بخشی از مقاله
پل های پیش ساخته
اولین پل پیش ساخته ( پیش ریخته ) عابر پیاده جهان با گرد ( پودر) بتن واکنش پذیر،
این پل 197 فوت ( 60 متر) ( پیش ریخته ) پیش تنیده دوچرخه رو و عابر پیاده رو در شهر شبروک در ایالت کبک کانادا ساخته شده است.
که باور داشتن یک خر پای فضایی با تیری با جان بازو پایه کشیده شده که در آن آرماتور فولاد لازم نیست.
ساخته شده از شش قطعه پیش ساخته که بتن پودری واکنش پذیر (RPC ) مصالح ساخته شده بر مبنای سیمان و ماسه و خود سیمان و پودر سیلیس و کوارتز که تارهای فولادی اضافه کرده اند.
در عضوهای بالایی و تحتانی RPC مقاومت فشاری PSI 29000 ( MPa 200 ) وجود دارد.
برای شکل پذیری قطرهای عضو جان RPC در لوله های فولاد ضد زنگ بهتر شد و مقاومت فشاری تا PSI 50000 ( MPa 350 ) محدود شده است.
بررسی های وسیع در مورد خیزهای پل و میله های پیش تنش در عملکرد بلند صوت RPC به انجام رسیده است.
پل عابر پیاده و موتور ( دوچرخه رو ) شبروک ( شکل 1) در ژوئیه 1997 نصب شده و اولین سازه اصلی با بتن پودری واکنش پذیر است.
به علاوه این کاربرد جدید که با دقت مضاعف انجام شده خود نوآوری دیگری است در مورد بتن بدون آرماتور فولادی و تمرینی است. پیشگام در طرح و جزئیات بتن پیش ریخته است.
قطعه های ان با توجه به کاربرد در محل بیرونی یا داخلی سوار شده اند.
عرشه ویال فوقانی و یال تحتانی از RPC با مقاومت PSI 29000 ( MPa 200 ) ساخته شده است.
برای قطرهای عضو جان RPC در لوله های فولاد ضد زنگ محدود شده است . و می تواند در مقابل PSI 50000 (MPa 350 ) مقاومت بکند.
10 فوت ( 3 متر) ضخامت ( ارتفاع ، عمق ) خرپای پل بوده و طول آن 197 فوت ( 60 متر ) است.
در عرض رودخانه Magog در قسمت جنوبی شهر شبروک در یک طاق دایره ای با شعاع 1070 فوت ( 326 متر) و می تواند عابر پیاده و ترافیک دوچرخه را تحمل کند.
شهر شبروک در کبک کانادا می خواست اثبات کند که می تواند.
( شکل 1 ) : پل شبروک را که در شبروک در ایالت کبک است نشان می دهد . 197 فوت ( 60 متر) در عرض رودخانه Magog با یک خرپای پیش ریخته ( پیش ساخته ) ساخته شده است.
گرد بتن واکنش پذیر
این دقیقا یک نوع پل کاملا جدید است که در اثر باز شدن پنجره های تکنولوژی ساخته شده است در نزدیکی شهر Hall .
اهداف دیگری نیز دارد که عبارتند از :
• سیستم دوچرخه رو آمریکا با خیابان کبک متصل شده است . سیستم جنوبی ساحل Lowrence .
• خرپای سه بعدی پیش ساخته در مقایسه با پل با تیر مشبک سنتی فولادی ( شکل 2) وقار و زیبایی خاصی دارد.
• به دلیل استفاده از لوازم با دوام زیاد انتظار می رود که به نگهداری زیادی نیاز نداشته باشد.
نشان می دهد که کاربرد یا استفاده از RPC برای مرمت ساختمان در زیر سازه مناسب است.
تحقیق گروه تحقیق بتن کانادا و دانشگاه شبروک یک تحقیق زمینه ای برای جهان بوده و جمع قیمت پل 425000 دلار بود .
که با برنامه وسیعی که روی آن انجام شد با 70000 دلار به انجام رسید.
این مواد جدید بحثی در مورد طراحی و ساختن سازه در پروژه های آینده به راه افتاده است.
بهره برداری از قطعات پیش ریخته و احداث سازه
همچنین بحث می کند که از ابزار و وسیله و برنامه هایی که بتواند از این پتانسیل RPC در بتنهای پیش ریخته و پیش ساخته استفاده کرد.
موضوع ساختمانی :
پل پیاده رو شبروک برای استفاده خارجی از آن طراحی شده است.
خاصیت مکانیکی پایدار RPC
معمولا کمترین طول به عمق برای 197 فوت ( 60 متر ) ، 10 فوت ( 3/3 متر) است.
اما تیم طراحی با ترکیب فن آوری جدید و مفهوم پیش ریختن فلز و پایه کشیده و کاربرد یک خرپا باتیر با جان باز با قطرهای RPC تحت فشار ، کاهش حجم بتن بدون اینکه صلبیت کاهش داده شود.
با همان مقاومت فشاری بالای RPC ممکن است که بتوان طراحی کرد .
یک سازه نسبتا سبک پیش تنیده که آن را در محل بسازند و سوار کنند.
(شکل 2) : پل جدید عابر پیاده با RPC پیش ریخته و با خرپای فولادی قدیمی در سمت راست ) .
به استفاده کننده های پل هم سود می رسد و هم آسایش آنها افزایش می یابد از آنجا که ارتعاش آن کم است .
زیرا خرپا سبک است و سراسر آن صلیبت بالایی دارد .
اولین نمایش سازه با یک موتور فرکانس 5/2 هرتز بود حتی اگر بار زنده هم در دامنه تغییرات بار مرده وجود داشته باشد .
در این نوع سازه بار مرده و بار زنده لنگر خمش تولید می کند .
فشار در یال فوقانی از تیرهای بالا و دال و کشش در یال تحتانی خرپا را در بر می گیرد در جائیکه کشش بوسیله وزنه تعادل و پایه کشیده است.
نتایج نیروی برشی مربوط در فشار ، کشش در قطر .
اینجا هم پایه کشیده می تواند وزنه تعادل کشش باشد تمام تاثیرات کششی ثانوی دیگر مستقیما توسط RPC حمل شده است.
از زمانیکه این اولین سازه اصلی ساخته شده از RPC ساخته شد با پتانسیل کامل و مصالح ساختمانی که هر دو دلیلی برای ایمنی است برای واقعیت در ساختمانی بهره برداری نشده است.
در ساختن از عضوهای قطری که کشش در آنها در حالت حدی است ( SLS) با حالتی که منطقی باشد و هیچ کششی در وترهای زیرین ( تیرها) در حالت حدی نباشد استفاده شده است ( فکر شده است. )
(شکل 4) : مقطع صلیب شکل خرپا نمایش جزءهای سازه ای و بعد های اصلی و تاثسر گذاشتن روی یکدیگر هر دو یال های فوقانی و تحتانی احتیاج دارد.
به فضا برای گذرگاه پس پیشاپیش دو پایه کشیده شده اندازه تیرهای زیرین به نوعی انتخاب شد تا اینکه تمام کشش ها با اختلاف سنج اندازه گیری شود. وهم فضایی کافی و آماده بکنند که قطرها را به هم متصل کنند.
در پروژه های آینده با توجه به تجربه ای که از پل پیاده رو شبروک بدست آوردند ممکن است که حتی جزء سازه ای های کوچکتر از آن مریت های بیشتر از قابلیتهای عملکرد RPC را نشان دهد.
( بتوان به کار برد).
طراحی ترکیب ( طراحی طرح )
( شکل 3) : نمایش پلان و ارتفاع از پل پیاده رو شبروک است.
این خرپا بتن پیش تنیده سه بعدی از شش قطعه پیش ساخته ایجاد شده است که یک طاق با شعاع 1070 فوت ( 326 متر ) است.
هر قطعه 33 فوت ( 10 متر ) طول دارد که جمع انها 197 فوت ( 60 متر ) می شود .
هر یک از دو قطعه پایانی 15 اینچ طول دارد ضخامت دیافراگم پایانی 381 میلی متر است.
به وسیله به کار بردن یک خر پا با عمق 10 فوت ( 3/3 متر ) یک قطعه با اندازه عرشه استاندارد قابل حمل بوسیله یدک کش بود.
در عرض مقطع خر پای پل ( شکل 4 ) نحوه اتصال جزء های سازه ای را نشان می دهد .
ارتفاع پل ( شکل 5 ) ترتیب قرار گرفتن پایه های کشیده داخلی و خارجی را نشان می دهد.
یالهای خرپا :
یال فوقانی خرپا ( شکل 4) از دال عرشه ساخته شده است و عنصری عرضی برای تقویت کار گذاشته شد که 8*2 است.
درسطح عرض مقطع ( 200*300 میلی متر ) عرشه باید PSI 81 یا 9/3 بار زنده و تجهیزات پشتیبانی و بار برف را که 9/2 تن ( به طور تفکیکی ) تحمل کند.
شکل 5 ترتیب طولی پایه های کشیده و میله های کششی.
توجه : ستاره ها میله های کششی بیرون را نشان می دهد.
عرشه طراحی شده از تیرهای درونی و انعطاف پذیر قابل انبساط که PSI1740 ( MPa 12 ) را تحمل کند مقدار پیش تنیدگی عرضی اینچ در خواست شده است.
با یک لایه ( یک رشته ) 12 میلی متر و هر 4 فوت یک اینچ 25/1 متر را غلاف می کند ( پوشش می دهد) .
توجه : برش و منگنه کردن مستقیما توسط RPC انجام می شود.
دال عرشه 16/13 اینچ است با ضخامت 300 میلی متر و 11 فوت عرض ( پهنا ) و با یک لایه در عرض در 4/23 اینچ گذاشته شد.
70 میلی متر دنده تقویتی عمیق در دنده طولی کار گذاشته اند.
اگر چه نیاز به ظرفیت بار ندارد ولی پیش تنیدگی داخلی گذاشته شده در عضوهای فوقانی طولی کاملا به سازه محکم شده است و دنده های تقویتی عرضی 4 اینچ هستند 100 میلی متر عرض ( پهنا ) در فضای 4 فوت و یک اینچ ( 25/1 متر ) در مرکز دو لبه از دال هستند.
خرپای ( شکل 4) دو یال تحتانی دارد هر کدام 12/121* 15 اینچ ( 380 *320 میلی متر ) باستون 16 فوت و 5 اینچ ( 5 متر ) اتصال معادل عضو جان و پایین تیر .
این ستونها برای اتصال دو تیر موازی چنانچه پایه کشیده بیرونی توسط میله های کششی به هم وصل می شوند.
توجه : آن میله های کششی داخلی به نحوی نصب شدند که در زیر تیرها پیوستگی بین قطعات را تامین کنند و تنش کششی در این تیرها را از رسیدن به SLS باز دارند.
قطر خرپا :
قطر های خرپا که شیبدار است با دو دستور العمل ساخته شده اند از RPC در 6 اینچ ( 150 میلی متر ) لوله ای با فولاد ضد زنگ با ضخامت دیواره اینچ ( 2 میلی متر ) این قطر ها در طول 5/10 فوت (2/3 متر ) و متمایل با دو زاویه یکی در 41 درجه امتداد طولی و یکی 14 درجه به امتداد عرضی سازه هستند.
هر یک از شش قطعه پل شامل چهار عضو جان در هر یک از صفحه های شیبدار می باشد.
در هر قطری مقدار پیش تنیدگی مخصوص بود چون آنها می خواستند که یک نیروی فشاری KN 235 = 4/117 *2 ( KIPS 53 ) را بعد از افت پیش تنیدگی تحمل کند .
چون نیروی برش در چهار قطر بوسیله بارهای مرده و زنده وارد شده و در ULS فراتر رفته و باید تراز کنند.
لازم است که آن را به وسیله اثر پیش تنیدگی منحرف شده کاهش دهند با تطبیق نیروی 2*3 میله کششی بیرونی ( با سه ستاره در شکل 5 نشان داده شده ) .
این هدف به نتیجه رسید دو رشته روغن کاری شده در هر قطری در رسم مهار های سازه طراحی شده است.
این مهارها این پروژه را به طور کاملا پیشبرد و نه یک صفحه زیری و نه مار پیچ های مسطح محلی را ندارد.
مهار مرکزی در تماس مستقیم با RPC است که می تواند تنش های فشاری بالای زیر مهار مرکزی را تحمل کند. .
یک مسئله دیگر در طی طراحی این بود که چطور عضو های قطری پیش ریخته و عضو های فوقانی و دال زیرین را بدون آرماتور پذیرا ( مثل جوشهای آرام ) متصل بشود.
در این صورت تصمیم گرفته شد که در تیرهای بالایی ( فوقانی ) در عرض میله های کششی در قطر ( شکل 6) به هم متصل کنند.
تا اینکه نیروهای برشی مستقیما از یک قطر به دیگری پخش شود.
آن گاه نیروهای برشی از یک قطر به دیگری پخش می شود ( از یکی به دیگری می رود ) از زمانیکه قطرها به هم برخورد می کنند یال تحتانی خرپا در مفصلهای بین قطعه ها که در طرح بود نمی توانند کاری بکنند.
بنابراین اتصال توسط پیش تنیدگی طولی ساخته شد که بار به تنش فشاری تبدیل شده و منتقل شود.
پیش تنیدگی طولی :
پیش تنیدگی طولی ( شکل 5) ساخته شده از میله کششی 2*2 در طول پایین و دو میله کششی در طول بالا و میله کششی 2*3 که به خارج ( بیرون ) منحرف شده است در طی احداث پل برای بلند کردن نیمه پل با استفاده از یک میله کششی بیرونی یک پیش تنیدگی می زنند.
آخرین دیافراگم که در آن پیش تنیدگی طولی رخ می دهد در صفحه ای توسط دو میله کششی U شکل پیش تنیده شده است.
به این ترتیب وزنه تعادل لنگر خمشی پل عابر پیاده را به خیز تبدیل می کند.
شکل 6 : اتصال قطرهای بالا ( تخت بالای خرپا ) را نشان می دهد.
شکل 7 : اتصال قطرهای پایین ( تخت پایین خرپا ) را نشان می دهد.
مواد به کار رفته در پل :
پل عابر پیاده شبروک کاملا از RPC ساخته شده هم تحت فشار و هم بدون فشار و شامل تارهای فولادی می باشد.
( تارهای فولادی خوب ) RPC یک نوع جدید از مصالح ساختمانی است مبنی بر سیمان تشکیل شده از گردهایی که اندازه ذرات آن در حدود MIL 24 ( 24% اینچ یا 6% میلی متر ) است.
یا کمتر از MIL 004% ( 0001% میلی متر ) توزیع دانه بندی گرد های گوناگون در سیمان پرتلند ،
سیلیس ، سنگ کوارتز و ماسه بهینه شده است. که بیشتر از حد معمول متراکم شده اند.
سیمان پرتلند : سیلیس و کوارتز آسیاب شده و به مقدار کمی نسبت به آنها ماسه ، واکنش شیمیایی در مراحل گوناگون ساختن مصالح انجام می گیرد.
گرم کردن RPC به مدت 2 روز در بخار در محیط 195 درجه فارنهایت ( 90 درجه سانتی گراد ) تا گیرش رخ دهد پوزولانی سیلیس و هیدراتاسیون سرعت بگیرد با این عمل حرارتی مقاومت افزایش می یابد.
اطلاعات بیشتر از پل پیاده رو شبروک و نقش RPC در آن مرجع 1 تا 5 آمده است.
بتن که به عنوان ملات در این دوره به کار برده شده در توصیف رفتار مکانیکی RPC می توان گفت تارهای فولادی برای افزایش شکل پذیری به آن اضافه شده است.
مقیاس کمک می کند که اهمیت این کارها را بفهمیم.
اگر RPC که بیشترین اندازه آن 24% اینچ ( 6/0 میلی متر ) است مقایسه شود با بتن که یک اینچ ( 25 میلی متر ) بسازند درشت ترین سنگدانه مقیاس یک اینچ است به 24% اینچ ( 25 میلی متر به 6/0 میلی متر ) .
با اضافه کردن یک تار فولادی که 008/0 اینچ ( 25*2/0 میلی متر ) اندازه دارد.
RPC شبیه می شود به یک آرماتور 3 فوت و 3 اینچی * 16/5 اینچی در بتن مسلح معمولی که با سنگدانه یک اینچ ( 25 میلی متر ) ساخته شده است.
RPC در یک لوله فولاد ضد زنگ جدار نازک ( در پلل پیاده رو شبروک ) مقاومت فشاری چشمگیری از 29000 تا 50000 PSI ( 200 تا 350 MPA ) دارد.
افزایش در شکل پذیری برای RPC بوسیله منحنی تنش ها به افزایش طول نسبی ( شکل 8 ) .
شکل 8 : مقایسه منحنی تنش به افزایش طول های نسبی برای مقاومت بتن عمودی ( NSC ) وبتن با کار آیی بالا ( HPC ) و گرد واکنش پذیر بتن ( RPC ) تاثیر تارها و محدود ساختن را در RPC نشان می دهد.
فولاد ضد زنگ برای لوله های قطری خرپا بخاطر مقاومت در برابر خوردگی و ظاهر جوابش انتخاب شد.
رنگ مات فولاد ضد زنگ خیلی نزدیک است به رنگ RPC در آب 195 درجه فارنهایت ( 90 درجه سانتی گراد ) عمل آمده .
رشته های پیش تنیدگی یک اینچ ( 25 میلی متر ) هستند قطرها با مقاومت نهایی MPA 860 ( KSI 270 ) بار گسیختگی هر رشته KN 182 ( KIPS 41 است .
مراحل پیش ریختن :
RPC در کارخانه توسط مخلوط کنهای جریان پیشخوان تولید شده است مقادیری که در مخلوط RPC به کار برده اند در جدول 1 نشان داده شده است.
