Неге биік ғимараттар үшін ауыр болат конструкциялар қолданылады?

Ауыр болат құрылымның құрылымдық тұрақтылығы мен вертикальдық тиімділігі

Ауыр болат құрылым қандай жолмен жоғары көтерілу қабілеті арқылы биік, жіңішке ғимараттардың профилін қамтамасыз етеді

Ауыр болат құрылымының дизайны биіктік-ені қатынасы бойынша көпқабатты ғимараттардың шектерін кеңейтеді. Оның беріктік-салмақ қатынасы темірбетонға қарағанда 30% жоғары болғандықтан, ауыр болат құрылымы тіректік жүктемені қабылдау үшін осындай көлденең қима ауданында биіктікті қамтамасыз ете алмайды. Нәтижесінде құрылымдық профиль сақталады: ол жіңішкереді және пайдалы көлем максималды деңгейге жетеді. Болат башнялары әдетте биіктік-ені қатынасын 10:1 құрайды, ал темірбетон башнялары — 7:1. Сонымен қатар, болат темірбетонға қарағанда біртектірек болып келеді, бұл жүктеменің ауытқуын жақсартуға көмектеседі. 2023 жылы Биік Ғимараттар мен Қалалық Тұрғын ортасы Кеңесі (CTBUH) әлемдік құрылыс деректерін жариялады, оған сәйкес 50 болат қабаттан жоғары биіктіктегі ғимараттарда пайдалануға болатын аумақ 15% артады, сондықтан болат қалалық аумақтағы жоғары ғимараттар үшін қалаған материал болып табылады.

Жанама жүктемелерге төзімділікті арттыру: Моментке қарсы қабырғалар мен қосымша нығайтылған өзектерді біріктіру

Ауыр болат құрылымдар боксальды жүктемелердің әсеріне қарсы тұру үшін қаттылық пен иілгіштіктің тепе-теңдігін қамтамасыз ететін интегралды жүйелерді пайдаланады. Иілу моментін қарсы тұратын каркастар ауа және жер сілкінісі энергиясын қарсы тұру мен сіңіру үшін арқалықтар мен бағандар арасындағы байланыстарды қолданады. Армировкалық ядролар ядроның бойынша таралған диагональды болат армировкаларды пайдаланып, боксальды жүктемелерді негізге береді, ол боксальды тербелісті 50%-ға дейін азайтады. Иілу моментін қарсы тұратын каркастар мен армировкалық ядролар кішігірім жер сілкіністері кезінде каркастарға иілгіштік беруге және жоғары деңгейлі жүктемелерге қарсы тұруға бірлесіп әрекет етеді. AISC 341 стандарты иілгіштікке қатысты детальдардың каркас ядросының энергияны шашуын анықтайтынын қамтамасыз етеді. Армировкалық ядролар мен иілу моментін қарсы тұратын каркастардың комбинациясы 150 миль/сағаттан астам жел жүктемелері мен 2500 жылға бір рет қайталанатын жер сілкінісінің әсеріне шыдай алады, сондықтан тұрғындар мен құрылымдар экстремалды жағдайларда қауіпсіздікте болады.

Ауыр болат жүйелердің иілгіштігі мен арнайы сейсмикалық жобалауы

Пластикалықтық және арнайы сейсмикалық жобалау: Неге ауыр болат құрылымдары біркелкі энергия шашырауын қамтамасыз ете алады

AISC 341 стандартына сәйкес жобаланған ауыр болат құрылымдары сейсмикалық энергияны шашырату үшін пластикалықтық пен арнайы сейсмикалық жобалау принциптерін қолданады, нәтижесінде локальды бақыланатын ағысу пайда болады, ал сынық құлау болмайды. Зерттеулер көрсеткендей, сейсмикалық «сақтандырғыштар» (фьюстерлер) жер сілкінісінің қарастырылатын ең күшті нүктесінде сейсмикалық энергияның 80%-ын шашыратуға қабілетті болып жобалануы мүмкін. Болаттың иілгіштігі құрылымға маңызды әсер етеді, себебі ол құрылымға қатты деформациялардың, тіпті қажетті деформациялардың пайда болуына мүмкіндік береді, соның ішінде қабатараралық ауытқулар 2,5%-дан асқан жағдайларда да. AISC 341 стандарты сейсмикалық энергияны болжанған тәрізді шашырату және құрылымның өзінің қарастырылатын пайдалану мерзімі бойынша тұрақты және қайталанатын тәрізді жұмыс істеуін қамтамасыз ету мақсатында бақыланатын ағысуға әкелетін құрылымдық жобалау мен детальдау бойынша маңызды нұсқауларды қамтиды.

Тайбэй 101 ғимараты бойынша жағдайлық зерттеу: Ауыр болат конструкциялық экзоскелет пен реттелген массалық демпфер арасындағы синергия

Тайбэй 101 ғимараты ауыр болат конструкциясы мен динамикалық басқару жүйелерінің қосылуы арқылы тәуелсіз инженерлік шешімдерді көрсетеді. 730 тонналық реттелген массалық демпфер сегіз ірі бағанаға қосылған сыртқы ауыр болат экзоскелетпен ынтымақтастықта жұмыс істейді. Суделор тропикалық циклоны кезінде бұл қосылу пиктік үдеуді 40%-ға азайтты, нәтижесінде ғимараттың бүйірлік тербелісі 700 мм-ге жеткенде ғимараттағы адамдардың ыңғайсыздығын болдырмаған. Экзоскелет демпферді бекітуге және оның жұмысын қамтамасыз етуге қажетті жүйенің қаттылығын қамтамасыз етеді, сонымен қатар құрылымның рамалы компоненттерін қайта құрады және жүйенің тербеліс гармоникаларын сіңіреді. Бұл жүйе 2500 жылға бір рет қайталанатын жер сілкінісіне төзімділігі расталған. Бұл 2022 жылғы Тайваньдағы жер сілкінісі кезінде расталды, демпферлер ауыр болат конструкцияға әсер ететін 700 кН-дық жер сілкінісі күшін жоя алды.

Ұзақ мерзімді өнімділіктің салыстырмалы талдауы: Ауыр болат конструкциясы мен басқа нұсқалар

50-ден астам қабатты ғимараттардағы тозуға төзімділік пен пайдалану қабілеті: Ауыр болат конструкциясы бетонды және көптеген құрамды жүйелерге қарағанда жоғары көрсеткішке ие

50-ден астам қабатты ғимараттарда ауыр болат конструкциясының тозуға төзімділігі мен пайдалану қабілеті жоғары. Болаттың біртекті молекулалық құрылымы кернеуді біркелкі таратады, сондықтан ол темірбетонға қарағанда тозуға төзімділігі жоғары және трещиналардың таралуы азаяды; бұл айырмашылық 2023 жылғы О. С. зерттеулері бойынша шамамен 40% құрайды. Бетонның серпімділік жоғалтуы мен уақытқа тәуелді ползучесть деформацияларына қарағанда, ауыр болат конструкциясында серпімділік жоғалтуы 0,1% құрайды, ал 50 жылдық қызмет ету мерзімінде уақытқа тәуелді деформациялар болмайды. Көптеген құрамды жүйелерде деформациялардың 25%-ға жоғары қарқынмен релаксациялануы нәтижесінде жүйенің өзгеруі мен қымбатқа түсетін қиын модернизациялау жұмыстары осы көптеген құрамды жүйелер арқылы сіңіріледі.

Ауыр болат конструкциялары үшін 2–4 сағаттық отқа төзімділік бағасын қамтамасыз ету үшін интумесцентті қаптаулар мен қорғаушы қабықшаларды қолдану

Қазіргі заманғы ауыр болат конструкциясы өртке төзімділікті қамтамасыз ететін және ASTM E119 стандарты бойынша өртке төзімді қабықшаның талаптарын қанағаттандыратын, алдын ала есептелген конструкциялық параметрлерді тиімді үйлестіреді. Ұлғаятын қаптау қабаттары өзінің бастапқы қалыңдығын 50 есе дейін ұлғайта алады және 200 °C температурада көмірленеді. Болат элементтердің негізін бетонмен қаптау жылулық барьер ретінде үлкен массаны қамтамасыз етеді және физикалық қорғанысқа да үлес қосады. Қорғалмаған болат конструкциялар өртке ұшырағанда беріктігін жоғалтады, бірақ оның иілгіштігі оны басқа материалдарға қарағанда ұзақ уақыт бойы құрылымдық қолдау көрсетуге мүмкіндік береді; ал басқа материалдар қатты және сәттік қиратылуға ұшырайды. Бұл NFPA 2022 жылы жүргізілген толық масштабды сынақтарда көрініс тапты, онда қауіпсіз шығу және өртке қарсы шараларды жүзеге асыру мүмкіндігі қамтамасыз етілді.

1. Өртке төзімді бетондық құрылымдық ядролар.

2. Ірі болат конструкцияларда вертикальды жүктемелер мен жоғары көтергіш қабілеті бар материалдардың нағыз технологиялық артықшылықтары қандай?
вертикальды жүктемелер мен жоғары көтергіш қабілеті бар материалдардың нағыз технологиялық артықшылықтары қандай?

Ауыр болат құрылыс арқылы биік және жіңішке ғимараттар салуға болады, себебі олардың салмағына қатысты беріктігі мен көтеретін жүктеме қабілеті жоғары болғандықтан, пайдаланылатын кеңістіктің оптималды көлемін қамтамасыз етеді.

3. Ауыр болат құрылымдар күштерді қалай шашыратуға қабілетті?

Ауыр болат құрылымдар AISC 341 стандартына сай пластиктелген детальдармен жасалады, олар сейсмикалық энергияны алдын ала болжанатындай тәсілмен шашыратуға және оны локализациялауға мүмкіндік береді, сондықтан пластиктелген деформация қатты және қатқыл зақымданумен аяқталмайды.

4. Иілу моментіне қарсы қабырғалар мен арқалықтың мақсаты қандай?

Иілу моментіне қарсы қабырғалар жел энергиясын және сейсмикалық әсерлерді реттелетін тәсілмен қабылдай алады, сонымен қатар горизонталь жүктемелер вертикаль арқалықтың жұмысын да бақылайды.

С: Ауыр болат құрылымдар үшін қандай өртқа төзімділік стратегиялары қолданылады?

А: Қолданылатын кейбір стратегияларға жылуға ұшырағанда кеңейетін қабаттар, өртке төзімділік қорғанысын қамтамасыз ететін сыртқы қаптаулар және ASTM E119 стандарттарына сай келетін гибридті өртке төзімділік бағалау әдістері жатады.