Thiết kế các trọng tải cực đoan: Thiết kế thép trong gió và tuyết

Cơ sở hạ tầng hiện đại phải chống lại những lực môi trường ngày càng nghiêm trọng. những cơn bão, bão mùa đông và thay đổi khí hậu áp đặt những luồng gió cực mạnh và tuyết làm thử thách giới hạn của công trình xây dựng thông thường. các kỹ sư đã từ lâu dựa vào thép căng thẳng để đối phó với những thách thức này. bằng cách đưa những thiết kế trước khi căng thẳng vào thành viên cụ thể, những áp lực áp đảo từ bên ngoài, giảm sự căng thẳng và tăng khả năng bền vững. bài này khám phá các nguyên tắc, ứng dụng, và xem xét thiết kế về việc sử dụng thép trước khi bị gió và tuyết cực đoan.

Hiểu thấu tính chất thép căng thẳng

Thép căng thẳng bao gồm dây gân, sợi, hay thanh, theo nghĩa bóng, được làm từ thép nặng độ cao (ASTM A416 hay A722) hoặc, trong ứng dụng chuyên môn, sợi carbon greinclited cison (CRP). thép được căng trước khi bê tông được đặt vào (trước khi bê tông) hoặc sau khi bê tông đã được chữa (nải phân). Kết quả là sự bù đắp căng thẳng chịu lực bởi dịch vụ nạp, đảm bảo tính chất bê tông nằm chủ yếu trong thiết kế nén.

Thuộc tính

Loại thép căng thẳng này cho thấy sức mạnh từ 1.600 đến 1,860 MPa (232 đến 270 km), loại thép có độ bền đặc biệt. tính chất thư giãn được kiểm soát cẩn thận để giảm thiểu sự mất mát lâu dài. sự mệt mỏi, sự kháng cự mệt mỏi và sự bảo vệ co giật (v.v., sự tăng kích thích hay hóa chất khí) là yếu tố quan trọng cho tuổi thọ, đặc biệt trong môi trường hung hăng.

Các loại hệ thống gây căng thẳng

Việc áp dụng [FLT: 1] là thông thường trong các cây được dùng trước: gân căng giữa các thùng, bê tông được đúc xung quanh, và sau khi chữa thép được thả, truyền tải qua trái phiếu. Độ mạnh [FLT] [FLT:], dây buộc , dùng ống dẫn hoặc lớp lót đặt trong bê tông; gân bị căng sau khi cứng lại và khóa, thường dùng grumpout để bảo vệ vành đai. Cả hai phương pháp này giúp đỡ các phần mỏng hơn và tốt hơn.

Ứng dụng trong điều kiện nạp gió

Những chiếc cầu cao, những mái nhà, sân vận động và những ngọn tháp đặc biệt dễ bị tấn công.

Điều khiển sự phản ứng và sự lệch lạc động

Gió tạo ra các luồng gió xoáy có thể làm mệt mỏi trong thép và nứt bê tông. Thành viên bị căng thẳng có độ cứng đặc hơn (EI) hơn so với những tương ứng không căng thẳng với cùng một loại cắt chéo. Tính năng này giảm sự trôi dạt và gia tốc, cải thiện sự thoải mái người cư trú trong các tòa nhà cao tầng. Ví dụ, các hệ thống kéo cắt bê tông trước có thể giới hạn các giá trị liên tiếp đến các giá trị mã hóa (v. d. H/ 500 cho gió).

Chống lại sự nâng đỡ và quay lại

Những tòa nhà như sân bay hay đấu trường thể thao, trải nghiệm sự tăng đáng kể từ áp suất gió. những tấm mái bê tông sau đó tăng cường cho phép những thiết kế mỏng hơn, nhẹ hơn mà không gây tổn hại đến sức kháng cự của chúng. ở cầu, sau khi tăng tốc dọc giúp lực hấp dẫn neo chống lại việc giảm tốc độ gió trên tầng thượng tầng thượng.

Nghiên cứu từ vùng bão (v. d., Viện nghiên cứu chuyên về phân loại cho thấy các tòa nhà được xây dựng ít bị hư hại hơn các cấu trúc được đúc thông thường trong suốt cơn bão cấp 4.

Thiết kế cho phép mệt mỏi

Độ rung gió có thể gây ra sự mệt mỏi về dây chằng. Thiết kế tiêu chuẩn (ACI 318, ) cần phải đánh giá mệt mỏi nơi mà áp lực vượt quá ngưỡng. Thiết bị làm căng thẳng với cuộc sống mệt mỏi thích hợp.

Ứng dụng trong điều kiện tải tuyết

Những khối tuyết tích tụ lại nhiều hơn, đặc biệt là trên mái nhà, các cơ sở đỗ xe và cầu nối trong khí hậu lạnh.

Tải các phép phân phối và định vị tuyết

Các vật liệu chứa tuyết khác nhau với vị trí, hình mái nhà và phơi nắng. Mã số (v. d., XLE 7-22) xác định các vật liệu trên mặt đất, yếu tố trôi dạt và các mẫu tải không cân bằng. Các miếng bê tông được đặt ở trên mái nhà có thể trải dài khoảng cách rất dài với độ quay camera nhỏ và độ lệch dưới những vật liệu này, giảm số lượng hỗ trợ trung gian.

Tính năng giãn đông cứng

Trong vùng có tuyết, bê tông được tiếp xúc với các chu kỳ đông lạnh lặp đi lặp lại. căng thẳng làm giảm nguy cơ nứt, đó là con đường chính dẫn đến sự phá hoại nước và bị đông cứng.

Thiết kế những gánh nặng tuyết chưa được thu xếp

Tuyết trôi có thể tạo các dốc nặng hơn nhiều so với thiết kế đồng bộ. Các trục bê tông được căng thẳng có thể được tỷ lệ với hồ sơ xu hướng để khớp với phong bì thời gian. Ví dụ, trong một mái gara dài, sau khi căng T-beam với các hồ sơ x chi tiết có tính năng hiệu quả chống lại cả hai đồng phục lẫn tải phụ kiện trôi dạt.

Thí dụ: Cầu nối chặt chẽ ở vùng núi

Những cây cầu này mang những vật nặng trong khi bảo trì giảm thiểu những điều kiện mùa đông khắc nghiệt.

Quan tâm đến thiết kế

Thiết kế thành công cho những vật nặng cực kỳ cần sự chú ý cẩn thận đến việc chọn lọc vật chất, bố trí gân, quy trình xây dựng, và hiệu quả lâu dài.

Chọn lựa vật chất và bảo vệ bằng cách ăn uống

Các gân căng thẳng phải được kháng cự lại sự nứt nứt và sự hấp dẫn hydro. Các sợi xoắn lỏng lẻo, thanh cao, và ngay cả gân CFRP là những tùy chọn cho môi trường hung hăng. Trong hậu tăng cường, các gân xoắn hoàn toàn kết nối cung cấp sự bảo vệ co thắt tốt nhất; các gân không bọc, cần thiết dây bảo vệ gấp đôi. [FT: 0] Hướng dẫn [FL: 0] [FL: 0] [FL: 0] nhấn mạnh các thủ tục thỏa mãn thỏa thuận.

Bố trí hồ sơ Tendon và Dct

Hồ sơ dọc của gân (rad, harpated, or straight) điều khiển sự phân phối của lực tiền căng dọc theo thành viên. Đối với gió và chất lượng tuyết, hồ sơ nên theo sát biểu đồ thời điểm để tối đa hóa hiệu suất. Trong các dải liên tục, gân có thể được đặt gần phần trên cùng hỗ trợ và gần phần dưới cùng giữa. Bố trí cũng ảnh hưởng đến khả năng kéo cắt gần hỗ trợ lực kéo, cung cấp lực giúp tăng theo chiều dọc, có thể chống lại kéo.

Thiếu nữ thần

Thiệt hại ngắn hạn (tải ngắn hạn, ma sát, neo) và mất lâu dài (creep, co giật, độ thu nhỏ thép) giảm hiệu quả trước khi căng thẳng. các nhà thiết kế phải giải quyết cho những trường hợp này khi căng gân. để có thể tải trọng trường hợp, một ước lượng bảo thủ về thiệt hại đảm rằng sự nén cần thiết vẫn còn trong suốt cuộc sống của cấu trúc. hệ thống giám sát các tế bào nặng và độ căng thẳng để xác minh trước khi bị căng thẳng.

Điều khiển chất lượng xây dựng

Để giảm căng thẳng, cần phải chỉnh sửa các đòn bồi bổ, giám sát kéo dài và lực, và trình tự thích hợp. Để giảm tốc độ, cần phải hoàn thành việc giải phóng dây giày, mở đồ đạc để tránh các khoảng trống. Việc cong bê tông dưới điều kiện mùa đông đòi hỏi phương pháp tăng tốc (tram hoặc nhiệt độ radian) để đạt được sức mạnh cần thiết để giải phóng gân. Việc thử nghiệm không gây hư hỏng (không có ảnh hưởng, ảnh chụp) xác nhận tính trung thực của các xu hướng vô tuyến.

Giao tiếp với những gánh nặng khác

Gió và tuyết hiếm khi hoạt động cô lập. kết hợp với các khối địa chấn hoặc hiệu ứng nhiệt, phong bì thiết kế trở nên phức tạp hơn. thép căng phải được chi tiết hơn để chịu đựng những sự kết hợp này mà không có sự sản xuất quá nhiều hoặc gây ra thất bại lớn.

Những tiến bộ hiện đại và nghiên cứu về vấn đề này

Những phát triển gần đây bao gồm bê tông có độ cứng cao (HPC) với sức mạnh vượt quá 100 MPa, cho phép những phần được làm căng nhẹ hơn. bê tông siêu áp (UHPC) với sợi thép có thể được dùng để tạo ra những tấm mái kiên cường có thể chịu được những mảnh vỡ của cơn bão.

Một ứng dụng đáng chú ý là vận động trường đại học Mind ), dùng hệ thống nối dây cáp sau khi căng cáp để chạy qua 2 chiều dài 280 mét và chống lại lượng tuyết quá 3 kN/m2. Một hệ thống khác dẫn [FLT:] , nơi các cầu bê tông trước thời kỳ gian và sàn nhà có tường điện và cầu chặn gió (trên 200 km/h) và băng tích tụ lại trên đường cao tốc A75. Những dự án này cho thấy các dự án đáng tin cậy về thép trước khi có tính chất thép.

Kết luận

Khi các mô hình khí hậu tăng lên, nhu cầu về cơ sở hạ tầng bền vững tăng lên. thép làm căng thẳng có thể đưa ra một phương pháp chứng minh, hiệu quả để tăng cường sức mạnh, sự cứng rắn và sự bền vững chống lại gió và chất lượng tuyết. nhờ hiểu biết về cách thức hoạt động vật chất, việc thiết kế tốt nhất, và theo sát các tiêu chuẩn thiết kế nghiêm ngặt, các kỹ sư có thể tạo ra những cấu trúc an toàn trong cuộc sống phục vụ định sẵn của họ.