EN
Балқытылған құрылымдар үшін қар жүктемесі талаптарын түсіну
ASCE 7-16 сәйкестігі және аумаққа арналған жердегі қар жүктемесін анықтау
Балалық құрылымдардағы қар жүктемелерін қарастырған кезде, көптеген инженерлер ASCE 7-16 стандартынан бастайды. Бұл негізінде Америка Құрама Штаттары бойынша ғимараттарымыздың қандай салмақты көтеруге тиіс екенін анықтау үшін негізгі бағдарлама болып табылады. Стандартта жалпы аймақтық орташа көрсеткіштерге сүйенбеумен қатар, әрбір нақты орналасқан жер үшін нақты жердегі қар жүктемесін (Pg) есептеу талап етіледі. Осыған әсер ететін факторларға теңіз деңгейінен қанша биіктікте орналасқаны, қоршаған жердің рельефі, шатырдан жылу шығып кетуі, сонымен қатар ондаған жылдық ауа-райы жазбалары жатады. Барлық бұл факторлар күрделі математикалық есептеулерге қосылады, оларға жаңбыр мен қардың араласуы, қардың үйілуі, сондай-ақ жүктеменің біркелкі таралмаған күрделі аймақтар сияқты жағдайлар енеді. Балалық каркастар бұл ауыр қар жүктемелерін таратуда өте тиімді, бірақ егер техникалық талаптар дұрыс емес болса, қателікке орын қалдыруға болмайды. Көптеген әдеттегі офис ғимараттары әдетте тек 20 фунт/шаршы фут (шамамен 97,6 кг/м²) жүктемеге төтеп беруге қабілетті болуы керек, ал қатты қыстағы аймақтардағы құрылымдарға жиі 50–90 фунт/шаршы фут (шамамен 244–439 кг/м²) аралығындағы жүктемеге төтеп беруге қабілеттілік қажет. Бұл — тек болжам емес: мамандар барлық осы есептеулерді қорытынды рұқсат берілгенше өз бағдарламалары арқылы жүргізеді.
Аймақтық айнымалылық, биіктік әсерлері және микроклиматтық түзетулер
Ғимараттардың көтеруі керек қар салмағы олардың орналасқан жеріне байланысты әртүрлі болады, ал ASCE 7-16 стандарты инженерлерге жергілікті ауа-райы үлгілеріне сәйкес есептеулерді түзету керектігін анық көрсетеді. Мысалы, Колорадо штатында тауларда қар жүктемесі шамамен 40 фунт/квадрат фут (195 кг/м²) шегінен асып кетуі мүмкін. Солтүстікте, мысалы, Мэн штатында қатаң қысқы жауын-шашындар салдарынан талаптар жиі 60 PSF (293 кг/м²) асып кетеді. Сондай-ақ, жағалаулық аймақтарда да өзіндік қиындықтар туындайды: суық қардың тығыздығы жоғары болғандықтан, оның салмағы артады; сонымен қатар, үнемі қайталанатын тоңу-алу циклдары қардың жиналуын күшейтеді және төбелерде мұзданған кедергілер пайда болады. Әрбір 1000 фут (305 метр) биіктікке көтерілумен қар жиналуы шамамен 15% артады. Сонымен қатар, жел бағыты мен ғимараттың құрылымдық материалдары арқылы жылу қозғалысы да маңызды. Ғимараттардың нормативтік талаптары бұл факторлардың барлығын құрылымдық жобалау нормаларына тікелей енгізеді, сондықтан болат каркастарға қосымша нығайту қажетті жерлерге дәл осындай тәсілмен қолданылады — яғни, нақты жағдайларға қарамастан, барлық жерге бірдей нығайту қолданылмайды.
Қарды басқару үшін болат құрылымдардағы көтерме конструкциясының дизайнын оптималдау
Пассивті қарды тарату үшін көтерме биіктігі, геометриясы және ашық аралық конфигурациялары
Шатырдың пішіні құрылыс құрылымдарында қардың жиналуын болдырмауда маңызды рөл атқарады. Кемінде 25 градусқа көлбеу шатырлар қардың табиғи түрде сырғып түсуіне ықпал етеді, ол қардың қалуын жазық шатырлармен салыстырғанда шамамен 40 пайызға азайтады. Бұл тек теория ғана емес — ASCE 7-16 стандарты да қардың әртүрлі беттер бойынша қозғалысы мен сырғып түсуі туралы есептеулері арқылы осыны растайды. Құрылысшылар ішкі бағандары бар дәстүрлі каркастардың орнына ашық аралықты каркастарды таңдаса, түсетін қардың табиғи жолын бұза алатын кедергілерді жояды және әртүрлі бөлімдердің қосылу орындарында қауіпті қар көпіршіктерінің пайда болуын болдырады. Кейбір архитекторлар өз дизайндарына иілген немесе көлбеу пішіндерді енгізеді, бұл салмақты тиімдірек таратады және белгілі бір аймақтарда кернеу нүктелерінің пайда болуын болдырады. Дегенмен, бұл шешімдер барлық жерде бірдей әсер етпейді. Инженерлер соңғы шешім қабылдағанға дейін әрбір алаңды жеке қарастыруы керек, ол үшін жер бетіндегі қар жүктемесі (Pg), ғимараттың қандай ашықтыққа ұшырауы, сондай-ақ жел мен қардың жергілікті өзара әрекеттесуі сияқты факторларды ескеруі қажет. Мақсат әрқашан жақсы жұмыс істеу мен артық күшейту шығындарын болдыру арасындағы оптималды тепе-теңдікті табу.
Қарды ұстайтын жүйелер, мұздан құрылған кедергілерді болдырмау және панельдерді интеграциялау
Қауіпсіздік мәселелері ғимараттың кірістерінде, тротуарларда немесе жанасқан ғимараттарда болған кезде пассивті қардың түсуі жұмыс істемейді. Осы кезде құрылыс иелері үшін инженерлік қар ұстау жүйелері өте маңызды болады. Стратегиялық нүктелерге орнатылған қар ұстағыштар немесе рейкалық жүйелер қардың қанша мөлшерде және қашан түсетінін бақылауға көмектеседі, бұл қауіпті қар көшкіндерінің пайда болуын тоқтатады. Бөліктер арасында термиялық үзілістері бар металл өртік тақталар шынында да беттер бойынша температураның айырымын азайтады. Осы айырымдар ғимараттың шеттері мен бұрыштарында қиындық туғызатын мұзданған кедергілердің пайда болуына себепші болады. Көп мөлшерде қар жауатын аймақтарда электрлік жылыту кабельдерін еңістерге, су қабылдағыштарға және құрғақ өзен аңғарларына орнату алаңдағы сынақтар бойынша суық климатты аймақтарда мұз проблемаларын шамамен 60% азайтты. 2023 жылы Суық Климаттағы Тұрғын Үй Зерттеу Орталығы жүргізген зерттеу бұған қолдау көрсетеді. Барлық бұл әдістер ғимараттың өртігінің астындағы сапалы изоляциямен қосылған кезде конденсация жиналуына қарсы күреседі, құрылымдық элементтер арқылы жылу жоғалуын тоқтатады және уақыт өте келе қорғасындың пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Бұл болат рамалы ғимараттар үшін өте маңызды, өйткені құрылым ішіне түскен ылғал құрылымды әлсіретіп, оның қызмет ету мерзімін қатты қысқартуы мүмкін.
Бетон құрылымдарындағы ауыр қар жүктемелеріне қарсы құрылымдық күшейту стратегиялары
Ферма дизайны, арқалықтардың өлшемін таңдау және жоғары беріктіктегі болатты таңдау критерийлері
Балалардың құрылымы дұрыс етіп жобаланған кезде болат фермалар қар жүктемелерінде өте жақсы жұмыс істейді. Инженерлер тереңдеу пояс қолданған кезде, аралықты шамамен 4 метрден аспайтындай етіп сақтау керек, сонымен қатар торлы құрылымды реттеу арқылы бұл құрылымдар стандартты жобаларға қарағанда 30 пайыздан астам салмақты көтере алады. Арқалықтың өлшемі тек өлі салмаққа ғана байланысты емес. Жобалаушылар әртүрлі факторларды да ескеруі керек: қанша қар түсуі мүмкін, ол қандай жерге теңсіз түсуі мүмкін, сонымен қатар күшті желдердің әсерінен пайда болатын қардың ығысуынан туындайтын қосымша кернеу. Қар көп түсетін аймақтарда арқалықтар қар аз түсетін аймақтарда қажеттілерге қарағанда 20–40 пайызға тереңірек болады. Ауыр жағдайлар үшін жоғары беріктіктегі болат маркалары өте маңызды. Құрылымдық элементтер үшін ASTM A992 өте жақсы жұмыс істейді, ал ASTM A572 Grade 50 — тағы бір сенімді таңдау. Бұл материалдардың минималды ағу беріктігі шамамен 345 МПа (шамамен 50 ksi) құрайды, бұл қысым астында иілуін болдырмауға көмектеседі. Сонымен қатар, олар кенеттен пайда болған жүктемелерге ұшыраған кезде сынбайды, бірақ иіледі — бұл экстремалды ауа-райы оқиғалары кезінде өте маңызды. Қосымша ретінде, ыстық батырма гальванизациялық қабықшалар тұзды, дымқыл қар жағдайларында да коррозияға қарсы қорғайды. Сапалы материалдарды таңдау — бұл тек бастапқы шығындарға ғана байланысты емес. Ақылды таңдаулар қосылу талаптарын, құрылымның ондаған жылдар бойы қалай жұмыс істейтінін және болашақта қандай қолданыс-жөндеу қажеттіліктерін ескереді.
Қосылу ерекшеліктері, қосымша бекітпе орналасуы және анкерлік жүйенің жұмыс істеу сапасы
Басқа да болса, ауыр қар жүктемесінде болат конструкциялардың ұстау немесе құлауы олардың байланыстарына байланысты. Қардың біркелкі емес жиналуы мен тұрақты тоңу-салау циклдары кезінде кернеу, кесу және төңкеруші күштерді беру мәселесінде дәлірек айтқанда, доғал моментке төтеп беретін дәнекерленген байланыстар мен сырғанауға қатты талап қойылатын бұрандалы қосылыстар өте жақсы жұмыс істейді. Көп қар жауатын аймақтарда диагональды бекітудің маңызы ерекше артады, әсіресе көлденең бекіту тығыздығы шамамен 25% артады. Бұл конструкцияның бүйірлік жауабын қатайтып, вертикаль салмақ пен көлденең жел күштері әсерінен иілуін болдырмауға көмектеседі. Анкерлік жүйе өзінің үстіндегі жүктеменің 30%-дан астамына тең көтеруші күштерге төтеп беруге тиіс. Осы себепті инженерлер қажетті өлшемдегі бетон негізіне енгізілген бұрандаларды таңдайды және оларды эпоксидті цементтік ерітіндімен бекітеді, сондықтан олар бетон негізіне берік бекиді. Әрбір бөлік маңызды – мысалы, төбе диафрагмалары, бағана табандарындағы пластинкалар, тіреулер; барлығы жүктемелерді өткізуге арналған берік, үздіксіз жол құруға тиіс. Бұл тұтас көзқарас қыс мезгіліндегі температураның тербелістері кезінде барлық элементтерді байланыста ұстайды және суық климатқа дұрыс емес етіп жобаланған болат ғимараттарда жиі кездесетін постепенді (жағымсыз) құлауларды болдырмайды.
ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)
ASCE 7-16 дегеніміз не?
ASCE 7-16 — бұл Америка Құрама Штаттарындағы ғимараттар үшін, соның ішінде қар жүктемелері үшін, минималды жобалау жүктемелерін белгілейтін стандарт. Ол инженерлерге орналасқан жерге тән факторларға негізделген құрылыстардың көтеруі тиіс қар жүктемесін анықтауға көмектеседі.
Қарды басқару үшін шатырдың жобасы қандай рөл атқарады?
Шатырдың жобасы — оның көлбеулігі мен геометриясы — қардың қалыптасуы мен сырғып түсуіне әсер етеді. Көлбеу шатырлар қардың табиғи түсуін ынталандырады, ал әртүрлі шатыр жобалары қарды басқаруды оптималды ету үшін нақты жағдайларға бейімделуі мүмкін.
Қарды ұстау жүйелері неге маңызды?
Қарды ұстау жүйелері пассивті қардың түсуі мүмкін емес немесе қауіпті болатын аймақтарда өте маңызды. Олар қардың жиналуын бақылайды және ғимараттар мен жолдар маңындағы қауіпті жағдайларды болдырмауға көмектеседі.
Биіктік қар жүктемелері талаптарында қандай рөл атқарады?
Биіктік қысымының қар жүктемесі талаптарына әсері едәуір болады, өйткені биік орналасқан аймақтарда әдетте қардың жиналуы көбейеді, сондықтан қосымша салмақты қауіпсіз көтеруге арналған құрылымдық дизайнда өзгерістер енгізу қажет.