نحوه طراحی تیرچه پیش تنیده
تیرچه پیش تنیده را باید به دقت طراحی کرد تا سازه مقاوم باشد. طبق گفته های آروکیاسامی و آمر ، مهندسین طراحی نمی توانند پیش فرض های طراحی مشابه با CFRP را با آرماتورهای فلزی انجام دهند زیرا شرایط نهایی دیگر معتبر نیست. تا کشش خطی کابلهای CFRP تا خطایی (بدون داشتن نقطه عملکرد) روی دهد. برخلاف فولاد ، این ۲۲ اصل رویکردهای طراحی را تغییر می دهد زیرا دیگر در نقطه ای تغییر شکل نرم گونه وجود ندارد. لنگرهای چاک از نوع سنتی که قبلاً برای تقویت رشته های فولادی استفاده شده اند ، به دلیل فشاری کم عرضی محصول ، نمی توانند برای CFRP استفاده شوند.
نحوه طراحی تیرچه پیش تنیده
تیرچه پیش تنیده را باید به دقت طراحی کرد تا سازه مقاوم باشد. طبق گفته های آروکیاسامی و آمر ، مهندسین طراحی نمی توانند پیش فرض های طراحی مشابه با CFRP را با آرماتورهای فلزی انجام دهند زیرا شرایط نهایی دیگر معتبر نیست. تا کشش خطی کابلهای CFRP تا خطایی (بدون داشتن نقطه عملکرد) روی دهد. برخلاف فولاد ، این ۲۲ اصل رویکردهای طراحی را تغییر می دهد زیرا دیگر در نقطه ای تغییر شکل نرم گونه وجود ندارد. لنگرهای چاک از نوع سنتی که قبلاً برای تقویت رشته های فولادی استفاده شده اند ، به دلیل فشاری کم عرضی محصول ، نمی توانند برای CFRP استفاده شوند.
استحکام و حساسیت به سایش مکانیکی در عوض ، یک سیستم مخصوص اتصال لبه های گوه در طول ساخت استفاده شده است ، رشته های فولادی را به CFRP وصل می کند تا به عنوان رسانه ای عمل شود تا به پیشگیری ، کمک کند. کار قبلی در مورد ارزیابی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سیستم های FRP بیشتر بر روی شناسایی قدرت مواد ، روابط فشار-فشار ، پیوند ، طول توسعه و انتقال ، عملکرد فرسودگی ، سیستم های لنگر انداختن و خسارات ناشی از خزش ، آرامش و اثرات حرارتی متمرکز است. با این حال ، برای بررسی کارآیی سیستم های لنگرکاری برای پیش تنظیم FRP ، تحقیقات بیشتری لازم است. امروزه مشخصات فعلی تیرچه پیش تنیده دقیق و جزئی است
روش های متفاوت طراحی شمع های تیرچه پیش تنیده
هان و همکاران (۲۰۰۲) چندین رویکرد طراحی متفاوت نسبت به شمع های تیرچه پیش تنیده با FRP را توصیف می کند ، نشان می دهد که روش های طراحی فعلی (مانند ظرفیت بار نهایی یا پاسخ به انحراف بار) ممکن است. در صورت اصلاح کافی در خصوصیات (از جمله ضریب تعامل و ضریب خزش نهایی) ، می توان برای طراحی شمع های تیرچه پیش تنیده FRP استفاده کرد. از آنجا که سختی مقطعی بسیار شبیه به شمع های معمولی است ، طراحی واکنش به تغییر شکل بار هنوز در اکثر برنامه ها معتبر است ، اگرچه تغییر شکل شمع تیرچه پیش تنیده می تواند با FRP سختی کم کاهش یابد. واکنش به انحراف بار باید کاملاً مورد استفاده قرار گیرد ، زیرا ابزار سنتی برای محاسبه مقادیر به دلیل ماهیت ناهمسانگردی FRP مناسب نیست.
استاندارد اداره حمل و نقل فلوریدا برای طراحی تیرچه پیش تنیده
اخیراً ، اداره حمل و نقل فلوریدا در رابطه با دانشگاه ایالتی فلوریدا ، مشخصات بیشماری را برای اجرای CFRP منتشر شده در سری توسعه D20600 خود منتشر کرده است (CFRP فقط پیشبینی شده) ، سری سری استاندارد ۲۰۶۰۰ Design Standard Index (رشته SS یا CFRP) ، و دستورالعمل های پلیمری تقویت شده با فیبر این استانداردها در کنار یکدیگر پیشرفت چشمگیری در پذیرش گسترده مواد به عنوان مشخصات فنی دارند. ، به طراحی رشته های پیش فرض ، تداخل مناسب کابل ، و جمع آوری شمع ها و جزئیات تیرچه پیش تنیده و ذخیره سازی تیرچه پیش تنیده پرداخته می شود. با این حال ، این انتشارات بسیاری از مهندسان طراحی رزرو را مورد نیاز نمی دانند ، زیرا جزئیات مربوط به اختلاف بین شمع های تیرچه پیش تنیده برای پیکربندی های شمع های طولانی را جزیی نمی کنند،
نگرانی های قابلیت کارگذاری تیرچه پیش تنیده در انواع مختلف خاک را برطرف نمی کنند، یا راهنمایی هایی در مورد تقویت عرضی CFRP در شمع های تیرچه پیش تنیده ارائه نمی دهند. اگر شمع تیرچه پیش تنیده با رشته های CFRP از پیش ساخته شود تا طول عمر کلی آن افزایش یابد ، هنوز هم نمی توان از تقویت فولادی متقابل فولاد استفاده کرد تا تیرچه پیش تنیده مستحکم و قوی باشد. جزئیات تیرچه پیش تنیده باید به دقت مشخص شود و همه اجزاء با همان مشخصات طراحی شود. جزئیات تیرچه پیش تنیده مهم بوده و مهندسان با دقت همه آن ها را زیر نظر دارند.
مهندسان براساس شرایط محلی، پیشنهادهای مختلفی برای تیرچه پیش تنیده می دهند
تقویت داخلی عرضی – اتصالات و مارپیچ های تیرچه پیش تنیده
طبق استانداردهایی که توسط بخش پل سازی اداره حمل و نقل تگزاس برای ستونهای پیش ساخته منتشر شده است ، راهنمایی هایی برای طیف وسیعی از مقطع شمع های مختلف تیرچه پیش تنیده از ۱۶× ۱۶ تا ۲۴×۲۴ اینچ ارائه شده است. مطابق مشخصات ، ۲۳ رشته باید بطور متقارن در محور شمع تیرچه پیش تنیده قرار بگیرند که بیش از یک تفاوت رشته نداشته باشد. بین هر دو طرف مجاور همچنین برای رشته های فولادی پیش ساخته معمولی استاندارد است که ۲۷۰ پوند بر اینچ مربع رشته با سستی کم را برای هر کدام به ۹/۹ تکثیر می کند.
توجه به نیازهای اداره حمل و نقل به هنگام طراحی تیرچه پیش تنیده
در طول بخش مقایسه تحلیلی این گزارش ، توجه زیادی به رعایت مشخصات پیش بینی شده توسط اداره حمل و نقل تگزاس صورت گرفته است تا استفاده از CFRP دقیقاً به عنوان فولاد معمولی ارائه شود.
الگوی تقویتی که توسط اداره حمل و نقل تگزاس مشخص شده ، همچنین در طراحی اجزای CFRP مورد استفاده قرار گرفته است. می توان متوجه شد که در هنگام مشاهده مقطع ، یک پوشش شفاف ۲٫۵ اینچی در اطراف آرماتور عرضی باقی مانده است ، و ۱ اینچ فضای از انتهای عضو در نمای پروفایل تیرچه پیش تنیده مشاهده می شود. پس از این فضای اولیه ، اداره حمل و نقل تگزاس خواستار تقارن عرضی ۱ اینچی برای ۵ اینچ اول ، سطح مقطعی بالای ۳ اینچی برای ۴ پا بعدی در طول عضو و یک طول۶ اینچی برای باقیمانده جزء تیرچه پیش تنیده است.
در مرکز این طرح برای مارپیچ های عرضی ارائه شده است ، و می تواند با بعضی از آنها همانند سازی شود با رشته ها و پیوندهای CFRP می توان کارهای اضافی انجام داد. در حال حاضر ، تولید کنندگان می توانند تقویت کننده عرضی CFRP را در انواع هندسه های مختلفی که باید در کارخانه تولید کننده تشکیل شوند.
جزئیات طراحی تیرچه پیش تنیده دقیق و تفصیلی است
طیف وسیعی از اندازه های ارائه شده به راحتی مطابق با نیازهای فعلی اداره حمل و نقل تگزاس است ، و از این رو مراقبت لازم است تا تمام فولاد تقویت کننده معمولی در مبادله یک به یک برای CFRP و تیرچه پیش تنیده جایگزین شود.
تصمیم مهم دیگر که بر اجرای رشتههای پیش ساخته CFRP تأثیر دارد ، تمایل اداره برای برنامه ریزی استراتژیک تحویل و ساخت آن پروژه است. در حالی که ممکن است در مورد رشته های پیش ساخته فولادی معمولی درست باشد ، تولید کنندگان بسیار راحت تر از این ماده استاندارد استفاده می کنند و قادرند رشته های خود را به راحتی تهیه کرده و در همه زمان ها ساخت و ساز به کار ببرند. ماده CFRP ، از طرف دیگر ، در خارج از کشور ساخته شده و در این زمینه مناسب نیست. کارگران نمی توانند شکل تقویت کننده عرضی پیش ساخته CFRP را تغییر دهند تا به سرعت سازگار شوند. متناسب با تقاضای متغیر در محیط تغییر می کند ، زیرا این کارآیی مواد را تا حد زیادی کاهش می دهد. عدم انعطاف پذیری در ساخت و ساز تنها با برنامه ریزی دقیق و برنامه ریزی تحویل های مورد استفاده قابل کاهش است.