Prestressing çelik, modern yol ve otoyol altyapısının temel taşıdır, köprülerin inşaatına izin verir ve dünya çapında daha dayanıklı ve daha uzun süre kalıcı olan ulaşım ağlarıdır.Bu makalede, otoyol ve inşaatın önemine karşı çelik kontrüksiyonel yüklere maruz kalmaları, bu teknoloji, dünya çapında devrime dayalı ulaşım ağları ortaya koyar ve milyonlarca günlük bakım için gelişmiş güvenlik sağlar.

Prestressing Steel

Prestressing çelik yüksek güçlü çelik ipliklerden, tellerden veya beton yapılarında sıkıştırıcı bir yük yaratmaya yönelik barlardan oluşur. Temel ilke basit: beton, baskıda güçlü ancak betonda zayıftır, trafik yükleri ve çevresel etkiler tarafından ortaya çıkan stresler karşılanır, çatlakları azaltır veya ortadan kaldırır.Bu teknik daha inceleyici, daha hafif üyeler ve daha uzun süreler için daha fazla destek olmadan yayılır.

Prestressing'te kullanılan çelik, yapının yaşamının üzerinde önemli ölçüde daha güçlü, elastik prestressing filamentler minimum çekme gücüne sahiptir 1860 MPa (270 ksi) ve çeliklerin %90'ı üzerinde yüksek performanslı bir şekilde güçlü hale gelir, çünkü ilk prestress gücü, koşulları altında kesintiye uğratmak ve uyarı sağlamak zorundadır.

Prestressing iki ana şekilde uygulanabilir: Ön çizimler ve yönlendirmeler.Inuring:0)Başlamalar (Döntgenler)[Dönemli), tendonlar betonun yeterince güçlendiği zaman, betonun içine alınır, yükseltilir, yükseltilmeden sonra, sert gerilimlere ve sert yere doğru sıkıştırılır.

Prestressing Steel Türleri Altyapıda Kullanılan

Prestressing çelik birkaç formda mevcuttur, her biri farklı uygulamalara ve inşaat yöntemlerine uygundur. Seçim gerekli güç, korozyon koruması, esneklik ve bütçeye bağlı faktörlere bağlıdır.

Strands

Yedi kablolar (ASTM A416), yol ve köprü yapımında kullanılan en yaygın tiptir. Altı dış telden oluşur ve merkezi telin etrafında sıralanırlar. Strands, 9.53 mm'den 15.24 mm (0.375'a 0.6 inç) ve yüksek güç ve iyi iyonasyon sağlar. Low-relaxation (LR) sönüllüler tercih edilir çünkü uzun vadeli önkoşul kayıpları en aza indirirler.

Wires

Bireysel yüksek güçlü teller (ASTM A421) bazı eski prestressed beton üyelerde kullanılır ve kablo geçirmez köprüler için kablolarda kalır. Wires düzende esneklik sunar ancak tipik otoyol uygulamaları için daha az yaygındır.

Barlar

Prestressing barlar (ASTM A722), demir boruları, demirleme için son zamanlardaki ipliklerle yüksek derecede güçlü çelik barlardır. Daha kısa tendonların ihtiyaç duyduğu postalarda kullanılırlar, köprüde olduğu gibi duvarları korurlar ve kaya demir demirleri.

Ön-Tensioning vs. Post-Tensioning Steel

Çelikin kendisi benzer olsa da, uygulama farklı. Pre-taning kullanımlar uzun, beton sertten sonra kesilebilir. Posta-tans çelik genellikle kilitler halinde sağlanır ve yapısal profilleri takip edebilir. Post-tand ayrıca, gerekli olup olmadığı takdirde değiştirilemez ve oathed'e izin verir.

Malzeme Özellikleri ve Kalite Kontrolleri

Prestressing çelik uzun vadeli performans sağlamak için sıkı kaliteli standartları karşılamalıdır. Anahtar özellikler şunları içerir:

  • [FONT:0) Yüksek çekme gücü[DÜT 1: 1), tipik olarak 1860 MPa borular için, çeliklerin verimli kullanımına izin verir.
  • [Düzükleersiz sağlık merkezi[Dönetici:0) Düşük sağlık merkezi (%[Dönetici:0) Düşük stresin düşük zaman içinde sürekli bir gerginlik altında düşük bir artış. Low-relaxation çelik,% 2.5'den az bir% 1000 saat sonra% 70 nihai olarak.
  • [FONT:0]Ductness[DÜT:1] - yeterli elongasyon (en azından % 3.5'lik) başarısızlık ve deformasyona uymadan önce uyarı sağlamak için.
  • [FONT:0)Fatigue direniş[[[Dönetici: 1)) - kırık olmadan milyonlarca yük döngüsüne dayanabilme yeteneği. Properly tasarlanmış demirleme ve eğri profilleri yorgunluk stres aralıklarını azaltır.
  • [FONT:0]Corrosion direnişi[[[Dönetici: 1) agresif ortamlarda, alüminyum veya epoxy-coated filamentler kullanılır veya çelik, heathing içinde çimento grout veya yağ tarafından korunur.

Kalite kontrolü, çekme testi, sağlık testi ve yüzeysel standartlar için boyut kontrollerini içerir. kritik altyapı için, hidrojen embrittlement ve stres korozyon çatlakları için ek testler gerekli olabilir. İnşaat sırasında düzenli denetimler uygun şekilde yerleştirilir, korunur ve belirtilen güç için vurgulanır.

Prestressing Steel in Roads ve Highways'te kullanım Faydaları

Nakliye altyapısına çelik prestressing çelikleri birçok teknik ve ekonomik avantaj sağlar.

Artan Yük Kapasitesi ve Uzun Spans

Prestressed beton köprüleri orta destek olmadan 50 metreden fazla yayılabilir, piers ve vakıfların sayısını azaltabilir. Bu özellikle su yolları, vadiler ve sıkışık kentsel alanlar üzerinde değerlidir. Daha yüksek etkili derinlik ve çatlaklar, yapının daha az boşlukla taşımasına izin verir.

Geliştirilmiş Durability ve Azalting

Betonu sıkıştırmaya devam ederek, prestressing ortadan kaldırır veya su ingre, korozyona ve spalling'e yol açan çatlakları kontrol eder. Sonuç 75-100 yıl veya daha fazla hizmet ömrüne sahip bir yapıdır, minimum bakım gerektiren. Prestressed kaldırımlar daha az eklemler sunar ve hata yapar, pürüzsüz sürüş kalitesi sağlar.

Yaşam Döngüsünün Üzerinde Maliyeti

İlk malzeme ve ekipman maliyetleri daha yüksek olmasına rağmen, bakımdaki azalma, daha uzun denetim aralıkları ve genişletilmiş hizmet hayatı genellikle daha düşük toplam mülkiyet maliyeti verir.For otoyollar için, onarımlar için şerit kapatmaları daha az kesintiye ve ekonomik kesintiye neden olur.

Geliştirilmiş Güvenlik

Prestressed yapılar daha yüksek yorgunluk direnci ve reddantt. Depremlerde, çizim sonrası köprüler kontrollü kayalık ve yeniden merkezileştirilerek enerji dağıtabilir.

Sürdürülebilirlik Sürdürülebilirlik

Aynı yük kapasitesi için daha az malzeme gereklidir - beton ve çelik betonu güçlendirerek betonu azaltır. Bu, beton ve ulaşım emisyonlarını azaltır. Uzun yaşam daha az yedek anlamına gelir, doğal kaynakları korur.

Road ve Highway İnşaat Uygulamaları

Prestressing çelik, geniş bir otoyol bileşenlerinde, büyük köprülerden günlük kaldırımlara kadar kullanılır.

Bridges

Bugün inşa edilen büyük orta ve uzun vadeli köprüler için beton köprüler hesabı açtı. Tipik örnekler şunları içerir:

  • [FONT:0)Sunum I-girers ve bokslar[[Dönetici: 1) - fabrikalarda ön hazırlıklar yapılır, sonra yan yana ve bir güverte oluşturmak için transisteler kurdu.
  • [FONT:0]Segmental box zders[Dönemli: 1 ) - Cantilever ereksiyonda posta iletildi, 200 metreden fazla zamana izin verdi.
  • [FONT:0)Kable-stayed köprüler[[Dönemli köprüler[Dönler: 1 ) - kablolar, güverteyi destekleyen ön cam sistemlerden oluşur.
  • [FONT:0)Mükemmel köprüler[Dönemli sayacı 1)

Pavements

Sürekli olarak beton kaldırımları (CRCP) ve eklemlenmiş beton kaldırımları yaygındır, ancak ACT:0)Srestressed beton kaldırımları) daha iyi performans sunar.Birkaç 200-200 metreye kadar ortak spacing artabilir ve sürüş kalitesini artırabilir.

Duvarları ve Abutments

Post-tane edilen zemin demirleri duvarları ve köprüleri kısıtladı, yoksul topraklarda istikrar sağlamak. Prestressed tie-backs and land tırnakları derin temellere uygun maliyetli alternatiflerdir.

Overpasses ve Interchanges

Curved postalı kutu züppeleri karmaşık interchanges yaygındır, orta destek olmadan düzgün hizalamalar izin verir, aşağıda trafik engelleyecek.

Ses Engelleri ve Engeller

Precast prestressed paneller otoyollar boyunca gürültü bariyerleri için kullanılır. onların ince kesiti ve uzun süreliler gerekli sayıda makaleyi azaltır.

Vaka Çalışmaları

Millau Viaduct, Fransa

Millau Viaduct, dünyadaki en uzun ve en uzun kablo kaplı köprülerden biridir. Beton güvertesi 1860 MPa filamentleri ile sadece yedi piers ile 246 km uzunluğunda elde etmek için nasıl ön planda olduğunu genişletmektedir. multi-boardlar ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı taşlardan oluşur.

Konfederasyon Köprüsü, Kanada

Kuzeyda 3.9 km boyunca, Konfederasyon Köprüsü önceden yayınlanıyor, situ'da eş-yaşlı ve postacı olan 100 yıllık bir tasarım hayatına sahip. Sert deniz ortamı yüksek kaliteli korozyon koruması talep etti: kemerler kırıldı ve dükler baskıya maruz kaldı.

resund Bridge, Danimarka-Sweden

resund Köprüsü, önsözlü beton kutu zımparatlarından yapılan doğru köprülerle bir kablo-kanı ile bir araya gelir. Yüksek performanslı çelik kullanımı güverte ağırlığını azalttı, 490-meter ana aralığına izin verdi.

ABD Oto Prestressed Pavement

Birkaç eyalet DOTs, ön saflarda beton kaldırımlarla deney yaptı. Örneğin, Wisconsin DOT ABD'de 250 metre test bölümü inşa etti 45 ön basamaklı paneller kullanarak. 20 yıldan fazla bir süre önce maksans ve hata gösterdi, uzun vadeli faydaları gösterdi.

Tasarım

Prestressing çeliklerinin etkin kullanımı, birkaç kritik faktöre hitap etmek için dikkatli bir tasarım gerektirir.

Tendon Layout

Tendons ortaspan'da ( pozitif anları dengelemek) ve destekle ( sürekli yaylarda negatif anlar için) en yüksektelik için yerleştirilmelidir.In post-tanışlı yapılar, duct profil eğrileri prestress kuvvetini azaltan sürtünme kayıplarından kaçınmak için boyutlandırılmıştır.

Anchorage Zones

Yüksek yerelleştirilmiş stresler, demirlemede yeniden üretim gerektirir ve genellikle özel yerel güçlendirme. Bursting, spalling, ve stresler AASHTO veya Eurocode hükümlerine göre kontrol edilmelidir.

Prestress'ın Kayıpları

Kayıplar hemen (elastic kısaltma, ve demirleme set) ve zamana bağlı (creep, küçülme ve çelik rahatlama) olarak kategorize edilir. Tasarımcılar bu kayıpların hizmet hayatı boyunca en az eşiği olduğundan emin olmak için doğru tahmin etmelidir.

Creep ve Cabage

Sürekli prestress altında beton sürünür, eğriliği ve defleksiyonları artırır.Kırklamalar da uzun vadeli camberi etkiler ve özellikle uzun vadeli köprüler için dikkate alınması gerekir.

Şükrü ve Seismic Davranış

Prestressing çelik yorgunluk için hassastır; tendon stres aralıkları sınırlı olmalıdır. sismik bölgelerde, unbonded post-tanslama kendi merkezli davranışına izin verebilir. Bonded tendonlar daha fazla düklenebilir, ancak susayı aşabilir.

Korozyon Koruma Koruma

Bağlanmış postalama için, çimento grout, yüksek ortamlarda enjekte edilir, çelikleri geçebilecek yüksek alkali bir ortam sağlar.For unbonded tendonlar, çelik korozyon yağ ile kaplıdır ve plastik bir heath içinde. aşırı ortamlarda, daha fazla koruma kullanılır.

Korozyon Koruma ve Durability

Prestressing çelikinin korozyonu ciddi bir endişedir çünkü yüksek çekme stresi, çelikleri hidrojen embrittlement ve stres korozyon çatlaklarına duyarlı hale getirir. Modern standartlar çoklu koruma katmanları gerektirir:

  • [FONT=0)Sheathing[DÜDÜT:1] – polietilen veya polipropilenler posta için.
  • [FONT=0)Grouting[Dönem:0)[Dönemli, yüksek yoğunluklu çimento betonu doğru su tüketimi ile ve bazen anti-shrink admixtures ile birlikte.
  • [FONT:0)Grease [DÜDÜT:1] - süzgeçmiş tendonlar, lityum veya kalsiyum bazlı yağlar korozyon inhibitörleri ile.
  • [FONT:0] [Dönderinler[Dönüşünmeler:))
  • [FONT:0]Epoxy kaplama[[Döntilmiş epoxy kaplaması klorürlere karşı bir bariyer sunuyor.
  • [FONT:0]Kathodic koruma[[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici koruma[Dönetici: 1 ) - mevcut veya sakrifi anodlar son derece koratif koşullarda uygulanabilir.

Boruajda, mühürleme ve drenaj gibi ayrıntılı bilgi, akustik emisyon veya zemin temizleme radarı dahil olmak üzere düzenli denetim ve izleme, potansiyel sorunları erken tespit etmenize yardımcı olur.

Sürdürülebilirlik ve Yaşam-Cycle Maliyet

Prestressing çelik, malzeme tüketimini azaltarak sürdürülebilir altyapıya katkıda bulunur. Tipik bir prestressed beton köprüsü, yapının ömrünün 20-30 daha az beton ve 30-40% daha az çelik, aynı zamanda güçlendirilmiş beton alternatifine ek olarak, CO2 emisyonlarını Çimento ve çelik üretiminden doğrudan azaltır. Ayrıca, uzun hizmet ömrü ve düşük bakım gereksinimleri, yapının ömrünün sonuna kadar en aza indirmek ve geri yükleme yeteneği çevresel faydalara ek olarak gelir.

Yaşam döngüsü analizleri, ilk maliyetler% 10-15 oranında daha yüksekken, azaltılan denetim, bakım ve onarım maliyetleri genellikle 75 yıldan fazla tasarruf sağlar. otoyollar için, dolaylı tasarruflar trafik kesintilerinden önemlidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Prestressing çelik uzun süreli yol ve otoyol altyapısı inşa etmek için temel bir malzemedir. Nakliye ağlarının kapasitesi, dayanıklılık ve güvenliği artırmak için, malzeme kullanımını ve yaşam döngüsü maliyetlerini azaltırken, köprüler, döşemeler ve daha fazla.Çelik kaliteli, korozyon korumasında ilerlemeler sağlar ve tasarım metodolojileri uygulamaları genişletmeye devam eder.

[FONT:0) Daha önce çelik ve uygulamaları hakkında daha fazla okuma için, bkz.ENFLT:1).Prestressed Concrete (Wikipedia)). ve [[DÜyetim Araştırması[DÜye Olmayanlar Araştırması[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız).