Чи була б PE-труба, заповнена бетоном, хорошим стовпом?

Ідея, яка постійно вискакує в моїй голові, що я не знаю достатньої конструкції / цивільного будівництва, щоб знати, чи добре це з технічної точки зору.

Візьміть шматок поліетиленового (ПЕ) трубопроводу, залийте його бетоном, нехай бетон зв’яжеться. Я розумію, що при стисненні бетонний (або інший) стовп «захоче» розрізатися в площині 45 ° до напрямку стиснення (якщо припустити, що ми не згинаємо наш стовп). Це рух назовні. Ця сила зсуву може містити навколишню трубу, оскільки ПЕ дуже добре напружується. Інші матеріали для труби можуть працювати так само, я кажу, що ПЕ, оскільки це досить стійко до корозії.

Я знаю, що всі будують бетонні стовпи з арматурою всередині, я не вважаю, що моя ідея є вищою. Мені не цікаво розуміти, чому всі будують стовпи так, як всі будують їх, я хочу зрозуміти вади та обмеження в своїй ідеї. Деякі думки:

Я думаю, що корисно думати про тиск у трубі, оскільки ми маємо ці дані легко доступні - якщо ми використовуємо PN10, це може зайняти 10 бар і т.д., і нам не потрібно думати про товщину труби, і це врожайність. Але як би стиснута сила стиску перетворилася на тиск на трубу? Бетон не є рідким, тому тиск буде менше навантаження при стисканні / площі труби. Скільки? Я думаю, що розуміння цього підкаже нам, скільки чи мало буде мати наш стовп.

Ще одне можливе питання полягає в тому, що ПЕ досить гладке. Труба не може взяти сили через тертя, і, на мій погляд, це означає, що вказує на точкові навантаження в місцях, де бетон найбільше деформується.

Ваша ідея могла б бути нормальною, але залежно від ситуації вона має великий недолік.

В основному ПЕ труба міститиме мокрий бетон, тоді як ми чекаємо, коли бетон затвердіть (тобто встановити і зміцнити). Це ситуація, коли нам потрібно турбуватися про тиск бетону на трубу. Після затвердіння бетону бетон самостійно цілком здатний підтримувати багато вертикальної сили. Ми проектуємо бетонні колони на основі міцності на стиск бетону; нам не потрібно нічого додавати, щоб зупинити невдалі стрижки, які ви описуєте. І горизонтальна сила на трубу, викликана вертикальною силою на бетон, навряд чи буде проблемою.

Отже, чому ми ставимо арматуру всередині бетонних стовпців? Відповідь полягає в тому, що стовп не приймає просто вертикальне навантаження, він, як правило, приймає горизонтальні сили і моменти згинання. І ці сили створюють напругу. Бетон не дуже хороший в натягу. Таким чином , ми додаємо сталь як сталь є хорошим в напрузі.

Чи можемо ми використовувати PE трубу для зняття напруги? Я не детально розглядав це. Теоретично, так. Але вам потрібно: а) потрібні досить товсті ПЕ і б) потрібен певний спосіб перенести напругу між ПЕ та бетоном. Як ви кажете, PE є рівним, тому без тертя, щоб перенести напругу, ми, мабуть, не будемо зустрічати точку b).

Отже, підсумовуючи, ваша труба з ПЕ спрацювала б як-небудь для побудови бетонної колони, яка буде приймати тільки вертикальні стискаючі навантаження. Але, як зараз пропонується, насправді не буде додаватися до вантажопідйомності колони.

У порівнянні зі сталі поліетилен (ПЕ) є слабким матеріалом. Сталь - на порядок сильніше, ніж ПЕ.

Цей майданчик із США дає міцність на розрив для ПЕ 3800-4800 фунт / кв.дюйм, що становить 26-33 МПа, а цей інший майданчик з Південної Африки дає межу пружності при розтягуванні 26 МПа ( така сама як ). В той час як цей сайт перераховує міцність на розрив різних сталей, що застосовуються для виготовлення труб, коливаючись від 48-90 кс, або 311-620 МПа, що значно сильніше, ніж ПЕ. М П $N/{mm}^2$$MPa$

Перш ніж використовувати ПЕ в якості форми для стовпа, слід визначити, чи ПЕ труба є достатньо міцною, щоб підтримувати вагу та отриманий тиск з мокрого бетону відразу після заповнення труби без деформації труби, як правило, випиранням на дні. Після встановлення бетону труба зайва. У деяких ситуаціях це може бути згубним, оскільки труба розпушується і дозволяє волозі збиратися в зазорі між встановленим бетоном і трубою. ПЕ дуже чутливі до деформації від тепла.

Інша проблема, що стосується труб ПЕ, полягає в тому, що більшість не є настільки прямими, як це потрібно, щоб діяти як форми для значних бетонних стовпів.

Для надання міцності на розтяг бетонному стовпу в центр форми вставляється спеціально розроблена сталева клітка на всю довжину стовпа до того, як форма заливається бетоном.

Цей підхід застосовувався в багатьох, багатьох наукових дослідженнях і є активною областю досліджень у спільноті інженерних матеріалів, але з іншим матеріалом. FRP ( Fiber армований пластик ) використовується для обгортання існуючої бетонної колони (або з використанням FRP-труби, наповненої бетоном), з дуже хорошими результатами.

Джерела: 1 2 3 4