プレストレス鋼は、近代的な構造で基礎材料として登場しました。, 業界最大のプレス課題の2つに直接対処します。: 廃棄物発生と材料のフットプリント. 大幅に少ない原材料で優れた性能を達成するために構造を有効にすることにより、, プレストレス鋼は、より持続可能な建物の実践に向けた実用的な経路を提供しています. この記事では、この技術が建設廃棄物を減らす方法を検討します, 環境への影響を下げます, 資源効率の高いインフラストラクチャへのグローバルなシフトをサポートしています.

プレストレス鋼とは?

プレストレス鋼は、抗張張荷重の圧縮応力を誘発するコンクリートの前後に張力のある高強度ストランド、バー、または腱で構成されています。 2つの主な方法は、]プレテンション[](コンクリートがキャストされる前に張力、通常はプレキャスト要素で典型的な)とポストテンション(コンクリートの強度が低い)、および、および、コンクリートの強度が低い構造が、コンクリートの強度が低い場合は、または構造が長い構造が、構造が、構造が長い構造が、または構造が、より長い構造が、構造が、より長い構造が、構造が、より長い構造が、または構造が、または構造が、より長い構造が、または構造が、または構造が、より長い。

詳細な技術概要については、 [American具体的な研究所]は、プレストレスドコンクリート設計と材料の仕様に関する詳細なガイドラインを提供します。

鋼材のプレストレスが建設廃棄物を削減する方法

最適化された設計による物質的な効率

プレストレスドメンバーは、最大30〜40%のコンクリートと50%の従来の補強材を同じ負荷能力のために非プレストレスの補強コンクリートと比較して必要です。この削減は、製造、輸送、およびインストール中に発生する廃棄物の量を直接カットします。例えば、延期フラットスラブは、わずか200〜250 mmの厚さで20〜250 mmの範囲を達成することができ、同様のスパンの補強コンクリートスラブは、より厚い、材料をはるかに超え、よりはるかにオフおよび生産を要求する。

精密製造は現場の調節を除去します

ビーム、橋桁、および二重ティースラブなどのプレストレスのプレコンポーネントは、制御された工場環境で正確な寸法にキャストされています。 堅い許容(典型的に±3 mm)は、従来の構造で廃棄物を生成し、オンサイト切断、掘削、または研削の必要性を排除します。 工場生産は、最適化されたフォームワーク再利用を可能にし、さらに、一時的な作品から廃棄された材料を減らす。

[]のプレキャスト/プレストレスドコンクリート研究所によると、プレキャストシステムは、キャストインプレースコンクリート操作でよく見られる5〜10%の廃棄物と比較して、生産中の1%未満の廃棄物の要因を達成することができます。

延長寿命は取り替えおよび修理廃棄物を減らします

プレストレス鋼は、耐用年数の圧縮を維持します, 水を可能にする抗張亀裂を防ぐ, 塩化物, コンクリートを貫通する他の攻撃者. この耐食性は、構造の使用可能な寿命を著しく拡張します。, 多くの場合、適切に設計されたプレストレスドブリッジや建物の 75 年以上. 長いサービス間隔は、より少ない修理サイクルとライフサイクル上のより少ない破壊廃棄物を意味します. 多くの場合、, プレストレス構造は、適応または再構築することができます, むしろ、人口のトンの発生を回避します.

フォームワークと一時廃棄物の最小化

後張力システムは、より少なく中間サポートと大スパンを可能にし、必要な形態ワークの量を減らし、撮影し、そして偽造を要求しました。一時的な作品の各減少は、構造の後でそうでなければ処分されるより少ない木材、鋼およびプラスチック廃棄物に対応する。例えば、多階建ての駐車場構造では、延伸された平板は、拡張ジョイントの必要性を排除し、詳細化と接合材料廃棄物の除去を簡素化することができます。

廃棄物削減の環境的メリット

低炭素およびエネルギーのフットプリントを下げて下さい

構造能力の1単位でコンクリートおよびより少ない鋼鉄が使用されるので、プレストレスド構造の浮彫りにされたカーボンは実質的に低下します。セメントの生産の記述はおよそ8%の全体的な二酸化炭素の放出のために、コンクリート容積を30%によって直接減らします貢献します。プレストレスで使用される高力鋼鉄はまた同等の強さを達成するのにより少ない材料を要求します–単一のプレストレスト ストランドは鋼鉄製造の省エネの複数の慣習的なrebarを取り替えることができます。ライフ サイクルの評価はプレストレストによってコンクリートを増強するべき圧力が205%のコンクリートを増加させることができることを示します。

減らされた原料の抽出

コンクリートのあらゆるトンは、石灰岩、粘土、砂、および採掘されたか、または質を減少させることを意味します。鋼鉄の効率をプレストレスにすると、この利点が増加します。特定の構造プロジェクトのために、必要な鋼の総質量は40〜60%減少します。この削減は、生息地の破壊、水使用、および尾の生成を含む鉱山からの環境の崩壊を削減します。世界スチール協会は、建設中の高強度鋼を使用して、特定の用途で10〜30%の消費を削減することができることを示したデータを発表しました。

輸送の排出および廃棄物の低減

軽量で長寿命のプレストレスの要素は、材料をサイトに届けるために必要とされるトラック旅行の数を減らします。典型的なプレキャストプレストレスの中空コアプランクは、固体強化されたコンクリートスラブよりも少ない重量を量り、より多くの平方メートルの床を負荷ごとに出荷することができます。 飼料の輸送は、より少ない燃料燃焼とより少ない排出を意味し、個々の材料出荷から包装廃棄物を減らす。

廃棄物削減の最適化に関する技術検討

高度な分析による設計最適化

現代のソフトウェアツールは、エンジニアが腱プロファイルと間隔を最適化し、すべての強度と偏向基準を満たしながら材料を最小限に抑えることを可能にします。 反復的な設計プロセスは、安全を妥協することなく、メンバーから10〜15%のコンクリートをトリムすることができます。 この最適化のレベルは、混雑と建設性限界による従来の補強ではほとんど実現できません。

製造の品質管理

工場生産のプレストレスドコンポーネントは、鋼材の特性、腱張力、コンクリート強度の厳しい試験を受けています。高精度は、欠陥の要素のリスクを低減し、置換されなければならない、それは、所定の位置に廃棄物の一般的なソースです。 自動ストランド切断と強調は、材料の過誤につながる手動測定エラーを排除します。

効率的な輸送と設置

プレハブのプレストレスの要素は、多くの場合、クレーンリフトを使用して、大規模なフォームワークや足場よりも迅速にアセンブリのために設計されています。この速度は、廃棄物の頻繁な原因である損傷や汚染にオンサイトと脆弱な時間材料が減ります。さらに、オンサイトの材料の配送が少ない場合、より少ない包装とより少ない残余を意味します。

廃棄物・フットプリント削減の拡大

橋建設

プレストレスドI-girdersまたは箱のgirdersを使用してハイウェーおよび鉄道橋は浅い深さと30-50メートルに、embankmentおよびabutmentの仕事最小に及ぶことができます。鋼鉄橋か慣習的なコンクリート橋と比較されて、デッキ区域の平方メートルごとの材料の容積は25-40%より少しです。減らされた基礎負荷はまたpiersおよび山の帽子のために必要なコンクリートの量を切ます。

商業・住宅用高層ビル

高層ビルの延床面積は、約200～250mmの平板厚の柱なしスペースを提供し、建物全体の高さ10～15%を節約し、クラッディング、仕切り、MEP材料廃棄物を削減します。 同じ延伸技術により、他の巨大な鋼やコンクリートセクションを必要とする、ギルダーや長距離屋根のトラスを転送することができます。

駐車施設・スタジアム

プレストレスドのダブルティービームと中核スラブは、最小の中間カラムで15〜20メートルのスパンを提供する駐車場に標準です。このレイアウトは、コラムと基礎の数を減らし、コンクリートと鋼廃棄物を切断します。スタジアムは、重いトラスなしで劇的なスパンを達成する延伸された屋根を使用しており、従来のアプローチと比較して50%の鋼を削減します。

プレストレス・スチールとサステナビリティの未来の動向

超高強度プレストレス鋼

張力強さの2,200 MPaを越える鋼鉄等級は、さらに必要な腱の重量を減らす開発されています。超高力鋼鉄の各キログラムは、材料のフットプリントを直接減らす慣習的な繊維の1.5-2 kgを取り替えることができます。研究はダクリティおよび疲労の性能のバランスに絶えずありますが、早い分野テストは橋適用のための約束を示します。

リサイクル・循環経済の可能性

プレストレス鋼は、寿命の最後に100%再生可能です。 現代のリサイクルプロセスは、破砕と磁気分離による破壊されたプレストレスコンクリートから90%以上を回復します。 丸設計の成長の重点は、メーカーが新しいプレストレスストランドでリサイクルされたコンテンツを指定することを奨励しています。 いくつかのヨーロッパの工場は、現在、妥協することなく、バージン材料の需要を減らすために、20〜30%リサイクルされた入力でプレストレス鋼を生成します。

ライフサイクルの最適化のためのデジタルモニタリング

延伸した腱の埋め込みセンサーは、プレストレスの力と腐食活動のリアルタイム監視を可能にします。 損失の早期発見は、卸売交換ではなく、ターゲットの修理をガイドし、耐用年数を延ばし、早期の解体廃棄物を防止することができます。 事前ストレス構造のデジタルツインズは、材料を長く使用し続ける予測メンテナンスを可能にします。

コンテンツ

プレストレス鋼は単なる技術革新ではありません。それは、建設業界の廃棄物削減と持続可能性の目標を達成するための実用的なツールです。材料効率の高い設計、精密製造、および拡張構造寿命を有効にすることで、廃棄物の量を直接下げ、建物やインフラのエンボディされたエネルギーを削減します。プロジェクト所有者や請負業者は、環境への影響を最小限に抑えるために圧力を増加させるため、プレストレス技術の導入は、最も有効な戦略の1つを構成し、今日の高度な資源の最適化を強化します。