Неге үкіметтер сапалы көпір болат конструкциясына инвестициялар жасауы керек

Қазіргі заманғы көпірлердің талаптарына сәйкес өте жоғары деңгейдегі құрылымдық өнімділік

Аққыштық шегі мен циклдық төзімділік: ASTM A709 100-шы дәрежесіндегі болат қалыпты дәрежелерге қарағанда жүктеме көтергіштігін екі есе арттырады

ASTM A709 100-ші дәрежелі болат әдеттегі 50-ші дәрежелі болатқа қарағанда құрылымдық мүмкіндіктері жағынан өте әсерлі көрсеткіштерге ие. Бұл болаттың ең төменгі аққыштық шегі шамамен 690 МПа құрайды, бұл стандартты дәрежелердегі көрсеткіштен екі есе жоғары. Бұл болаттың өндірілу әдісі оны құрылымдарға күнделікті әсер ететін тұрақты жоғары-төмен әсерлерге қарсы төзімділігін айтарлықтай арттырады. Сынақ нәтижелері көрсеткендей, бұл болат қайталанатын бірдей кернеуге ұшырағанда ескі көміртекті болаттарға қарағанда шамамен үш есе ұзақ уақыт бойы қажылу белгілерін көрсетпейді. Көпірлерді жобалаушылар мен жол құрылысы жобаларында жұмыс істейтін басқа да құрылыс инженерлері үшін бұл олардың тірек арасындағы аралықты ұзартуға, фундаменттік жұмыстардың көлемін азайтуға және қазіргі заманғы ауыр тіркемелер мен көліктерді қауіпсіз тасымалдауға мүмкіндік береді. Нәтижесінде, көліктердің салмағы арта берген және трафик өсуінің әсерінен де жолдар мен көпірлер ұзақ жылдар бойы пішінін сақтап, беріктігін жоғалтпайды.

Шынайы әлемдегі тексеру: I-35W көпірінің алмастырылуының тәулігіне 40 000 осьтік жүктеме әсерінде 1200 МПа-дан астам созылу беріктігі

Жоғары өнімділікті болаттың маңызды уақытта жұмыс істейтінін дәлелдейтін мысал ретінде I-35W Миссисипи өзеніндегі көпірдің алмастырылуын қарастырыңыз. Көпір 1200 МПа-дан астам созылу беріктігімен сипатталатын бөлшектерден салынған, яғни ол тәулігіне шамамен 40 мың осьтік жүктемені көтереді және ешқандай тозу белгілерін көрсетпейді. Бұл негізінде әр минут сайын тоқтамай қозғалыста болатын елу толық жүктелген автокөліктің өтуіне тең. Қызығы, ол Миннесотадағы минус 30 градус Цельсийден төмен температурадағы қыс пен 38 градустан жоғары болатын жазғы ыстықта да өте жақсы көтереді. Көптеген қалыпты болаттар мұндай температура тербелістерінде трещиналарға ұшырай бастайды, бірақ бұл болат осылай болмайды. Салыну аяқталғаннан бері инженерлер реттік тексерістер жүргізіп келеді, бірақ металдың усталуына байланысты ешқандай жөндеу жұмыстарын жүргізу қажет болмады. Осындай қатал жағдайларда күнделікті қатты жүктемелерді көтеретін құрылым үшін бұл өте құнды жетістік.

Жоғары сапалы көпір болатының ұзақ мерзімді қызмет көрсету өмірі мен экологиялық төзімділігі

Цинктелген + атмосфералық төзімді болат гибридтері көпірдің қызмет көрсету өмірін FHWA 2023 жылғы циклдық талдау бойынша 120 жылдан астамға дейін ұзартады

Цинктелген және ауа-райына төзімді болаттың қосылуы коррозиялық проблемаларды шешу тәсілінде толығымен жаңа нәрсе жасайды. Қыздырылған балқытқыш цинктеу қорғаныс қабатын дер кезінде құрайды, ал ауа-райына төзімді болат уақыт өте келе өзінің тұрақты қоңырт қабатын түзеді; сондықтан бұл материалдар бірге қолданылғанда қазіргі заманғы көпшілік көпірлердің қорғаныс қабаттарына қарағанда едәуір ұзақ қызмет етеді. Кейбір зерттеулер бұл гибридтік жүйелердің 120 жылдан аса қызмет етуі мүмкін екендігін көрсетеді — бұл қазіргі кезде көпірлердің қызмет ету мерзімінен екі есе ұзақ, ол туралы Федералдық автокөлік басқармасының 2023 жылғы «Материалдардың қызмет ету мерзімі» туралы есебінде соңғы зерттеулер айтылады. Бұл әдістің тиімділігінің себебі — ол әртүрлі қатал жағдайларға жақсы төзімділік көрсетеді. Мысалы, жағалаулардағы тұзды ауа, зауыттардан шығатын ластану, сонымен қатар қысқы жолдың ұстауы кезінде қолданылатын күшті жол тұздары — олар әдетте металдың бетін тез қиратады.

Экономикалық тұрғыдан қарау да мағыналы. FHWA деректеріне сәйкес, бұл жүйелердің өмірлік циклындағы қолданылуы кезінде ұстау-түзету жұмыстары дәстүрлі нұсқалармен салыстырғанда шамамен 60 пайыздан 80 пайызға дейін аз болады. Бұл не дегенді білдіреді? Негізінде, оларды тексеруге тура келетін уақыттар саны әлдеқайда аз. Сонымен қатар, оларды қайта бояу қажет емес. Ең маңыздысы — бөлшектердің тозуына байланысты қымбат тұратын жөндеу жұмыстарын азайтады. Сондықтан да, жоғары сапалы болат техникалық тұрғыдан нағыз жақсы көрсеткіш көрсетеді, сонымен қатар, салық төлеушілердің қиын істеп табылған ақшасын үнемдей отырып, бюджеттің шегінен шықпайтын, тиімді қаржылық шешім болып табылады.

Көпірдің өмірлік циклы бойынша ұзақ мерзімді құн тиімділігі

30 жылдық ТЖҚ салыстырмалы талдауы: Жоғары сапалы болат көпірлерінің ұстау-түзету шығындары ASCE 2022 жылғы зерттеуі бойынша темірбетонды көпірлермен салыстырғанда 62% аз

Жоғары беріктікті материалдардан жасалған болат көпірлер шынында да өзінің толық пайдалану мерзімі бойынша ақшаны үнемдейді. 2022 жылы ASCE ұйымының соңғы есебіне сәйкес, осындай құрылымдар ұқсас темірбетон көпірлермен салыстырғанда отырғызу мерзімінің 30 жылы ішінде жөндеу шығындарын шамамен екі есе азайтады. Бұл неге болады? Негізінде, болат қатты жағдайларды қолайлырақ төтеп береді. Ол тоң-алу циклдары кезінде тез бұзылмайды, химиялық заттарға ұзақ уақыт төтеп береді және механикалық әсерлерге тұрақтырақ. Сонымен қатар, ешкім жеткілікті деңгейде айтпайтын тағы бір артықшылық бар: болат бөлшектерді жеке шығаруға болғандықтан, инженерлер тек қажет болған бөліктерді ғана ауыстырады, ал бүкіл бөліктерді қайта құру үшін жояды. Бұл құны мен тоқтату уақытына үлкен әсер етеді.

Құрылыс мерзімдерін қысқарту: Модульді болат құрылысы көпір жобасының орындалу уақытын 45% қысқартады, соның нәтижесінде қаржыландыру және қозғалысқа кедергі келтіру шығындары төмендейді

Соңғы көлік зерттеулеріне сәйкес, болат модульді құрылыс құрылыс уақытын дәстүрлі әдістерге қарағанда шамамен 45% қысқартуға мүмкіндік береді. Жылдам аяқталу екі негізгі жолмен нақты ақшалай үнемге әкеледі: біріншіден, құрылыс жобалары бойынша несиелер бойынша пайыз төлемдері азаяды; екіншіден, қалалар қозғалыс ұзақ уақыт бойы тоқтатылған кезде тағайындалатын қымбат төлемдерден құтылады. Федералдық автокөлік әкімшілігінің деректеріне сүйене отырып, көпірлерді алдын ала дайындалған болат компоненттерді пайдаланып ауыстырған кезде әрбір жол полосасына қалалар күніне шамамен 18 мың доллар үнемдейді. Тағы бір ірі артықшылық — күрделі құрылыс жұмыстарын көп тасымалданатын жолдардан қауіпсіз зауыт ортасына ауыстыру, мұнда жұмысшылар қауіпті жағдайларға ұшырамайды және өнім сапасы өндіріс барысында тұрақты жоғары деңгейде сақталады. Бұл факторлардың барлығы бірігіп, кейбір адамдардың дәстүрлі құрылыс әдістері туралы пікіріне қарамастан, барлық келісімшартшылардың болат шешімдеріне қарай бұрылуын түсіндіреді.

Қоғамдық көпір инфрақұрылымы үшін реттеуші сәйкестік, қауіпсіздік сертификаттауы және жер сілкінуға төзімділік

Міндетті үшінші тараптың сертификаттауы бойынша кемшіліктер: NIST 2024 жылғы аудиті бойынша тек 37% ғана AISC-сертификатталмаған өндірушілер жер сілкінуіне икемділік шектерін қанағаттандырады

Сейсмикалық қауіпсіздік мәселесінде үшінші тараптың сертификаттауы тек ұсынылған ғана емес, бұл күндері шамамен міндетті талап болып табылады. Американың темірбетон құрылыс институты (AISC) беретін сертификаттау темірбетондық құрылымдарды жасаушылардың осындай қатаң пластикалық деформация талаптарын қанағаттандыра алуын тексереді. Бұл қандай мағына береді? Қарапайым түрде айтқанда, жер сілкінісі кезінде темірбетон бөлшектері сынбай-ақ иілуі мен бұралуы тиіс. 2024 жылы Ұлттық стандарттар және технологиялар институты (NIST) жасаған соңғы зерттеулердің нәтижелері тревожный тенденцияны көрсетеді: AISC сертификаты жоқ құрылымдарды жасаушылардың тек 37%-ы ғана негізгі пластикалық деформация стандарттарын орындайды. Бұл ғимараттар мен көпірлерді ірі жер сілкіністері кезінде катастрофалық қирауларға қаупін туғызады. Сертификаттауға құрылымдарды жасаушылар үшін қосымша жұмыс көлемі қажет: материалдарды сынақтан өткізу, сертификатталған дәнекерлеу әдістерін қолдану және үнемі процестерді бақылау. Барлық бұл шаралар темірбетон бөлшектерінің күшті тербелістерге ұшыраған кезде да құрылған жоба бойынша дәл солай әрекет ететінін қамтамасыз етеді. FHWA тұрақтылық ережелерін қолданғысы келетін әкімшіліктер мен басқа да мемлекеттік органдар AISC сертификаттауын міндетті етуі тиіс. Регуляторлық сәйкестіктен басқа, бұл тәсіл жер сілкінісі кезіндегі құрылымдық қираулар қаупін азайту арқылы қоғамдарды қорғайды.