Um tubo de PE cheio de concreto seria um bom pilar?

Uma ideia que sempre surge na minha cabeça, que eu não conheço engenharia estrutural / civil suficiente para saber se é bom do ponto de vista técnico.

Pegue um pedaço de tubulação de polietileno (PE), encha-o com concreto, deixe o concreto grudar. Meu entendimento é que, sob compressão, um pilar de concreto (ou outro) 'desejará' se separar em um plano 45 ° na direção da compressão (supondo que não dobremos nosso pilar). Este é um movimento externo. Essa força de cisalhamento pode ser contida pelo tubo circundante, uma vez que o PE é bastante bom em tensão. Outros materiais para o tubo podem funcionar da mesma forma, digo PE porque é bastante resistente à corrosão.

Sei que todo mundo está construindo pilares de concreto com vergalhão por dentro, não afirmo que minha ideia seja superior. Não estou interessado em entender por que todo mundo está construindo pilares da maneira como todos estão construindo. Quero entender as falhas e limitações da minha ideia. Alguns pensamentos:

Eu acho que é útil pensar como pressão no tubo, pois temos esses dados facilmente disponíveis - se usarmos o PN10, ele pode levar 10 bar etc., e não precisamos pensar na espessura do tubo e resistência ao escoamento. Mas como a força compressiva se traduziria em pressão no tubo? Como o concreto não é líquido, a pressão será menor que a área de carga / tubo de compressão. Quanto? Eu acho que entender isso nos dirá quanto, ou pouco, nosso pilar levará.

Outra questão possível é que o PE é bastante suave. O cano não pode suportar forças por atrito e, na minha opinião, isso se traduz em apontar cargas nos locais onde o concreto se deforma mais.

Sua ideia pode ser boa, mas dependendo da situação, ela tem uma falha importante.

O tubo de PE basicamente estaria lá para conter o concreto úmido, enquanto aguardamos a cura do concreto (ou seja, para endurecer e fortalecer). Essa é a situação em que precisamos nos preocupar com a pressão do concreto no tubo. Uma vez que o concreto é curado, no entanto, ele é completamente capaz de suportar muita força vertical. Projetamos colunas de concreto com base na resistência à compressão do concreto; não precisamos adicionar mais nada para interromper a falha de cisalhamento que você descreve. E a força horizontal no tubo causada pela força vertical no concreto provavelmente não será um problema.

Então, por que colocamos reforço dentro de colunas de concreto? A resposta é que uma coluna não recebe apenas carga vertical, normalmente leva forças horizontais e momentos fletores também. E essas forças criam tensão. O concreto não é muito bom em tensão. Então adicionamos aço, pois o aço é bom em tensão.

Podemos usar o tubo de PE para aliviar a tensão? Eu não olhei para isso em detalhes. Em teoria, sim. Mas você a) precisaria de PE espesso o suficiente eb) precisaria de alguma maneira para transferir o estresse entre o PE e o concreto. Como você diz, o PE é suave, portanto, sem o atrito para transferir o estresse, provavelmente não vamos encontrar o ponto b).

Portanto, em conclusão, seu tubo PE funcionaria bem como algo para construir uma coluna de concreto que levaria apenas cargas compressivas verticais. Mas, como proposto atualmente, não aumentará a capacidade de carga da coluna.

Comparado ao aço, o polietileno (PE) é um material fraco. O aço é uma ordem de magnitude mais forte que o PE.

Este site dos EUA fornece uma resistência à tração para PE de 3800-4800 psi, que é de 26 a 33 MPa, e outro site da África do Sul fornece uma resistência à tração de 26 MPa ( é o mesmo como ). Enquanto este site lista as forças de tração de vários aços usados ​​na fabricação de tubos, variando de 48 a 90 ksi ou 311-620 MPa, significativamente mais fortes que o PE. H P $N/{mm}^2$$MPa$

Antes de usar o PE como molde para um pilar, é necessário determinar se o tubo de PE é forte o suficiente para suportar o peso e a pressão resultante do concreto úmido logo após o tubo ter sido preenchido sem que o tubo se deforme, geralmente aumentando o volume para fora. no fundo. Depois que o concreto endurece, o tubo é supérfluo. Em algumas situações, isso pode ser prejudicial à medida que o tubo se solta e permite que a umidade se acumule no espaço entre o concreto fixo e o tubo. O PE é muito suscetível à deformação causada pelo calor.

A outra questão com os tubos de PE é que a maioria não é tão reta quanto precisa para atuar como molde para pilares de concreto significativos.

Para dar resistência à tração a um pilar de concreto, uma gaiola de aço especialmente projetada é inserida no centro do molde, por todo o comprimento do pilar antes de o molde ser preenchido com concreto.

Essa abordagem tem sido usada em muitos estudos científicos e é uma área ativa de pesquisa na comunidade de engenharia de materiais, mas com um material diferente. O FRP ( plástico reforçado com fibra ) é usado para envolver uma coluna de concreto existente (ou usar um tubo de FRP preenchido com concreto), com resultados muito bons.

Fontes: 1 2 3 4