עיצוב עמיד בפני Blast-resistant הפך לדרישה קריטית לתשתיות שחייב להישאר פונקציונליות תחת אירועים קיצוניים. Bridges, מתקנים צבאיים, בנייני ממשלה וצמחים תעשייתיים להתמודד עם איומים פוטנציאליים מהתקפות מקריות או התקפות מכוונת.Prestressing פלדה מציעה שילוב ייחודי של כוח גבוה, דוקטרינות והתנגדות עייפות שהופכת אותו לגיבוי מועדף עבור מבנים כאלה.

הבנה של פלדה

פלדה מפרצת מתייחס נוטה פלדה גבוהה, חוטים, או ברים מתחים לפני (התרחשות) או לאחר (התמדה) מיקום קונקרטי.הפלדה יש כוח רבייה בדרך כלל החל מ 1,860 MPa (270 ksi) עבור סטרואנטים ליותר מ -2,000 MPa עבור ברים.זה הוא בערך ארבע פעמים להניב כוח קונבנציונלי של כוח דחיסה גבוהה יותר, אשר מאפשר לחץ חיצוני על מנת לכפות לחץ חיצוני על פני השטח קטן יחסית.

נכסים חומריים

הסוג הנפוץ ביותר של פלדה prestressing הוא שבעה חוטים מחווט, המורכב שישה חוטים חיצוניים עטוף באופן הלילית סביב חוט מרכזי.תצורה זו מספקת קשר טוב עם שיבוש במערכות לאחר לחץ דם מחובר.Prestressing ברים, לעתים קרובות מעוות, משמשים יישומים הדורשים כוח גבוה בחלל מוגבל, כגון מקטעי גשר.

הגנה על קורוזיה

יכולת של פלדה מתחולל תחת עומסי פיצוץ חיונית כי הפלדה נמצאת תחת לחץ רבנים קבוע. קורוזיה יכול להוביל לחיסול מימן או סדקים מתח, אשר מפחיתה את הנקילות. במערכות שלאחר לחץ גבוה, פלדה היא מוגדרת על ידי ניקוי מלטיבי מוזר מוזר מוזר מוזרק לאחר מתח.

מכניזם של Blast Resistance

עומסים Blast מאופיין על ידי עלייה מהירה כדי להגיע overpressure ואחריו שלב ריקבון, בדרך כלל נמשך רק מילימטריים.יעילות של הפרה פלדה נגד עומסים דינמיים כאלה נובע ממספר יתרונות מכניים הקשורים.

ביקורת ובקרת קראק

הקונקט חלש במתח.תחת עומס פיצוץ, קרן בטון מתחזקת באופן קונבנציונלי עלולה לפצח ולאבד נוקשות במהירות.למתח במקומות קונקרטיים תחת דחיסה רציפה, כך הלחץ העריצים מהפיצוץ חייב קודם להתגבר על הדיכוי לפני שסדקים מתחילים.זה מעכב את תחילת ההתפרצות של סדקים גמישים ומצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמים את רוחבם, שמירה על הנוקשות ומניעה את אובדן הפעולה בין המתכתית הפעולה בין פלדה ומניעה של הפעולה בין פלדה לבין בטון לבין בטון מורכב.

יעילות ומחסור באנרגיה

פלדה, במיוחד strand relaxation נמוך, מציג אור ארוך משמעותי (בדרך כלל 3.5-5 אחוזים) לפני שבר.הדוכסות הזאת מאפשרת לחברי מבני לעבור עיוותים גדולים תחת טעינה ללא התמוטטות פתאומית. האזור תחת עקומת הלחץ, המייצגת ספיגה אנרגיה, הוא הרבה יותר גדול עבור הפרה של פלדה מאשר עבור רסן רגיל.

התפלגות מטען דינמי

הכוח הדחוס בחברה מופרכת עוזר לשמור על התנגדות של כישוף ברמות עיוות גבוה.בדבורה בטון חזק ללא מתח, סדקים Shear נוטים יכול להתפתח במהירות תחת פיצוץ, המוביל לכישלון רביר. axial מ דחיסה prestressing פלדה מפעילה מצטברת בין-lock ומפחיתה את הלחץ העיקרי של עשרות אלפיות, ובכך להגדיל את יכולת ה- Shear.זה הוא בעל ערך במיוחד עבור beamsabsabsabsabsabsab עמוק עשוי להיות לחץ גבוה כי היא עלולים לחץ על ידי כוחות לחץ גבוה.

צמצום ספיגה ו Fragment

ספיגה של בטון מפני המתח היא מצב כשל נפוץ באלמנטים מוצצים.על ידי שמירה על הבטון בדחיסה, מתחומצת להפחית את הסבירות כי קטעים גדולים יוזרקו, וזה קריטי להגנה על אנשי צוות וציוד בתוך מתקן.העיוות מבוקר של חברים prestressed גם מגביל את התפשטות הסדקים דרך הקטע.

דרישות עיצוב עבור Blast-Resistant Prestressed Structures

תכנון פלדה לגיבוי עמידות לפיצוץ דורש שילוב זהה של שיטות ניתוח סטטי ודינמי.קודים לאמנת מספקים רק הדרכה מוגבלת, כך שמעצבים לעתים קרובות מסתמכים על מסמכים מיוחדים כגון קריטריה לא מאומתת (UFC) 3340-02 למבנים מוגנים.

המונחים: pmeters

הצעד הראשון הוא לאפיין את האיום: משקל מטען (TNT מקביל), מרחק חסימה, ומגבלות. מאלה, ההיסטוריה של זמן הלחץ (באחרונה overpressure ודחף) הוא מקוטב באמצעות עקומות אמפיריות או דינמיקות נוזליות חישוביות.תגובת המבנה תלויה ביחס משך הפיצוץ לתקופה הטבעית של החבר.

תגובה ורמת ביצועים

עיצוב Blast-resistant מאפשר כמות מסוימת של נזק, אך חייב למנוע קריסת רמות ביצועים נפוצות עבור מבנים קריטיים הם:

  • (ב) ויקרא י"א: "לא ניתן לראות את העיוות הקבוע, חברי הקבוצה נשארים גמישים.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) תגובה גבוהה: ⁇ FLT:1 סיבובים מפלסטיק גדולים, אך כוח חי מונע התמוטטות.

פלדה מוקדמת יכולה להכיל רמות תגובה בינוניות עד גבוהות אם דיננויות מספקת מסופקת.הסיבוב בתומך הוא לעתים קרובות הגורם המגביל: עבור חברים מנוסים, סיבובים מקסימליים הם בדרך כלל 2-4 מעלות עבור נזק מתון עד 6 מעלות עבור נזק גבוה, בהתאם ליחס חיזוק ומגבלות.

פרטים נוספים על Prestressing Tendons

מקום ועגן של פלדה מתחוננת הם קריטיים. Tendons צריך להיות מסודרים כדי לייצר מדי טרום-דוכאון אחיד על פני החלק. במערכות מחוברות, את הגרף חייב להיות מספיק כוח וזרימה כדי לבודד לחלוטין את הפלדה. Unbonedons מציעים את היתרון של ריכוז מופחת במקומות סדק, אבל הם דורשים עיגוןים חזקים שיכול לעמוד בפני עשרות כוחות תוך כדי התפוצצות.

טכניקות דיון

בכמה עיצובים קיצוניים, חלק מהסטרנד הממריץ הוא מוזנח מן הבטון (למשל, על ידי עטיפה של השכבה עם שרוול פלסטיק) כדי לאפשר יכולת עיוות גדול יותר.טכניקה זו שימשה בעמודות גשר כדי לשפר את הביצועים הסיסמית'יים והוא מותאם לפיצוץ.

שילוב עם כוח פאסיבי

פלדה מקדימה לבד לא יכול לספק מספיק אדום. אלמנט מתוכנן היטב עמידת פיצוץ בדרך כלל כולל חיזוק פלדה קלה נוספת (שלים, קרעים, וברים ארוכי טווח) לספק הגבלת והתנגדות של הרהר. לדוגמה, במשט בטון מוכובש, חיצים הדוקים או חיזוקים מחוסנים יכולים למנוע את אזור המוחק מחסם ויציבות הדחיסה.

יישומים ומחקרי מקרים

מבנים עמידים על התפוצצות בטון שימשו כבר עשרות שנים ביישומים מסחריים ביטחוניים, גרעיניים ובטיחות גבוהה.

מרכזי פיקוד ומפקדים צבאיים

חיל הצבא האמריקאי של מהנדסים, אשר בנוי עם קירות בטון מתוחים רבים.דוגמה אחת היא מרכז הפיקוד המחתרתי בהר צ'יין, שנבנה עם קירות בטון חזקים ומחוצים כדי לעמוד בדהרה גרעינית כמעט-הרש.הטרמור שומר על הקירות בדחיסה גם לאחר שהפיצוץ עובר דרך סלע, ומונע סדקים אדירים שיכולים לפשרה מגן קרינה.

בניין הממשלה ושגרירויות

בעקבות התקפות על מתקנים דיפלומטיים, הלשכה של מבנים בחו"ל דורש את כל המבנים החדשים של השגרירות במקומות גבוהים יותר להיות בנוי עם מסגרת בטון מתוחה וקומה. השימוש של לאחר לחץ מאפשר תעריפים ארוכים יותר, צמצום מספר העמודים ושיפור גמישות אדריכלית תוך עמידה בקריטריונים של פיצוץ מחמיר.

Bridge Infrastructure

בעוד גשרים אינם נועדו בעיקר לעומסי פיצוץ, גשרים צבאיים אסטרטגיים ונקודות תחבורה מפתח עשויים לדרוש פיצוץ.ד.ד. תיבת בטון גבוהה יותר גבירה גלר, כגון גשר וודרו וילסון ליד וושינגטון, D.C, כוללים טרמפנטים אדונדנטים אדונדנט וחיזוק חזק כדי לשפר עמידות נגד פיצוצים מקריים.

חידוש של מבנים קיימים

לאחר התעלות בלתי מזוהמת היא שיטה יעילה לשדרג עמודות בטון מובנים ודבורים להתנגדות לפיצוץ.הוספת נטים חיצוניים המצורפים לצדדים מגבירים את יכולת הדחיסה והברכה מבלי לשנות באופן משמעותי את הגיאומטריה המקורית. גישה זו שימשה ב רטרוfit של סיפוח השגרירות האמריקנית בקהיר ונירובי לאחר ההפצצות ב-1998.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות שלה, פלדה מתחבט מציג אתגרים ייחודיים בעיצוב הפיצוץ.

ברייטל Tendon Rupture Risks

תחת שיעורי מתח גבוהים מאוד (שיעורי אימון מעל 10FLT:0 אנדרטה-1FLT) 1 scioFLT:2 (הההתחילה מעל 10FLT:0.1.00) 1 sigtureFLT:2) ,2-103FLT 3), פלדה מפרה עשוי להציג ירידה מופחתת של ctility (הרכבת) אך ייתכן כי יש להימנע ממתחים באופן כללי על מנת להפחית את השברים.

אנקזיט Integrity

במערכות מחוברות, ממשק הגרפן יכול להיכשל תחת לחץ רבני גבוה, המוביל לאובדן של אג"ח ושחרור פתאומי של מתח. מסיבה זו, נוטהים מחוברים לעתים קרובות מופצים ליד התומך או ממוסיפים עם עיגון מכני.מערכות לא מובנות מסתמכות על עיגוןים סופיים שיש לתכנן עם גורם של בטיחות נגד משיכת משיכה.

עלויות ומבנה

המחוכים דורשים עבודה מיוחדת, ציוד ובקרת איכות. עבור בניין טיפוסי של פיצוץ, העלות הנוספת של לאחר חתימה בהשוואה בטון חזק קונבנציונלי יכול לנוע בין 10 ל -25%.במקרים רבים, פרמיה זו היא על ידי הגדלים החברים מופחת ומשקלי פלדה נמוכים יותר, אבל זה דורש תיאום מוקדם בין תת-התחבור בטון לבין מהנדס העיצוב המגן.

פיתוח עתידי ב-Prestressing Steel for Blast Resistance

התקדמות בחומרים ובטכניקות ניתוח מבטיח להרחיב את התפקיד של הפרה של פלדה במבנים מגן.

High-Strength סיבים-Reinforced Polymer (FRP) Tendons

פחמן ו aramid FRP נוטים להציע חסינות קורוזיה וכוח רבנים גבוה, אבל הדלונות הנמוכה שלהם (פחות מ 2 אחוזים elongation) כיום מגבילים את השימוש שלהם בעיצוב פיצוץ.מערכות ההפריה היברידית המשלבות פלדה ו- FRP strands עשויים לספק איזון של כוח, דוקטריליות, ועידודה.

מערכות חכמות

חיישנים משובצים בתוך נוטה טרום מתח או חיישנים של גרטינג יכולים לפקח על רמות טרום עומס לזהות נזק לאחר אירוע פיצוץ. מדדי זנים אופטיים וחיישנים פליטה אקוסטית מאפשרים למהנדסים להעריך את הכוח השונה של מבנה ללא בדיקות הרסניות.מערכות אלה משולבים במתקנים קריטיים חדשים, כגון תוכנית חלופית עבור הזדקנות מבנים פדרליים בארה"ב.

שיטות עיצוב מסרבות

ניתוח לא ליניארי של יסוד סופי (NLFEA) שמהווה השפעות מתוחכמות בפלדה ובטון הופך לסטנדרט עבור עיצוב פיצוץ של מבנים מוכים.מודלים שלוכדים את הדחיסה, ניקוי בטון, וכישלון של צמצם מאפשר תחזיות מדויקות יותר של המדינה.התרישומים של לחץ-Impulse (P-I) שפותחו עבור לוחות מחוסנים מראש כלולים כעת ב-FR:0.com: נספח 3FC-340-A.

עוד ועוד קריאה

  • (הופנה מהדף ה-PCI Industry Handbook:0)Prestressed Concrete in Protective Structures.archive Structures.
  • ASCE המועצה הטכנית של Blast Resistant Design:0Blast Protection of Buildings: Advances.FLT:1 האגודה האמריקנית של מהנדסים אזרחיים.
  • Ngo, T., et al. (2019) "התנגדות כללית של לוחות בטון לאחר לחץ: מחקר ניסיוני ומספרי."FLT:0 International Journal of Impact EngineeringcioFLT:1, 126, 70-85.
  • משרד ההגנה האמריקאי (FLT:0)UFC 3340-02: מבנים כדי לעמוד בהשפעות של ExplosionsscioFLT:1 (עם שינוי 1, 2018).

היכולת של הדבקה פלדה לדחוס בטון ולספוג אנרגיה באמצעות עיוות דוקטרי הופכת אותו לכלי חיוני לבניית התפוצצות-resistant. as Threat סביבות מתפתחות וכלים עיצוב מראש, בטון מוכובש ימשיך לטעון את הבטיחות של תשתיות קריטיות ברחבי העולם.