콘크리트로 채워진 PE 파이프가 좋은 기둥을 만들 수 있습니까?

내 머리 속에 계속 떠오르는 아이디어는 기술적 관점에서 좋은지 알 수있는 충분한 구조 / 토목 공학을 모른다는 것입니다.

polyethelene (PE) 배관 조각을 가져와 콘크리트로 채우고 콘크리트를 묶습니다. 압축 상태에서 콘크리트 (또는 다른) 기둥은 압축 방향으로 45 ° 평면에서 분리되기를 원합니다 (필라를 구부리지 않는다고 가정). 이것은 외향적 인 움직임입니다. PE는 인장력이 우수하기 때문에이 전단력은 주변 파이프에 포함될 수 있습니다. 파이프의 Othe 재료는 똑같이 작동 할 수 있습니다.

나는 모두가 내부에 철근이있는 콘크리트 기둥을 만들고 있다는 것을 알고 있습니다. 저는 제 아이디어가 우수하다고 주장하지 않습니다. 나는 왜 모든 사람이 기둥을 만드는 방식으로 기둥을 만들고 있는지 이해하고 싶지 않다. 나는 내 생각의 결함과 한계를 이해하고 싶다. 몇 가지 생각 :

PN10을 사용하는 경우 10bar 등이 걸릴 수 있으며 파이프의 두께에 대해 생각할 필요가 없으며 데이터를 쉽게 사용할 수 있으므로 파이프의 압력으로 생각하는 것이 유용하다고 생각합니다. 항복 강도. 그러나 압축력이 파이프의 압력으로 어떻게 변환됩니까? 콘크리트는 액체가 없으므로 압축 하중 / 파이프 면적보다 작습니다. 얼마예요? 나는 이것을 이해하면 기둥이 얼마나 많이 또는 적은지를 알 수 있다고 생각합니다.

또 다른 가능한 문제는 PE가 매우 부드럽다는 것입니다. 파이프는 마찰을 통해 힘을 취할 수 없으며 콘크리트가 가장 변형되는 곳에서 점 하중으로 해석됩니다.

당신의 아이디어는 괜찮을 수도 있지만 상황에 따라 큰 결함이 있습니다.

PE 파이프는 기본적으로 습식 콘크리트를 포함하고 콘크리트가 경화 될 때까지 기다립니다 (즉, 고정 및 강화). 이것은 파이프의 콘크리트 압력에 대해 걱정 해야하는 상황입니다. 그러나 콘크리트가 경화되면 자체적으로 콘크리트가 많은 수직력을 완벽하게지지 할 수 있습니다. 콘크리트의 압축 강도를 기반으로 콘크리트 기둥을 설계합니다. 우리가 설명하는 전단 실패를 막기 위해 다른 것을 추가 할 필요는 없습니다. 콘크리트의 수직력으로 인한 파이프의 수평력은 문제가되지 않습니다.

그렇다면 왜 콘크리트 기둥 안에 보강재를 배치해야합니까? 그 대답은 기둥이 수직 하중을받는 것이 아니라 수평력과 굽힘 모멘트도 필요하다는 것입니다. 그리고이 힘은 긴장을 만듭니다. 콘크리트는 장력이 그리 좋지 않습니다. 그래서 우리는 강철 이 장력 이 좋으 므로 강철을 추가 합니다.

PE 파이프를 사용하여 긴장을 풀 수 있습니까? 나는 이것을 자세히 보지 않았다. 이론적으로는 그렇습니다. 그러나 a) 충분한 PE가 필요하고 b) PE와 콘크리트 사이에 응력을 전달할 방법이 필요합니다. 당신이 말했듯이 PE는 매끄 럽기 때문에 스트레스를 전달하는 마찰이 없으면 b)를 충족시키지 못할 것입니다.

결론적으로 PE 파이프는 수직 압축 하중 만 취하는 콘크리트 기둥을 만드는 데 효과적입니다. 그러나 현재 제안 된 것처럼 실제로 컬럼의 하중 전달 능력에 추가하지는 않습니다.

강철에 비해 폴리에틸렌 (PE)은 약한 물질입니다. 강철은 PE보다 훨씬 강합니다.

이 미국 사이트 는 PE의 3800-4800 psi (26-33 MPa) 의 인장 항복 강도를 제공하며 남아프리카의 다른 사이트 는 26 MPa 의 인장 항복 강도 ( 는 동일합니다) 같은 ). 이 사이트에는 파이프를 만드는 데 사용되는 다양한 강철의 인장 강도가 48-90 ksi 또는 PE보다 훨씬 강한 311-620 MPa 범위로 나열되어 있습니다.$N/{mm}^2$$MPa$

PE를 기둥의 주형으로 사용하기 전에 PE 파이프가 파이프 변형없이 파이프를 채운 직후에 습식 콘크리트의 무게 및 결과 압력을지지 할 수있을 정도로 강하고, 일반적으로 부풀어 나와서 바닥에. 콘크리트가 설정되면 파이프가 불필요합니다. 어떤 상황에서는 파이프가 느슨해 져서 콘크리트와 파이프 사이의 틈새에 습기가 쌓이게되면 해로울 수 있습니다. PE는 열에 의한 변형에 매우 민감합니다.

PE 파이프의 다른 문제는 대부분 콘크리트 기둥의 금형 역할을하는 데 필요한만큼 직선적이지 않다는 것입니다.

콘크리트 기둥에 인장 강도를주기 위해 금형으로 콘크리트를 채우기 전에 기둥의 전체 길이에 맞게 특수 설계된 강철 케이지를 금형 중앙에 삽입합니다.

이 접근법은 많은 과학적 연구에서 사용되고 있으며 재료 공학 커뮤니티에서 활발한 연구 분야이지만 다른 재료를 사용합니다. FRP ( Fiber Reinforced Plastic )는 기존 콘크리트 기둥을 감싸거나 콘크리트로 채워진 FRP 파이프를 사용하여 매우 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

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