Суық климаттағы құрылыстағы болат құрылым

Болат конструкциялардың жылу өткізгіштігі: Жылу өткізгіштікті азайту

Суық ауа-райында болат каркастың жылу жоғалтуын қалай тездететіні

Балқытылған болат шынында да жақсы жылу өткізгіштікке ие, оның жылу өткізгіштігі 45 Вт/м·К-ден жоғары, яғни суық ауа-райында жылу тез шығып кетеді. Сырттағы температура 0°С-тан төмендеген кезде ғимараттарда көрінетін осы болат арқалықтар мен бағандар үй ішіндегі жылуды тез шығарып жіберетін үлкен жылу магистралдары ретінде әрекет етеді. Дұрыс изоляцияланбаған жағдайда бұл ғимараттардан жылу шығысының шамамен 30%-ын құрайды. Содан кейін жылыту жүйесі осы ақауларды компенсациялау үшін артық жұмыс істеуге мәжбүр болады, нәтижесінде энергия шығыны қатты өседі. Келесі болатын жағдай ғимарат иелері үшін тағы да нашарлау. Болат қосылыстарының маңындағы суық дақтар жиі суықтанып, су буының конденсациялануына әкелетін ылғалдылық нүктесінің температурасынан төмендейді. Уақыт өте келе су беттерде жиналады, бұл плесеньнің өсуі үшін қолайлы орта құрады. Бұл тек ауа сапасын төмендетпей ғана, сонымен қатар ылғалдану мен кебу циклдары нәтижесінде ғимараттың өзінің беріктігін де әлсіздетеді. Тұрақты қызмет көрсету қызметкерлері осы ақауларды жөндеуге көбірек ақша жұмсайды, ал пайдаланушылар тым төмен немесе жоғары температура мен жаман ішкі орта сапасына шағымданады.

Жылулық үзіліс шешімдері және суық ауа-райындағы болат құрылымдар үшін ASHRAE 90.1 стандартына сәйкестік

Температураның болдырмау элементтерін болат бөліктердің арасына орналастыру арқылы жылу өтіп кетуін тежейді, яғни жылу өткізбейтін материалдар қосылады. Бұл әдіс жылу өткізгіштік арқылы жылу жоғалтуын (жылу мосты) жартыдан астамымен азайтады. Ел бойынша құрылыс нормалары қазір бұндай шараларды қолдануды талап етеді, әсіресе суық аймақтарда белгілі U-коэффициенті талаптарын орындау міндетті болып табылады. Тиімді тәсілдерге сыртқы жылу изоляциясымен болат рамаларды толығымен қаптау, жылу берілу нүктелерін блоктау үшін арнайы әзірленген конструкциялық профильдерді пайдалану және ылғал жиналатын жерлерде тыныс алатын мембраналарды орнату жатады. Конденсация пайда болуын тек болдырмауға ғана емес, сонымен қатар LEED немесе Passive House сияқты экологиялық сертификаттарға қол жеткізу үшін де бұл әдістер көмектеседі. Ең жақсы нәтижелер архитекторлар құрылыс жобалауының басынан бастап осы шараларды енгізген кезде алынады. Сонда болат құрылыстар өзінің беріктігін сақтап қалады және қатты қысқы жағдайларда да энергияны үнемдеуге әлдеқайда жақсы қабілетті болады.

Жүк көтеретін төзімділік: Ауыр қар мен жел жүктемелері үшін болат құрылымдық дизайн

Солтүстік климаттық аймақтардағы қар жүктемесіне бейімделу (ASCE 7-16, 40–90 psf аймақтары)

Солтүстік аймақтар үшін болат құрылымдарды жобалаған кезде ASCE 7-16 стандарттарына сәйкес қар жүктемесін есептеу толығымен өте маңызды. Бұл талаптар әдетте орналасқан жерге байланысты 40–90 фунт/шаршы фут (psf) аралығында өзгереді. Инженерлер бұл мәселеге қаңқалардың бір-бірінен қашықтығын реттеу арқылы және бағандардың өлшемдерін өзгерту арқылы салмақтың шатыр бойынша дұрыс таратылуын қамтамасыз етеді. Қардың көп жиналатын аймақтарда, мысалы, тау етегінде немесе көлдің әсерінен қар жауатын аймақтарда, беріктігі жоғары болат қорытпалары қажет болады. Бұл нұсқауларды ескермеу өте ауыр салдарларға әкелуі мүмкін. Бұл жүктемелерді дұрыс ескермей салынған құрылымдар қар жүктемесі 70 psf-тен асқан кезде (бұл көптеген солтүстік аймақтарда қыс айларында жиі кездеседі) ақауларға ұшырау ықтималдығын шамамен 27 пайызға арттырады.

Мұздан қорғау және қардың жиналуын болдырмау үшін шатыр геометриясы мен детальдау стратегиялары

Шатырдың пішіні қардың жиналуымен баса алу кезінде барлығын анықтайды. Шатырдың көлбеулігі 6:12 немесе одан да көп болса, ол қарды табиғи түрде түсіреді, себебі бұл жағдайда негізінен ауырлық күші жұмыс істейді. Аз өзектер мен мансардалы терезелері бар қарапайым шатыр конструкциялары да қардың проблемалы аймақтарда жиналуын болдырмауға көмектеседі. Сапалы құрылыс ерекшеліктері де маңызды. Ішкі жылу құбырлары арқылы шеткі бөліктерден жылу шығып кетпеуі үшін изоляция ғимараттың жылы бөліктерінен тысқа дейін созылуы керек. Тығыздалған сафиттерді тыныс алатын астыңғы қабат материалдарымен қосу ылғалдың ішке енуіне кедергі жасайды, бірақ бу қауіпін туғызбайды. Еріген су тамшыларының төменгі жағында ісіктер түзілуіне әсер ететін шеткі бөліктің (оверхэнг) дұрыс етілуі қыста үнемі қатып-еріген кезеңдерде көбінесе желобтардың зақымдануына әкелетін ісіктердің пайда болуына үлкен әсер етеді.

Болат құрылымның ұзақ мерзімді тұрақтылығы: коррозияны бақылау және ылғалды басқару

Қатып-еріген циклдар кезіндегі болат қосылыстарында конденсация қаупі

Температураның төмендеуі мен көтерілуі циклы кезінде болат қосылыстарында жылу өткізгіштігі бойынша тұйықталмаған аймақтар пайда болса, конденсация мәселелері әлдеқайда күшейеді; бұл құрылымдардың қорғаныс қабаттарына кері әсер етеді. Осы жылу өткізгіштігі бойынша тұйықталмаған түйіндік бөліктер негізінен ауадағы ылғалдың шоғырланып, тоңып кетуі мүмкін суық дақтарға айналады. Су мұзға айналған кезде көлемі қатты ұлғаяды — 2020 жылы ASHRAE Қолжетімділік құралында оқығанымша, бұл шамамен 9% құрайды. Бұл қайталанып отыратын тоңу мен еру процестері уақыт өте келе коррозияға төзімді қабаттарда микроскопиялық трещиналар тудырады. Осы кішкентай сызаттар содан кейін бекітпе элементтерінің деградациясына әкеледі. Шынында да, суық климаттағы құрылымдық зақымданулардың шамамен жартысы осындай жергілікті коррозия мәселелеріне, яғни нашар изоляциялау тәжірибелеріне байланысты.

Конденсацияға төзімді болат құрылымдар үшін бу өткізгіштігі бар мембраналар мен ақылды кедергі орналастыруы

Буға өткізгіш мембраналарды изоляцияның сыртқы жағына орналастыру ылғалды қабаттар арасында қысылып қалудан сақтайды, бірақ ғимаратты жылы ұстап тұрады. ASHRAE журналындағы зерттеулер көрсеткендей, бұл кедергілерді шатыр мен қабырғалардың қосылу орындарында, фундаменттердің айналасында және жылу табиғи түрде іштен сыртқа шығатын басқа да орындарда дұрыс орналастырған кезде, олар өте суық климатта конденсация проблемаларын 40-70 пайызға дейін азайтады. Бұл практикалық тұрғыдан алғанда, осы қуыстардағы ауа құрғақ болып, көбінесе қоррозия туғызатын проблемалардан қашығып, сыртқы температура нольдың астындағы температураға дейін төмендегенде, кейде минус 40 градус Фаренгейт немесе одан да төмен температурада болса да, салыстырмалы ылғалдылық деңгейі 35% критикалық белгісінің астында қалады.

Фундаментке интеграциялау: болат құрылым үшін тоңнан қорғау және құрылымдық үздіксіздік

Суық аймақтарда салынған болат құрылымдардың негізін, әдетте 36-дан 60 дюймнен астам тереңдікке дейін, яғни «тоң қабатының» тереңдігінен төмен орналастыру керек. Бұл тоңған топырақ кеңейген кезде құрылымға қарсы жоғары қарай итеруші күштің пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Т-тәрізді негіз осы мақсатқа өте жақсы сай келеді. Терең бетонды негіздер тоңған аймақтан әлдеқайда терең орналасады, ал вертикаль қабырғалар құрылымды барлық бағытта қолдап тұрады. Тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін негіздің шеттеріне төрт фут (шамамен 1,2 метр) горизонталь бағытта изоляция орналастыру логикалық шешім болып табылады. Бұл жақын аймақтағы жер температурасын тұрақты ұстайды, нәтижесінде тоңның тереңдікке өтуі шектеледі және әртүрлі материалдар арасындағы жылу өтіміне байланысты проблемалар азаяды. Болат пен бетондың қосылу орындарында су буларын өткізетін арнайы мембраналар мен коррозияға қарсы қорғаушы қабықшалар су енуін болдырмайды және қайталанып тоңдау мен еру циклдарынан туындайтын зақымдануды баяулатады. Барлық бұл элементтер бірігіп, температураның күшті тербелістері мен жердің астындағы ығысу кезінде де негіздің барлық жүйесінің беріктігін қамтамасыз етеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Жылулық тұйықталу дегеніміз не?

Жылулық тұйықталу — бұл жылу құрылымдық элементтер арқылы, мысалы болат арқылы, тасымалданатын процес, ол ғимараттарда жылу жоғалтуын көтереді және конденсация пайда болуына әкелуі мүмкін.

Неге болат төмен температурада проблема туғызады?

Болат жылуды жақсы өткізеді, сондықтан суық ауа-райында ғимарат ішіндегі жылу тез шығып кетеді, бұл қосымша жылу беру шығындарын және конденсация пайда болуының қаупін туғызады.

Жылулық тұйықталуды болдырмау үшін болат құрылымдарға қандай шаралар қолданылады?

Жылулық тұйықталуды болдырмау — бұл жылуды нашар өткізетін материалдарды болат бөліктерінің арасына орналастыру, нәтижесінде жылулық тұйықталу азаяды және ғимараттың жылу оқшаулануының тиімділігі артады.

Бу өткізгіш мембраналар дегеніміз не?

Бу өткізгіш мембраналар ылғалды сыртқа шығаруға мүмкіндік береді, бірақ жылу оқшаулануын сақтайды; олар суық климатта конденсация мен қоррозия пайда болуын болдырмайды.