Bảng web thẳng hàng: Thiết kế và ứng dụng
Giới thiệu về các bảng xếp hàng web thẳng
Cọc bảng web thẳng là các phần thép chuyên dụng được thiết kế để tạo thành các cấu trúc hình trụ hoặc hình dạng, thường được sử dụng trong kỹ thuật dân dụng để giữ đất hoặc nước trong điều kiện thách thức. Không giống như truyền thống cọc ván, mà dựa vào sức mạnh uốn cong và độ cứng, Cọc bảng web thẳng hoạt động như các tế bào trọng lực, Được tổ chức bởi sức mạnh kéo của khóa liên động của họ. Các cấu trúc này đặc biệt phù hợp cho các dự án mà các lớp đá ở gần bề mặt, Độ sâu khai quật là đáng kể, hoặc neo là không thực tế, chẳng hạn như trong cofferdams, Bức tường Quay, và các công trình cảng. Đường kính lớn của các tế bào và khối lượng đất chứa đảm bảo sự ổn định thông qua trọng lượng của chúng, Làm cho chúng lý tưởng cho cả các ứng dụng tạm thời và vĩnh viễn.
Thiết kế của bảng web thẳng tập trung vào lực kéo ngang, yêu cầu khóa liên động có khả năng chống giảm cao. Các khóa liên động này cho phép xoay lên 4.5 độ trên mỗi khóa liên động, với sự uốn cong đặc biệt cho phép 12 độ, Cung cấp sự linh hoạt trong việc hình thành các tế bào hình tròn hoặc cơ hoành. Các nhà sản xuất như ArcelorMittal và Nippon Steel sản xuất các bảng trang web thẳng với thiết kế khóa liên động mạnh mẽ, Tuân thủ các tiêu chuẩn như en 10248 cho dung sai hình học và en 12063 cho các mối nối hàn. Độ bền kéo cao của họ, thường xuyên vượt quá 5,500 kn/m, làm cho chúng phù hợp cho các cấu trúc di động như breakwaters và bờ biển đảo nhân tạo. Bài viết này khám phá thiết kế, tính chất cơ học, thành phần hóa học, các ứng dụng, và dung sai kích thước của bảng xếp hàng web thẳng, Cung cấp một nguồn tài nguyên toàn diện cho các kỹ sư và nhà thầu.
Bằng cách tích hợp những hiểu biết từ các nhà lãnh đạo và tiêu chuẩn ngành công nghiệp, Bài viết này nhằm mục đích làm nổi bật những lợi thế độc đáo của bảng xếp hạng web thẳng, Vai trò của họ trong xây dựng hiện đại, và sự so sánh của họ với các giải pháp chất đống khác, including those specified in EN10219-1 and API 5L standards for pipe piling. Bảng chi tiết tóm tắt các tham số chính, Đảm bảo tham khảo rõ ràng cho các ứng dụng thực tế.
Bảng web thẳng
Phần | Kích thước | Chu vi của một đống |
Cắt khu vực |
Khối | Phần Mô đun |
Lúc quán tính |
||
b | t | Mỗi cọc | Tường | |||||
mm | mm | Cm | Cm2 | kg / m | kg / m2 | Cm3 | Cm4 | |
GS 500 - 9.5 | 500 | 9.5 | 138 | 81.3 | 63.8 | 128 | 178 | 56 |
GS 500 - 11.0 | 500 | 11.0 | 139 | 89.4 | 70.2 | 140 | 196 | 59 |
GS 500 - 12.0 | 500 | 12.0 | 139 | 94.6 | 74.3 | 149 | 206 | 61 |
GS 500 - 12.5 | 500 | 12.5 | 139 | 97.2 | 76.3 | 153 | 211 | 61 |
GS 500 - 12.7 | 500 | 12.7 | 139 | 98.2 | 77.1 | 154 | 214 | 61 |
GS 500 - 13.0 | 500 | 13.0 | 140 | 100.6 | 79.0 | 158 | 223 | 64 |
Thiết kế và tính chất cơ học
Cọc bảng web thẳng được thiết kế để chịu được lực kéo ngang, chủ yếu thông qua sức mạnh của khóa liên động của họ, Thay vì uốn những khoảnh khắc như cọc loại z hoặc loại u. Các tính chất cơ học của các cọc này được xác định bởi khả năng chống lại sự căng thẳng của chúng, với sức mạnh khóa liên động đạt đến 5,880 kn/m, được cung cấp bởi các phần web thẳng của Nippon Steel,. Các lớp thép thường được sử dụng, chẳng hạn như S355GP hoặc S430GP cho mỗi en 10248, cung cấp sức mạnh năng suất tối thiểu của 355 N/mm² và 430 N/mm², tương ứng, Đảm bảo hiệu suất mạnh mẽ trong các cấu trúc tế bào. Độ bền kéo của các lớp này nằm trong phạm vi 490 ĐẾN 600 N/mm², với sự kéo dài thường vượt quá 20%, cho phép biến dạng dẻo mà không bị hỏng.
Trang web của đống tấm được thiết kế với độ dày đồng đều, Thường kết hợp một cây thon cuộn để tăng cường khả năng biến dạng dẻo dưới tải động động, chẳng hạn như tác động của tàu hoặc động đất. Tính năng này, Được cấp bằng sáng chế trong các thiết kế như mô tả trong US20070127991A1, Đảm bảo rằng các biến dạng web về mặt nhựa trước khi thất bại, Cải thiện khả năng phục hồi của đống trong cofferdams tiếp xúc với những căng thẳng cao. Các khóa liên động rất quan trọng, Được thiết kế để chống lại các lực ngang tương ứng với tải trọng kéo của web, với tải trọng lỗi danh nghĩa thường nhỏ hơn 90% của khóa liên động, độ bền kéo được đảm bảo. Điều này cho phép một khoảng cách dịch chuyển nhựa ít nhất 1% của chiều rộng cọc, Tăng cường hấp thụ năng lượng.
Tính ổn định của các cấu trúc cọc bảng web thẳng được đảm bảo bởi trọng lượng của khối lượng đất bên trong và đường kính lớn của các tế bào, có thể đạt đến độ cao đáng kể và chịu được áp lực đáng kể. Những thuộc tính này làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng nước sâu và vùng địa chấn, nơi neo truyền thống là thách thức. Thiết kế cơ học đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn như EN 1993-5, chi phối khả năng chống lại sự cố khóa liên động và Web creep dưới tải trọng kéo.
Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của các cọc bảng web thẳng được thiết kế để đảm bảo sức mạnh cao, khả năng hàn, và chống ăn mòn, thường tuân thủ các tiêu chuẩn như en 10248 Đối với các cọc cán nóng. Lớp thép phổ biến, chẳng hạn như S355GP và S430GP, có hàm lượng carbon tối đa của 0.27%, mangan lên đến 1.70%, phốt pho và lưu huỳnh ở 0.05%, và silicon lên đến 0.55%. Các yếu tố vi lượng như nitơ được giới hạn 0.011% để ngăn chặn sự ôm ấp, Trong khi giá trị tương đương carbon (Phục vụ) được kiểm soát, thường dưới đây 0.45%, Để đảm bảo khả năng hàn. Những tác phẩm này cung cấp sự cân bằng của sức mạnh và độ dẻo, quan trọng để chịu được các lực kéo trong cấu trúc tế bào.
Compared to pipe piling grades like those in EN10219-1 (ví dụ., S355joh với 0.22% carbon, 1.60% Mangan) hoặc API 5L PSL1 (ví dụ., X52 với 0.26% carbon, 1.40% Mangan), Cọc bảng web thẳng có hàm lượng carbon và mangan tương tự nhưng thường bao gồm silicon cao hơn để tăng cường sức mạnh. Hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh thấp giảm thiểu các vùi, Cải thiện độ dẻo dai trong khi lái xe cọc. Các yếu tố vi mô như niobi và vanadi thường không có hoặc giới hạn ở số lượng dấu vết, đơn giản hóa sản xuất trong khi duy trì hiệu suất. CEV được kiểm soát đảm bảo rằng hàn, thường được yêu cầu cho các cọc ngã ba hoặc sửa chữa, có thể được thực hiện mà không có nguy cơ bị nứt quá mức.
Thành phần hóa học cũng góp phần chống ăn mòn, đủ cho môi trường biển với lớp phủ bảo vệ. Trong khi không chống ăn mòn như hợp kim như incoloy 901 (40Niken45%), Thành phần thép, kết hợp với lớp phủ mạ kẽm hoặc epoxy, đảm bảo độ bền trong đất hoặc nước tiếp xúc. Điều này làm cho bảng web thẳng xếp một giải pháp hiệu quả chi phí cho cả cấu trúc tạm thời và vĩnh viễn, chẳng hạn như cofferdams và tường quay.
Ứng dụng của bảng web thẳng hàng
Cọc bảng web thẳng được sử dụng rộng rãi trong các dự án kỹ thuật dân dụng đòi hỏi phải duy trì trái đất mạnh mẽ hoặc loại trừ nước, đặc biệt trong điều kiện neo truyền thống là không thực tế. Ứng dụng chính của họ là trong Cofferdams tròn, Được sử dụng cho các dự án xây dựng biển như nền tảng cầu, phát triển cảng, và lắp đặt tuabin gió ngoài khơi. Các cấu trúc tạm thời này tạo ra một môi trường làm việc khô ráo bằng cách hình thành một hàng rào kín nước, cho phép khai quật và làm việc nền tảng trong điều kiện ngập nước. Cọc cường độ khóa liên động cao và đường kính tế bào lớn đảm bảo sự ổn định chống lại áp lực nước và tải trọng đất, Làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng nước sâu.
Cấu trúc vĩnh viễn, chẳng hạn như tường quay, đê chắn sóng, và các bờ biển Đảo nhân tạo, Cũng sử dụng các cọc bảng web thẳng do độ bền và khả năng chịu tải của chúng. Ví dụ, Arcelormittal từ như 500 Sê -ri được sử dụng trong các cấu trúc tế bào cho các công trình lưu giữ cao và cấu trúc dài, đóng vai trò là những bức tường trọng lực tự hỗ trợ mà không cần neo bổ sung. Cấu hình tế bào cơ hoành được sử dụng trong các dự án với các ràng buộc trang web cụ thể, chẳng hạn như đá gốc dốc, Trường hợp các tế bào tròn có thể ít khả thi hơn. Các cọc cũng được sử dụng ở các vùng địa chấn, Trường hợp khả năng hấp thụ các ứng suất động của họ, chẳng hạn như những người từ động đất hoặc tác động của tàu, Tăng cường an toàn.
Các ứng dụng khác bao gồm các bức tường giữ đất tạm thời và hệ thống nền trong các lớp đá nông hoặc độ sâu khai quật cao. Tính linh hoạt của bảng xếp hạng web thẳng, với khóa liên động lên đến 12.5 độ và độ dài lên đến 38 mét, cho phép các cấu hình tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu của dự án. Dễ cài đặt của họ, Sử dụng búa rung động hoặc va chạm, và khả năng thích ứng với các điều kiện đất khác nhau khiến chúng trở thành một lựa chọn ưa thích cho cả nhà thầu và nhà thiết kế.
Dung sai kích thước
Dung sai kích thước cho các cọc bảng web thẳng là rất quan trọng để đảm bảo sự tham gia khóa liên động thích hợp, tính toàn vẹn cấu trúc, và dễ dàng cài đặt, thường bị chi phối bởi en 10248 tiêu chuẩn. Dung sai chiều rộng bên ngoài là ± 2% chiều rộng danh nghĩa, với tối đa ± 10 mm, Đảm bảo hình học tế bào nhất quán. Dung sai độ dày thành là ± 1 mm đối với độ dày lên đến 8 mm và ± 1,5 mm cho các phần dày hơn, duy trì sức mạnh đồng đều. Sự thẳng thắn được giới hạn trong 0.2% chiều dài cọc, ngăn chặn sự sai lệch quá mức trong khi lái xe. Dung sai khóa liên động được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ kín nước, với góc độ lệch tối đa của 4.5 độ trên mỗi khóa liên động, có thể mở rộng để 12 bằng cấp với sự uốn cong đặc biệt.
Compared to pipe piling dung sai (ví dụ., EN10219-2 với dung sai đường kính ± 1%, ± 10% độ dày thành), Cọc bảng web thẳng có chiều rộng chặt chẽ hơn và dung sai khóa liên động do sự phụ thuộc của chúng vào cường độ khóa liên động kéo dài. Chiều cao hạt hàn bị giới hạn ở 3.5 mm cho độ dày ≤13 mm và 4.8 mm cho các phần dày hơn, Tương tự như tiêu chuẩn API 5L, Đảm bảo bề mặt mịn để hàn hoặc phủ. Dung sai khối lượng thường là ± 5%, Đảm bảo tính nhất quán trong các dự án quy mô lớn. Cho cọc ngã ba, hàn theo en 12063, Dung sai hình học được xác minh để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc.
Những dung sai này đảm bảo rằng các cọc bảng web thẳng có thể được điều khiển chính xác, hình thành các cấu trúc tế bào ổn định với rò rỉ tối thiểu. Các nhà sản xuất như ArcelorMittal và Shunli Steel tuân thủ các tiêu chuẩn này, Cung cấp cọc kích thước chính xác cho các ứng dụng như cofferdams và breakwaters, trong đó độ tin cậy là tối quan trọng.
Bảng tính chất cơ học
Bảng sau đây tóm tắt các thuộc tính cơ học của các lớp thép chung được sử dụng cho các lớp trang web thẳng, Dựa trên en 10248 tiêu chuẩn, cung cấp một tài liệu tham khảo cho các kỹ sư và nhà thiết kế.
Lớp thép | Min năng suất sức mạnh reh n/mm² | Min Ultimate Sức mạnh kéo rm N/mm² | Kéo dài tối thiểu % | Sức mạnh khóa liên động kn/m |
---|---|---|---|---|
S355GP | 355 | 490Mạnh600 | 20 | Lên đến 5,500 |
S430GP | 430 | 510Mạnh630 | 19 | Lên đến 5,880 |
Bảng này làm nổi bật độ bền kéo cao và khả năng khóa liên động của bảng xếp hạng web thẳng, Quan trọng cho hiệu suất của chúng trong các cấu trúc di động. Lưu ý rằng cường độ khóa liên động thay đổi theo nhà sản xuất và thiết kế, với các giá trị lên đến 5,880 KN/M có thể đạt được trong các phần cao cấp như các phần từ Nippon Steel.
Bảng thành phần hóa học
Thành phần hóa học của các cọc bảng web thẳng được tóm tắt dưới đây, Dựa trên en 10248 tiêu chuẩn, đảm bảo khả năng hàn và chống ăn mòn.
Lớp thép | C tối đa % | Mn Max % | P Tối đa % | S Max % | Si Max % | N tối đa % | CEV tối đa % |
---|---|---|---|---|---|---|---|
S355GP | 0.27 | 1.70 | 0.05 | 0.05 | 0.55 | 0.011 | 0.45 |
S430GP | 0.27 | 1.70 | 0.05 | 0.05 | 0.55 | 0.011 | 0.45 |
Bảng này cung cấp một so sánh rõ ràng về các chế phẩm hóa học, hỗ trợ lựa chọn các lớp cho các yêu cầu môi trường và cấu trúc cụ thể.
Bảng dung sai kích thước
Dung sai kích thước cho bảng xếp hạng web thẳng, vì 10248, được tóm tắt dưới đây, đảm bảo độ chính xác trong sản xuất và lắp đặt.
Thông số | Sức chịu đựng |
---|---|
Chiều rộng bên ngoài | ± 2% tối đa ± 10 mm |
Độ dày của tường | ≤8 mm: ± 1 mm >8 mm: ± 1,5 mm |
Độ thẳng | 0.2% tổng chiều dài |
Góc lệch liên động | 4.5° (lên đến 12 ° với uốn cong) |
Khối | ± 5% |
Mối hàn Chiều cao hạt | ≤13 mm: 3.5 mm >13 mm: 4.8 mm |
Những dung sai này đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong các cấu trúc tế bào, Giảm thiểu các vấn đề trong quá trình lái xe cọc và sự tham gia của khóa liên động.
So sánh với chất đống đường ống và cọc tấm Z
Cọc bảng web thẳng khác biệt đáng kể so với chất đống đường ống (ví dụ., EN10219-1 và API 5L Lớp) và các cọc bảng loại Z trong thiết kế và ứng dụng. Ống đóng cọc, chẳng hạn như S355joh (sức mạnh năng suất 355 N/mm²) hoặc API 5L x52 (sức mạnh năng suất 360 N/mm²), dựa vào độ bền nén và cắt cho hỗ trợ Deep Foundation, với hình dạng tròn hoặc hình ống cung cấp điện trở vênh cao. Bảng web thẳng hàng, với sức mạnh năng suất như S355GP (355 N/mm²), Tập trung vào cường độ khóa liên động kéo để giữ đất hoặc nước trong các cấu trúc tế bào, Cung cấp tính linh hoạt trong việc hình thành các tế bào có đường kính lớn nhưng điện trở uốn thấp hơn so với các cọc loại Z.
Cọc ván chữ Z, thường được sử dụng để giữ tường, dựa vào sức mạnh uốn cong và độ cứng, với khóa liên động được thiết kế cho điện trở cắt thay vì căng. Chúng không phù hợp cho các ô được lấp đầy, Vì khóa liên động của chúng có thể kéo dài hoặc làm phẳng dưới tải trọng kéo, Không giống như các cọc web thẳng, excel nào trong điều kiện như vậy. Ví dụ, Z-Piles thiếu cường độ khóa liên động cao (lên đến 5,880 kn/m) của các cọc web thẳng, Làm cho chúng kém hiệu quả đối với cofferdams hoặc breakwaters. Tuy nhiên, Z-Piles linh hoạt hơn cho các bức tường giữ tuyến tính, nơi những khoảnh khắc uốn cong thống trị.
So với incoloy 901 (sức mạnh năng suất 900 N/mm², được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao), Cọc bảng web thẳng có hiệu quả chi phí hơn cho việc xây dựng chung, Cung cấp khả năng chống ăn mòn đầy đủ với lớp phủ. Sự lựa chọn giữa các giải pháp này phụ thuộc vào yêu cầu dự án, với các cọc web thẳng được ưa thích cho các cấu trúc di động trong các thiết lập khai quật biển hoặc sâu.
Thách thức và cân nhắc
Việc sử dụng các cọc bảng web thẳng đưa ra một số thách thức đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận. Cài đặt rất phức tạp, đặc biệt đối với các tế bào cơ hoành trên nước, yêu cầu các mẫu chính xác và kỹ thuật lái xe để đảm bảo căn chỉnh khóa liên động. Những chiếc búa rung động hoặc tác động được sử dụng, Nhưng vật cản đất có thể gây ra sự sai lệch, Yêu cầu điều khiển hướng dẫn hoặc kỹ thuật lái xe. Ăn mòn là một mối quan tâm trong môi trường biển, yêu cầu lớp phủ hoặc bảo vệ catốt, Vì điện trở vốn có của thép thấp hơn so với các hợp kim như Incoloy 901. Giảm độ dày do ăn mòn phải được tính toán thành tính toán cuộc sống thiết kế.
Sức mạnh khóa liên động là rất quan trọng, Và bất kỳ sự thất bại nào cũng có thể làm tổn hại đến độ kín của cấu trúc. Các nhà sản xuất như ArcelorMittal đảm bảo khóa liên động mạnh mẽ, Nhưng tải động (ví dụ., Tác động của tàu, Động đất) Yêu cầu thiết kế cẩn thận, với các vật liệu trong khả năng biến dạng tăng cường web. Điều kiện đất, chẳng hạn như đất gắn kết với khả năng chịu lực thấp, có thể yêu cầu cải thiện với san hô phù hợp. Hiệu ứng động đất, bao gồm áp lực nước lỗ rỗng trong đất dính, phải được phân tích để đảm bảo sự ổn định. Chi phí cao của các cọc web thẳng, so với loại Z hoặc ống?, là một sự cân nhắc, Nhưng khả năng của họ để hình thành các bức tường trọng lực tự hỗ trợ thường biện minh cho chi phí trong điều kiện thách thức.
Những thách thức này được giảm thiểu thông qua các đánh giá trang web kỹ lưỡng, Lựa chọn cọc thích hợp, và tuân thủ các tiêu chuẩn như en 1993-5 và 12063, Đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong các ứng dụng yêu cầu.
Xu hướng và đổi mới trong tương lai
Tương lai của các cọc bảng web thẳng được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong vật liệu, chế tạo, và thực hành xây dựng bền vững. Những đổi mới trong sản xuất thép, chẳng hạn như lăn nhiệt cơ, đang cải thiện sức mạnh năng suất và độ bền khóa liên động, cho phép mỏng hơn, Cọc nhẹ hơn với chi phí vật liệu giảm. Sản xuất phụ gia đang nổi lên cho cọc ngã ba tùy chỉnh, cho phép hình học phức tạp cho các yêu cầu dự án duy nhất. Nghiên cứu về sức mạnh cao, Lớp phủ chống ăn mòn đang kéo dài tuổi thọ dịch vụ, Giảm bảo trì trong môi trường biển.
Nhu cầu ngày càng tăng đối với năng lượng tái tạo ngoài khơi, chẳng hạn như trang trại gió, đang tăng việc sử dụng các cọc bảng web thẳng trong các đồng hồ có đường kính lớn và bộ đột phá. Công cụ kỹ thuật số, như giám sát thời gian thực của lái xe cọc và hiệu suất cấu trúc, đang tăng cường độ chính xác và an toàn cài đặt. Tính bền vững là một trọng tâm chính, Với các nhà sản xuất như Shunli Steel khám phá thép tái chế và phương pháp sản xuất carbon thấp để phù hợp với các mục tiêu môi trường. Những xu hướng này đảm bảo rằng các đống bảng web thẳng vẫn là một giải pháp quan trọng cho các dự án khai quật biển và sâu.
Sự hợp tác giữa các nhà lãnh đạo trong ngành như ArcelorMittal và các tổ chức nghiên cứu đang thúc đẩy sự phát triển của các cọc bảng thế hệ tiếp theo, với các thiết kế khóa liên động nâng cao và điện trở tải động. Khi các dự án cơ sở hạ tầng mở rộng trên toàn cầu, Căn hộ bảng web thẳng sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng, Cung cấp sáng tạo, Các giải pháp đáng tin cậy cho những thách thức của xây dựng hiện đại.
Cọc bảng web thẳng là một nền tảng của kỹ thuật dân dụng, Cung cấp một giải pháp độc đáo để giữ đất và nước trong điều kiện thách thức thông qua cường độ khóa liên động cao và thiết kế tế bào. Với các tính chất cơ học như cường độ năng suất lên đến 430 N/mm² và cường độ khóa liên động vượt quá 5,500 kn/m, Họ xuất sắc trong các ứng dụng như cofferdams, Bức tường Quay, và breakwaters. Thành phần hóa học của chúng đảm bảo khả năng hàn và chống ăn mòn, trong khi dung sai chiều nghiêm ngặt trên mỗi en 10248 đảm bảo độ chính xác trong cài đặt. Compared to pipe piling and Z-type sheet cọc, Cọc web thẳng được chuyên về tải trọng kéo trong các cấu trúc di động, cung cấp sự ổn định mà không cần neo.
Những thách thức như ăn mòn, Cài đặt phức tạp, và chi phí được giảm nhẹ thông qua các lớp phủ nâng cao, Kỹ thuật lái xe chính xác, và tiêu chuẩn thiết kế mạnh mẽ. Những đổi mới trong tương lai trong vật liệu, chế tạo, và tính bền vững sẽ nâng cao hiệu suất của họ, Đảm bảo sự liên quan trong các dự án hàng hải và cơ sở hạ tầng. Các bảng chi tiết được cung cấp trong bài viết này đóng vai trò là một tài liệu tham khảo có giá trị để chọn các bảng trang web thẳng, hướng dẫn các kỹ sư trong việc tối ưu hóa sự an toàn và hiệu quả. Bằng cách tận dụng các thuộc tính độc đáo của chúng, Cọc bảng web thẳng sẽ tiếp tục hỗ trợ xây dựng khả năng phục hồi, Cấu trúc bền vững trên toàn thế giới.