Bylgjuð stáltrefjar: Bylgjupappa uppbygging fyrir sterka steypufylkistengingu
Yfirlit
Trefja-styrkt steinsteypa (FRC) er orðinn lykilþáttur í að bæta togþol og sprunguþol náttúrulega brothættra sementsefna á hinu ört breytilegu sviði byggingarefna. Stáltrefjar eru mikils metnar meðal mismunandi trefjategunda vegna óvenjulegs sveigjanleika og getu til að gleypa orku. Hins vegar hefur trefja-fylkistengingin, sem stjórnar streituflutningi og sprunguútbreiðslu, veruleg áhrif á virkni trefjastyrkingar. Bylgjupappa eða bylgjuðu stáltrefjar hafa komið fram sem efnileg hönnun til að sigrast á takmörkunum á viðmótum, þar sem nýlegar endurbætur hafa skipt um áherslu frá hefðbundnum beinum trefjum yfir í sérsniðnar rúmfræði.
Vandamálið með trefjar-styrktarsteypu
Trefjar í steyptu fylki þjóna fyrst og fremst til að brúa sprungur, auka sprunguorku og afstýra hörmulegum bilun. Efnaviðloðun, vélræn samlæsing og núningsþol hafa flókin samskipti í tengibúnaðinum. Helstu aðferðir viðloðun og núnings í beinum, sléttum trefjum geta valdið því að trefjar draga- út við mikla streitu ef hlekkurinn er veikur. Forrit sem krefjast umtalsverðrar orkuupptöku, svo sem jarðskjálftaþolnar byggingar, gangstéttir og jarðgangaklæðningar, gera þessa takmörkun mikilvæga. Togstyrkur trefjanna, lengd, þvermál og -umfram allt-yfirborðsrúmfræði og stefnu inni í fylkinu hafa allir áhrif á bindistyrkinn. Styrkjandi kostir trefjanna geta verið að engu með lélegu viðmóti, sem gæti valdið staðsetningu álags og ótímabæra bilun.
Vélbúnaður bættrar bindingar í bylgjupappahönnun
Stáltrefjar hafa markvissa, reglubundna breytingu á þversniði- eftir lengd þeirra vegna bylgjulaga eða bylgjulaga lögunar. Sambandið við nærliggjandi steypu er verulega breytt með þessari lögun á ýmsa mikilvæga vegu:
1. Vélræn samlæsing: Innan storknaðs sementmauksins þjóna tindar og dalir bylgjunnar sem áþreifanleg akkeri. Orkan sem þarf til að losa böndin eykst mikið þegar sprunga myndast og streita berst á trefjarnar vegna þess að steypan verður að mylja eða afmyndast í kringum þessi akkeri til að leyfa trefjar að draga- út. Í samanburði við hreinan núning er þessi tækni verulega skilvirkari.
2. Betri streitudreifing: Meðfram innfelldu lengdinni hvetur bylgjuformið til jafnari dreifingar á streitu á yfirborði. Bylgjurnar hjálpa til við kraftdreifingu, dregur úr líkum á losun fylkis og staðbundinnar tengingarbilunar, öfugt við beinar trefjar þar sem streita safnast saman á tilteknum stöðum.
3. Viðnám gegn jöfnunarvandamálum: Trefjar í steinsteypu hafa tilhneigingu til að samræmast flæðistefnunni þegar þær eru blandaðar og settar. Vegna uppbyggingar þeirra geta bylgjupappa trefjar haft nokkuð breytilega flæðisvirkni, sem gæti leitt til hagstæðari og þrívíddar stefnudreifingar sem bætir heildarafköst samsettsins.
Rannsóknir á snúnum og bognum stáltrefjum hafa sýnt að þær standa sig betur hvað varðar sprungu- og útdráttarþol en beinar stáltrefjar; þessar niðurstöður eiga strax við um og auknar með bylgjupappahönnun. Önnur efnistengingartækni, eins og sköpun þétttengdra, sprungulausra-hallalaga í samsettum málmefnum með háþróaðri vinnslutækni, deilir líkt með þessari hugmynd um rúmfræðilega fínstillingu fyrir frammistöðu milliflata.
Framleiðslu- og efnissjónarmið
Há-styrkur stálvír er venjulega undirgefinn rúllu-myndun eða kalda-myndunaraðferðir til að búa til bylgjuðu stáltrefjar. Afgerandi hönnunarþættir eru meðal annars endanleg lengd trefja og þvermál (hlutfall), amplitude og tíðni bylgjunnar og val á stálblendi. Þessum stillingum þarf að breyta fyrir tiltekið notkunartilvik:
Hlutfall: Þó að það geti dregið úr vinnuhæfni, þá býður hærra hlutfall (lengd/þvermál) venjulega meira yfirborðsflatarmál fyrir tengingu. Í samanburði við mjög langar, beinar trefjar, getur bylgjupappa hönnun náð framúrskarandi tengingarafköstum jafnvel með nokkuð háum stærðarhlutföllum vegna þess að vélrænni samlæsingin bætir upp minnkað yfirborð.
Bylgjusnið: Skilvirkni festingar og kraft-tilfærsluviðbrögð við útdrátt- eru undir áhrifum af löguninni, sem getur verið annað hvort trapisulaga, rétthyrnd eða sinuslaga. Rannsóknir í efnisvísindum beinast ötullega að því að hagræða þessu prófíl.
Markmiðið er að framleiða trefjar sem bjóða upp á mesta eftir-sprungustyrkingu á sama tíma og auðvelt er að dreifa þeim meðan á blöndun stendur án þess að kúla. Trefjarnar falla undir ósamfellda trefjastyrkingu, sem oftast er að finna í steinsteypu með tilviljunarkenndri dreifingu.
Notkun og kostir fyrir frammistöðu
Frábær burðarvirki og endingartími fyrir FRC er nátengdur auknum bindistyrk bylgjulaga stáltrefja:
Byggingareiningar: Bylgjuleiðir trefjar geta betur komið í stað eða minnkað magn hefðbundinnar stálstöngstyrkingar sem þarf til að stjórna klippum og brotum í bjálkum, súlum og plötum. Þetta er í samræmi við hönnunarreglur ACI og RILEM, sem viðurkenna framlag trefja til burðargetu.
Trefjar geta verið aðalstyrkingin fyrir slitlag og hellur-á-jörðu. Yfirburða sprungustýring og álagsdreifingareiginleikar bylgjulaga trefja lágmarka endurspeglaða sprungu, minnka samskeyti og auka endingartíma.
Forsteyptir þættir og skotsteypa: Bylgjuð stáltrefjar eru fullkomnar fyrir forsteyptar brúarþilfar, byggingarplötur og sprautustein fyrir gangnaklæðningu og hallastöðugleika vegna aukinnar hörku og höggþols. Við kraftmikið álag og við meðhöndlun tryggir frammistaða þeirra heilleika.
Samvirkni við efnissögu: „Myndun“ eða rúmfræði trefjanna ákvarðar frammistöðusögu hennar innan steypunnar, líkt og myndunarsaga (stimplun) tvífasa stálþunnra-veggaðra mannvirkja hefur mikil áhrif á endanlega hrunhegðun þeirra. Meðvituð hönnunarákvörðun sem tekur tillit til þessarar frammistöðusögu frá efnisstigi og upp er notkun á afkastamiklum bylgjutrefjum-.
Niðurstaða og horfur til framtíðar
Mikilvæg framfarir í snjallri hönnun samsettra byggingarefna er táknuð með bylgjuðum stáltrefjum. Þeir takast á við grundvallarvandamál trefja-fylkistengingar með því að fara út fyrir einfalda rúmfræði yfir í bylgjupappa sem hámarkar vélrænni samlæsingu. Meiri hörku, betri sprungustýring, lengri endingartími og hugsanlega -hagkvæmari hönnun vegna minni hefðbundinnar styrkingar eru afleiðingar þessa.
Framtíðarrannsóknir munu líklega einbeita sér að því að beita nútíma framleiðslu og tölvulíkönum til að betrumbæta bylgjufræðina enn frekar. Jafnvel hærra afkastaþak gæti náðst með samþættingu við aðra þróun, eins og ofur-há-afkastamikil steinsteypu (UHPC) fylki eða blendingstrefjakerfi, sem sameina gervi- og bylgjuþráðar stáltrefjar. Bylgjuð stáltrefjar eiga að verða algeng forskrift fyrir verkfræðinga sem vilja búa til steypumannvirki sem eru endingarbetri, skilvirkari og sjálfbærari þar sem hönnunarreglur halda áfram að þróa og nýta FRC að fullu.