Барилга дээрх хүчийг нь тусгайлан авч үзэж гогцоотой цагираг сонгох арга зам

Гогцоотой сталь савааны ангилал болон түүний бүтцийн ач холбогдлыг ойлгох

Гогцоотой сталь савааны ангилал болон түүний механик ангилал

Хэв гажсан сталь багануудыг мегапаскалаар хэмжигдэх уян хатан байдлын хүч чадлын түвшинд нь ангилдаг. Барьж буй талбайд хамгийн ихэвчлэн тохиолддог зэрэглэлүүд бол SD30, SD40 ба SD50 бөгөөд эдгээр нь харгалзан ойролцоогоор 300 МПа, 400 МПа ба 500 МПа-ийн доод түвшний уян хатан байдлын хүчийг илэрхийлдэг. Эдгээр ангилалууд нь ASTM A615 ба ISO 6935-2 гэх мэт салбарын стандартуудыг дагадаг бөгөөд үйлдвэрлэсэн партийн хувьд таталтын хүч чадлын хязгаарыг 485-640 МПа-ийн хооронд, суналтын хувийг ойролцоогоор 12%-с 18%-иин хооронд ижил байлгахад тусалдаг. Газар хөдлөлтийн бүсэд барилга барих үед инженерүүд ихэвчлэн газар хөдлөлттэй үед хугарахгүй нугалах чадвартай өндөр зэрэглэлийн материалыг зааж өгдөг. Хөдөлгөөн хамгийн их ач холбогдолгүй ердийн барилгын хувьд доод зэрэглэлийн сонголтууд хангалттай сайн ажилладаг бөгөөд материаллаг зардлыг хэмнэдэг.

Ачааллын хүрээнд уян хатан байдлын хүч чадал ба бүтцийн ач холбогдол

Хариуцлагын хүч нь арматурын багана байнгын деформацид орохоос өмнө хэр их ачааллыг тэсвэрлэж чадахыг харуулдаг. 5,000 кН/м²-ээс дээш ачаалал тэвчих цоорхор барилгад SD40 төрлийн, хамгийн багадаа 400 МПа-ийн хариуцлагын хүчтэй арматурыг ашиглах нь зайлшгүй болдог. Инженерүүд шаардлагатайгаас бага диаметртэй арматур ашигласнаар 2019 оны ACI стандартын дагуу аюулгүй байдлын маржийг 15%-с 22%-иар бууруулдаг тул барилга эрт үедээ гэнэт хугарах магадлал ихэсдэг. Ийм учраас мэргэжилтнүүд суналтын хязгаарыг тодорхойлохдоо үргэлж хариуцлагын хүчний утгыг шалгадаг. Барилгын журам нь шалны дахин суурилуулалтын харьцаа нь түүний нийлмэг уртын 1:360 харьцаанд байх ёстой тул тохиромжтой арматур сонгох нь зөвхөн хүч чанарын талаас биш харин эдгээр чухал ажиллагааны шаардлагыг хангах үүднээс чухал юм.

Бетоныг арматуржуулсан үед түүний их хариуцлагын хүч нь үргэлжлэх чадварыг тодорхойлогч болдог

550-650 МПа-ийн сунгалтын бат бэх чадалтай зэвэрдэггүй ган (SD50 ангилалын шургуу хавтгай оролцоотой) нь 3.5 МПа-аас дээш сунгалтын хүчнд өртөх үед бетон хагарахыг ойролцоогоор 30-40 хувиар бууруулдаг. Эдгээр чанарууд нь хатуу нөхцөлд ажиллах бүтэц, жишээ нь усны сав, олон давхар зогсоол зэрэг газарт тусгайлан чухал ач холбогдолтой болгодог. Ингэснээр замын давстай химийн бодис ба машин тээгэлтийн дахин давтагдах стресстэй удаан хугацаанд өртөх нөхцөл байдлыг хялбаршуулдаг. 2022 онд Конкрет Байгууламжаас хийсэн судалгаанд сонирхолтой үр дүн гарсан. SD50 ангилалын гангийн тусгалтай хавтанг SD40-ийнхтэй харьцуулахад анхны хагарал үүсэх хүртэлх хугацаа 2.5 дахин илүү урт байсан. Ийм ялгаа нь урт хугацааны үйлчилгээний зардалд маш их нөлөө үзүүлдэг.

Хэлбэржүүлсэн зэвэрдэггүй ган шургууны төрлүүд (SD30, SD40, SD50) ба тэдгээрийн бат бэхийн зааг

• SD30 : 300 МПа уян хатан байдлын бат бэх, 450 МПа сунгалтын бат бэх — бүтцийн бус ханын хувьд тохиромжтой
• SD40 : 400 МPа уян хатан байдлын хүч, 550 МPа руу татах хүч — Орон сууцны хавтангийн болон балкны стандарт
• SD50 : 500 МPа уян хатан байдлын хүч, 650 МPа руу татах хүч — Газар хөдлөлтийн бүс болон үйлдвэрийн суурьд шаардлагатай

Маргааны шинжилгээ: Газар хөдлөлттэй ба газар хөдлөлтгүй бүсүүдэд тохирохгүй арматурын зэрэг

2023 онд АСЕАН-ын орнуудад байгаа 12 дэд бүтцийн төслүүдийг судалснаар нэгэн анхаарал хандуулах зүйл гарч ирлээ. Газар хөдлөлтөнд өртөмжтэй бус бүс нутгуудад ажиллаж байгаа барилгын компаниудын ойролцоогоор гуравны нэг нь зардлыг хэмнэхийн тулд SD40 цагаан утасны оронд илүү хямд SD30-ыг солин сууруулж байсан. Энэ юу гэсэн үг вэ? EERI-ийн газар хөдлөлийн тайлангийн мэдээллээр, ийнхүү барьсан барилга газар хөдлөлт гарвал 18%-иар илүү ихээр буултлах эрсдэлтэй болдог. Харин эсрэгээр, газар хөдлөлт бага тохиолдох бүс нутагт заавал биш байхад SD50 цагаан утас сууруулбал материалын зардалд 25% илүү зарцуулж, барилгын аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлэхгүйгээр чухал хэмжээний мөнгө алдагддаг. Энэ нь материал сонгоход ерөнхий зааврыг дагах эсвэл зардлаа хэмнэхийн тулд ямар ч нөхцөл байдалд л ижил арга хэмжээ авахын оронд бодит нутгийн нөхцөл байдлыг үндэслэл болгох хэр чухал болохыг харуулж байна.

Төслийн шаардлагад нийцүүлэн уян хатан байдлын хязгаар ба ачааллын багтаамжийг үнэлэх

Бүтэц хэдий хэмжээний ачааллыг тэвчих боломжтойг судлахдаа барилгын инженерүүд утасны элсэн төмрийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг барилгын төслүүдтэй нэгтгэх шаардлагатай. Тэд тогтвортой ачаалал (жишээ нь хананууд, шалнууд) ба хүмүүсийн хөдөлгөөн, барилгын доторх тоног төхөөрөмж зэрэг хувьсах ачааллыг гэсэн хоёр төрлийн ачааллыг ч анхаарч үзэх ёстой. Хангалттай өндөр буюу ходоод давхраас дээш барилгын төслүүдийн хувьд ихэнх мэргэжилтнүүд дор хаяж 415 МПа-ийн стандартад (SD40 ангилал гэж мөн мэдэгддэг) нийцсэн төмрийн утсыг ашиглахыг зөвлөдөг. Энэ нь газар хөдлөлтийн үед барилгыг нэмэлтээр 50% хамгаалах боломжийг олгоно. Өнгөрсөн жил Тайпей хотод барьж буй шинэ худалдааны комплексийн жишээн дээр бид ийм аргачлалыг хэрэгжүүлснийг харсан бөгөөд төслийн баг энэхүү илүү хүчтэй материалуудыг газар хөдлөлтийн эсрэг тэсвэртэй байлгах зорилгоор тусгайлан санал болгосон.

Өндөр барилгын барилга дахь уян хатан байдлын хязгаар, аюулгүй байдлын захын хоорондын хамаарал

Харилцагчийн тавцан дээрх далайцыг 150 км/цаг-аас дээш салхины ачаалал дор 22%-иар бууруулахын тулд уян хатан байдлын хүчийг 15%-иар нэмэгдүүлсэн (SD40-с SD50 рүү). Энэ сайжруулалт нь өндөр барилгын бүтцийн бүрэн бүтнэ, эзэгтэйчүүдийн амгалан байдлыг сайжруулдаг. 2024 оны супертөв цоргоны зураглалаас үзэхэд ийм дүгнэлт гарсан.

Жишээ судалгаа: Хурдан шахагдсан сталь баганы хүчийг бага тооцсонтой холбоотой гүүрийн хүчирхийллийн алдагдал

2022 онд Зүүн Өмнөд Азид гүүр унасан нь чанарын орлуулалттай холбоотой байв — гол тулгуурт SD40-ийн оронд SD30 (бодит уян хатан байдлын хүч 275 МПа) ашигласан. Цаг агаарын оройн ачаалал үед стрессийн концентрац 390 МПа хүрч, бодит уян хатан байдлын хүчийг 41%-иар давж, ихэсгэлттэй хугарал үүссэн.

Дэг: Орчин үеийн инфраструктурын SD40-ийн оронд SD50-ийг бэхжүүлэн ашиглах хандлага

Одоогоор АСЕАН-ын томоохон төслүүдийн 75% нь 2021 оноос хойш хэрэгжүүлсэн илүү хатуу чичирхийллийн стандартад нийцүүлэн босоо ба суурин хэсэгт энергийн шингээлтийг 20%-иар илүү шаардсан SD50-ийн ангийн баганыг (490 МПа уян хатан байдлын хүч) тусгаж байна.

Хурдан шахагдсан сталь багана болон бетоны хоорондын наалдах хүч

Хэвтээ савхны загварын бетонтой холбох хүчийг нэмэгдүүлэх механизм

Гадаргуу дээрхь савх, ороомогтой цагаан тугалмай нь гладкийнх шиг энгийн савхнаас ойролцоогоор 25-35% илүү сайн наалдац үүсгэдэг. Учир нь гадаргуун дээрх савх, ороомог нь механик байдлаар хоорондоо холбогдож, бетонд суулгасны дараа түүнтэй хамт биетийг хамгаалж, таталтын үед гулсахаас сэргийлдэг. Барилгын салбар нь туршилтаар савхны хэмжээний зөв харьцааг тогтоосон бөгөөд ихэнх инженерүүд 0.06-0.12 хооронд савхны өндөр болон зайг харьцуулахыг зорьдог. Энэ тэнцвэр нь газар хөдлөлтийн бүсэд баригдаж буй барилгад онц чухал юм. Хэт их деформац бетоныг хугалдаг бол, хэт бага нь савхыг сайн барихгүй.

Деформацийн загвар хүч дамжуулах үр ашгийг хэрхэн нөлөөлөх вэ

Гадаргуугийн сийрэгийн хэлбэр нь материал дээрх ачааллыг тараахдаа ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хийгдсэн туршилтуудын дүнгээр SD50 бүтээгдэхүүнүүдэд ихэвчлэн тохиолддог шулуун сийрэгтэй цувимал болотны стержень нь SD30-ийнх шиг спираль хэлбэртэй сийрэгтэй харьцуулахад ойролцоогоор 18 хувиар илүү сайн стрессыг дамжуулдаг байна. Шинэ загварчилалууд нь материалын холбогдох гадаргууг ихэсгэхэд чиглэсэн боловч хөгжилтэй байдал хадгалагдаж байхаар анхаардаг. Энэ нь бетон бүтээвэрт гэнэт үйлчлэх хүч эсвэл хөдөлгөөн гарвал ч бэхэлгээний элементүүдийг барьж чадах боломжийг олгодог бөгөөд инженерүүд бодит нөхцөлд зориулан загварчлах үед энэ асуудалд ихээхэн анхаардаг.

Үндсэн ажиллагааны хүчин зүйлс:

Энэ хамтын ажиллагаа нь деформацид орсон болотны стержень бетоныг тойрон буй трещинууд үүсэх үед ч бүтцийн ажиллагааг хадгалж чаддаг болгоно.

Хүч чадлаар деформацид орсон болотны стержений талбайн ялгаварлалт ба хэрэглээ

Деформацид орсон болотны стержений маркийг визуал ба тэмдэглэгээний аргаар таних

Ихэнх гэрээт ажилчид ялгаатай сав баглах нь ангийг нүдэнгийн шууд харахын тулд өнгөний кодлох системийг ашигладаг. Энгийн шар зураас нь SD30 сталь, харин SD50-д урт нь дагуу хоёр улаан зураастай байдаг. Манай яриж буй хүч чадлын тухай юу гэсэн үг болохыг харуулсан эдгээр тоо үсгийн тэмдэглэгээ байдаг - ихэвчлэн 500 МПа уян хатан байдлын хүчийг илэрхийлэхийн тулд зөвхөн "50" гэж бичдэг. Бодитоор текстур руу орох үед өөр нэг илт баталгаа байдаг. SD50-ийн сав баглахны ребууд нь SD30-ийн сав баглахны илүү зөөлөн товруунаас илүү ил гарч, илүү ойрхон байрладаг. Эдгээр ялгаанууд нь бүтцийн бүтэн байдлыг шийдвэрлэх чухал асуудал болдог тодорхой барилгын төслүүдэд материал сонгох үед чухал ач холбогдолтой.

Ангийн талаарх мэдэгдлийг шалгах, хуурамчийг ашиглахаас сэргийлэх талбайн шалгалтын аргачлал

Ултрасоник шалгах төхөөрөмжүүд нь ASTM E494-22 стандартын дагуу уян хатан чанарын нарийвчлалыг ойролцоогоор 3% нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжийг олгодог. Харин материал хэвийн байдлаасаа хэтрэн хичнээн зэрэг сунах чадвартайг шалгахын тулд инженерүүд нугалах-дахин нугалах аргыг ашигладаг. SD40 шаардлагыг авч үзэх үед BS 4449:2005-д тусгагдсан шаардлагыг хангахын тулд үйлдвэрлэгчид жинхэнэ савааны хэмжээнээс дөрөв дахин ихгүй радиустай тэргүүлэгч дээр бүтэн 180 градусын нугалах үйлдэл хийх шаардлагатай. Энэ нь яагаад чухал юм бол? Өнгөрсөн жил Манил хотод баригчид мэдэлгүйгээр илүү хүчтэй SD50 ангиллын материалийн шошгоныг буруутай байрлуулсан нь нэгэн бүхэл боомтын бүтцийн уналтанд хүргэсэн тэргүүлэх жишээ болой.

Орчны нөлөөллөөс хамааран илүүдэлтэй цайрсан сталь савааны төрлийг стратегийн хувьд сонгох

Хүчилтөрөгчийн түвшин багатай (pH <4.5) хүхрийн шороонд цагаан хальсарсан SD40 арматурын коррозийн хурд хальсгүй хувилбараас 72%-иар буурдаг (NACE SP0169-2021). Жилдэх 15-аас дээш цэврүүжилт-хайлахын нөхцөл байдарт эпоксидон хальсарсан SD50 нь стандарт ангилалтай харьцуулахад найралтын хүч чадлыг 89% илүү удаан хадгалдаг.

Дараа үеийн инфраструктурыг хамгаалах: Арматурын хүчийг ирээдүйн ачааллын нэмэгдэлтэй тохируулах

Зогсоолын барилгад SD40-ийн оронд SD50-ийг тодорхойлох нь ирээдүйд цахилгаан тээврийн хэрэгслүүдийн цэнэглэх төхөөрөмжүүдийг суурилуулахад бэлдэх боломжийг олгоно. Эдгээр нь 2040 онд барилгын ачааллыг 40%-иар нэмэгдүүлэх боломжтой (DOT-ийн заавар). Эхний үнэ 18%-иар өссөн ч, ийм урьдчилан сэргийлсэн сонголтоор бүтээврийн тус бүрд дунджаар $740 мянган долларын дахин засварын зардлыг зогсоох боломжтой (ASCE 2023).