Analyse de conception de tas de tôles en acier en carbone
Les tas de tôles en acier en carbone sont largement utilisés en génie civil pour le maintien des structures, batardeaux, et les systèmes de fondation. Cette analyse de conception explore le comportement structurel de l'acier au carbone palplanches, se concentrer sur leurs propriétés matérielles, conditions de chargement, et méthodologies de conception. Il comprend des tables de paramètres, formules, et des considérations pratiques pour guider les ingénieurs dans l'optimisation des conceptions de piles de feuilles.
1. Propriétés des matériaux des tas de tôles en acier en carbone
Les tas de tôles en acier en carbone sont généralement fabriqués à partir de grades en acier en carbone de faible médium (p. ex., Réf. S235, Réf. S275, S355 per EN standards), Offrir un équilibre de force, ductilité, et le coût. Les propriétés des matériaux influencent la capacité du pile à résister à la flexion, tondre, et le flambement local.
| Propriété | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Limite d'élasticité (S_y) | 235–500 | Mpa |
| Résistance à la traction ultime (Σ_u) | 360–600 | Mpa |
| Module d'élasticité (E) | 210 | GPA |
| Le rapport de Poisson (n) | 0.3 | – |
| Densité (r) | 7850 | kg/m³ |
2. Paramètres de conception
Les paramètres de conception clés pour les tas de feuille en acier en carbone comprennent le module de section, moment d'inertie, et la force de verrouillage, qui déterminent leur capacité à résister aux charges latérales et à maintenir la stabilité.
| Paramètre | Symbole | Gamme typique | Unité |
|---|---|---|---|
| Module de section | W | 500–5000 | cm³ / m |
| Moment d'inertie | je | 10,000–200 000 | cm⁴ / m |
| Épaisseur du mur | t | 2–25 | mm |
| Largeur | b | 400–900 | mm |
| Hauteur | h | 200–600 | mm |
3. Conditions de chargement
Les tas de feuille sont soumis à une pression de terre latérale, pression hydrostatique, et les charges de surcharge. La pression de terre active (Pennsylvanie) est calculé en utilisant la théorie de Rankine:
P_a = 0.5 × k_a × γ × h²
Où:
- P_a = pression de terre active (kN / m²)
- K_a = coefficient de pression de terre active = (1 – sinφ) / (1 + sinφ)
- γ = poids de l'unité du sol (kN / m³)
- H = hauteur du mur (m)
- φ = angle de frottement interne (degrés)
Pour un sol sableux typique (Φ = 30 °, C = 18 kN / m³, H = 5 m), P_a = 75 kN / m².
4. Analyse structurelle
4.1 Capacité de moment de flexion
Le moment de flexion maximum (M.) Un tas peut résister à:
M = σ_y × w / C_m
Où:
- M = capacité de moment (KNM / M)
- σ_y = limite d'élasticité (Mpa)
- W = module de section (cm³ / m)
- γ_M = facteur de sécurité des matériaux (typiquement 1.15)
Pour une pile S355 (S_y = 355 Mpa, W = 1800 cm³ / m), M = 555 KNM / M.
4.2 Déviation
Déviation (d) Sous la charge latérale est calculée en utilisant la théorie du faisceau:
d = (W × L⁴) / (8 × et × i)
Où:
- Δ = déviation maximale (mm)
- W = charge latérale uniforme (kn / m)
- L = longueur intégrée (m)
- E = module d'élasticité (210 GPA)
- I = moment d'inertie (cm⁴ / m)
Pour w = 20 kn / m, L = 6 m, I = 50,000 cm⁴ / m, D ≈ 3.4 mm.
4.3 Flambage local
Les sections à parois minces risquent le flambement local. La contrainte de flambement critique (σ_cr) est:
σ_cr = k × (Π² × e) / [12 × (1 - n²) × (b / t)²]
Où:
- k = coefficient de flambement (p. ex., 4 Pour les bords simplement pris en charge)
- B / T = rapport largeur / épaisseur
Pour b / t = 50, σ_cr ≈ 336 Mpa, qui doit dépasser le stress appliqué.
4.4 Force de verrouillage
Capacité de cisaillement de verrouillage (F_s) Assure l'intégrité du mur:
F_s = τ × a_interlock
Où:
- τ = résistance au cisaillement (≈ 0.6 × S_Y)
- A_interlock = zone de verrouillage (mm²)
Pour σ_y = 355 Mpa, A_interlock = 200 mm², F_s ≈ 42.6 kn / m.
5. Considérations sur la conception
Les principales considérations comprennent:
- Profondeur d'intégration: Déterminé par l'équilibre des moments et des forces, généralement 1,5 à 2 fois la hauteur exposée.
- Corrosion: Corrodes en acier au carbone dans les environnements marins; revêtements protecteurs ou allocations (p. ex., 1–2 mm) sont requis.
- Conditions de conduite: Les sols durs peuvent nécessiter des sections plus épaisses ou une limite d'élasticité plus élevée.
6. Exemple de conception
Pour un 5 m mur de soutènement dans un sol sableux (Φ = 30 °, C = 18 kN / m³):
- P_a = 75 kN / m²
- Requis w = (P_A × H² / 8) × γ_M / S_y = 1800 cm³ / m (Acier S355)
- Profondeur d'intégration ≈ 7.5 m (1.5H)
Sélectionnez un AZ 18-700 tas (W = 1800 cm³ / m, S_y = 355 Mpa).
Carbone palplanches en acier La conception implique d'équilibrer la résistance au matériau, Propriétés de la section, et charges environnementales. En appliquant les formules et les paramètres ci-dessus, Les ingénieurs peuvent assurer la stabilité, sécurité, et l'efficacité des applications allant des coffrection temporaires aux structures de retenue permanentes.
L’utilisation de pieux tubulaires dans la construction de fondations est un choix populaire depuis de nombreuses années. Les pieux tubulaires sont utilisés pour transférer la charge d’une structure vers une structure plus profonde, couche de sol ou de roche plus stable.
Avantages des fermes de tuyaux L'utilisation de fermes de tuyaux dans la construction offre plusieurs avantages notables: Résistance et capacité de charge: Les fermes de tuyaux sont réputées pour leur rapport résistance/poids élevé. Les tuyaux interconnectés répartissent les charges uniformément, résultant en une structure robuste et fiable. Cela permet la construction de grandes portées sans avoir besoin de colonnes ou de poutres de support excessives..
La norme pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides dépend du pays ou de la région dans laquelle vous vous trouvez., ainsi que l'application spécifique. Cependant, Certaines normes internationales largement utilisées pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont: ASTMA106: Il s'agit d'une spécification standard pour les tubes sans soudure en acier au carbone destinés à un service à haute température aux États-Unis.. Il est couramment utilisé dans les centrales électriques, raffineries, et autres applications industrielles où des températures et des pressions élevées sont présentes. Il couvre les tuyaux de qualité A, B, et C, avec des propriétés mécaniques variables selon la nuance. API 5L: Il s'agit d'une spécification standard pour les conduites utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière.. Il couvre les tubes en acier sans soudure et soudés pour les systèmes de transport par pipeline, y compris les tuyaux pour le transport du gaz, Eau, et de l'huile. Les tuyaux API 5L sont disponibles en différentes qualités, comme X42, X52, X60, et X65, en fonction des propriétés du matériau et des exigences de l'application. ASTMA53: Il s'agit d'une spécification standard pour les tuyaux en acier noir et galvanisés à chaud sans soudure et soudés utilisés dans diverses industries., y compris les applications de transport de fluides. Il couvre les tuyaux en deux qualités, A et B, avec des propriétés mécaniques et des utilisations prévues différentes. DEPUIS 2448 / DANS 10216: Il s'agit de normes européennes pour les tubes en acier sans soudure utilisés dans les applications de transport de fluides., y compris l'eau, gaz, et autres fluides. En savoir plus
Les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont conçus pour résister à différents types de corrosion en fonction du matériau utilisé et de l'application spécifique.. Certains des types de corrosion les plus courants auxquels ces tuyaux sont conçus pour résister comprennent: Corrosion uniforme: C'est le type de corrosion le plus courant, où toute la surface du tuyau se corrode uniformément. Pour résister à ce type de corrosion, les tuyaux sont souvent fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable ou doublé de revêtements protecteurs. Corrosion galvanique: Cela se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte., conduisant à la corrosion du métal le plus actif. Pour éviter la corrosion galvanique, les tuyaux peuvent être faits de métaux similaires, ou ils peuvent être isolés les uns des autres à l'aide de matériaux ou de revêtements isolants. Corrosion par piqûres: Les piqûres sont une forme localisée de corrosion qui se produit lorsque de petites zones à la surface du tuyau deviennent plus susceptibles d'être attaquées., conduisant à la formation de petites fosses. Ce type de corrosion peut être évité en utilisant des matériaux à haute résistance aux piqûres., tels que les alliages d'acier inoxydable avec du molybdène ajouté, ou en appliquant des revêtements de protection. Corrosion caverneuse: La corrosion caverneuse se produit dans des espaces étroits ou des espaces entre deux surfaces, tel En savoir plus
Écrans en fil de cale, également connu sous le nom d'écrans en fil profilé, sont couramment utilisés dans diverses industries pour leurs capacités de criblage supérieures. Ils sont construits à partir de fil de forme triangulaire,
2 7/8dans J55 K55, le tuyau de cuvelage de puits perforé est l'un des principaux produits de nous en acier, ils peuvent être utilisés pour l'eau, huile, champs de forage de puits de gaz. Les épaisseurs peuvent être fournies entre 5,51 et 11,18 mm en fonction de la profondeur du puits du client et des propriétés mécaniques requises.. Normalement, ils sont fournis avec un raccord fileté, comme NUE ou EUE, qui sera plus facile à installer sur le site. La longueur des tuyaux de tubage perforés de 3 à 12 m est disponible pour les différentes hauteurs des plates-formes de forage du client.. Le diamètre du trou et la zone ouverte sur la surface sont également personnalisés. Les diamètres de trous populaires sont de 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, etc..
