Czy rura PE wypełniona betonem byłaby dobrym filarem?

Pomysł, który pojawia się w mojej głowie, że nie znam wystarczającej inżynierii budowlanej / inżynierii lądowej, aby wiedzieć, czy jest to dobre z technicznego punktu widzenia.

Weź kawałek rurki z polietylenu (PE), wypełnij go betonem, pozwól betonowi związać. Rozumiem, że przy ściskaniu betonowy (lub inny) filar będzie „chciał” rozerwać się w płaszczyźnie 45 ° w kierunku kompresji (zakładając, że nie zginamy naszego filaru). To jest ruch na zewnątrz. Ta siła ścinająca może być utrzymywana przez otaczającą rurę, ponieważ PE ma całkiem dobre napięcie. Inne materiały na rurę mogą działać tak samo, mówię PE, ponieważ jest dość odporny na korozję.

Wiem, że wszyscy budują betonowe słupy z prętem zbrojeniowym w środku, nie twierdzę, że mój pomysł jest lepszy. Nie jestem zainteresowany zrozumieniem, dlaczego wszyscy budują filary tak, jak wszyscy je budują. Chcę zrozumieć wady i ograniczenia mojego pomysłu. Kilka myśli:

Myślę, że warto myśleć o ciśnieniu w rurze, ponieważ mamy te dane łatwo dostępne - jeśli użyjemy PN10, może to zająć 10 barów itp. I nie musimy myśleć o grubości rury i to granica plastyczności. Ale jak siła ściskająca przełoży się na nacisk na rurę? Beton nie jest płynny, więc ciśnienie będzie mniejsze niż obciążenie ściskające / powierzchnia rury. Ile? Myślę, że zrozumienie tego powie nam, ile lub mniej nasz filar niesie.

Innym możliwym problemem jest to, że PE jest dość gładki. Rura nie może przenosić sił przez tarcie, co moim zdaniem przekłada się na obciążenia punktowe w miejscach, w których beton najbardziej się deformuje.

Twój pomysł może być w porządku, ale w zależności od sytuacji ma poważną wadę.

Rura PE zasadniczo byłaby tam, aby pomieścić mokry beton, podczas gdy my czekamy na beton do utwardzenia (tj. Do zestalenia i wzmocnienia). Jest to sytuacja, w której musimy martwić się o nacisk wywierany przez beton na rurę. Jednak po utwardzeniu betonu sam w sobie jest całkowicie zdolny do utrzymania dużej siły pionowej. Projektujemy kolumny betonowe w oparciu o wytrzymałość betonu na ściskanie; nie musimy dodawać niczego innego, aby zatrzymać opisaną przez ciebie awarię ścinania. A pozioma siła wywierana na rurę przez pionowy nacisk na beton raczej nie będzie stanowić problemu.

Dlaczego więc wkładamy zbrojenie do betonowych kolumn? Odpowiedź jest taka, że ​​kolumna nie tylko przenosi obciążenie pionowe, ale zwykle przyjmuje również siły poziome i momenty zginające. I te siły tworzą napięcie. Beton nie ma bardzo dobrego napięcia. Dlatego dodajemy stal, ponieważ stal ma dobre napięcie.

Czy możemy użyć rury PE, aby wytrzymać napięcie? Nie zagłębiłem się w to szczegółowo. Teoretycznie tak. Ale a) potrzebujesz wystarczającej grubości PE ib) potrzebujesz sposobu na przeniesienie naprężenia między PE i betonem. Jak mówisz, PE jest gładkie, więc bez tarcia w przenoszeniu stresu prawdopodobnie nie osiągniemy punktu b).

Podsumowując, rura PE działałaby dobrze jako konstrukcja betonowej kolumny, która przenosi tylko pionowe obciążenia ściskające. Ale jak obecnie proponuje się, tak naprawdę nie zwiększy to nośności kolumny.

W porównaniu ze stalą polietylen (PE) jest materiałem słabym. Stal jest o rząd wielkości silniejsza niż PE.

$N/{mm}^2$$MPa$

Przed zastosowaniem PE jako formy do filaru należy ustalić, czy rura PE jest wystarczająco mocna, aby utrzymać ciężar i powstały nacisk z mokrego betonu tuż po wypełnieniu rury bez deformacji rury, zwykle przez wybrzuszenie na dnie. Po związaniu betonu rura jest zbędna. W niektórych sytuacjach może to być szkodliwe, ponieważ rura się rozluźnia i pozwala na gromadzenie się wilgoci w szczelinie między zwięzłym betonem a rurą. PE jest bardzo podatny na deformację pod wpływem ciepła.

Innym problemem związanym z rurami PE jest to, że większość z nich nie jest tak prosta, jak powinna działać jako forma dla znacznych betonowych filarów.

Aby nadać filarowi betonowemu wytrzymałość na rozciąganie, w środku formy umieszcza się specjalnie zaprojektowaną stalową klatkę na całej długości filaru przed wypełnieniem formy betonem.

To podejście zostało zastosowane w wielu, wielu badaniach naukowych i jest aktywnym obszarem badań w społeczności inżynierii materiałowej, ale z innym materiałem. FRP ( Fiber Reinforced Plastic ) służy do owijania istniejącej betonowej kolumny (lub za pomocą rury FRP wypełnionej betonem), z bardzo dobrymi wynikami.

Źródła: 1 2 3 4