Сапалы болат шегенің құрылыс конструкциясының тұрақтылығын қамтамасыз ететінін қалай түсіндіруге болады?

Қаңқалы құрылыстарда болат шегелердің жүктемені таратуға қосқан үлесі

Болат шегелер қаңқалы үйлердегі маңызды қосылыстар ретінде әрекет етеді, олар шатырлардың салмағын тасымалдауға және жел сияқты жанама күштерді құрылыстың әртүрлі бөліктеріне таратуға көмектеседі. Құрылыс сортты шегелерінің көпшілігі 60 мыңнан 100 мың фунт-күш/квадрат дюймге дейінгі керілу беріктігіне ие, бұл олардың біріктіру нүктелерін босатпай-ақ жүктемелерді тиімді таратуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, 2026 жылы өткізілген NIST зерттеуі қызықты нәтиже көрсетті. Болат шегелерді дұрыс орнатқан кезде ағаш қаңқалардың қосылу нүктелеріндегі кернеу 34 пайызға дейін азаяды, төмен сапалы, арзан шегелер қолданған жағдаймен салыстырғанда.

Зерттеу жағдайы: Болат шегенің сапасыз қолданылуынан болған құрылыстың бұзылуы

2024 жылы жүргізілген аудит құлаған он екі ауыл шаруашылығына құрылыстарды зерттеді және олардың тапқаны өте қорқынышты болды. Бұл құрылыстардың оннан сегізі құрылыс кодтары талап ететіннен нақты отыз пайыз жұқа болған болат шегелерді пайдаланып отыр екен. Бұл мәселе уақыт өте келе қосылыстардың сырғанауына әкеп соқтырды, онда қабырғалар шатыр фермаларынан жылына шамамен жарты дюймдай ажырап бастады. Нәтижесінде, желдің жылдамдығы сағатына елу миль болған кезде, бұл ғимараттар күшейе алмай, құлап түсті. Сараптамаушылар құлағаннан кейінгі металлды зерттеген кезде, шегелерде тек 0,18% көміртегі бар екенін анықтады. Бұл өте төмен көрсеткіш, өйткені құрылымдық қосылыстар үшін қауіпсіз және осындай маңызды қосылыстар үшін 0,45% -дан 0,75% дейінгі көміртегі қажет.

Стратегия: Болат шегелердің техникалық сипаттамаларын құрылыс салмағына сәйкестендіру

Үш маңызды фактор болат шегелерді таңдаудың тиімділігін анықтайды:

1. Стержень конструкциясы : Тірек қабырғаларында бұрандалы сақиналы шегелер тегіс сақиналы шегелерге қарағанда 72% артық тартылуға тұрақты болып келеді
2. Диаметр-ұзындық қатынасы : 0,125 дюйм диаметрлі шеге қосылыстарда 1200 фунт күшке тұрақты болып келеді — 0,113 дюйм үлгілеріне қарағанда 40% жоғары
3. Материалдық тұрақтылық : Ылғалды ортада 25 жылдан кейін цинкпен қапталған болат шегелер 54% қапсыз нұсқаларға қарағанда 90% коррозияға тұрақты болып келеді

Бұл критерийлерге сәйкес шегелерді таңдау инженерлік жобалауы төмен болған қосылыстардың 23% ықтималдығын болдырмақ

Болат шегелердің сапасы мен беріктігі

Болат шегелердің беріктігі молекулалық деңгейде болатын процестерге байланысты. 2023 жылы ASTM International жариялаған зерттеу көміртегінің мөлшері туралы қызықты нәтиже көрсетті. Шегелердегі көміртегі 0,45%-дан 0,75%-ға дейін болған кезде, олар 1200-ден 1500 МПа-ға дейінгі созу беріктігіне жетеді. Осындай беріктік маңызды құрылымдық қосылыстарда пайдаланғанда пайдалы, өйткені олардың жаншылу күштеріне төтеп бере алады. Тұзды суға жақын аймақтар үшін өндірушілер көбінесе қоспаға хром қосады. Нәтижесінде, хромның мөлшері 12%-дан 18%-ға дейін болатын болғандықтан, бетінде қорғаныш оксидті қабат пайда болады. Бұл құбылыстың нәтижесінде, жағалау аймақтарындағы құрылысшылар кәдімгі болатқа қарағанда коррозия жылдамдығында 83% төмендеуін байқайды. Бұл қорытынды NACE International-ның өткен жылы шығарған материалдардың тұрақтылығы туралы ең соңғы есебінде көрсетілген.

Болат құрамы мен созу беріктігі: болат шегенің сенімділігін қамтамасыз ететін қасиеттері

Қаттылық пен икемділікті теңестіру үшін көміртегілі болат шегелерді суытқаннан кейін түзету өңдеу әдісіне салады. Құрылымдық бекітпелер институтының (2023) сынақтары осындай өңдеу шегенің тартылуына 37% дейін төзімділігін арттыратынын көрсетті. Алайда, көміртегінің мөлшері 0,8% асса, олардың сыпырттылығы артады, сондықтан құрылымдық сортты шегелер үшін ASTM A153 стандартын сақтау қажет.

Құрылымдық болат шегелердегі коррозияға төзімділік пен қоспаның мөлшері

Ыстық әктеу арқылы цинкпен қаптау (цинк мөлшері 85 мкм дейінгі) 95% салыстырмалы ылғалдылықта 25 жылдан астам уақыт бойы таттан қорғайды, осыны американдық цинктеушілер ассоциациясының (2024) тұзды буландыру сынағы арқылы дәлелденген. Аса қатаң жағдайларда екі фазалы болат шегелер (SAF 2205 қоспасы) 304-ші маркалы болат шегелерге қарағанда қаттылық тұрғысынан 12 есе төзімдірек болып келеді.

Талас тудырушы сұрақ: Барлық жоғары берікті болат шегелер бірдей тиімді ме?

Созулық беріктік маңызды болса да, 2024 жылғы Ғимараттар Қауіпсіздігі Коалициясының өрістік зерттеуі әртүрлі беттік өңдеу нәтижесінде 19% айырмашылық көрсететін бірдей 1,400 МПа шегелердің нақты әлсіреу қабілетінде әртүрлілік бар екенін анықтады. Бұл сейсмикалық аймақтарда кездесетін көп бағытты кернеу нүсқаларын жеткілікті дәлдікпен көшірмейтін қазіргі сынақ стандарттарының (ISO 3506 сияқты) тиімділігі туралы сұрақ туындатады.

Ағаш Құрылымдардағы Болат Шегелердің Беріктігі мен Ұзақ Мерзімді Өнімділігі

Ағаш Құрылымдардың Уақыт Өте Ұзақтығына Шеге Сапасының Әсері

Жақсы сапалы болат шегелер конструкциялық тігіс ретінде қызмет етіп, бәрін дұрыс ұстап тұрады. 2025 жылғы теңіз жағалауындағы ғимараттар туралы зерттеу нәтижелеріне қарағанда, ең жоғары сапалы болат шегелермен салынған ғимараттар сыртта 25 жыл өткеннен кейін өзінің беріктігінің 92 пайызын сақтап қалған екен. Сонымен қатар, арзан қосқыштармен салынған ғимараттар күшін анағұрлым тез жоғалтты, шамамен 40 пайызға тезірек бұзылды. Осы үлкен айырмашылықтың себебі – металдың құрамының жақсартылуында. Құрамында 0,35-0,55 пайызы көміртегі бар, сонымен қатар ыстық көмірілген цинкпен қапталған шегелер керілудің қайталануы мен коррозияға әлдеқайда төзімді болып келеді. Біз бұрын қарастырып өткен 2025 жылғы «Тұрақты құрылыс» есебінде былай делінген: ASTM A153 стандартына сәйкес сертификатталған шегелер пайдаланылған ғимараттарды жер сілкінісіне қарсы қайта жаңарту кезінде стандартқа сай келмейтін шегелер пайдаланылған ғимараттарға қарағанда анағұрлым аз жөндеу қажет болған.

Ұзақ мерзімді өнімділік салыстыруы: жоғары сапалы және төменгі сапалы болат шегелер

2025 жылғы құрылыс материалдарының талдауы экономикалық сортты құрылыстармен салыстырғанда 100 үйге шаққанда 2,4 миллион долларлық өмірлік шығын айырмашылығын көрсетеді. Әлбетте, сапалы шегелер бастапқыда 35% қымбат тұрса да, олардың ұзақ мерзімді тұтастығы экстремалды ауа райы немесе жер қозғалысынан кейін қымбат тұратын араласуларды болдырмақ.

Құрылымдық тұрақтылық үшін дұрыс шеге өлшемі, дизайны мен ортаға төзімділік

Құрылымдық тұрақтылық үшін дұрыс өлшемделіп жасалған болат шегелер материал беріктігін шынайы өнімділікпен ұштастыруға көмектеседі.

Құрылымдық тұрақтылық үшін дұрыс шеге өлшемі мен ұзындығының маңызы

Құрылымдар бойынша салмақ таралуы мен жан-жақтан күшке төтеп беру мәселесінде шегелердің өлшемінің маңызы зор. Зерттеулер кәдімгі 2 дюймдік гальваникалық шегеден 3 дюймдік шегеге ауысу қатты емес ағаш материалдарында ұстап тұру күшін 40% арттыратынын көрсетті. Бірақ шегенің өте үлкен болуы ағашты жарып кетуі мүмкін, ал тым кіші шеге қосылыстарда әлсіз нүктелер пайда болтырып, олар кернеуге төтеп бере алмайды, бұл жер сілкінісі жиі болатын аймақтардағы ғимараттар үшін өте маңызды. Ағаштың қалыңдығына сәйкес шегенің дұрыс ұзындығын таңдау шегенің түгелдей өтіп кетуін және ағашқа артық күш түсірмеуін қамтамасыз етеді. Бұл негізгі ереже ресми нұсқауларда, мысалы, ASTM F1667 стандартында жазылып алынған, бірақ тәжірибелі тұрғын үй салушылар осыны өз тәжірибелері арқылы біледі.

Ұстап тұру күшіне шеге конструкциясының әсері

Арнайы жасалған сабақтардың ұстау қабілетін бірнеше есе арттыратыны белгілі. Сақиналы сабақты болат шегелер ағаш талшықтарымен механикалық байланыс арқылы гладкий сабақтарға қарағанда ұтып алу күшін 300% арттырады. Тісті сабақты түрлері инженерлік ағаш материалдарындағы жүктеме төзімділігін арттырып, күшті желді аймақтардағы қиылу кернеу нүктелерін тиімді шешуге көмектеседі.

Болат шегелердің қоршаған орта әсерінен әсер етуі

Жақсы материалдар мен үздік материалдардың айырмашылығы олардың уақыт өткен сайын қатаң жағдайларда қаншалықты тұрақты екенінде. Солтүстік елді мекендердегі ғимараттарды мысалға келтірейік. Құрылысшылар гальванизацияланған шегелердің орнына нержавеющая болаттан жасалған шегелерді пайдаланса, ондай құрылыстар теңіз жағасында он жыл өткеннен кейін де тат белгілерін көрсетпейді. Бұл цифрлармен де расталады. Болаттың инженерлер термині бойынша 11,7 микрометр/метр/Цельсий градусына тең болатын жылу ұлғаю коэффициенті бар, яғни ол температура суықтан төмен түскенде де, ыстыққа көтерілгенде де тұрақты қалады. Бұл экстремалды ауа-райының ауытқуларын шыдайтын шатырлар үшін өте маңызды. Ал ең күшті жер сілкіністері болатын аймақтарда тағы бір артықшылық бар. 550 МПа беріктікке ие серпімді болат шегелер діріл кезінде стандартты нұсқаларға қарағанда 35 пайызға дейін көбірек энергия жұтады. Осы қосымша серпімділік жер дірілдеу кезінде бекіту орындарын бүтін ұстап тұруға көмектеседі, соның нәтижесінде бөлімдердің түгел ыдырауынан сақтайды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Құрылыста болат шегелердің маңызы қандай?

Болат шегелер қаңқалы құрылымдарда салмақты тасымалдау мен жан-жақты күштерді ұстап тұру үшін өте маңызды, сонымен қатар тұрақтылық пен жүктемені бөлу үшін қажет.

Төменгі сапалы шегелерді пайдалану құрылымдық бұзылуға не себеп болады?

Қажеттісінен аз көміртегісі бар немесе жұқа шегелерді пайдалану жалғарыңдардың сырғанауына және соған байланысты құрылымның құлауына әкеліп соғуы мүмкін, ерекше күшті жел жағдайында.

Ортасының конструкциясы шегенің жұмыс істеуіне қалай әсер етеді?

Тісшелі және сақиналы ортамен жасалған шегелер тегіс орталармен салыстырғанда шегенің ұстап тұру күші мен тартуға тұрақтылығын арттырады, сонымен олар жоғары жүктемелі қолданыстар үшін қолайлы.

Болат шегелерде көміртегінің мөлшері неге маңызды?

0,45% -дан 0,75% дейінгі көміртегі шегелерде құрылымдық қосылыстарда жаншылу күштеріне тұрақтылық үшін оптималды созу беріктігін қамтамасыз етеді.

Жоғары сапалы және төмен сапалы шегелердің арасындағы айырмашылық неде?

Премиум шегелер экономикалық сортты шегелермен салыстырғанда коррозияға тұрақтылығы, созу беріктігі және қызмет ету мерзімі жағынан артықшылық көрсетеді, соның нәтижесінде құрылымдық ақаулар саны азаяды және ұзақ мерзімді пайдалану құны төмендейді.