Темірбетон ғимараттарын әртүрлі климаттық жағдайларға қалай бейімдеуге болады?

Ұзақ мерзімді тұрақтылық үшін климатқа сай болат маркаларын таңдау

Ылғалды, жағалаулық және тоң-салау ортасы үшін коррозияға төзімді болаттар

Балалық конструкцияларды құру кезінде жергілікті климаттың қаншалықты қатал болуына байланысты дұрыс қорытпаларды таңдау маңызды. Мысалы, жағалаулық аймақтарда ауадағы тұз ішкі аймақтардағыдан 4–5 есе тезірек коррозияны тудырады. Содан кейін материалдардың көп рет ұлғаятын және сығылатын тұрақты тоңу-алу циклдері бар, олар ұзақ уақыт бойы әсер еткенде бүкіл конструкцияны бавасын баяулатады. Сондықтан инженерлер ASTM A588 және A242 сияқты арнайы ауа-райына төзімді болаттарға жүгіреді. Бұл болаттар бетінде қорғаныш оксидті қабаттар түзетін мыс, фосфор және никельді қамтиды. Сынақтар көрсеткендей, бұл қабаттар тұзды теңіз ортасында да коррозия проблемаларын шамамен 30–50 пайызға азайтады. Аса суық жағдайларға ие аймақтар үшін температура минус 40 градус Цельсийден төмендеген кезде де икемділігін сақтайтын қосымша никель қосылған модификацияланған нұсқалары бар. Бұл қатты трещиналардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Бұл арнайы болаттардың нағыз артықшылығы — олар тұрақты бояу немесе қаптау қажеттілігінсіз көп уақыт өткен соң да ұзақ уақыт қызмет ете алады. Көпірлер, электр станциялары және басқа да маңызды конструкциялар үшін бұл айырмашылық өте маңызды, өйткені осындай объектілерде қандай болса да конструкциялық зақымдану толығымен қабылданбайды.

Ауа-райына төзімді болат (Кортен) және Жоғары беріктікті тұтас қоспалы болаттар (HSLA) жоғары УК-сәулелері, жоғары ылғалдылық және құрғақ аймақтарда

Ауа-райына төзімді болат бетіне жабысып қалатын қорғаныш қабаты ретінде құрылған шіріген қабат түзеді, ол ауа мен ылғалдан әрі қарай бұзылуға қарсы қорғаныс қызметін атқарады. Бұл оны күн сәулесі көп, ал техникалық қызмет көрсету қызметкерлерін шақыру әрқашан мүмкін болмайтын шөлдер сияқты аймақтарда қолдануға өте ыңғайлы етеді. Алайда, егер орташа ылғалдылық тұрақты түрде сақталса, қорғаныш қабаты дұрыс тұрақтануға мүмкіндік ала алмайды. Нәтижесінде қорғаныс қабаты біркелкі емес болады және металдың өзі тезірек тозады. Осы жағдайда арнайы жоғары беріктікті төмен легирленген (HSLA) болаттар қолданысқа келеді. Бұл болаттар хром мен молибден қоспаларын қамтиды, олар тұрақты коррозиялық әсерге қарсы қорғанысты жақсартады. Тропиктік аймақтар өзіндік қиындықтарға ие, себебі оларда күшті жаңбыр мен қатты күн көзі ауысып отырады. Осы жағдайлар үшін инженерлер көбінесе Кортен болатының табиғи ауа-райына төзімділігін күн сәулесіне төзімді герметикпен қосып пайдаланады. Нақты әлемдегі сынақтар HSLA болатының экваторлық климатта жарты ғасыр бойы тұрғаннан кейін де бастапқы беріктігінің шамамен 95%-ын сақтайтынын көрсетті. Сол уақыт ішінде дәл осындай жағдайларда қалыпты Кортен болаты тек шамамен 80% ғана бастапқы бүтіндігін сақтайды.

Темір-бетон құрылымдарының төзімділігін арттыру үшін қорғаныш қабаттарын қолдану

Қорғаныш қабаттары — негізгі металлды таңдауды толықтыратын маңызды екінші қорғану сызығы болып табылады; олар климаттық жүктемелерге қарай барьерлік, құрбан болатын және УК-сәулелеріне қарсы қасиеттерін қосады.

Тұзды ауа мен тропиктік коррозияны бақылау үшін ыстық балқыту арқылы цинктелу

Темірдің бетіне цинк қабатын бекіту арқылы жасалатын ыстық батырма гальванизациясы. Бұл цинк қабаты қатты жағдайларға ұшыраған кезде алдымен коррозияға ұшырайды, сондықтан ол негізгі темірді зиянды әсерден қорғайды, әсіресе хлоридтің жоғары деңгейі бар аймақтарда. Теңіз жағалауына жақын немесе тұзды ауа коррозия жылдамдығын (ішкі аймақтарға қарағанда 5–10 есе жылдам) арттыратын тропиктік климатта орналасқан ғимараттар мен құрылыстар үшін мамандар цинк қабатының минимум 610 грамм/квадрат метр болуын ұсынады. Мұндай өңделген құрылыстар әдетте 50 жылдан аса уақыт бойы ішінара жөндеуге мұқтаж болмайды. Тағы бір артықшылығы — цинк қабатының кішкентай сызықтар пайда болғаннан кейін өзін-өзі түзету қабілеті. Бұл оның қызметкерлерінің табылған әрбір кішкентай шығынды түзетуін қажет етпейді, сондықтан коррозияға қарсы қорғалмаған материалдармен салыстырғанда жалпы ұстау шығындары шамамен 40–60 пайызға азаяды.

Күн сәулесіне және термиялық циклдеуға төзімді УК-тұрақты эпоксидтік және полиуретандық жоғарғы қабаттар

Көптеген қабаттардан тұратын полимерлік жүйелер екі негізгі мәселені бір уақытта шешеді: материалдардың температура өзгерісі кезінде ұлғаюы мен сығылуын реттеу және УК-сәулелерінен зақымданудан қорғау. Негізгі қабат ретінде әдетте гальваникалық қорғау қасиеті бар цинк ішінде эпоксидтік грунт қолданылады. Содан кейін химиялық әсерге төзімді бірнеше ортаңғы қабаттар орналасады, ал одан кейін күн сәулесіне төзімді полиуретандық жоғарғы қабат қолданылады. Бұл жоғарғы қабаттар күн энергиясының шамамен 95 пайызын шағылдырады және иілгіш байланыс қасиеттері арқасында астындағы болаттың табиғи түрде қозғалуына мүмкіндік береді. Мұндай қаптамалар қызғылттану, түсінің бұзылуы және 80 °C-қа дейінгі температура өзгерістеріне ұшыраған кезде сынғыштыққа ұшырау сияқты әсерлерге өте жақсы төзімді. Бұл құрылыстар мен ғимараттар күн көп және құрғақ ауа-райы бар аймақтарда ұзақ уақыт бойы сақталған түрінде қалып, қорғалған күйінде қалады.

Регионалды климаттық жүктемелерге арналған инженерлік құрылымдық жүйелер

Циклонды және күшті желді аймақтар үшін желге төзімділікті қамтамасыз ету және аэродинамикалық пішіндеу

Циклондар мен құйындарға бейім аймақтардағы болат ғимараттар осы күшті боксиялық күштерді төтеп беру үшін арнайы желге төзімділік жүйелерін талап етеді. Мұндай жүйелерге, әдетте, диагональды крестті бекітпе, эксцентрикалық рамалық орналасу және моментке төзімді түйіндер кіреді. Ғимараттың өзінің пішіні де маңызды. Тараятын ұштары, дөңгелектелген жиегі және еңістікпен жабылған шатыры бар құрылыстар жел вихрьларының олардың айналасында қалай түзілетінін бұзуға ықпал ететіндіктен, жалпы жел қысымын құрылысқа төмендетеді, сондықтан олар жақсы қызмет етеді. Құйындармен соғылатын жағалаулардағы ғимараттар үшін бұл дизайн өзгерістері стандартты тікбұрышты пішіндерге қарағанда көтеруші күштерді 25-40 пайызға дейін азайта алады. Қазір инженерлер жергілікті жел жағдайларына нақтылықпен бейімделген ғимарат геометриясын реттеу үшін есептеуіш сұйықтық динамикасы моделдерін қолданады. Сонымен қатар болаттың сынбай иілуіне қабілеттілігі осы құрылыстарға дауыл кезінде иілуіне мүмкіндік береді және олар кейіннен құлауға ұшырамай, берік тұра алады.

Қар жүктемесіне бейімделу: оптималды шатыр көлбеулігі, құрылымдық аралықтар және динамикалық жүктеме талдауы

Қардың ландшафтты басып алатын аймақтарда ғимараттар қардың жиналуын, тығыздығының өзгеруін және қардың ғимараттардың айналасында табиғи түрде ығысуын ұстай алатындай арнайы құрылымдық сипаттамаларға ие болуы керек. Мысалы, 30 градустан жоғары көтеріңкі шатыр көлбеулігі қосымша жабдықтарды қолданбай-ақ қарды тазартуға көмектеседі. Қаңқаның құрылысы туралы айтқанда, арқылы қаңқа элементтері мен қосымша қаңқа элементтерінің арасындағы қашықтықты екі футтан (шамамен 60 см) аспайтындай етіп жақындату әдетте шамамен 100 фунт/квадрат фут (шамамен 488 кг/м²) қар жүктемесін ұстай алады, бұл таулы аймақтардағы ғимараттар үшін өте маңызды. Инженерлер шынымен де қар тығыздығы (15–50 фунт/куб фут немесе шамамен 240–800 кг/м³), қардың біркелкі емес таралуы және ғимарат қабығы бойынша температураның айырмашылығы сияқты әртүрлі факторларды ескеретін динамикалық модельдеулерді жүргізеді. Бұл модельдер бағаналардың қашықтығын, түйіндердегі қосылу түрлерін және фундаменттердің тереңдігін анықтауға негіз болады. Стальдың өзіне тән қасиеті — оның салмағына қатысты беріктігі болып табылады; бұл қасиет оның иілу проблемалары пайда болғанша ағаш құрылымдарға қарағанда үш есе ұзын аралықтарды қамтамасыз етуіне мүмкіндік береді. Бұл стальдың шатырларда су жиналуын болдырмауға және суық, ылғалды климатта жиі кездесетін қайталанатын тоңу-салау циклдарына төзімді болуына әсер етеді.

Темірбетон ғимараттарында жылу және экологиялық бақылауды интеграциялау

Энергияны тиімді пайдалану үшін жылуға изоляцияланған қабырға жабыны және ауасыз орамалар

Бұл құрылыс материалы ретінде болат жылу өткізгіштігі жоғары болғандықтан, энергия шығынын, конденсация түзілуін және оған қоса пайда болатын коррозияны болдырмау үшін дұрыс жылу басқару өте маңызды. Үздіксіз изоляцияны қатты көпіршікті панельдер немесе спрей полиуретан көпіршікті өнімдер арқылы құрылымдық элементтерге тікелей қолданған кезде ең тиімді жұмыс істейді. Бұл тәсіл қосылыстар мен каркастық элементтердің қосылатын жерлеріндегі қиындық туғызатын жылу көпірлерін азайтады. Бұны барлық қосылыстар, тесіктер және ғимараттың әртүрлі бөліктері арасындағы өтістердің айналасындағы сапалы ауа өткізбейтін орнатулармен ұштастырсаңыз, ауа сорылуы мәселесі әлдеқайда азаяды. Содан кейін не болады? Ғимараттың қабығы өзін-өзі ақылды жұмыс істеуге бастайды. Зерттеулер көрсеткендей, бұл жылу-желдету және суыту (HVAC) жүйелеріне деген сұранысты жыл бойы ішкі температураны тұрақты ұстай отырып, 30%-дан шамамен 50%-ға дейін азайтады. Ең маңыздысы — бұл қабырғалар ішіндегі болат беттерінде қиындық туғызатын конденсация түзілуін тоқтатады. Изоляцияланған сыртқы қабықтау жүйесіне бу өткізгіш немесе толығымен бу өткізбейтін кедергілерді қосу бізге құрамындағы ылғалдың қауіпсіз сақталуына қосымша қорғаныс береді. Нәтижесі қандай? Жылу және суыту жүйелерін жұмыс істетуге кететін шығындар азаяды, сонымен қатар сыртқы қатты ауа-райы жағдайларына ұзақ уақыт төзімді ғимараттар салынады.