Analisi del design del mucchio di lamiera in acciaio al carbonio
Le pile di lamiera in acciaio al carbonio sono ampiamente utilizzate nell'ingegneria civile per le strutture di mantenimento, cassoni, e sistemi di fondazione. Questa analisi del design esplora il comportamento strutturale dell'acciaio al carbonio palancole, Concentrarsi sulle loro proprietà materiali, condizioni di carico, e metodologie di progettazione. Include le tabelle dei parametri, formule, e considerazioni pratiche per guidare gli ingegneri nell'ottimizzazione dei progetti di pile di fogli.
1. Proprietà del materiale di pile di lamiera d'acciaio al carbonio
Le pile di lamiera in acciaio al carbonio sono generalmente prodotte con voti in acciaio al carbonio a basso-medio (ad es., Visualizzazione del materiale S235, Visualizzazione del materiale S275, S355 per standard), Offrendo un equilibrio di forza, duttilità, e costo. Le proprietà del materiale influenzano la capacità della pila di resistere alla flessione, taglio, e instabilità locale.
Proprietà |
Valore |
Unità |
Forza di snervamento (S_y) |
235–500 |
Mpa |
Ultimata resistenza alla trazione (Σ_u) |
360–600 |
Mpa |
Modulo di elasticità (E) |
210 |
GPA |
Il rapporto di Poisson (N) |
0.3 |
– |
Densità (R) |
7850 |
kg/m³ |
2. Parametri di progettazione
I parametri di progettazione chiave per le pile in lamiera in acciaio al carbonio includono il modulo sezione, momento di inerzia, e intrecciare la forza, che determinano la loro capacità di resistere ai carichi laterali e mantenere la stabilità.
Parametro |
Simbolo |
Gamma tipica |
Unità |
Modulo di sezione |
W |
500–5000 |
cm³/m |
Momento d'inerzia |
IO |
10,000–200.000 |
cm⁴/m |
Spessore del muro |
t |
2–25 |
mm |
Larghezza |
B |
400–900 |
mm |
Altezza |
h |
200–600 |
mm |
3. Condizioni di caricamento
Le pile del foglio sono sottoposte a pressione laterale della terra, pressione idrostatica, e carichi di supplemento. La pressione della Terra attiva (P_a) è calcolato usando la teoria di Rankine:
P_a = 0.5 × K_A × γ × H²
Dove:
- P_a = pressione attivo della terra (kn/m²)
- K_a = coefficiente di pressione della terra attiva = (1 – sinφ) / (1 + sinφ)
- γ = peso unitario del suolo (kn/m³)
- H = altezza del muro (m)
- φ = angolo di attrito interno (gradi)
Per un tipico terreno sabbioso (Φ = 30 °, C = 18 kn/m³, H = 5 m), P_a = 75 kn/m².
4. Analisi strutturale
4.1 Capacità del momento flettente
Il momento di flessione massimo (M) Una pila di fogli può resistere è:
M = σ_y × w / CM
Dove:
- M = capacità del momento (knm/m)
- σ_y = resistenza alla snervamento (Mpa)
- W = Sezione Modulo (cm³/m)
- γ_m = fattore di sicurezza del materiale (tipicamente 1.15)
Per una pila S355 (S_y = 355 Mpa, W = 1800 cm³/m), M = 555 knm/m.
4.2 Deflessione
Deflessione (D) sotto il carico laterale viene calcolato usando la teoria del raggio:
d = (W × L⁴) / (8 × E × I)
Dove:
- Δ = deflessione massima (mm)
- w = carico laterale uniforme (kn/m)
- L = lunghezza incorporata (m)
- E = modulo di elasticità (210 GPA)
- I = Moment of Inertia (cm⁴/m)
Per w = 20 kn/m, L = 6 m, I = 50,000 cm⁴/m, d ≈ 3.4 mm.
4.3 Instabilità locale
Sezioni a parete sottile rischiano la deformazione locale. Lo stress critico di deformazione (σ_cr) È:
σ_cr = k × (Π² × e) / [12 × (1 - n²) × (b/t)²]
Dove:
- k = coefficiente di instabilità (ad es., 4 per bordi semplicemente supportati)
- b/t = rapporto larghezza-spessore
Per b/t = 50, σ_cr ≈ 336 Mpa, che deve superare lo stress applicato.
4.4 Interlock forza
Interblocco della capacità di taglio (F_s) Garantisce l'integrità del muro:
F_s = τ × a_interlock
Dove:
- τ = forza di taglio (≈ 0.6 × s_y)
- A_interlock = area interlock (mm²)
Per σ_y = 355 Mpa, A_interlock = 200 mm², F_S ≈ 42.6 kn/m.
5. considerazioni sul design
Le considerazioni chiave includono:
- Profondità di incorporamento: Determinato dall'equilibrio di momenti e forze, in genere 1,5-2 volte l'altezza esposta.
- Corrosione: L'acciaio al carbonio corrode negli ambienti marini; rivestimenti o indennità protettive (ad es., 1–2 mm) sono richiesti.
- Condizioni di guida: I terreni duri possono richiedere sezioni più spesse o una maggiore resistenza alla snervamento.
6. Esempio di design
Per a 5 m muro di mantenimento nel terreno sabbioso (Φ = 30 °, C = 18 kn/m³):
- P_a = 75 kn/m²
- Richiesto w = (P_A × H² / 8) × γ_M / S_y = 1800 cm³/m (Acciaio S355)
- Profondità di incorporamento ≈ 7.5 m (1.5H)
Seleziona un AZ 18-700 mucchio (W = 1800 cm³/m, S_y = 355 Mpa).
Carbonio palancole in acciaio Il design prevede il bilanciamento della resistenza del materiale, Proprietà della sezione, e carichi ambientali. Applicando le formule e i parametri sopra, Gli ingegneri possono garantire la stabilità, sicurezza, ed efficienza nelle applicazioni che vanno dai cofferdam temporanei a strutture di sostegno permanente.
Articoli correlati
mucchi di tubi | Pali tubolari Materiali di qualità in acciaio
Vantaggi delle capriate per tubi L'uso di capriate per tubi nella costruzione offre numerosi notevoli vantaggi: Resistenza e capacità di carico: Le capriate per tubi sono rinomate per il loro elevato rapporto resistenza/peso. I tubi interconnessi distribuiscono i carichi in modo uniforme, risultando in una struttura robusta e affidabile. Ciò consente la costruzione di ampie campate senza la necessità di eccessive colonne o travi di supporto.
Qual è lo standard dei tubi e delle applicazioni senza saldatura per il trasporto di fluidi?
Lo standard per i tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi dipende dal paese o dalla regione in cui ti trovi, così come l'applicazione specifica. Tuttavia, sono alcuni standard internazionali ampiamente utilizzati per i tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi: ASTM A106: Questa è una specifica standard per tubi in acciaio al carbonio senza saldatura per servizi ad alta temperatura negli Stati Uniti. È comunemente usato nelle centrali elettriche, raffinerie, e altre applicazioni industriali in cui sono presenti temperature e pressioni elevate. Copre tubi di grado A, B, e C, con proprietà meccaniche variabili a seconda del grado. API5L: Questa è una specifica standard per i tubi utilizzati nell'industria del petrolio e del gas. Copre tubi in acciaio senza saldatura e saldati per sistemi di trasporto di condotte, compresi tubi per il trasporto del gas, Acqua, e olio. I tubi API 5L sono disponibili in vari gradi, come X42, X52, X60, e X65, a seconda delle proprietà del materiale e dei requisiti applicativi. ASTM A53: Si tratta di una specifica standard per tubi in acciaio zincato a caldo e nero saldato e senza saldature utilizzati in vari settori, comprese le applicazioni di trasporto di fluidi. Copre tubi di due gradi, A e B, con proprietà meccaniche e destinazioni d'uso diverse. DA 2448 / IN 10216: Si tratta di standard europei per i tubi in acciaio senza saldatura utilizzati nelle applicazioni di trasporto di fluidi, compresa l'acqua, gas, e altri fluidi. Per saperne di più
Quali sono i tipi più comuni di corrosione a cui i tubi senza saldatura che trasportano fluidi sono progettati per resistere?
I tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi sono progettati per resistere a diversi tipi di corrosione a seconda del materiale utilizzato e dell'applicazione specifica. Alcuni dei tipi più comuni di corrosione a cui questi tubi sono progettati per resistere includono: Corrosione uniforme: Questo è il tipo più comune di corrosione, dove l'intera superficie del tubo si corrode in modo uniforme. Per resistere a questo tipo di corrosione, i tubi sono spesso realizzati con materiali resistenti alla corrosione, come l'acciaio inossidabile o rivestiti con rivestimenti protettivi. Corrosione galvanica: Ciò si verifica quando due metalli diversi sono in contatto tra loro in presenza di un elettrolita, portando alla corrosione del metallo più attivo. Per prevenire la corrosione galvanica, i tubi possono essere realizzati con metalli simili, oppure possono essere isolati tra loro utilizzando materiali isolanti o rivestimenti. Corrosione per vaiolatura: La vaiolatura è una forma localizzata di corrosione che si verifica quando piccole aree sulla superficie del tubo diventano più suscettibili agli attacchi, portando alla formazione di piccoli alveoli. Questo tipo di corrosione può essere prevenuta utilizzando materiali con elevata resistenza alla vaiolatura, come le leghe di acciaio inossidabile con aggiunta di molibdeno, oppure applicando rivestimenti protettivi. Corrosione interstiziale: La corrosione interstiziale si verifica in spazi ristretti o spazi tra due superfici, come Per saperne di più
Quali sono i diversi tipi di schermi a cuneo?
Schermi in filo metallico a cuneo, noti anche come schermi a filo profilato, sono comunemente utilizzati in vari settori per le loro capacità di screening superiori. Sono costruiti con filo di forma triangolare,
Qual è la differenza tra tubo di rivestimento perforato e tubo di rivestimento fessurato ?
2 7/8in J55 K55 il tubo dell'involucro del pozzo perforato è uno dei principali prodotti del nostro acciaio abter, possono essere usati per l'acqua, olio, campi di trivellazione di pozzi di gas. Gli spessori possono essere forniti da 5,51-11,18 mm in base alla profondità del pozzo del cliente e alle proprietà meccaniche richieste. Normalmente sono provvisti di attacco filettato, come NUE o EUE, che sarà più facile da installare sul posto. La lunghezza dei tubi di rivestimento perforati da 3 a 12 m è disponibile per le diverse altezze degli impianti di perforazione del cliente. Anche il diametro del foro e l'area aperta sulla superficie sono personalizzati. I diametri dei fori più diffusi sono 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, eccetera.