चरम भार के लिए डिजाइनिंग: पवन और हिम भार की स्थिति में स्टील को दबाने

पवन भार की स्थिति में आवेदन

पवन भार संरचनाओं पर पार्श्व बलों, उत्थान और ओवरटर्निंग क्षणों का उत्पादन करते हैं। लंबा भवन, लंबी अवधि के पुल, स्टेडियम छत और टावर विशेष रूप से कमजोर हैं। Prestressing स्टील इन गतिशील कार्यों का विरोध करने के लिए कठोरता और ताकत को बढ़ाता है।

गतिशील प्रतिक्रिया और अपवर्तन नियंत्रण

पवन गस्ट चक्रीय लोड उत्पन्न करते हैं जो स्टील में थकान पैदा कर सकते हैं और कंक्रीट में क्रैकिंग कर सकते हैं। प्रेस्ट्रेस सदस्यों में समान क्रॉस-सेक्शन के गैर-प्रीस्टेड समकक्षों की तुलना में उच्च flexural कठोरता (EI) होती है। यह पार्श्व बहाव और त्वरण को कम कर देता है, उच्च वृद्धि वाली इमारतों में कब्जे वाले आराम में सुधार करता है। उदाहरण के लिए, प्रेस्ट्रेस कंक्रीट कतरनी दीवारों और आउटिगर सिस्टम कोड-अनुशंसित मूल्यों (जैसे, हवा के लिए एच / 500) के लिए अंतर-स्टोरी बहाव को सीमित कर सकते हैं।

ऊपर उठाने और पलटने का विरोध

छत संरचनाएं, जैसे कि हवाई अड्डों या खेल क्षेत्र में, पवन दबावों से महत्वपूर्ण उत्थान का अनुभव करती हैं। पोस्ट-टेंशन कंक्रीट छत स्लैब्स बिना उत्थान प्रतिरोध के पतले, हल्के डिजाइन को सक्षम करते हैं। पुल पियर्स में, ऊर्ध्वाधर पोस्ट-टेंशनिंग सुपरस्ट्रक्चर पर हवा से लौटने के खिलाफ एंकर गुरुत्वाकर्षण भार में मदद करता है।

तूफानी क्षेत्रों (जैसे, ]] से केस अध्ययन से पता चलता है कि पूर्ववर्ती तत्वों को शामिल करने वाली इमारतों को श्रेणी 4 तूफानों के दौरान पारंपरिक कास्ट-इन-प्लेस संरचनाओं की तुलना में कम संरचनात्मक क्षति का सामना करना पड़ा।

पवन प्रेरित कंपन उच्च-चक्रीय थकान को रोकने के लिए कर सकते हैं। डिजाइन मानकों (ACI 318, ASCE 7 ) को थकान मूल्यांकन की आवश्यकता होती है जहां तनाव सीमा थ्रेसहोल्ड से अधिक होती है। पर्याप्त थकान जीवन के साथ Prestressing स्टील - अक्सर दशकों में लंगरियों और तेज मोड़ों की रोकथाम के माध्यम से हासिल की।

स्नो लोड की स्थिति में आवेदन

भारी बर्फ संचय में पर्याप्त ऊर्ध्वाधर मृत भार, विशेष रूप से छतों, पार्किंग संरचनाओं और ठंडे मौसम में पुलों पर शामिल हैं। Prestressing स्टील इन तत्वों को हल्के और मजबूत दोनों, संतुलन भार क्षमता के साथ स्वयं वजन के साथ होने की अनुमति देता है।

हिम भार आवर्धन और वितरण

स्नो लोड स्थान, छत ज्यामिति और एक्सपोजर के साथ भिन्न होता है। संहिताएं (जैसे, ASCE 7-22) जमीन बर्फ भार, बहाव कारकों और असंतुलित लोडिंग पैटर्न को निर्दिष्ट करती हैं। Prestressed कंक्रीट छत स्लैब इन भारों के तहत न्यूनतम कंकड़ और विक्षेपण के साथ लंबी दूरी की दूरी को बढ़ा सकते हैं, मध्यवर्ती समर्थन की संख्या को कम कर सकते हैं।

फ्रीज-थॉ स्थायित्व

बर्फीले क्षेत्रों में, कंक्रीट को बार-बार फ्रीज-थॉ चक्रों से अवगत कराया जाता है। Prestressing क्रैकिंग के जोखिम को कम कर देता है, जो पानी के प्रवेश और फ्रीज-थॉ क्षति के लिए एक प्राथमिक मार्ग है। इसके अतिरिक्त, प्रीस्ट्रेस संपीड़न के साथ संयुक्त एयर-एन्ट कंक्रीट सतह स्केलिंग को कम करता है। नमक को हटाने के वर्षों के बाद भी संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखा जाता है।

Uneven Snow Loads के लिए डिजाइनिंग

बहती बर्फ समान डिजाइनों की तुलना में भार ढाल को बहुत अधिक बना सकती है। Prestressed कंक्रीट बीम और स्लैब को क्षण के लिफाफे से मिलान करने के लिए परिवर्तनीय टेनन प्रोफाइल के साथ अनुपात में जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, लंबे समय तक गेराज छत में, पैराबोलिक टेनन प्रोफाइल के साथ पोस्ट-टेंशन टी-बीम दोनों समान और बहाया भार के लिए कुशल प्रतिरोध प्रदान करते हैं।

उदाहरण: पर्वतीय क्षेत्रों में प्रेस्ट्रेस कंक्रीट ब्रिज

उत्तरी अमेरिका और यूरोप में कई पर्वत पुलों में प्रेस्ट्रेस कंक्रीट बॉक्स गर्डर्स का उपयोग किया जाता है। ये संरचनाएं कठोर सर्दियों की स्थिति में रखरखाव को कम करते हुए भारी बर्फ भार लेती हैं। प्रेस्ट्रेसिंग से अंतर्निहित संपीड़न भी कतरनी क्षमता में सुधार करता है, जो कि पलायन स्नोबैंकों के अधीन पुलों के लिए महत्वपूर्ण है।

डिजाइन विचार

चरम भार के लिए सफल डिजाइन को सामग्री चयन, टेंडन लेआउट, निर्माण प्रक्रियाओं और दीर्घकालिक प्रदर्शन पर सावधानीपूर्वक ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

सामग्री चयन और जंग संरक्षण

Prestressing trolons तनाव जंग क्रैकिंग और हाइड्रोजन embrittlement के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए। Epoxy लेपित किस्में, जस्ती सलाखों, और यहां तक कि CFRP trons आक्रामक वातावरण के लिए विकल्प हैं। पोस्ट-टेंशनिंग में, पूरी तरह से बंधुआ grouted trons सर्वश्रेष्ठ जंग संरक्षण प्रदान करते हैं; unbonded truths डबल सुरक्षात्मक sheaths की आवश्यकता है। ACI दिशानिर्देश उचित grouting प्रक्रियाओं पर जोर देते हैं।

टेंडन प्रोफाइल और डक्ट लेआउट

रैंप, harped, या सीधे) के ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल सदस्य के साथ प्रेस्ट्रेस बलों के वितरण को नियंत्रित करती है। हवा और बर्फ भार के लिए, प्रोफ़ाइल को दक्षता को अधिकतम करने के लिए क्षण आरेख का बारीकी से पालन करना चाहिए। निरंतर बीम में, रैंडन को समर्थन देने के लिए शीर्ष के पास रखा जा सकता है और मध्य में नीचे के पास रखा जा सकता है। लेआउट कतरनी क्षमता को भी प्रभावित करता है - समर्थन के पास झुकाव वाले टेनडन कतरनी का विरोध करते हैं।

Prestress loss

शॉर्ट टर्म लॉस (लोचदार शॉर्टिंग, घर्षण, एंकरेज स्लिप) और दीर्घकालिक नुकसान (क्रीप, संकोचन, स्टील छूट) प्रभावी प्रेस्ट्रेस को कम करते हैं। डिजाइनरों को इन के लिए जब sizing sizing santons के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। चरम लोड परिदृश्यों के लिए, नुकसान का एक रूढ़िवादी अनुमान यह सुनिश्चित करता है कि आवश्यक संपीड़न संरचना के जीवन में रहता है। निगरानी प्रणाली लोड कोशिकाओं और तनाव गेज का उपयोग इन-सिटू प्रेस्ट्रेस को सत्यापित करने के लिए करती है।

निर्माण गुणवत्ता नियंत्रण

तनाव संचालन को कैलिब्रेटेड जैक की आवश्यकता होती है, लम्बाई और बल की निगरानी और उचित अनुक्रमण की आवश्यकता होती है। पोस्ट-टेंशनिंग में, ग्रौटिंग को शून्य से बचने के लिए पूरा होना चाहिए। सर्दियों की स्थिति के तहत कंक्रीट का इलाज जल्दी से मांग की गई विधियों (स्टीम या विकिरण गर्मी) को जल्दी से जारी करने के लिए आवश्यक ताकत हासिल करने के लिए। गैर विनाशकारी परीक्षण (अल्ट्रासोनिक्स, रेडियोग्राफी) चालन अखंडता की पुष्टि करता है।

अन्य भारों के साथ पारस्परिक क्रिया

पवन और बर्फ शायद ही कभी अलगाव में कार्य करते हैं। भूकंपीय भार या थर्मल प्रभाव के साथ संयुक्त, डिजाइन लिफाफा अधिक जटिल हो जाता है। Prestressing स्टील को इन संयोजनों को उपज से अधिक नहीं होने के लिए विस्तृत होना चाहिए या भंगुर विफलता पैदा करना चाहिए। क्षमता डिजाइन सिद्धांत-जहां नमनीय विफलता मोड पसंदीदा होते हैं- एंकरेज और सुदृढीकरण का व्यापक विवरण।

आधुनिक प्रगति और केस स्टडी

हाल के घटनाक्रम में उच्च प्रदर्शन कंक्रीट (एचपीसी) शामिल हैं जिसमें 100 एमपीए से अधिक ताकतें हैं, जो हल्का दबाव वाले वर्गों को भी सक्षम बनाती हैं। स्टील फाइबर के साथ अल्ट्रा-हाई-प्रदर्शन कंक्रीट (UHPC) को लचीला छत पैनल बनाने के लिए पोस्ट-टेंशन किया जा सकता है जो तूफान मलबे के प्रभाव का सामना करने में सक्षम है।

एक उल्लेखनीय अनुप्रयोग है Moscow स्टेडियम छत , जो 280 मीटर की अवधि के लिए एक पोस्ट-टेंशन केबल-ट्रस प्रणाली का उपयोग करता है और 3 केएन / एम 2 से अधिक बर्फ भार का विरोध करता है। एक अन्य ]Millau Viaduct फ्रांस में, जहां prestressed कंक्रीट piers और डेक दोनों हवा गस्ट (200 किमी / घ से अधिक) और A75 राजमार्ग पर बर्फ संचय का विरोध करते हैं। ये परियोजनाएं वास्तविक चरम सीमाओं के तहत प्रेस्ट्रेसिंग स्टील की विश्वसनीयता प्रदर्शित करती हैं।

निष्कर्ष

जलवायु पैटर्न के रूप में, लचीला बुनियादी ढांचे की मांग बढ़ती है। Prestressing स्टील पवन और बर्फ भार के खिलाफ ताकत, कठोरता और स्थायित्व को बढ़ाने के लिए एक सिद्ध, कुशल विधि प्रदान करता है। सामग्री व्यवहार को समझने के द्वारा, टेनन लेआउट को अनुकूलित करना और कठोर डिजाइन मानकों का पालन करके, इंजीनियर उन संरचनाओं को बना सकते हैं जो अपने इच्छित सेवा जीवन पर सुरक्षित रूप से प्रदर्शन करते हैं। भविष्य में उन्नत सामग्री और निगरानी प्रणालियों का एकीकरण देखने की संभावना होगी, लेकिन प्रीस्ट्रेसिंग के बुनियादी सिद्धांत चरम लोड डिजाइन का एक कोने का पत्थर बने रहेंगे।