Неге инженерлер үлкен аралықты қамтитын ғимараттар үшін болат құрылымды қолдануға тиіс?

Тиімді ұзын қашықтықты жобалау үшін салыстырмалы түрде ешқандай аналогы жоқ беріктік-салмақ қатынасы

100 метрден астам бағанасыз, ашық аралықты ішкі кеңістіктерді қамтамасыз ету

Балалық кезіндегі қолданылатын құрылыс материалдарының артықшылығы — болаттың беріктігі мен салмағының қатынасы, ол инженерлерге 100 метрден астам ені бар үлкен ашық кеңістіктерді ішінде қажетсіз тірек бағандарынсыз салуға мүмкіндік береді. Бұл ашық еден аймағы операциялар үшін міндетті болатын жерлерде — мысалы, ұшақтардың қоймаларында, үлкен конференция залдарында және спорт стадиондарында — барлық айырмашылықты құрайды. Болатты темірбетонмен салыстырғанда айтарлықтай айырмашылық бар. Темірбетонның созылуға беріктігі әдетте 2–5 МПа шамасында болады, яғни оның ұстау үшін көп үлкен қималары қажет. Бұл үлкен қималар ғимаратқа қосымша салмақ қосады, кейде өлі жүкті 150%-ға дейін арттырады. Ал құрылыс болатының созылуға беріктігі 400-тен 2000 МПа-ға дейін жетеді. Бұл ASCE 7 стандарттарында көрсетілген бірдей жүктеу жағдайларында болат құрылымдарына жоғары қаттылық пен аз иілу қасиетін береді.

Болат пен бетон: 60 метрден кем аралықтар үшін сандық талдау (ASCE 7 стандарттарына сәйкес жүктеу жағдайлары)

ASCE 7 стандарттары бойынша 60 метрден асатын аралықтар үшін болат конструкциялар темірбетонға қарағанда тиімділік, салыну оңайлығы және нормативті талаптарға сайлық жағынан тұрақты түрде үстемдік етеді:

Бетон қысылған кезде ең жақсы жұмыс істейді, сондықтан оған көп қосымша қолдау құрылымдары қажет. Бұл ғимараттардың жалпы салмағын арттырады және жер сілкінісі, жел мен қар жүктемелері талаптарын орындауды күрделендіреді. Алайда болат өзінің салмағына қарағанда жоғары беріктікке ие. Осының арқасында ұқсас ауа-райы жағдайларында қосымша қолдаусыз аралықтар 30–50 пайызға ұзындау болуы мүмкін. Бұл көрсеткіштер AISC «Болат құрылыс құралдары» құралдарынан алынған және көпшілік жағдайда көпірлер мен үлкен коммерциялық ғимараттар сияқты ұзын аралықтар қажет болатын жобаларда қолданылады.

Құндық синергия: фундамент, қалыптауыш пен уақытша қолдау қажеттілігінің азаюы арқылы қымбат материалдың қосымша құнын теңестіру

Басқа материалдарға қарағанда болат тоннасына қымбат тұрса да, оны қарастыруға құндылығы — бүкіл жобаның өмірлік циклы бойынша қанша ақша үнемделетіндігінде. Кеңістікті қамтитын ірі құрылыстар үшін болатты пайдаланған кезде, әдетте альтернативті материалдарға қарағанда жалпы шығындар 15–25 пайызға азаяды. Ауырлығы жеңіл болғандықтан, негізге терең қазу немесе көп темірбетон қажет емес — бұл кейде сол талаптарды 30–40 пайызға дейін азайтады. Сонымен қатар, болат бөлшектердің көпшілігі құрылыс алаңынан тыс жерде алдын ала дайындалады, сондықтан орнату кезінде арқалықтарға аз ғана қажеттілік туады. Құрылыс бригадалары да жұмысты тезірек орындай алады, бұл әдетте уақытты 4–8 аптаға қысқартады. Бұл 50 метрден асатын жобалар үшін ерекше маңызды, себебі дәстүрлі темірбетон әдістері плиталарды орнату кезінде қымбат тұратын уақытша қолдау құрылымдарын талап етеді. Американың темір мен болат институты сияқты ұйымдар жинаған деректерге сүйенсек, бұндай үнемдер негіз жұмыстары, еңбекақы шығындары және жалпы құрылыс басқаруы саласында бірнеше аймақта жинақталады, сонымен қатар құрылымдық тұрақтылық әрқашан сақталады.

Балқытылған құрылыммен дизайнға икемділік және архитектуралық еркіндік

Балқыт құрылым архитектуралық еркіндіктің бұрынғыдан көп тәжірибелерге қол жеткізілмеген деңгейін ашады — оның арқасында қисық шатырлар, 30 метрден асатын консольды элементтер мен симметриялы емес, үлкен аралықты қамтитын формалардың құрылысы мүмкін болады; бұл формалар құрылымдық тұрақтылығын сақтайды және іске асырылуға қолайлы. Оның жоғары беріктік-салмақ қатынасы ішкі бағандардың қажеттілігін жояды, нәтижесінде 100 метрден асатын бағансыз, икемді кеңістіктер пайда болады — бұл уақыт өте келе функционалды қайта жабдықтау қажеттілігі бар объектілер үшін идеалды.

Күрделі геометриялық пішіндерді іске асыру: қисық шатырлар, ұзын консольдар және симметриялы емес, үлкен аралықты қамтитын формалар

Балалықтың және тұрақты өлшемдердің икемділігі арқылы темірбетон сияқты қатты материалдармен жасауға болмайтын күрделі қисық және дұрыс емес пішіндерді жасауға болады. Темір әртүрлі қызықты органикалық пішіндер мен құрылымдарға айналдырылуы мүмкін, олар сәйкес құрылыс шектеулерін будандастырғандай көрінеді. Инженерлер темір арқалық жүйелерін оптималдандырған кезде олардың консольды бөліктерінің ұзындығы тіреу негізінен үш есе артады, бұл басқа құрылыс әдістерімен салыстырғанда фундамент талаптарын шамамен 40 пайызға азайтады. Бұл тәжірибе ел бойынша ірі объектілерде іске асырылды. Мысалы, қала орталығындағы жаңа спорт стадионын немесе өткен жылғы әуежай терминалының кеңейтуін қараңыз. Осы ғимараттар темірдің салмақты бақыланған тәсілмен қисып және тарату қабілеті арқылы ауыр жүктемелерді ұстайды және сонымен қатар өзіндік көрнекі визуалды көрінісін сақтайды.

Интеграцияланған жүйелердің үйлесімділігі: МЕП трассалары, модульді қабырға қаптаулары және пассивті тұрақты даму сипаттамалары

Дайындалған болат каркас механикалық, электрлік және су құбыры жүйелерімен өте жақсы ыңғайласады. Сымдар мен құбырларды барлық жерге салу орнына олар болат каркастың өзіндегі конструкциялық кеңістіктеріне жасырылады. Бұл жұмысшылар үшін орнату процесін тездетеді, сонымен қатар ғимараттың таза және кәсіби түрде болуын қамтамасыз етеді. Сыртқы қабық үшін модульді сыртқы астарлау панельдері болат негізге қарапайым түрде ілінеді. Бұл ғимараттардың сыртқы қабығын дәстүрлі әдістермен салуға қарағанда әлдеқайда тез аяқтауын мүмкін етеді, сонымен қатар кейінірек қажет болған жағдайда өзгерістер енгізуге де мүмкіндік береді. Сонымен қатар болат бөлшектер дәл техникалық талаптарға сай шығарылады, сондықтан құрылыс кезінде шығын азаяды. Дайындалған болаттың біркелкі сапасы энергия тиімділігін арттыру шараларына – мысалы, жақсы жылу оқшаулануын орналастыруға және жылу-және салқындату жүктемесін уақыт өте келе азайтатын тығыз ғимарат қабығын құруға – да көмектеседі.

• Жылу өткізгіштігін азайту изоляцияланған үзіліс қосқыштары арқылы
• Табиғи желдету үшін жаңбыр экраны фасадтары
• Негізгі құрылымға интеграцияланған күн энергиясын пайдаланатын монтаждау жүйелері

Бұл синергиялар АҚШ Энергетикалық Департаменті мен Темірбетон Құрылыс Институты жариялаған бенчмарктерге сәйкес, үлкен аралықты құрылыстарда пайдаланылатын энергияның 15–30% азайтуына ықпал етеді.

Құрылыс уақытының қысқартылуы және жобаның болжанатын тапсырылуы

Бұрынғы әдістерге қарағанда болат құрылыс жобалардың уақытын әлдеқайда қысқартады, кейде жалпы уақыттың 30–50 пайызын қысқартуға болады. Бұл құпия параллель жұмыс процестерінде жасырылған. Ал жұмысшылар нақты құрылыс алаңында фундаменттерді құйып жүрген кезде, болат бөлшектері дәлдікпен басқа жерде — бақыланатын зауыттық жағдайларда дайындалады. Енді ауа райы кешігулерге себепші болмайды, құрылыс алаңындағы жұмысшылар саны шамамен екі үштен біріне дейін төмендейді, сонымен қатар бөлшектердің стандартты болтты қосылуы арқасында қателерді түзетуге қажеттілік әлдеқайда азаяды. Қазір компьютерлік көмекпен жасалатын өндіріс жүйелері кең таралған, сондықтан өлшемдер әдетте дәл сақталады және кестелер көбінесе (әдетте ±5% ауытқу шегінде) сенімді қалады. Ұзын аралықты ғимараттарды салу кезінде иеленушілерді тезірек орналастыру қаржылық инвестициялардан табыс алу үшін маңызды болса, осы болжанатын уақыт шегі нақты ақшалай үнемге айналады. Тәжірибе көрсеткендей, әрбір ұтылған ай құрылыс кезіндегі қаржыландыру шығындарын, жалпы шығындарды және тасымалдау шығындарын шамамен 4–7 пайызға азайтады. Сонымен қатар, әртүрлі мамандықтар бойынша жұмысшылар тобы арасындағы жұмыстың үздіксіз жүруін қамтамасыз ететін «дәл ретпен жеткізу» тәсілін де ұмытпау керек — бұл құрылыс процесінің барлық кезеңінде жұмысты тоқтатып тұратын қиындықтар мен кедергілерді болдырмауға көмектеседі.

Бұрыннан дәлелденген болат құрылымның аса жоғары жүктемелердің әсерінде төзімділігі мен ұзақ мерзімді жұмыс істеу қабілеті

Сейсмикалық, жел және қар жүктемелеріне төзімділігі AISC жағдай-зерттеулері мен ASCE 7 стандарттары бойынша расталған

Балқытылған темір құрылымдары аса қолайсыз ауа-райы жағдайлары мен басқа да экстремалды күштерге қарсы төзімділік көрсетеді, бұл құрылыс объектілерінің нақты жұмыс істеуі мен қатал сынақ протоколдары арқылы дәлелденген. Американың Темір Құрылымдары Институтының есептеріне сәйкес, кейбір түрлі темір каркастары зілзала кезінде ұқсас темірбетон құрылымдарымен салыстырғанда шамамен 30 пайызға артық энергия жұтады. Желге төзімділік жағынан айтып кетер болсақ, ASCE 7-22 бағдарламасына сәйкес салынған және жақсы жанынан бекітілген ғимараттар 4-ші категориялық урагандарға тән желдерді — яғни сағатына 130 мильден (209 км/сағ) астам жылдамдықтағы желдерді — шыдайды. Ал ауыр қар жиі түсетін аймақтарда күшейтілген материалдардан жасалған темір бөлшектері қардың 1 шаршы футқа (1,2 м²) 50 фунттан (22,7 кг) астам жиналуы кезінде де үйдің шатырының ашылуын болдырмауға көмектеседі. Бұндай сенімді жұмыс істеу қабілеті темірдің барлық бойынша тұрақты қасиеттеріне, кернеу әсерінен болжанатын әрекетіне және өнеркәсіптің барлық саласында қолданылатын стандартты конструкциялық шешімдерге негізделген.

Коррозияның алдын алу, өртқа төзімді құрылымдар және аз ғана тұрақты қызмет көрсетумен 50 жылдан астам қызмет көрсету мерзімі

Қазіргі заманғы жүйелермен қорғалған болат құрылымдары зауыттардың жанында немесе тұз ауасы материалдарды қиратып жіберетін теңіз жағалауларындағы қатты жағдайларға ұшыраған кезде де 50 жылдан аса уақыт бойы сақталады. Мысалы, ыстық батырмалы цинктеу әдісі көптеген жағдайларда қорғаныс қабатын 75 жылдан аса уақытқа созады. Интумесцентті (ісірілетін) қаптаулар да өте тиімді: олар құрылыстың дизайнын сақтай отырып, екі сағатқа созылатын өртке төзімділік бойынша ASTM E119 сынақ стандарттарын өтеді. Қолданыстағы қолданыс тұрғысынан қарағанда, бұл құрылымдар шынымен де үздік көрсеткішке ие. Көптеген иелер оларды әдетте бес жылда бір рет тексереді, бұл құрылысқа үнемі назар аудару қажет болатын темірбетон ғимараттармен салыстырғанда жалпы шығындарды шамамен 40% қысқартады. Сонымен қатар, болат органикалық емес материал болғандықтан, термиттердің ішіне өтуі немесе су зиянынан ағаштың шіруі туралы қамқорлық жасау қажет емес. Бұл болатты жыл сайын тұрақты пайдалы құн ұсынатын өте тұрақты таңдау етеді.