב תומך לספק כוח אנכי כי היא מתנגדת רכיבים.

אובדן מתח

הפסדים לטווח קצר (קיצור, חיכוך, חומק לעגן) והפסדים ארוכי טווח (creep, כווץ, רגיעה פלדה) להפחית את ההפריה האפקטיבי.מעצבים חייבים לקחת בחשבון עבור אלה כאשר ממריצים נוטה. עבור תרחישים עומס קיצוני, הערכה שמרנית של הפסדים כי הדחיסה הנדרשת נשאר לאורך כל החיים של המבנה.

בקרת איכות בנייה

פעולות ניתוק דורשות ג 'קנים ממותקים, ניטור של אור ארוך וכוח, וריצוף תקין.באחרי אימונים, שיבוש חייב להיות שלם כדי למנוע רִיק.קל של בטון בתנאי החורף דורש שיטות מואצות (Steam או חום קורננט) כדי להשיג כוח מוקדם הכרחי עבור שחרור לא-הרסומונים (ultrasonics, רדיו) נוטה לאשר יושרה.

אינטראקציה עם עומסים אחרים

רוח ושלג לעתים רחוקות לפעול בבידוד. בשילוב עם עומסים סיסמיים או אפקטים תרמיים, המעטפה העיצובית הופכת להיות מורכבת יותר.לתחילת פלדה חייבת להיות מפורטת כדי לעמוד בצירוףים אלה ללא תשואות או גרימת כשלים מתפתלים.

קידום מודרני ו Case Studies

ההתפתחויות האחרונות כוללות בטון ביצועים גבוהים (HPC) עם נקודות מעל 100 MPa, המאפשר אפילו חלקים קלים יותר prestressed. Ultra- high- ביצועים בטון (UHPC) עם סיבים פלדה יכול להיות לאחר לחץ על יצירת לוחות גג גמישים המסוגל לעמוד בפני ההוריקן debris השפעה.

יישום בולט אחד הוא מערכת כבל-פורט:0 (Moscow Stadium RoofeurFLT) 1:1, אשר משתמשת במערכת של כבל-trus-truss בעל קיבולת גבוהה של 280 מטרים, ומתנגדת לעומסי שלג מעל 3 kN/m2. השני הוא FLT:2Millau ViaductFLT 3: בצרפת, שם ממריצים מעמודי בטון ומתנגדים לשני רוחות קיצוניות (75 ק"מ) על בסיס של פלדה ובסיסים קיצוניים על בסיס של מאתיים קמ"ל) ו- 300 קמ"ר) ו- 300 קמ"ל.

מסקנה

ככל שתבניות האקלים מתחזקות, הביקוש לתשתיות גמישות גדל.לתחיל פלדה מציעה שיטה מוכחת ויעילה לשיפור כוח, נוקשות, עמידות מפני עומסי רוח ושלג. על ידי הבנת התנהגות חומרית, אופטימיזציה של הפריסה נוטה, ולאחר סטנדרטים קפדניים של עיצוב, מהנדסים יכולים ליצור מבנים המבצעים בבטחה על חיי השירות המיועד שלהם.