Betonla doldurulmuş bir PE boru iyi bir sütun oluşturur mu?

Kafamda ortaya çıkan, teknik açıdan iyi olup olmadığını bilmek için yeterli yapısal / inşaat mühendisliğini bilmediğim bir fikir.

Bir parça polietilen (PE) boru alın, betonla doldurun, betonun bağlanmasına izin verin. Anladığım kadarı, sıkıştırma altında, beton (veya diğer) bir sütunun, sıkıştırma yönünde 45 ° 'lik bir düzlemde (sütunumuzu bükmediğimiz varsayılarak) parçalanmasını' isteyecek 'dir. Bu dışa doğru bir hareket. Bu kayma kuvveti, PE'nin gerginliği oldukça iyi olduğu için çevreleyen boru tarafından tutulabilir. Boru için diğer malzemeler aynı işe yarayabilir, PE diyorum çünkü korozyona oldukça dayanıklı.

Herkesin içinde inşaat demiri olan beton sütunlar inşa ettiğini biliyorum, fikrimin üstün olduğunu iddia etmiyorum. Herkesin neden herkesin inşa ettiği gibi sütunlar inşa ettiğini anlamak istemiyorum, fikrimdeki kusurları ve sınırlamaları anlamak istiyorum. Bazı düşünceler:

Bence borudaki basınç olarak düşünmek yararlıdır, çünkü bu verileri kolayca elde edebiliriz - PN10 kullanırsak, 10 bar alabilir, vb. Ve borunun kalınlığı hakkında düşünmemize gerek yoktur. akma dayanımı. Ancak basınç kuvveti boru üzerindeki basınca nasıl dönüşür? Beton sıvı değildir, bu nedenle basınç, sıkıştırma yükü / boru alanından daha az olacaktır. Ne kadar? Sanırım bunun anlaşılması bize sütunumuzun ne kadar ya da az taşıyacağını söyleyecektir.

Başka bir olası konu PE'nin oldukça düzgün olmasıdır. Boru sürtünme yoluyla güç alamaz ve bence, betonun en çok deforme olduğu yerlerde nokta yüklerine dönüşür.

Fikriniz iyi olabilir, ancak duruma bağlı olarak büyük bir kusuru var.

PE borusu temelde ıslak betonu içermek için orada olurken, betonun sertleşmesini (yani sertleşmesini ve güçlenmesini) bekleriz. Bu, boru üzerindeki betondan gelen basınç hakkında endişelenmemiz gereken durumdur. Ancak beton kürlendiğinde, kendi başına beton tamamen dikey kuvveti destekleyebilir. Betonun basınç dayanımına dayalı beton kolonlar tasarlarız; tarif ettiğiniz kesme başarısızlığını durdurmak için başka bir şey eklememiz gerekmez. Betondaki dikey kuvvetin neden olduğu boru üzerindeki yatay kuvvetin bir sorun olması muhtemel değildir.

Peki, neden beton sütunların içine takviye koyduk? Cevap, bir sütunun sadece dikey yük alması değil, normalde yatay kuvvetler ve eğilme momentleri de almasıdır. Ve bu kuvvetler gerginlik yaratır. Beton gerginlikte çok iyi değildir. Bu nedenle çelik , gerginlikte iyi olduğu için çeliği ekliyoruz .

Gerilimi almak için PE borusunu kullanabilir miyiz? Buna ayrıntılı olarak bakmadım. Teorik olarak, evet. Ama a) yeterince kalın PE'ye ihtiyaç duyarsınız ve b) PE ile beton arasındaki stresi aktarmak için bir yol gerekir. Dediğiniz gibi, PE pürüzsüzdür, bu nedenle stresi aktarmak için sürtünme olmadan muhtemelen b) noktasını karşılamayacağız.

Sonuç olarak, PE borunuz sadece dikey sıkıştırma yüklerini alacak beton bir kolon inşa etmek için iyi çalışacaktır. Ancak şu anda önerildiği gibi, aslında sütunun yük taşıma kapasitesine eklenmeyecektir.

Çeliğe kıyasla, polietilen (PE) zayıf bir malzemedir. Çelik, PE'den daha güçlü bir mertebedir.

ABD'den gelen bu site , PE için 26-33 MPa olan 3800-4800 psi'lik bir gerilme akma mukavemeti verir ve Güney Afrika'dan gelen bu diğer site 26 MPa ( aynıdır. olarak ). Bununla birlikte, bu saha boru yapımında kullanılan çeşitli çeliklerin PE'den önemli ölçüde daha güçlü olan 48-90 ksi veya 311-620 MPa arasında gerilme mukavemetlerini listelemektedir.$N/{mm}^2$$MPa$

PE'yi bir sütun için kalıp olarak kullanmadan önce, PE borusunun, boru deforme olmadan doldurulduktan hemen sonra, genellikle dışarı çıkarak, ıslak betondan gelen ağırlığı ve sonuçtaki basıncı destekleyecek kadar güçlü olup olmadığı belirlenmelidir. altta. Beton sertleştikten sonra boru gereksizdir. Bazı durumlarda, boru gevşediği ve ayarlanan beton ile boru arasındaki boşlukta nemin toplanmasına izin verdiği için zararlı olabilir. PE, ısıdan kaynaklanan deformasyona karşı çok hassastır.

PE borulardaki diğer bir sorun, çoğu önemli beton direkler için kalıp görevi görmeleri gerektiği kadar düz olmamasıdır.

Beton bir sütuna gerilme mukavemeti kazandırmak için, kalıbın betonla doldurulmasından önce sütunun tam uzunluğu boyunca kalıbın ortasına özel olarak tasarlanmış bir çelik kafes yerleştirilir.

Bu yaklaşım pek çok bilimsel çalışmada kullanılmıştır ve malzeme mühendisliği topluluğunda aktif bir araştırma alanıdır, ancak farklı bir materyaldir. FRP ( Fiber Takviyeli Plastik ), mevcut beton kolonun etrafına (veya betonla doldurulmuş bir FRP boru kullanarak) sarmak için kullanılır ve çok iyi sonuçlar verir.

Kaynaklar: 1 2 3 4