Պողպատե ծալվող կոնտեյներային տներ. Նյութի հատկություններ և տևականություն

Բարձր Ամրության Պողպատե Կառույց Ծալվող Կոնտեյներային Տներում

Պողպատե կոնտեյներից պատրաստված տները հաճախ օգտագործում են բարձր ամրության նյութեր, ինչպիսին է ASTM A572 ստանդարտի համապատասխան պողպատը, որը կարող է դիմանալ 50-ից 65 կսի սահմանային լարվածությանը: Գործնականում սա նշանակում է մոտ 35 տոկոսով փոքր զանգված՝ համեմատած ստանդարտ ածխածնային պողպատի հետ, սակայն պահպանելով կառուցվածքային ամբողջականությունը: Այս թեթև կառույցները թույլ են տալիս ստեղծել ավելի մեծ բաց տարածքներ և բազմահարկ շենքեր՝ առանց շենքի ընթացքում շատ հենարանների կարիք ունենալու: Ըստ 2023 թվականի Ponemon-ի վերջերս հրապարակված հետազոտության՝ այս պողպատե շրջանակները իրականում կարող են դիմակայել 130 մղոն/ժամ արագությամբ քամիներին և երկրաշարժերին՝ ունենալով արագացման ուժ մինչև 0.3g: Այս տիպի տևողականությունը դրանք դարձնում է հատկապես լավ ընտրություն այն շենքեր կառուցելու համար, որոնք գտնվում են բնական աղետների կամ ծայրահեղ եղանակային պայմանների ենթակա շրջաններում:

Ցինկապատված պողպատ և Corten պողպատ՝ համեմատական հատկություններ կոնտեյներային շինարարության համար

Ցինկապատ պողպատը ստանում է իր պաշտպանությունը ցինկի շերտից՝ դրված իրական մետաղի վրա, որը բավականին լավ դիմադրում է կոռոզիային սովորական եղանակներով: Շատ մարդիկ սովորաբար պետք է նորոգեն ամեն տասնհինգից մինչև քսան տարին մեկ: Corten պողպատը աշխատում է այլ կերպ՝ ժամանակի ընթացքում ձևավորելով իր սեփական պաշտպանիչ շերտը, որը իրականում վերականգնվում է վնասվածքից հետո: Սա այն դարձնում է շատ ավելի դիմացկուն մթնոլորտային կոռոզիայի նկատմամբ սովորական ածխածին պողպատի համեմատ, հատկապես ափերի մոտ, որտեղ աղի օդը խնդիր է ներկայացնում: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ Corten-ը աշխատում է ստանդարտ տարբերակներից մոտ չորսից ութ անգամ լավ՝ ըստ ISO ստանդարտների ծայրահեղ ծովափային ազդեցության (Class C4) համար: Կյանքի տևողությունը ձգվում է մոտ քսանհինգից երեսուն տարի, մինչև ուշադրություն պահանջվի: Չնայած Corten-ը սովորաբար ավելի թանկ է՝ սովորական ցինկապատ պողպատի 12%-18% վերածակության փոխարեն սովորաբար 25%-35% ավելի թանկ, շատ շինարարներ այնուամենայնիվ նախընտրում են ցինկապատ նյութեր նախագծերի համար, որտեղ գինը կարևոր է, իսկ կոռոզիան չի դառնա մեծ խնդիր: Արդյունաբերության փորձագետները հաճախ նշում են, որ Corten-ը երկար ժամանակ շահույթ է բերում խոնավ ծովափային շրջաններում գտնվող կառույցների համար, որտեղ այլ նյութերը շուտ կործանվեին:

Ոստի ջերմային և մեխանիկական վարքը կառուցվածքային լարվածության դեպքում

Ոստը ցուցաբերում է համազոր վարք լարվածության դեպքում՝ շնորհիս իր առաձգականության մոդուլին՝ մոտ 29,000 հազար ֆունտ ուժ քառակուսի դյույմի վրա (ksi), ինչպես նաև ջերմային ընդարձակմանը՝ 6.5-ից մինչև 12.8 միկրոն դյույմ դյույմի վրա Ֆարենհայթի աստիճանի վրա: Նույնիսկ այնպիսի բարձր ցածր ջերմաստիճանների դեպքում, ինչպիսին է մինուս 40 աստիճան Ֆարենհայթը, բարձր ամրության ոստը պահպանում է իր ճկման ունակության մոտ 85%-ը առանց կոտրվելու, ինչը զգալիորեն ավելի լավ է, քան ալյումինի մոտ 52%-ը: Սա նշանակում է, որ սառը պայմաններում ոստը հեշտությամբ չի ճեղքվում: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մոտ 200 աստիճան Ֆարենհայթի, նյութի ճկվածությունը տասը ոտնաչափ երկարության վրա չի գերազանցում 0,15 դյույմին: Բոլոր այս հատկանիշները նշանակում են, որ ոստե ծալվող կոնտեյներները արտակարգ կայուն են՝ անկախ ջերմաստիճանի տատանումներից՝ սկսած նորմալ շահագործման ընթացքում առաջացող մինուս 58 աստիճան Ֆարենհայթից մինչև 150 աստիճան Ֆարենհայթ:

Ոստի ստանդարտի ազդեցությունը ընդլայնվող կոնտեյներային տների կատարողականի վրա

36-րդ կարգից 50-րդ կարգի պողպատին անցնելը բեռնաքաշի կրող ունակությունը մեծացնում է մոտ 20%-ով՝ թույլ տալով արտադրողներին պատերը հաստությամբ մոտ 1/8 դյույմով բարակել, ինչը մեծ նշանակություն ունի ծալվող հոդերի արտադրման ժամանակ: Սակայն ավելի բարձր կարգի դեպքերում, օրինակ՝ 65-րդ կարգի և ավելին, առաջանում են դժվարություններ, քանի որ դրանք պահանջում են շատ հատուկ եռակցման տեխնիկա, որպեսզի խուսափեն հիդրոգենային ճեղքերից արտադրության ընթացքում: 2024 թվականին Materials Performance հաշվետվությունը նշում է, որ 50-րդ կարգը իրականում ամենալավն է մեծամասնության համար, քանի որ այն հավասարակշռում է մոտ 70-ից 100 կսի ամրության լարվածությունը մոդուլային բնակարանային մասերի արտադրման համար անհրաժեշտ գործնական ասպեկտների հետ՝ առանց արտադրության ընթացքում շատ խնդիրներ ունենալու:

Կոռոզիայի կայունություն և պաշտպանիչ ծածկույթներ երկարաժամկետ տևողականության համար

Խոնավ և ծովափնյա շրջակայքերում պողպատե կառույցների կոռոզիայի կայունություն

Ծովեզրային և խոնավ կլիմայում աղի ցանթը 5–10 անգամ արագացնում է պողպատի կոռոզիան համեմատած ներքին շրջանների հետ: Պաշտպանությունը հատուկ միջոցներով անհրաժեշտ է: 2023 թվականի «Ծովային ծածկույթների համար ուղեցույց» ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ էպօքսի-պոլիուրեթանային հիբրիդային ծածկույթները 5 տարվա ընթացքում աղային ջրի ազդեցության դեպքում ժանգի առաջացումը 92%-ով կրճատում են, ինչը զգալիորեն երկարաձգում է ծառայողական կյանքը ագրեսիվ միջավայրերում:

Կոռոզիայից պաշտպանող ծածկույթներ և մակերեսի մշակման եղանակներ երկարաժամկետ պաշտպանության համար

Բազմաշերտ ծածկույթային համակարգերը, որոնք միավորում են ցինկով հարուստ նախնական ծածկույթներ (50–80 մկմ) ՈՒՖ-արձագանքող վերին շերտերի հետ, գերազանցում են միաշերտ ծածկույթներին: Պոլիուրեթանային վերջնական ծածկույթները պահպանում են 98% միասնությունը 1000 ժամ խոնավության ցիկլերից հետո, իսկ էպօքսի շերտերը կանխում են միկրոճեղքերի տարածումը կառուցվածքային լարվածության տակ՝ ապահովելով հաստատուն պաշտպանություն լարվածության կետերում:

Ցինկապատում և փոշու ծածկույթ. Օքսիդացման կանխման արդյունավետություն

Տաք ցանցումային ցինկապատումը ստեղծում է ցինկ-երկաթ համաձուլվածքային պաշտպանական շերտ, որը բավականաչափ 75–100 տարի պաշտպանություն է ապահովում չափավոր կլիմայում: Փոշու պատվածքները 20–30% հաստ, անթափանց շերտեր են ավելացնում հեղուկ ներկերի համեմատ՝ մեծացնելով դիմացկանությունը: Խոտանման դիմադրությունը տարբերվում է կազմից կախված, սովորաբար տատանվում է 3H-ից մինչև 7H մատիտի կոշտության սանդղակով, ինչը դրանք դարձնում է հարմար բարձր մաշվածության կիրառությունների համար՝ ճիշտ ընտրության դեպքում:

Պողպատե կառույցների սպասարկում և կոռոզիայից պաշտպանություն ժամանակի ընթացքում

Ուղղահայաց ստուգումները հատուկապես կարի և ծալման միացումների վրա կարևոր են, քանի որ կոռոզիայի անհաջողությունների 78%-ը սկիզբ են առնում չմշակված եզրերից: Ամեն 8–12 տարին մեկ ISO 12944 սերտիֆիկացված պատվածքների կրկնակի կիրառումը ապահովում է 5%-ից պակաս մակերևույթի վնասում, նույնիսկ pH 3–11 պայմաններում, պահպանելով կառուցվածքային ամբողջականությունը տասնամյակներ շարունակ:

Պողպատե ծալվող մեխանիզմների կառուցվածքային ամբողջականություն և ինժեներական նախագծում

Բարձր ամրության պողպատե մասերով ուժեղացված կառուցվածքային նախագծում

ASTM A572 կարգի պողպատե շրջանակները առաջարկում են 50-ից 65 ksi տիրույթում փոխադրման լավ ամրություն, սակայն պահպանում են բավարար ճկունություն՝ արդյունավետորեն հաղորդելով երկրաշարժերը: 2021 թվականին նյութերի ինժեներների կողմից հրապարակված վերջերս հետազոտությունները ցույց են տվել, որ մոդուլային շինարարության մեջ HSLA պողպատի փոխարեն սովորական ածխածնային պողպատի հալավորման միացումների դեպքում այդ միացումները իրականում կարող են դիմանալ մոտ 18-23 տոկոսով ավելի շատ լարվածության ձախողման դեպքում: Գործնական շահագործման փորձարկումները ցույց են տվել հանգույցներում նվազագույն շարժ: նույնիսկ այն դեպքում, երբ անցնում է մոտ 200 ժամ նախատեսված ճանապարհային տրանսպորտավորմանը համարժեքին, տեղաշարժը կազմում է կես միլիմետրից պակաս: Սա նշանակում է, որ այս նյութերով կառուցված կառույցները չեն դեֆորմացվի կամ տեղից չեն շարժվի տեղափոխման ընթացքում, ինչը կարևոր է շատ արդյունաբերական կիրառությունների համար, որտեղ կառուցվածքային ամբողջականությունը պետք է պահպանվի տրանսպորտավորման ընթացքում:

Բարդման և ընդլայնվող մեխանիզմների ինժեներական նախագծումը բեռի բաշխման համար

Հիդրավլիկ ծալողական համակարգը ներառում է երկարանցք առանցքներ՝ 10 մմ պողպատե ամրացման թիթեղներով, որոնք կշիռը ավելի լավ են բաշխում, քան ավանդական կառուցվածքները: Ըստ Ճանի և նրա գործընկերների 2016 թվականին կատարված հետազոտության՝ այս կոնստրուկցիան կրճատում է կետային լարվածությունը մոտ մեկ երրորդով: Finite Element Modeling-ով փորձարկման ժամանակ այս համակարգերը կայուն մնում են նույնիսկ այն դեպքում, երբ ձնային բեռը հասնում է 3,200 կիլոգրամի մեկ քառակուսի մետրի վրա, ինչը իրականում 40%-ով ավելի բարձր է, քան ինչը պահանջում են շատ շինարարական նորմերը: Այս համակարգերի իրական օգտակարությունը մեծ կառույցների համար նրանց առաջադեմ բեռի փոխանցման տեխնոլոգիան է: Այս համակարգերը կարող են հարթ ձևով ընդլայնվել 20 ոտնից մինչև 60 ոտնի՝ պահպանելով կողքից կողք կայունությունը, ինչը շատ մրցակիցներ դժվարանում են անել:

Ընդլայնվող միավորների շարունակական տարածման ցիկլերի ժամանակ կորուստի դիմադրություն

Այդ կառույցների ծառայողական ժամկետի վերաբերյալ փորձարկումները ցույց են տալիս, որ սառը ձևավորված դատարկ պրոֆիլներից պատրաստված թուխ պողպատե անշարժ տները պահպանում են իրենց սկզբնական ամրության մոտ 92%-ը, նույնիսկ 500 տեղակայման ցիկլ անցնելուց հետո: Կողմնային միացումները պատրաստված են S355J2+N եղանակին դիմադրող պողպատից, որը ժամանակի ընթացքում ձևավորում է բնական պաշտպանիչ օքսիդային շերտեր: Լաբորատորիայի արդյունքների համաձայն՝ այդ շերտերը ճեղքերի տարածման արագությունը կրճատում են մոտ երկու երրորդով: Բոլոր այդ ցիկլերից հետո ուլտրաձայնային ստուգումները ցույց են տալիս նվազագույն մաշվածություն՝ շարժվող մասերում հաստության կորուստը կազմում է կեսից պակաս տասներորդ տոկոս: Այդ տիպի մաշվածականությունը թույլ է տալիս այդ անոթները կրկնակի օգտագործել տարբեր նախագծերում՝ առանց կառուցվածքային ամբողջականությանը վնաս հասցնելու:

Դիմադրության արդյունքները ծայրահեղ եղանակային և երկրաշարժային պայմաններում

Պողպատե ծալվող կոնտեյներային տները համապատասխանում են UL 580 ստանդարտին՝ քամու բարձրացման 90-րդ դասին, դիմադրելով 150 մղոն/ժամ արագությամբ հաստատուն քամիներ: Կապված պողպատե վահանակների համակարգերը պահպանում են իրենց ամբողջականությունը 4-րդ կարգի հրաբխային վիճակներում, ինչը հաստատված է ISO 17025 հավաստագրված լաբորատորիաների կողմից:

Պողպատե կոնտեյներային տների աշխատանքը բարձր քամու բեռի ներքո

Բարձր ամրության կառուցվածքը դիմադրում է քամու ճնշումներին՝ գերազանցելով 40 ֆունտ/ք. ֆուտը (ASCE 7-22), իսկ ծալված միացումները ցուցաբերում են 2 մմ-ից պակաս ճկունություն հրաբխային փոթաքամի մոդելավորման ընթացքում: Աէրոդինամիկ տանիքի անկյունները 30%-ով կրճատում են քամու բարձրացման ուժերը՝ համեմատած հարթ տանիքների հետ, ինչը բարելավում է ընդհանուր կայունությունը:

Ձյան բեռի դիմադրություն և տանիքի նախագծում ցուրտ կլիմայում

6:12 թեքությամբ տանիքները արդյունավետորեն մաքրվում են ձյունից՝ դիմադրելով մինչև 70 ֆունտ/ք. ֆուտ բեռ, ինչը գերազանցում է IRC-ի պահանջները մեծ ձնային գոտիների համար: Եռակի շերտավոր ցինկապատված պողպատե վահանակները ներառում են անընդհատ ջերմային ընդհատումներ՝ կանխելու սառցե արգելակները և բարելավելու աշխատանքը սառը պայմաններում:

Ջերմային ընդարձակման և սեղմման մարտահրավերները անապատային շրջակայքում

Վերահսկվող ձգման միացումները թույլատրում են օրական ջերմաստիճանի տատանումներ մինչև 120 °F, սահմանափակելով կառուցվածքային շարժումը 40 ֆուտ երկարությամբ միավորների դեպքում 5 մմ-ից պակաս: Փոշու ձևով ծածկված մակերեսները արտացոլում են արևային ճառագայթման 85%-ը, նվազագույնի հասցնելով ջերմության կլանումը և պահպանելով ձևի կայունությունը անապատային կլիմայում:

Ուսումնասիրություն. Կոնտեյներային տների տևականությունը հրիփնի սեզոնի ընթացքում

Միամիում գտնվող 12 կոնտեյներային բնակարանների զարգացումը կարողացավ դիմանալ Իեն հրիփնին (2022), որի ընթացքում քամու արագությունը հասավ 145 մղոն/ժ-ի՝ առանց կառուցվածքային դեֆորմացիաների: Դեպքից հետո իրականացված ստուգումները գրանցեցին ամրացման միացումների անջատման 0,1%-ից պակաս դեպքեր 2800 միացման կետերի ընդհանուր քանակում, ինչը ցույց է տալիս իրական կայունությունը:

Երկաթբետոնե կոնտեյներային կառույցների երկրաշրջանակային դիմադրություն ունեցող նախագծման առանձնահատկություններ

Հիմքից առանձնացված երկաթե կոնտեյներները կրճատում են երկրաշրջանակային էներգիայի հաղորդումը 58%-ով ամրացված հիմք ունեցող միավորների համեմատ, ըստ 2023 թվականի տևականության մոդելավորման ուսումնասիրության: Ռամկային կառույցները համապատասխանում են IBC-ի երկրաշրջանակային նախագծման E կատեգորիային՝ հասնելով 0,5% միջհարկային շեղման սահմանափակմանը:

Ուժեղացված կոնստրուկցիաների ճկունությունն ու դեֆորմացվողությունը երկրաշարժերի ժամանակ

50-րդ սանդղակի պողպատե մասերը ձգվում են 18% չափով՝ մինչև քայքայվելը, կլանելով երեք անգամ ավելի շատ սեյսմիկ էներգիա, քան կոշտ բետոնե համակարգերը: Մոդուլային միացումները թույլ են տալիս մինչև 15° պտտման շարժում՝ առանց կառուցվածքային ամբողջականությունը վտանգի ենթարկելու, ինչը բարձրացնում է կենդանի մնալու հնարավորությունը երկրաշարժերի ժամանակ:

Հիմքի առանձնացում և ամրակցման մեթոդներ սեյսմիկ գոտիներում

Շփման պարանոցի առանձնացումները նվազեցնում են հարկերի առավելագույն արագացումը 65%-ով բարձր սեյսմիկ շրջաններում (ASCE 7-16): Բարձրացված գերեզմանատները, որոնք տեղադրված են 30° անկյան տակ, հասնում են 25,000 ֆունտ բարձրացման դիմադրության՝ ապահովելով ամրակցում թեքություններում կամ անկայուն տարածքներում: