Როგორ აირჩიოთ დეფორმირებული სტალის მავთული სიმტკიცით სამშენ მასალად

Დეფორმირებული სტალის მავთულის კლასებისა და მათი სტრუქტურული მნიშვნელობის გაგება

Დეფორმირებული სტალის მავთულის კლასები და მათი მექანიკური კლასიფიკაცია

Დეფორმირებული სტალის მავთული კლასიფიცირდება მისი წყვეტის ზღვის მიხედვით, რომელიც გაზომილია მეგაპასკალებში. ხშირად გამოყენებადი კლასები სამშენ მასალებზე არის SD30, SD40 და SD50, რომლებიც შეესაბამება მინიმალურ წყვეტის ზღვას დაახლოებით 300 მპა-ს, 400 მპა-ს და 500 მპა-ს შესაბამისად. ეს კლასიფიკაცია ექვემდებარება ინდუსტრიულ სტანდარტებს, როგორიცაა ASTM A615 და ISO 6935-2, რაც უზრუნველყოფს ჰარების მსგავს სიგრძის დიაპაზონს 485-დან 640 მპა-მდე და გაგრძელების პროცენტს დაახლოებით 12%-დან 18%-მდე სხვადასხვა სერიების წარმოების განმავლობაში. მიუხედავად იმისა, რომ მშენებლობა ხდება მიწისძვრის ზონაში, ინჟინრები ხშირად მიუთითებენ უფრო მაღალი ხარისხის მასალებს, რადგან ისინი შეიძლება დაიქნიონ გატეხვის გარეშე მიწისძვრის დროს. ჩვეულებრივი შენობებისთვის, სადაც მოძრაობა არ წარმოადგენს მთავარ პრობლემას, უფრო დაბალი ხარისხის ვარიანტები კვლავ საკმარისად კარგად მუშაობს და ზოგავს მასალის ღირებულებას.

Წყვეტის ზღვა და მისი სტრუქტურული მნიშვნელობა დატვირთვის მაჩვენებლებში

Ნაღვლის მყარობა გვეუბნება, თუ რამდენი დატვირთვა შეუძლია არმირებულ მავთულს მუდმივი დეფორმაციის დაწყებამდე. 5000 კნ/მ²-ზე მეტი დატვირთვის მქონე სვეტების შემთხვევაში საჭიროა მინიმუმ 400 მპა რეიტინგის SD40 მავთულის გამოყენება. როდესაც ინჟინრები ირჩევენ საჭიროზე პატარა მავთულს, უსაფრთხოების მარჟა 15%-დან 22%-მდე შემცირდება 2019 წლის ACI სტანდარტების მიხედვით, რაც სტრუქტურას უფრო მეტად ხდის დაზიანების მიუკერძოებელს. ამიტომ პროფესიონალები ყოველთვის ამოწმებენ ნაღვლის მყარობის მაჩვენებლებს, როდესაც განსაზღვრავენ დეფორმაციის ზღვრებს. მშენებლობის კოდექსი მოითხოვს, რომ სართულების გადახურვა დეფორმაციის მიმართ იყოს 1:360 სიგრძის შეფარდებაში, ამიტომ არმირების შერჩევა არ არის მხოლოდ მყარობის საკითხი, არამედ ასევე ამ მნიშვნელოვანი საშეში მოთხოვნების დაკმაყოფილების საკითხი.

Მაღალი დაჭიმვის მყარობა, როგორც არმირებული ბეტონის მდგრადობის განმსაზღვრელი

Დაძლევის მდგრადობით 550-დან 650 MPa-მდე შეფასებული ფოლადის მავთული, როგორიცაა SD50 კლასის მავთული, შეიძლება შეამციროს ბეტონის გატეხვა დაახლოებით 30-40 პროცენტით, როდესაც ის იკვებება 3,5 MPa-ზე მეტი დაძლევის ძალებით. ეს თვისებები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია სტრუქტურებისთვის, რომლებიც მკაცრ პირობებს ექვემდებარებიან. წარმოიდგინეთ ადგილები, როგორიცაა წყლის შენახვის რეზერვუარები ან მრავალდონიანი საპარკინგები, სადაც ტრანსპორტის მუდმივი დატვირთვა და გზის მარილების ქიმიური ზემოქმედება დროთა განმავლობაში მკვეთრად აისახება. 2022 წელს ბეტონის ინსტიტუტის გამოქვეყნებულმა ახალგაზრდა კვლევამ კიდევ ერთი საინტერესო ფაქტი გამოავლინა. მათი გამოცდების მიხედვით, SD50 ფოლადით არმირებული ფირები თითქმის 2,5-ჯერ მეტი დრო გრძელდებოდა სანამ საწყისი გატეხილობა გამოიჩნებოდა, შედარებით SD40 არმირების მქონე ფირებთან. ასეთი განსხვავება მნიშვნელოვნად აისახება გრძელვადიან შენოვან ხარჯებზე.

Დამუშავებული ფოლადის მავთულის ტიპები (SD30, SD40, SD50) და მათი მდგრადობის ზღვრები

• SD30 : 300 MPa დაძლევის ზღვარი, 450 MPa დაჭიმვის მდგრადობა — შესაბამისია არასტრუქტურული გადაბადებისთვის
• SD40 : 400 მპა წყვეტის ზღვარი, 550 მპა სიმტკიცის ზღვარი — სტანდარტი საცხოვრებელი ფირებისა და შენობებისთვის
• SD50 : 500 მპა წყვეტის ზღვარი, 650 მპა სიმტკიცის ზღვარი — საჭიროა ხიდებისა და სამრეწველო საფუძვლებისთვის

Განხილვა: არაშესაბამო არმირების კლასები მიწისძვრიან და არამიწისძვრიან ზონებში

2023 წელს ა.შ.კ.-ში განვითარებული 12 ინფრასტრუქტურული პროექტის გადახედვამ რაღაც მიმართულება გამოავლინა. დაახლოებით მშენებელი კომპანიების მესამედი, რომლებიც მუშაობდნენ მიწისძვრის ზონის გარეთ, ხარჯების შესამსუბუქებლად SD40 ფოლადის მავთულს უფრო იაფი SD30-ით ცვლიდნენ. რას ნიშნავს ეს? EERI-ის სეისმური ანგარიშის მიხედვით, ასეთნაირად აშენებულ შენობებს მოულოდნელი მიწისძვრის შემთხვევაში დანგრევის 18%-ით მაღალი ალბათობა აქვთ. მეორე მხრივ, როდესაც მშენებლები პირიქით მოქმედებენ და მიწისძვრის არააქტიურ ზონებში SD50 მავთულს იყენებენ, ისინი 25%-ით მეტ თანხას ხარჯავენ მასალებზე, რაც არ უზრუნველყოფს სტრუქტურების უფრო მეტ უსაფრთხოებას. ეს სწორედ აჩვენებს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია სამშენი მასალების არჩევა ადგილობრივი პირობების მიხედვით, ადგილობრივი პირობების ნაცვლად უბრალოდ საერთო რეკომენდაციების მიყენება ან ხარჯების შეკრება.

Პროექტის მოთხოვნებისთვის დაჭიმვის ზღვის და ტვირთის მატარებლობის შეფასება

Იმის გაგებისას, თუ რამდენი წონის დატვირთვა შეუძლია სტრუქტურებს, სამშენ ინჟინრებს უნდა შეურითხონ არმირებული ფოლადის მავთულის მონაცემები იმ სამშენ პროექტებთან, რომლებზეც მუშაობენ. ასევე უნდა გაითვალისწინონ ორი ძირეული ტიპის დატვირთვა: სტატიკური დატვირთვა — სადაც არის სამუდამოდ განთავსებული ელემენტები, მაგალითად, კედლები და სართულები, და დინამიური დატვირთვა — ადამიანების მოძრაობისა და შენობის შიგნით არსებული აღჭურვილობის გამო. უფრო მაღალი სამშენი პროექტებისთვის, განსაკუთრებით თუ სართულების რაოდენობა აღემატება 12-ს, უმეტესი ექსპერტი არმირებული ფოლადის მავთულის გამოყენებას ირჩევს, რომელიც აკმაყოფილებს მინიმუმ 415 მპა სტანდარტს (SD40 კლასი). ეს შენობებს დამატებით 50%-იან დაცვის მარაგს უზრუნველყოფს მიწისძვრის დროს. ამ მიდგომას წელს ვუადევნეთ თვალს თაიპეში აშენებულ ახალ სავაჭრო კომპლექსში, სადაც პროექტირების გუნდმა სპეციალურად მოითხოვა უფრო მაგარი მასალების გამოყენება შესაძლო მიწისძვრების გადასატანად.

Წყლულის მდგრადობისა და უსაფრთხოების მარაგების შორის კავშირი მაღალი შენობების მშენებლობაში

Მოსალოდნელი დაძლევის ზრდა 15%-ით (SD40-დან SD50-მდე) შეამსუბუქებს სახურავის დეფორმაციას 22%-ით ქვემოთ 150 კმ/სთ-ზე მეტი ქარის დროს, რაც დადგენილია 2024 წლის სკაისკრეიპერების სიმულაციების საფუძველზე. ეს გაუმჯობესება ამაღლებს მკვიდრთა კომფორტს და სტრუქტურულ მთლიანობას მაღალ შენობებში.

Შემთხვევის შესწავლა: ხიდის გამაგრების ჩაშლა დეფორმირებული სტალის მაღალი სიმტკიცის გამო

2022 წელს სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში ხიდის განადგურება დაკავშირებული იყო სიმტკიცის კლასის შეცვლასთან — მნიშვნელოვან გასადგურებში გამოიყენეს SD30 მავთული (275 მპა ნამდვილი მოსალოდნელი დაძლევა), მიუხედავად იმისა, რომ მითითებული იყო SD40. მაქსიმალური ტრაფიკის დროს დატვირთვის კონცენტრაცია მიაღწია 390 მპა-ს, რაც აღემატებოდა ნამდვილ მოსალოდნელ დაძლევას 41%-ით, რამაც გამოიწვია კატასტროფა.

Ტენდენცია: SD50-ის ზრდადი გამოყენება SD40-ის მიმართ თანამედროვე ინფრასტრუქტურაში

Ახლა უკვე ASEAN-ის მეგაპროექტების 75% ითხოვს SD50-ის კლასის მავთულს (490 მპა მოსალოდნელი დაძლევა) სვეტებისა და საფუძნებისთვის, რაც არის რეაქცია 2021 წლიდან შემოღებულ მკაცრ სეისმურ კოდებზე, რომლებიც ითხოვს 20%-ით მაღალ ენერგიის შთანთქმას.

Დეფორმირებული სტალის და ბეტონის შორის შეჭიდვის სიმტკიცე

Რელიეფური მავთულის დიზაინში ბეტონთან დაკავშირების გაძლიერებული სიმტკიცის მექანიკა

Დეფორმირებული ზედაპირის მქონე სტალის მავთულები 25-35%-ით უკეთეს ბმულს იძლევიან ბეტონთან შედარებით გლუვ მავთულებთან, რადგან ზედაპირის რელიეფი უზრუნველყოფს მექანიკურ შებლობას. როდესაც ეს დეფორმირებული მავთულები ჩაყალიბდება ბეტონში გამყარების პროცესში, ისინი ფაქტობრივად "ჩამოკბებიან" გარშემო მდებარე მასალას, რაც ქმნის დატვირთვებს, რომლებიც ხელს უშლის მათ გადაადგილებას გაჭიმვისას. მშენებლობის ინდუსტრიამ გამოცდილობის საფუძველზე დაადგინა, რომ რელიეფის ზომებისთვის არსებობს ოპტიმალური პროპორცია. უმეტეს ინჟინრები მიიღწევენ რელიეფის სიმაღლისა და მანძილის შეფარდებას 0,06-დან 0,12-მდე. ეს ბალანსი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმ შენობებისთვის, რომლებიც მდებარეობენ მიწისძვრის ზონებში და სადაც სტრუქტურული მთლიანობა გადამწყვეტ მნიშვნელობას აქვს. ზედმეტი დეფორმაცია შეიძლება გამოიწვიოს ბეტონის დაზიანება, ხოლო ძალიან მცირე დეფორმაცია კი იმას გამოიწვევს, რომ მავთუი არ შეიკავოს საკმარისად.

Დეფორმაციის ნიმუშის გავლენა დატვირთვის გადაცემის ეფექტიანობაზე

Ზედაპირის რებულის ფორმას მნიშვნელოვანი როლი აქვს იმის განსაზღვრაში, თუ როგორ გადანაწილდება დატვირთვა მასალებზე. გამოცდებმა აჩვენა, რომ სპილენძის მავთული პირდაპირი რებულით, რომელიც ხშირად გვხვდება SD50 პროდუქტებში, სტრესს დაახლოებით 18 პროცენტით უკეთ გადასცემს იმ სპირალურ ნიმუშს შედარებით, რომელიც ტიპიურად გვხვდება SD30 მავთულში. ახალი დიზაინები ამ შეერთების ზედაპირის მაქსიმალურ გასაძლიერებლად არის ორიენტირებული, მაგრამ ამავე დროს ინარჩუნებს მოქნილობას. ეს ხელს უწყობს ბეტონის კონსტრუქციებს, რომ გაუძლონ წამყვან ძალებს ან მოძრაობებს არმატურის ელემენტებზე მყარი თავისუფლების გარეშე, რაც ინჟინრებს საკმაოდ სურს რეალური პირობებისთვის დაგეგმვისას.

Ძირეული სიმძლავრის მაჩვენებლები:

Ეს სინერგია საშუალებას აძლევს დეფორმირებულ სპილენძის მავთულს შეინარჩუნოს სტრუქტურული მუშაობა, მაშინაც კი როდესაც სერვისული დატვირთვები იწვევს გამყოფ სი cracks-ს მიმდებარე ბეტონში.

Დეფორმირებული სპილენძის მავთულის სიმტკიცის მიხედვით ველური იდენტიფიკაცია და გამოყენება

Დეფორმირებული სპილენძის მავთულის ხარისხების ვიზუალური და ნიშნული იდენტიფიკაციის მეთოდები

Უმეტესი კონტრაქტორი სხვადასხვა ფენის არმატურის მონიშვნას ახდენს ფერთა კოდირების სისტემის გამოყენებით. მარტივი ყვითელი ზოლი აღნიშნავს SD30 ფოლადს, ხოლო SD50-ს გასწვრივ ორი წითელი ზოლი აქვს. ასევე არსებობს ალფანუმერული ნიშნები, რომლებიც აჩვენებს რა სიმტკიცის შესახებ ვსაუბრობთ - ჩვეულებრივ უბრალოდ „50“ 500 მპა-ის წყვეტის სიმტკიცისთვის. როდესაც ფაქტობრივ ტექსტურაზე გადავდგებით, კიდევ ერთი მახასიათებელი ნიშანი გვაქვს. SD50-ის ზოლები უფრო გამოხატულია და უფრო ახლოს არის განლაგებული, ვიდრე SD30-ის ზოლების ნაზი ბუმბები. ეს განსხვავებები მნიშვნელოვანია მასალების შერჩევისას კონკრეტული სამშენი პროექტებისთვის, სადაც სტრუქტურული მთლიანობა აბსოლუტურად მნიშვნელოვანია.

Სახელმწიფო სატესტო მეთოდები სიმტკიცის მოთხოვნების დასადასტურებლად და დამალული მასალების გამოყენების თავიდან ასაცილებლად

Მობილური ულტრაბგერითი ტესტირების მოწყობილობები შეძლებენ ელასტიკურობის მოდულის გაზომვას დაახლოებით 3% სიზუსტით, რაც შეესაბამება ASTM E494-22 სტანდარტებს. ამასთან, გამოყენებული იქნება მოღუნვა-ხელახლა მოღუნვის პროცედურები, რომლებიც ინჟინრები იყენებენ მასალის გა stretched ის შესამოწმებლად დაშლამდე. SD40 მოთხოვნების განხილვისას, მწარმოებლებმა უნდა შეასრულონ სრული 180 გრადუსიანი მოღუნვა ისარზე, რომლის რადიუსი არ აღემატება ოთხმაგ ნამდვილ სალის ზომას, რაც შეესაბამება BS 4449:2005-ში მოცემულ სპეციფიკაციებს. რატომ აქვს ეს მნიშვნელობა? რადგან სწორი ტესტირება ახშობს მსგავს კატასტროფებს, როგორიც მოხდა მინამაში წელიწადში, როდესაც მშენებლებმა შეცდომით დაამონტაჟეს SD30 ფოლადის მავთული, რომელიც არასწორად იყო ჩანიშნული უფრო მაგარი SD50 კლასის მასალის სახით, რამაც გამოიწვია მთლიანი პირის სტრუქტურული დანგრევა.

Დეფორმირებული ფოლადის მავთულის ტიპების სტრატეგიული შერჩევა გარემოს ზემოქმედების მიხედვით

Გორგლიან ნიადაგებში (pH <4.5), ცინკით დაფარებული SD40 მავთული ამცირებს კოროზიის სიჩქარეს 72%-ით უფარებულ ვარიანტთან შედარებით (NACE SP0169-2021). კლიმატურ პირობებში, სადაც ყოველწლიურად ხდება 15-ზე მეტი ყინვა-დანადგობის ციკლი, ეპოქსიდური საფარით მოჭედილი SD50 89% გრძელ ინახავს შემაგრების სიმტკიცეს სტანდარტული სიმტკიცის მავთულთან შედარებით.

Ინფრასტრუქტურის მომავლისთვის მომზადება: მავთულის სიმტკიცის შესაბამისობა პროექტირებულ ტვირთებთან

Საპარკინგე სივრცეებში SD50-ის გამოყენება SD40-ის ნაცვლად უზრუნველყოფს მომავალი ელექტრომობილების სამუხრუჭე სადგურების მომზადებას, რომლებიც 2040 წლისთვის შეიძლება სტრუქტურულ ტვირთს 40%-ით გაზარდონ (DOT მითითებები). თუმცა საწყისი ხარჯები 18%-ით იზრდება, ეს წინასწარმეტყველი არჩევანი თავიდან აცილებს სტრუქტურის საშუალოდ $740 ათასი ღირებული რეკონსტრუქციის ხარჯს (ASCE 2023).