Экстремалдуу погода шарттары үчүн металл конструкциялык биналарды долбоорлоо

Болот конструкциялык биналар үчүн шамалга каршы долбоорлоо жана бекемдөө системалары

Болот конструкциялык биналар чыңдуу инженердик чечимдер аркылуу экстремалдуу шамал күчтөрүнө тура алат — аэродинамикалык форма, бекем бекемдөө жана жүктү таратуучу конструкциялык системалар.

Шамалдын жүк механизмдерин түшүнүү: Басым, сорулуш, көтөрүлүш жана жанына таасир этүүчү күчтөр

Жел болот конструкцияларга тийгендээ, ал бир нече негизги күчтөрдү түзөт, аларды түшүнүү маанилүү. Биринчиден, желге каршы жакка түшүүчү туурасынан басым бар. Экинчиден, каршы жакка жана чатырдын четтерине тартуу таасири таасир этет. Чатырдын өзү аны жогору карай көтөрүүгө аракет кылган күчкө учурайт, ал эми боксой басым биналардын вертикалдык туруктуулугуна каршы иштейт. Бул күчтөр байланыштардын жерлеринде жана негиздерде жыйланат, ошондуктан конструкциялык бүтүндүк үчүн туура байланыштардын долбоорлоосу жана надеждуу анкерлөө өтө маанилүү. Болоттун салмагына карата күчтүүлүгү жогорку, ошондуктан инженерлер жүктөмдү башкаруу үчүн бекемделген рамалар, моменттик байланыштар жана бетондун негизине орнотулган туура өлчөмдөгү анкер болттору сыяктуу түрлүү системаларды колдонушат. Айрыкча чатырдын жогору карай көтөрүлүшүнө каршы тургузулган жүктөмдүн толугу менен өтүүчү жолун чатырдан терең анкерлерге чейин түзүү зарыл. Көпчүлүк професионалдар долбоорлоо текшерүүлөрүнөн мурун бул деталдарды ACI 318 жана AISC 360 стандарттарына ылайык текшерет. Жакшы интеграцияланган система шамалдын ураган же катуу шамалдарда кездешкен экстремалдуу ылдамдыгына жеткенде, тез түзүлбөгөн жерлерде бүзүлүш, байланыштардын бузулушу же толугу менен төңкөрүлүш сыяктуу көйгөйлөрдү болтурбайт.

Аэродинамикалык форма оптималдаштырылуу жана шамалдар менен тайфундар учурунда чөп-чүп түшүүгө каршы коргоо

Биналардын формасы тайфундар жана ураганнардын таасири астында калганда көп нерсеге таасир этет. Кеминде 4:12 чейинки бурчтагы эгиз чатырлары, сүртүлгөн (жумшак) четтери жана көп турган бөлүктөрү жок конструкциялар шамалдын басымын жакшы башкара алат. Бул долбоорлоо чечимдери басымдын айырмачылыгын жана вортекс-шеддинг деп аталган айланган шамалдын шаблондорун кыскартат; бул квадраттык «кутубой» биналарга салыштырғанда эң күчтүү соргуч күчтөрдү жакшылыкка 25% га чейин азайтат. Бирок учкан заттардан биналарды коргоо дагы ошончолук мааниге ээ. FEMA P-361 стандарттарына ылайык түзүлгөн жана ASTM E1996 техникалык талаптары боюнча сыноого подвергунутуулган стеналар менен чатырлар структуранын бардык бөлүктөрүндө атайын күчтүү бекитүү элементтери жана надёждуу байланыштар менен кошулганда эң жакшы иштейт. Бул жыйынтык шамалдын таасири астында бекитилбеген заттардын курчакка айланып, курчакка айланган заттардын биналарга тийип өтүшүн токтотот. Бул элементтерди жана туура анкердөө системаларын камтыган темир-бетон биналар көпчүлүк учурда ICC 500 стандарттары боюнча коргоо биналары катары квалификацияланат жана EF3 деңгээлдеги тайфундун шамалына жана алар менен бирге учкан заттарга каршы коргоо берет.

Кар жүктөрүн башкаруу жана болот конструкциялык үйлөрдүн чатырынын конструкциялык өзгөртүүлөрү

ASCE 7-16 стандартына ылайыктуулук, аймактык кар жүктөрүнүн карталаштырылышы жана динамикалык жыйналуу коэффициенттери

Көп кар жаанып турган аймактарда болгон болсо, темир-бетон конструкциялар менен иштегенде ASCE 7-16 стандарттарына ылайык иштөө мыйзам талабы болуп саналат. Жердеги кардын жүктөмүн эсептөө үчүн аймактардын кардын салмагы боюнча тапшырылган толук карталары колдонулат. Мисалы, түндүк штаттардагы же бийиктикте жайгашкан имараттардын конструкциялык күчү кышкы аба ырайы жумшак болгон жерлерге караганда эки же үч эсе жогору болушу талап кылынат. Бул стандарттын маанилүүлүгү — ал жөнөкөй статикалык кардын жүктөмүн гана эсепке албайт. Стандарт инженерлерге кардын үстүнө жаан чачылганда анын тыгыздыгы 30 пайызга чейин көбөйүшүн эсепке алууну талап кылат. Шамал менен учурулган кар тоскоолдуктардын аркасында айрым аймактарда кардын жигити 100–200 пайызга чейин кошумча көбөйүшүн да эсепке алуу керек. Ошондой эле, жанаша жайгашкан үйлөрдүн чатырынан кардын сүрүлүп түшүшү да маселеге айланат. Бул баардык факторлордун натыйжасында иштеген жүктөмдөр жердеги кардын карталарында көрсөтүлгөн маанилерге караганда 20–50 пайызга чейин жогору болушу мүмкүн. Бул татаалдыкты чечүү үчүн бул долбоорлорго иштеген професионалдар адатта экспозиция коэффициенттерин (Cx), термалык коэффициенттерин (Ct) жана маанилүүлүк факторлорун (I) эсептейт. Бул эсептөөлөр кардын тектондук жана күтүлбөгөн топтолушу шартында темир-бетон каркастын ар бир бөлүгүнүн канчалык күчтүү болушу керек экенин так аныктоого жардам берет.

Кар чачылган чатыр профилдери, муздан турган дамбалардын алдын алуу жана фермаларды ныгыту стратегиялары

Чатырдын формасы кар биректелүүгө каршы негизги тоскоолдук болуп саналат. Терс көлөмдүү чатырлар (аз дегенде 4:12 көлөм) карды жазы чатырларга караганда жакшы айдалат. Жамгырдын токтогон жерлерин, парапеттик дубалдарды алып салуу да кардын узак убакыт токтоп калышын жана кардын жыйланышын токтотот. Чатырдын оозунан суу агып чыгып, имараттарга зыян келтирип жаткан муздуу тоскоолдорду токтотуу үчүн туура долбоорлоо өтө маанилүү. Жакшы практика төмөнкүлөрдү камтыйт: изоляциянын деңгээлини (R-30 же андан жогору) бардык жерде термалык токтотуучулар менен бирдей сактоо, чердактагы аба агымын жетиштүү кылуу (жердин аянтынын ар бир 150 квадрат футуна 1 квадрат фут вентиляция), а такташылган суу өткөрбөгөн мембраналарды ASTM D1970 стандартына ылайык орнотуу. Кар көп түшүрүүгө баш ийген аймактарда тургузулган имараттар үчүн курулуш талаптары көпчүлүкчө өзгөрөт. Ферма системаларында опоролордун ортосундагы аралык кыскартылат (адатта 4 футтан 2 футка чейин), жогорку жана төмөнкү пояс үчүн күчтүүрөк материалдар колдонулат жана алдын ала компьютрдун жардамы менен оптималдаштырылган жана жетилдирүүлүү аналитикалык ыкмалар менен сыноо өткөрүлгөн долбоорлор колдонулат. Эгерде түшүп келе жаткан кар адамдарга же жакындагы имараттарга жана баалуу жабдууларга көп зыян келтириши мүмкүн болгон аймактарда, ASCE 7-16 стандартында кардын чатырдан кандай чыгышы жөнүндө берилген нускамаларга ылайык пурлиндерге арнайы карды тутуруу системалары орнотулат. Бул системалар кардын имараттан түшүү тездигин контролдойт жана төмөндөгү адамдарды, жакындагы имараттарды жана баалуу жабдууларды коргойт.

Кургак жана суук климаттагы материалдардын иштешүүсү жана темир-бетондун курулмалары үчүн төмөнкү температурада колдонулган болоттун тандалышы

Курулма болотунун чыдамдуулугу, бузулушка чыдамсыздык коркунучу жана жылуулуктун кыскартуусун кемитүү

Конструкциялык болот чынында да суукка түшкөндө күчтүүрөк болот, ал -40 градус Фаренгейт температурада чамасы менен 20% чейин агым чыдамдуулугун көтөрөт. Бирок, бул жерде бир нюанс бар. Четтери же жаман докунган жерлерде сыныкка учураштыруу коркунучу көбөйөт. Бул жерде материалдын төзүмдүүлүгү таза күчтөн көбүрөөк мааниге ээ. ASTM A572 Grade 50 жана A992 болоттору үчүн инженерлер болоттун иштеген шарттардагы температурасына ылайык Чарпи V-чентириктүү сынама тестин (CVN) талап кылат. Стандарт ASTM A673 талабы боюнча жутулган энергия минимум 15 фут-фунт болушу керек. CVN талаптарына ылайыктуулугун тастыктоочу дуңгурлук сертификатын алуу азыркы учурда мажбурлугу болуп саналат. Ошондой эле, суукка формаланган бөлүктөр менен иштегенде, AISI S100 жолдомосуна ылайык пластичносту текшерүүгө кошумча чаралар колдонуу зарыл. Суук аба болоттун көп түзүлүштүк жыйрылуусуна да алып келет. Бул жийрилүүнү эсепке албаган каркастар температура -20 градус Фаренгейттен төмөн түшкөндө ичинде 30 ksi (чамасы менен 207 МПа) чейинки ички кернеэлөр пайда кылат. Булардын баарын чечүү үчүн долбоорчулар адатта чамасы менен ар 300 футта бир жайылуу түйүндөр орнотот, керектелген жерлерде сыртка чыгып кетпеген болттун бириктирүүлөрүн колдонот жана термалык изоляцияланган таяныч табактарын киргизет. Булардын баары AISC Design Guide 25 документинде толук жарыяланган. Бул чаралар конструкциялык бүтүндүүлүктү сактоого жана арктикалык экстремалдык шарттарга жылдар бою тура турганын камсыз кылууга жардам берет.

Коррозияга каршы төзүмдүлүк жана темир-бетондун узак мөөнөттүү атмосфералык чыдамдуулугу

Цинк-алюминий кушулмасынын сырлары, жээктеги/индустриялык орчонго коргоо жана отко төзүмдүү сырлардын интеграциясы

Туруктуу төзүмдүүлүк жана катуу шарттарда иштөө тууралуу сүйлөгөндө, бардык түрлүү боёк чечимдеринен тышкары, металлургиялык коргоо системасына көңүл буруу керек. Мисалы, цинк-алюминий кушулмасынын сырткы катмарлары — атап айтканда, ASTM A797 стандартына ылайык алардын алюминий мазмуну 55% чамасын түзөт. Бул катмарлар терең коргогуч катмар түзүп, талкаланган учурда өзүн-өзү түзөтүүгө способдуу. Сынама натыйжаларына караганда, бул катмарлар туздуу булаңчылыкка каршы (ASTM B117 стандартына ылайык туздуу булаңчылык сыноосу боюнча) кадимки термиялык цинкландыруу методдоруна салыштырғанда 3–4 эсе узун убакыт төзөт. Дээрлик деңиз жээгинде же өнөрөсөлдүү аймактарда, атмосферада коррозияга алып келүүчү хлориддер жана күкүрт бирикмелери бар болгондо, бул катмарларга микроскоптук трещиналарды толтуруп, бетке жакшы жабышууну сактап турган атайын полимердик герметиктер менен кошумча коргоо берилет. Бирок башка бир маанилүү нюанс — бүгүнкү күндөгү отко төзүмдүү жабык катмарлар цинк-алюминий негизинде өтө жакшы иштейт. Алар ASTM E119 стандартында көрсөтүлгөн тартипте отко дуушар болгондо бирдей тарта баштап, имараттардын отко төзүмдүүлүгүн сактап, бирок коррозияга каршы да коргоот. Бирок, дагы бир маанилүү фактор — бул катмарлардын туура колдонулушу. Аткаруучу уюмдар катмардын калыңдыгын 150–200 микрон арасында сактоого тийиш, ASTM D5162 ыкмасы боюнча кемчиликтерди текшерүүгө тийиш жана катмардын бетке жакшы жабышуусун заводдук сертификат аркылуу камсыз кылууга тийиш. Бул ыкма менен иштетилген темир-бетондун конструкциялары дээрлик деңиз аймагында, химиялык өнөрөсөлдүү ортода же туруктуу жогорку сымалдуулук бар жерлерде 50 жылдан ашык убакыт боюнча өз күчүн жана сырткы көрүнүшүн сактап калат.

ККБ

Сталь конструкцияларына таасир этүүчү негизги жел жүктөрүнүн механизмдери кандай?

Негизги жел жүктөрүнүн механизмдери туурасынан басым, тартуу таасири, чатырдын үстүнө таасир этүүчү көтөрүү күчтөрү жана имараттын вертикалдык туруктуулугун таасирлөөчү жаны күчтөрдү камтыйт.

Имараттын формасы желге каршы туруктуулукка кандай таасир этет?

Эгилген чатырлары, дооролгон кырлары жана аз гана чыгып турган бөлүктөрү бар имараттар жел басымын жакшы башкарат, тартуу күчтөрүн азайтат жана ураган жана тайфун сыяктуу экстремалдуу жел шарттарында туруктуулукту жакшыртат.

Сталь конструкциялары үчүн кар жүктөрүн башкаруу неге маанилүү?

Кар жүктөрүн башкаруу маанилүү, анткени ал конструкциялардын кардын тыгыздыгынын өзгөрүшү, жел менен чогулган кардын чөгүшү жана кардын сырғып түшүшү сыяктуу ар түрлүү кар шарттарын чыдай алуусун камсыз кылат жана конструкциялык бузулуштарды болтурбайт.

Салкын климат сталдын күчүнө кандай таасир этет?

Сталь салкын климатта күчүнөн артса да, бузулгандыкка дуушар болуу коркунучу жогорулатылат; ошондуктан материалдын төзүмдүүлүгү жана жыгылуу талаасы боюнча атайын эсептөөлөр керек, бул конструкциянын бүтүндүгүн сактоо үчүн.

Стальдан жасалган биналарда узак мөөнөттүү аба ылдамдыгын камсыз кылуучу нерсе?

Узак мөөнөттүү аба ылдамдыгын цинк-алюминий кушмасынын сырлары аркылуу камсыз кылууга болот; алар коррозияга каршылык жана төзүмдүүлүк берет, айрыкча жээк жана өнөр жай зоналарында.