Prestressing Steel ve onun yapısal Mühendisliğindeki Rolü

Prestressing çelik, modern beton yapıların arka kemiğidir, mühendislerin daha karmaşık hale gelmesine izin verir - yüksek katlı kulelere - en yüksek performanslı çelik seçimi asla bir proje güvenliği, hizmet hayatı ve genel maliyet-maliyeti etkilemez.

Bu makale, farklı yapısal uygulamalar için uygun prestressing çeliklerini seçmek için kapsamlı bir kılavuz sunar. Prestressing çeliklerin anahtar özelliklerini kıracağız, mevcut malzeme türlerini inceler, kritik seçim faktörlerini tartışın ve endüstri standartları tarafından desteklenen özel öneriler sunacağız.

Prestressing Steel'in Temel Özellikleri

Prestressing çelik, yüksek çekme gücü ve kontrollü stres-strain davranışları ile geleneksel güçlendirmeden ayırt edilir. Mühendisler tasarım varsayımları ve uzun vadeli performansla uyumluluk sağlamak için birkaç temel özellik değerlendirmelidir.

Güç ve Enerji Güçleri

Çelikin yüksek basınç gücü genellikle betona kadar belirtilen 1,860 ila 2,100 MPa'nın tellere ve ipliklere ulaşmaları için çeliklerin yüksek streslere yayılmasına izin verir (70-80 nihai çekme gücüne göre %2,100 MPa).

Kanallama ve Elongation

Ductness - kırıklıktan önce plastik deformasyona girme yeteneği - tekrar dağıtma için kritik ve başarısızlıktan önce uyarı sağlama yeteneği.Sürücü çelikler minimum elongasyon gereksinimleriyle (tipik olarak% 7'ye kadar) ayarlandığında, ASTM A416 veya EN 10138.

Rahatlama Özellikler

Rahatlama, uzun vadeli kayıpların ve yapısal verimliliğinin arttırılmasında stres kaybıdır. Low-relaxation Steel (classified as Class 2 in many European Standards) neredeyse her zaman varsayılan seçimidir.

Şükrü Direnişi

Köprüler, vinç zömerler ve deniz platformları, yorgunluk başarısızlıklarına yol açan yükleme döngülerini tekrarladılar. [Dönetici çelikin yorgunluk gücü yüzey durumuna, soğuk çalışma tarihine ve takmak için kullanılan çukurlara bağlıdır.]

Bond Özellikler

Ön niyetli üyelerde, çelikten betona geçiş, tahvil stresine dayanıyor. kabalanmış veya indented yüzeyler bağ geliştirirken, pürüzsüz iplikler mekanik demirler veya özel tedavi gerektirir. tahvil performansı belirli beton karışım ve tedavi koşulları için doğrulanmalıdır.

Prestressing Steel

Üç birincil çelik formlar teller, iplikler ve barlar. Her biri farklı üretim süreçleri, güçlü ve tipik uygulamalar vardır.

Prestressing Wires

Wires tek, soğuk kablolar 4 mm'den 12 mm'ye kadar olan boru hatlarıyla filamentler.Onlar prestressing çelikleri arasında en yüksek güçlü güçlü gücü sunabilirler (yaklaşık 2,100 MPa'ya kadar) ve genel olarak boru hatlarında kullanılırlar ve demiryolu uykucular gibi prefabrik öğeler.

Prestressing Strands

Santral kablo etrafında birden fazla tel rüzgarla oluşturulur. En yaygın konfigürasyon 7 tel örgü (6 dış teller yaklaşık 1 iç tel), 9.5 mm'den 18 mm'ye kadar uzanan nominal çaplar, yüksek güç bir esnekliği birleştirir, onları hem düz hem de eğrilik köprüler için ideal kılarlar, binalar ve nükleer depolar.

Bars

Barlar sıcak kayıt edilir, giderilir ve hafifçe çelik çubuklar 36 mm veya daha büyük. Genellikle mekanik demirleme için sonlarda yer alır. Barlar sert ve kolay işlenebilir, zemin demirler, kayalar ve geçici prestressing.

Prestressing Steel için kritik seçim Faktörleri

Temel malzeme özelliklerinin ötesinde, mühendisler en uygun bir seçime varmak için birkaç proje özel faktör tartmalıdır.

Yük Gereksinimleri ve Hizmet Koşulları

Yüklerin büyüklüğü ve doğası - ultra yüksek güçle, bir park garaj levhası, orta güçle donmuş monoparlar kullanıyor - örneğin, süspansiyon köprüsü ve güç. Örneğin, 7 telin paketlerini hizmette tespit etmek için ayrıntılı bir analiz gerçekleştirebilir.

Çevre Exposure ve korozyon Koruma

Korozyon, çelik başarısızlıklarının öncü nedenidir. Gerekli koruma seviyesi maruz kalma sınıfına (örneğin, kapalı, açık, deniz, kimyasal).

  • [FONT:0)Galvanized veya epoxy-coated çelik[[Dönetici ortamları için).
  • [FONT:0) Aşırı çelik önkoşul telleri [DÜT:1] agresif deniz veya kimyasal bitki koşulları (çok uzun hizmet ömrü için gerekli olan ancak çoğu zaman gereklidir).
  • [FONT:0]Ködül sistemlerde () – tam çimentolu grouting hem korozyon koruma hem de bağ sağlar.
  • [FONT:0]Grease ve plastik heathing[DÜT:1] binalarda ve düz plakalarda kullanılan olmayan sistemler için kullanılır.

[FONT:0) ACI 318 veya EN 206'da, korozyon koruması belirtilmişken.).

Bonded vs. Unbonded Systems

Bağlanmış ve unbonded tendonları arasındaki seçim, çelik seçimine önemli ölçüde etkiler:

  • [FONT:0)Bonded tendonları [[Döntilmiş postalar veya ön hazırlıklar) iyi bağ özellikleri ile çelik gerektirir ve denetim kolaylığı için tercih edilir.
  • [FONT:0)Unbonded tendonlar[[Dönemli ve oathed) onları düz plaka zeminler ve segmental köprü için popüler hale getirmek için kolay ve daha yüksek çözünürlük ve daha iyi korozyon koruması gerektirir.[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)

Seismic Direnişi için Kanalizasyon

Deprem yanlısı bölgelerde, prestressing çelik, sertliği önlemek ve enerji dağıtımını sağlamak için yeterli bir kanal sağlamalıdır. Birkaç kod minimum üniformalı elong (e.g.,% 2 for filament in Eurocode 8 and limit the product-tensile power rate.TELFLT:0For private sism çerçeveleri, yüksek çözünürlükte kalıplar yerine yüksek çözünürlükte veya bir araya getirilmesini veya daha hafif takviye ile birleştirin.).

Uygulama ve Uygulama Pratikleri

Çelik seçimi ulaşım, depolama ve tendon üretimi göz önünde bulundurmalıdır. Wires ve iplikler esnektir, ancak kinking'den kaçınmak için dikkatli bir şekilde spooling gerekir. Bars ağır ve sert ancak site üzerinde kesilebilir ve işlenebilir. )

Maliyet ve Müsaitlik Durumu

Malzeme maliyeti bir faktör olsa da, toplam olarak yüklenen maliyet (iş, stres ekipmanı ve korozyon koruması dahil) genellikle standart boyutlarda ve notlar (örneğin standart olmayan aralıklarda 15.2 mm 7 mm) yaygın olarak mevcut ve standart olmayan seçeneklerden daha az maliyete mal oluyor.

Prestressing Steel için uygulama-Specific Tavsiyeler

Aşağıda, ortak yapısal uygulamalar için özel bir rehberlik sunuyoruz, uluslararası kodlardan en iyi uygulamalar üzerine çizim ve yayınlanmış vaka çalışmaları.

Bridge Construction

Köprüler yüksek dayanımlı, yorgunluka dayanıklı ve korozyona dayanıklı çelik talep ediyor. Beton kutusu zürücü köprüler ve segmental span-by-spansiyon, 7 inç veya 15.7 mm) standarttır. Kablo-stayed köprüler genellikle ek korozyon sarmalı sarmalı borular ile paketler kullanıyor.

Yapı Vakıfları ve Beow Slabs

Sınıf ve temel matlarda kullanılan plakalar, el değmemiş ipliklerden yararlanılabilir.(0)Süre veya yığın kapakları gibi derin temeller için, yüksek tabakalı çubuklar (örneğin, DYWIDAG tipi) dikkate alınır.[Dönemli filamentler için kullanılabilir.

Endüstriyel Yapılar (Tanks, Silos ve Chimneys)

Geometrik yer değiştirme yapıları, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte çelik gerektirir ve yüksek çözünürlükte barlar stabilite sağlar.Dörtücük teller (5-7 mm) yakından uzaylı spiral sarmalar su ve kanalizasyon tankları için yaygındır. Yüksek çözünürlükte dikey üst kalıplar için uygundur.

Otopark Yapılar ve Stadyumlar

Uzun vadeli otopark garajları ve stadyum kanopları, baş oda ve estetik için sığ bölümler gerektirir. 7 inç veya 15 mm ile çizimler yapmak için tasarlanmıştır.(Dönemli elemanlar için minimum boşluk ve yangın için tasarım hesapları sağlar).Fortt

Offshore ve Marine Structures

Aşırı klor ortamları en yüksek korozyon koruması talep eder. paslanmaz çelik teller (Duplex veya Super Duplex notları) veya epoxy-coated filamentler, yüzen platformlar için tipik olarak, deniz duvarları ve tidal bölgelerdeki köprüler. )

Standartlar ve Kalite Güvence

Uluslararası tanınan standartlara karşı çıkmak tutarlılık ve güvenilirlik sağlar. Aşağıdaki belgeler spekülatörler için temel referanslar şunlardır:

  • [FONT=0)ASTM A416/A416M - Low-Relaxation için standart bir özellik, Prestressed Concrete için Yedi-Wire Steel Strand.
  • [FONT=0)ASTM A722/A722M - Yüksek performanslı Çelik Barlar için Prestressing Beton için Standart Özellikler.
  • [FONT:0] 10138 (Bölümler 1–4) – Prestressing çelikler – Wires, filamentler ve barlar.
  • [FONT:0)ISO 6934 (Bölümler 1–5) ) - Betonun önlülüğü için çelik.
  • [FONT=0]BS 5896:2012[[Döntilmiş: 1) Yüksek vakum çelik tel ve betonun önlülüğü için iplik.

[FONT:0)Her yol, çekme gücü, verim gücü, elongasyon, sağlık ve kimyasal kompozisyonu içeren üreticiden bir malzeme test sertifikası talep ediyor.[Dönetici:0).[Dönetici:0).

Bir Adım-Adım Seçimi Süreci

Mühendislere yardımcı olmak için, prestressing çelik seçmek için sistematik bir süreç özetlemekteyiz:

  1. [FONT=0)Yapı sistemini [[Dönetici: 1) Tanımlayın, bağın gerekli olup olmadığını belirleyin, tendon profili (kırık veya eğrili), ve tendonların sayısı.
  2. [FONT:0)Calculate, etkili bir prestress[Dönetici: 1) Servis yükü taleplere ve uygulanabilir streslere dayanarak.
  3. [FONT:0]Estimate prestress kayıpları) - elastik kısaltma, ürperme, rahatlama ve sürtünme içerir.
  4. [FONT:0]Choose çelik türü[Dönetici: 1) tel, iplik veya bar güç seviyesine, kanala ve işlemeye karar verir.
  5. [FONT=0]Specify power Grade[[Dönetici: 1,860 MPa veya 1,960 MPa; barlar için: 1.030 MPa veya daha yüksek.
  6. [FONT:0) Korozyon korumayı seçin[[Dönetici: 1) - maruz kalma sınıf ve hizmet yaşamı (örneğin, grout, yağ, kaplama).
  7. [FONT:0) Hızlandırma ve yorgunluk) - Kontrol kodu minimum ve proje özel talepleri kontrol edin.
  8. [FONT:0) Tasarım demirleme ve splices[[Dönler: 1 ) - Seçilmiş çelikle uyumluluk sağlayın.
  9. [FONT:0)Procure from a qualified tedarikçi[DÜT:1) - Gerekli durumlarda sertifikalar ve test için ayarlama.
  10. [FONT=0)Monitor kurulumu[Dönetici:0)

Common Hatalar Kaçmak için

Sezonlanan profesyoneller bile erken başarısızlık veya pahalı onarımlara yol açan ayrıntıları göz ardı edebilir. Bu tuzakların farkında olun:

  • [FONT:0) Çeliki yalnızca ilk maliyete göre seçin) – Daha düşük veya korumasız çelik, uzun vadeli kayıplara veya korozyon onarım maliyetlerine yol açabilir.
  • [0]Sağlık sınıfını görmezden gelmek [[Dönetici:0)) - Düşük boyutlu bir rahatlama kullanarak tasarımda önemli stres kaybına neden olabilir.
  • [FONT:0) Ön amaçlı üyeler için Inadequate bağı[Dönlendirmeler için][Dönlü kablolar, yüzey deformasyonu olmadan ısıtılması, uzun süre kesintisiz olarak dikkatli bir şekilde hesaplama gerektirir.
  • [FONT:0)Yüzleri kontrol etmeden uzaklaştırmak için aşırılık ([Dönetici)[Dönetici barlar daha düşük hıza sahip olabilir; elong sismik gereksinimleri doğrulayabilir.
  • [FONT:0) Aynı yapısal elementteki mixing çelik türleri) – Farklı sağlık ve bağ davranışları, diferansiyel streslere neden olabilir.

Prestressing Steel Technology

Endüstri yeni malzemeler ve üretim süreçleri ile gelişmeye devam ediyor. Yüksek güçlü çelik (2.400 MPa) ultra uzun süreler ve daha hafif yapılar için geliştirilmelidir.Deprecast/Prestressed Concrete Institute (PCI)) ve yüksek maliyet limitleri sınırlı kullanım için yol katıyor.

Sonuç: Doğru seçim yapmak

Doğru prestressing çelik seçmek, yapısal güvenlik, dayanıklılık ve ekonomiyi etkileyen kritik bir mühendislik kararıdır. Malzeme özelliklerini anlamak - kuvvetlendirmek, dayanıklılık, sağlık, yorgunluk ve korozyon direncini - ve onları projeye özgü yüklere, çevresel koşullara ve yükleme yöntemlerine karşı değerlendirmek, mühendisler her zaman ilgili uluslararası standartlarla ilgili uluslararası standartların farkında olun ve uygulama sıradan uzmanlardan çıktığında nitelikli uzmanlar içerir.

Bir yaya ayakbridge, yüksek katlı bir ofis kulesi veya kimyasal depolama tankını tasarlasanız, bu kılavuzda belirtilen ilkeler karmaşık çelik seçiminin zeminini gezebilirsiniz. İyi bir çelik sadece yapısal talepleri karşılamakla kalmaz, aynı zamanda projeye uzun vadeli değer verir ve önümüzdeki yıllarda yapıyı kullanacak olan halka da hizmet edecektir.