コンクリートで満たされたPEパイプは良い柱になるでしょうか？

頭に浮かび続けるアイデア。技術的観点からそれが良いかどうかを知るのに十分な構造/土木工学を知らない。

ポリエチレン（PE）の配管を取り、コンクリートで満たし、コンクリートを結合させます。私の理解では、圧縮下では、コンクリート（または他の）柱は、圧縮の方向に対して45°の平面で「せん断」したいということです（柱を曲げない場合）。これは外向きの動きです。PEの張力は非常に良好であるため、このせん断力は周囲のパイプに含まれる可能性があります。パイプのその他の材料も同じように機能する可能性があります。PEは非常に耐食性があるためです。

誰もが鉄筋の入ったコンクリートの柱を作っていることは知っていますが、私の考えが優れているとは言いません。なぜ誰もが柱を構築しているのと同じように柱を構築している理由を理解することに興味はありません。私のアイデアの欠点と制限を理解したいと思います。いくつかの考え：

データが簡単に入手できるので、パイプ内の圧力と考えると便利だと思います-PN10を使用する場合、10 barなどがかかる可能性があり、パイプの厚さを考慮する必要はありません。降伏強度。しかし、圧縮力はどのようにパイプの圧力に変換されますか？コンクリートは液体ではないため、圧力は圧縮荷重/パイプ面積よりも小さくなります。いくら？これを理解することで、私たちの柱がどれだけ運ぶか、またはほとんど伝えないだろうと思います。

もう1つの考えられる問題は、PEが非常にスムーズであることです。パイプは摩擦を介して力を取ることができず、私の考えでは、コンクリートが最も変形する場所での点荷重に変換されます。

あなたのアイデアは大丈夫​​ですが、状況によっては大きな欠陥があります。

PEパイプは、基本的には湿ったコンクリートを入れるためにそこにありますが、コンクリートが硬化するのを待っています（つまり、硬化して強化します）。これは、パイプのコンクリートからの圧力を心配する必要がある状況です。ただし、コンクリートが硬化すると、コンクリート自体が多くの垂直方向の力を完全に支えることができます。コンクリートの圧縮強度に基づいてコンクリート柱を設計します。あなたが説明するせん断破壊を止めるために他に何かを追加する必要はありません。そして、コンクリートに対する垂直方向の力によって引き起こされるパイプに対する水平方向の力が問題になることはほとんどありません。

それでは、なぜコンクリート柱の中に補強材を入れるのですか？答えは、柱は垂直荷重だけでなく、通常水平力と曲げモーメントもかかるということです。そして、これらの力は緊張を生み出します。コンクリートの張力はあまり良くありません。鋼は張力が良いので、鋼を追加します。

PEパイプを使用して張力をかけることはできますか？これについては詳しく調べていません。理論的には、そうです。しかし、a）十分な厚さのPEが必要であり、b）PEとコンクリートの間で応力を伝達する何らかの方法が必要です。あなたが言うように、PEは滑らかなので、ストレスを伝達する摩擦がなければ、おそらくポイントb）に会うことはないでしょう。

したがって、結論として、PEパイプは、垂直方向の圧縮荷重のみを受けるコンクリート柱を構築するものとしてうまく機能します。しかし、現在提案されているように、実際にはカラムの負荷容量に追加されることはありません。

スチールと比較して、ポリエチレン（PE）は弱い材料です。スチールはPEよりも桁違いに強力です。

米国のこのサイトは3800-4800 psiのPEの引張降伏強度を提供します。これは26-33 MPaであり、南アフリカのこのサイトは26 MPaの引張降伏強度を提供します（は同じです）として）。このサイトには、パイプの製造に使用されるさまざまな鋼の引張強度が48〜90 ksi、またはPEよりもかなり強い311〜620 MPaの範囲でリストされています。 M P $N/{mm}^2$$MPa$

PEを柱の型として使用する前に、PEパイプが、パイプが変形することなく、通常は膨らむことなく充填された直後に、重量とウェットコンクリートから生じる圧力を支えるのに十分な強度があるかどうかを判断する必要があります一番下に。コンクリートが固まったら、パイプは不要です。状況によっては、パイプがゆるみ、設置されたコンクリートとパイプの間の隙間に水分が溜まるため、有害な場合があります。PEは熱による変形の影響を非常に受けやすくなっています。

PEパイプのもう1つの問題は、大部分が重要なコンクリート柱の型として機能するために必要なほどまっすぐではないことです。

コンクリート柱に引張強度を与えるために、特別に設計されたスチール製ケージが型の中心に挿入され、型がコンクリートで満たされる前に柱の全長に渡ります。

このアプローチは、多くの多くの科学研究で使用されており、材料工学コミュニティの活発な研究分野ですが、異なる材料を使用しています。FRP（繊維強化プラスチック）は、既存のコンクリート柱を包むために（またはコンクリートで満たされたFRPパイプを使用して）非常に良い結果を得るために使用されます。

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