¿Sería un buen pilar una tubería de PE llena de concreto?

Una idea que sigue apareciendo en mi cabeza, que no conozco suficiente ingeniería estructural / civil para saber si es buena desde un punto de vista técnico.

Tome un trozo de tubería de polietileno (PE), llénelo con concreto, deje que el concreto se una. Según tengo entendido, bajo compresión, un pilar de hormigón (u otro) 'querrá' separarse en un plano 45 ° a la dirección de la compresión (suponiendo que no doblemos nuestro pilar). Este es un movimiento hacia afuera. Esta fuerza de corte podría ser contenida por la tubería circundante, ya que el PE es bastante bueno en tensión. Othe materiales para la tubería podrían funcionar igual, digo PE porque es bastante resistente a la corrosión.

Sé que todos están construyendo pilares de hormigón con barras de refuerzo en el interior, no creo que mi idea sea superior. No estoy interesado en entender por qué todos están construyendo pilares de la misma manera que todos los están construyendo, quiero entender las fallas y limitaciones de mi idea. Algunos pensamientos:

Creo que es útil pensar como presión en la tubería, ya que tenemos esos datos fácilmente disponibles: si usamos PN10, puede tomar 10 bares, etc., y no necesitamos pensar en el grosor de la tubería y es límite elástico. Pero, ¿cómo se traduciría la fuerza de compresión en presión en la tubería? El concreto no es líquido, por lo que la presión será menor que el área de carga / tubería de compresión. ¿Cuánto cuesta? Creo que entender esto nos dirá cuánto o poco llevará nuestro pilar.

Otro posible problema es que PE es bastante suave. La tubería no puede soportar fuerzas por fricción y, en mi opinión, eso se traduce en cargas puntuales en los lugares donde el concreto se deforma más.

Su idea podría estar bien, pero dependiendo de la situación tiene un gran defecto.

Básicamente, la tubería de PE estaría allí para contener el concreto húmedo, mientras esperamos que el concreto se cure (es decir, se fragüe y fortalezca). Esta es la situación en la que debemos preocuparnos por la presión del concreto sobre la tubería. Sin embargo, una vez que el concreto está curado, el concreto por sí solo es completamente capaz de soportar mucha fuerza vertical. Diseñamos columnas de hormigón basadas en la resistencia a la compresión del hormigón; no necesitamos agregar nada más para detener la falla de corte que usted describe. Y es poco probable que la fuerza horizontal sobre la tubería causada por la fuerza vertical sobre el concreto sea un problema.

Entonces, ¿por qué ponemos refuerzo dentro de columnas de concreto? La respuesta es que una columna no solo toma carga vertical, normalmente también toma fuerzas horizontales y momentos de flexión. Y estas fuerzas crean tensión. El hormigón no es muy bueno en tensión. Entonces agregamos acero ya que el acero es bueno en tensión.

¿Podemos usar la tubería de PE para tomar la tensión? No he investigado esto en detalle. En teoría sí. Pero a) necesitaría PE lo suficientemente grueso yb) necesitaría alguna forma de transferir la tensión entre el PE y el concreto. Como usted dice, el PE es suave, por lo que sin la fricción para transferir el estrés probablemente no vamos a cumplir con el punto b).

Entonces, en conclusión, su tubería de PE funcionaría bien como algo para construir una columna de concreto que tomará solo cargas de compresión vertical. Pero como se propone actualmente, en realidad no aumentará la capacidad de carga de la columna.

En comparación con el acero, el polietileno (PE) es un material débil. El acero es un orden de magnitud más fuerte que el PE.

$N/{mm}^2$$MPa$

Antes de usar PE como molde para un pilar, debe determinarse si la tubería de PE es lo suficientemente fuerte como para soportar el peso y la presión resultante del concreto húmedo justo después de que la tubería se haya llenado sin que la tubería se deforme, generalmente abultando en el fondo. Una vez que el concreto se ha fraguado, la tubería queda superflua. En algunas situaciones, podría ser perjudicial a medida que la tubería se afloja y permite que se acumule humedad en el espacio entre el concreto fraguado y la tubería. El PE es muy susceptible a la deformación por el calor.

El otro problema con las tuberías de PE es que la mayoría no son tan rectas como deben actuar como moldes para pilares de concreto significativos.

Para dar resistencia a la tracción a un pilar de concreto, se inserta una jaula de acero especialmente diseñada en el centro del molde, para toda la longitud del pilar antes de que el molde se llene de concreto.

Este enfoque se ha utilizado en muchos, muchos estudios científicos, y es un área activa de investigación en la comunidad de ingeniería de materiales, pero con un material diferente. El FRP ( plástico reforzado con fibra ) se utiliza para envolver una columna de concreto existente (o usar una tubería de FRP llena de concreto), con muy buenos resultados.

Fuentes: 1 2 3 4