Қысым кезінде болат сынуға қарағанда иілуі оны жер сілкінісі болатын аймақтар үшін шынымен де жақсы таңдау етеді. Темір-бетон қысым астында оңай сынады және бұзылады, ал болат құрылымдар керісінше иіледі және күшті өз рамасы бойынша таратады. Болаттан жасалған ғимараттар діріл кезінде өз биіктігінің 10-15 пайызына дейін жан-жаққа қозғала алады, ал содан кейін ғана қандай да бір апат болады. Бұл иілгіштік адамдардың өмірін сақтайды, себебі жердің төңірегінде тербеле бастаған кезде бүкіл құрылымдардың бірден ыдырап кетуін болдырмайды.
Қазіргі заманғы болат конструкциялар майысу демпферлері мен иілуі шектелген тіреуіштер сияқты энергияны шашырататын жүйелерді пайдаланады. Бұл компоненттер салмақтың негізгі тасымалдаушы элементтеріне жетуінен бұрын сейсмикалық күштің 70%-ын жұту үшін құрбандық ретінде қызмет етеді. Зақымданған бөліктерді ауыстыруға болатын бөліктерде зақымды шоғырландыру арқылы, осындай конструкциялар тұрақты деформация пайда болғанымен, жалпы құрылымның бүтіндігін сақтауға кепілдік береді.
Болат конструкцияларға көтеріңкі және табанындағы изоляциялық жүйелер сияқты әдістер арқылы қосымша қорғаныс қамтамасыз етіледі, бұл негізінен ғимаратты жердің қозғалысынан бөледі. Нақты іске асыру кезінде инженерлер, ғимараттарды төменгі қозғалыстардан тәуелсіз орын ауыстыруына мүмкіндік беретін эластомерлік тіреулер немесе үйкелісті маятниктік изоляторлар сияқты құрылғыларды орнатады. Көптеген зерттеулерге сәйкес, бұл жағдай жер сілкінісі кезінде пайда болатын көлденең күштерді шамамен екі есе немесе үш төрттен бірге дейін азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, эксцентрлікпен көтеріңкі жүйелер сияқты әртүрлі әдістерді үйлестіретін гибридтік тәсілдер де бар, бұлар тұрақтылық үшін жеткілікті қаттылық пен қажет болған кезде серпімділікті ұстану арасында теңдестік орнатады. Бұл жүйелер өте күшті тербеліс кезінде пайда болатын зақымдануды бақылауға көмектеседі.
1994 жылғы Нортридж жер сілкінісі болаттың беріктігін көрсетті — қайта жағартылған болат моменттік рамалы ғимараттар бетон құрылыстарға қарағанда едәуір жақсы әрекет етті. Дәл осылай, Токиодағы 346 метрлік Тораномон Хиллз мұнарасы 2011 жылғы Тохоку жер сілкінісінен зардап шекпей тірі қалды, өйткені оның диагоналды болат торы мен реттелетін массалық демпферлері болды, жердің ығысуы 6,5 метрге жетсе де.
2023 жылғы сейсмикалық өнімділік зерттеуі бойынша болат құрылымдар ірі жер сілкіністерден кейін бетонға қарағанда үш есе тезірек қалпына келеді. Ағаш жеңіл салмағына байланысты белгілі дәрежеде икемділік көрсетсе де, болаттың (275–450 МПа) тұрақты аққыштық беріктігі жоқ, сондықтан көпқабатты ғимараттарда осьтік және жанама жүктемелерді бір уақытта ұстап тұруда болат 40% тиімдірек.
Болаттың салмаққа қатысты беріктігі ғимараттардың құрылымына ешқандай зиян келтірмей-ақ сағатына 150 мильден астам жылдамдықпен соғып тұратын желге төтеп бере алатындығын білдіреді, бұл төртінші категориялы дауыл кезінде біз бақылайтын нәрсе. Болатты ерекше ететін нәрсе — қысым жиналған кезде оның түгелдей сынбай иілуі. Бұл иілу әрекеті шынымен күштің біразын жұтып, бұйымдардың толық бұзылуын болдырмақта көмектеседі. Нақты өнімділік көрсеткіштеріне келетін болсақ, 2022 жылы Wind Safety Institute жариялаған зерттеуге сәйкес, болат панельдер ұшып келе жатқан қоқыстан өтуге басқа кең тараған ғимарат материалдарына қарағанда шамамен 72 пайызға жақсырақ төтеп бере алады. Дауылдар жиі кездесетін аймақтарда тұратын адамдар үшін қауіпсіздік тұрғысынан алғанда осындай қорғаныс айырмашылығы үлкен маңызға ие.
Михаэль ураганынан кейін (2018), Флорида штатының Панама-Сити қаласындағы болат каркасты ғимараттардың 92% 160 миль/сағ желдер мен кеңінен таралған бүлінуден қарамастан жұмыс істеуін жалғастырды. Оклахоманың Мур округі сияқты дауылды аймақтарда FEMA-ның 2021 жылғы Ғимараттардың Өнімділігін Бағалауына сәйкес болат ғимараттар ағаш каркасты құрылыстарға қарағанда шатыр бүлінуінің 40% аз болады.
Болат шатыр бетоңның 6,5 фунтқа қарсы шамамен шаршы футына 2,1 фунт салмақта болуы мүмкін, бірақ көтеру күштеріне қарсы оның салмағында жетіспеушілігі оның беріктігімен жабысады. Болат осындай жағдайларда жүктемелерді жақсы таратуы және мықтап бекіп тұруы арқасында шынымен де үш есе жақсы ұстауы мүмкін. Алғыр бекіту жүйелері қолданылған кезде желдің кернеуі кезінде қосылыстардың ажырау ықтималдығы 58 пайызға төмендейді, деп көрсетті жел тоннельдегі сынақтар. Бұл табиғат өзінің ең жаманын лақтырған кезде ғимараттар тұрақты болып қала беретінін білдіреді.
Желге қарсы төзімділікті максималды арттыру үшін заманауи болат ғимараттар аэродинамикалық дизайн элементтерін пайдаланады:
Болжау моделдеу бағдарламасымен бірге қолданылғанда, бұл элементтер теңіз жағалауындағы аймақтарда ASCE 7-22 жел жүктемесі талаптарын 15–25% асып түсуіне мүмкіндік береді.
Болат жанбайды және шамамен 1300 градус Цельсийде балқиды, бұл өте жоғары температура. Бұл өрт болған кезде ол от алып, қауіпті газдар бөліп шығармайтындығын білдіреді. 2022 жылғы NIST-тің зерттеулеріне сәйкес, ағаштан жасалған каркастарға қарағанда болат каркасты ғимараттар 42 пайызға ұзақ уақыт тұрақты болып қалады. Бұл қосымша уақыт төтенше жағдайда адамдарды эвакуациялау кезінде маңызды рөл атқаруы мүмкін. Әлі де болса, температура 530 градус Цельсийге жеткен кезде болат беріктігін жоғалта бастайды, бірақ қазіргі заманғы ғимараттар ережелері осы мәселені шешудің жолдарын ұсынады. Олар резервтік жүйелерді енгізеді және құрылымдарды бөлек бөліктерге бөледі, сондықтан ғимараттың бір бөлігі зақымдалса да, басқа аймақтар адамдар қауіпсіз шығу үшін жеткілікті тұрақтылықты сақтайды.
Бұл арнайы ісінетін бояулар жоғары температураға тап болған кезде қабаттасып, болаттың қызу жылдамдығын айтарлықтай төмендететін қорғаныш күйдірілген қабат түзеді. Оларды цемент негізіндегі отқа төзімді материалдармен біріктіріп, балкалар мен бағандар сияқты құрылымдық элементтер шамамен 2-ден 4 сағатқа дейінкеңсеуі мүмкін болатын қатаң ASTM E119 отқа төзімділік сынақтарын табысты өте алады. Жыл аяғында Journal of Fire Protection Engineering журналында жарияланған соңғы зерттеулердің кейбіреулері 800 градус Цельсий шамасында қабатталған болат өзінің өткізу қабілетінің шамамен 90 пайызын сақтайтынын, ал қорғалмаған әдеттегі болат осындай жағдайларда тек 35 пайызға дейін ғана төмендейтінін көрсетті.
Ағаш шамамен 300 градус Цельсий немесе 572 Фаренгейтке жеткенде, ол жанып, отты тез тарата алатын жанғыш газдар бөліп шығарады. Өткен жылғы Ұлттық өрттен қорғау ассоциациясының деректеріне сәйкес, бұл газдар өлімге әкелетін барлық ғимарат өрттерінің шамамен екі үштен біріне жауапты. Материалдарды ауыстыру мұнда үлкен айырмашылық туғызады. Болат ағаш сияқты от жану көзі болып табылмайды, яғни от құрылыстар арқылы оңай таралмайды. Оттан қорғау зерттеулері негіздерінің зерттеулеріне сәйкес, болат оттың таралу жылдамдығын 83 пайызға дейін баяулатады. Күйген ағаш қабаттары біраз уақыт бойы жылу зақымдануына қарсы қорғаса да, болат жоғары температураға ұшырағанда көбірек болжанатын тәртіппен әрекет етеді. Бұл болжамдылық конструкциялық инженерлерге ғимараттар бойынша тіреу жүйелерін жақсырақ жоспарлауға мүмкіндік береді. Нәтижесінде, болат каркасты биік ғимараттардың қатты өрт кезінде құлау қаупі көптеген дәрежеде төмендейді. ACI Өртке төзімділік комитеті жүргізген зерттеулер сол сияқты конструкциялардың дәстүрлі ағаштан салынған ғимараттармен салыстырғанда құлау ықтималдығын 91 пайызға дейін азайтатынын көрсетеді.
Болаттың икемділігі инженерлерге әртүрлі аймақтарда болуы мүмкін табиғи апат түрлеріне байланысты өз жобаларын ыңғайлау мүмкіндігін береді. Мысалы, су тасқыны жиі болатын жерлерде болат қолдаулар қалыпты су тасқыны деңгейінен жоғарырақ орнатылады. Жағалауда орналасқан ғимараттар жиі тұзды ауадан туындайтын коррозияға төзімді ерекше қоспаларды пайдаланады. Табиғи апат кезінде құрылыстардың қаншалықты мықты екендігін зерттеген соңғы зерттеулер болат каркастардың әрбір нақты орынға арнап жасалған жағдайда дәстүрлі құрылыс әдістерімен салынғанға қарағанда жөндеу шығындарын шамамен 40 пайызға дейін қысқартуға болатынын көрсетті. Мұндай дәл ыңғайланған тәсілдер тек қана ақша үнемдеуге ғана емес, сонымен қатар ғимараттарға қойылатын нормативтік талаптарға сай келуге және уақыт өте келе табиғат әкелетін қандай қауіп-қатерлерге болсын төтеп бере алуға көмектеседі.
FEA және әртүрлі есептеу моделдеу әдістері инженерлердің жер сілкінісі немесе шамамен 150 миль/сағат жылдамдықпен соғатын илан-жел сияқты үлкен қиыншылықтарға тап болған кезде болатын болатын болатын реакцияны көруге мүмкіндік береді. Бұл модельдер нақты құрылыс басталмас бұрын проблемалық аймақтарды анықтауға көмектеседі. 2024 жылғы соңғы зерттеулер симуляциялық бағдарламалық жасақтамаға жасанды интеллектті қосу ескі әдістерге қарағанда болжау дәлдігін шамамен 28 пайызға арттыратынын көрсетті. Практикалық қолдану негізінде құрылымдық инженерлер алданушылардың өлшемдерін, бекіту детальдарын реттеу және тіреу жүйелерін қайта жобалау мүмкіндігіне ие болады. Нәтижесінде сейсмикалық белдеулер немесе дауылға бейім жағалау аймақтары сияқты олардың орналасқан жеріне тән стресстік жағдайларда жақсырақ жұмыс істейтін ғимараттар алынады.
Болаттың иілгіштігі арқасында кереметтік жүйелер, моменттік байланыстар және диафрагмалар сияқты әртүрлі құрылымдық элементтерде жүктемелерді әртүрлі тәсілдермен тасымалдауға болады. Бұл элементтер табиғи апаттар кезінде күштерді қабылдап, оларды тарату үшін бірігіп жұмыс істейді. Болатты шынымен ерекшелейтін қасиет – сынбас бұрын сәл иілуі, бұл инженерлерге қате жіберуге белгілі дәрежеде мүмкіндік береді. Өткен жылы жүргізілген соңғы зерттеу көрсеткеніндей, үлкен жерсілкіністерден кейін болаттан салынған ғимараттар өздерінің бастапқы беріктігінің шамамен 89 пайызын сақтап қалса, темір-бетон құрылыстар тек 67 пайызға жуығын ғана сақтай алады. Инженерлер белгілі бір конструкциялық ережелерге сәйкес резервтік жүйелерді алдын ала қарастырады, сондықтан бір бөлігі зақымдалса, басқалары автоматты түрде іске қосылып, ғимараттың тұрақтылығын сақтайды. Осындай тәсіл болат құрылыстың бастапқы құны жоғары болса да, көптеген заманауи ғимараттар болатқа негізделіп салынуының себебін түсіндіреді.
Жерсілкініс жиі болатын аймақтарда болатты неге тиімді таңдау деп есептейді?
Болат жер сілкінісі болатын аймақтарда пластикалылығына байланысты өте тиімді, ол сейсмикалық күштерді жұтатын және кенеттен құлауды болдырмау үшін иіле алады.
Болат құрылымдар иелі кезінде қалай өзін көрсетеді?
Болаттың беріктігінің салмағына қатынасы биік желдер мен әсерлерге төтеп бере алатын ғимараттарды сақтайды және ауыр дауылдардан кейін де жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Болат отқа төзімді материал ма?
Иә, болат өзіне тән отқа төзімді және жанбайды, сондықтан ағаш сияқты материалдармен салыстырғанда қауіпсіз таңдау болып табылады.
Болат белгілі аймақтағы қауіп-қатерлерге лайықталдыра ала ма?
Болат конструкцияларды су тасқыны мен теңіз жағалауындағы шіру сияқты жергілікті табиғи апаттарға төзімділікті арттыру үшін нақты аймақтағы қауіп-қатерлерге сәйкес баптауға болады.
Бағдарлама © 2025 Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co.,Ltd. барлығында. - Жекелік саясат
EN
