Ծանր բեռների ազդեցությունը շինարարական կառույցների վրա

Ծանր բեռների ազդեցությունը շինարարական կառույցների վրա

Քաղաքացիական ճարտարագիտության մեջ շենքը ավելին է, քան պարզապես բետոնի և պողպատի ամուր կույտ։ Դրա թվացյալ պարզ ձևի հետևում թաքնված է կառուցվածքային համակարգ, որը նախատեսված է տասնամյակներ, նույնիսկ հարյուրավոր տարիներ դիմակայելու տարբեր ուժերին և բեռներին։ Շենքի անվտանգության և ծառայության ժամկետի ամենակարևոր գործոններից մեկը դրա քաշի բեռն է՝ թե՛ շենքի տարրերից, թե՛ մարդկային և շրջակա միջավայրի գործունեությունից։ Այս հոդվածը քննարկում է, թե ինչպես են քաշի բեռները ազդում շինարարական կառույցների վրա, բեռների տեսակները, որոնց վրա դրանք ազդում են, և դրանց հետևանքներն ու պլանավորման ռազմավարությունները։

Շենքերի վրա բեռների հասկացության ըմբռնումը

Ընդհանուր առմամբ, շենքի վրա ազդող բեռը կառուցվածքային տարրերի վրա ազդող բոլոր ուժերն են: Այս բեռները փոխանցվում են որոշակի ուղիներով՝ հատակի սալերից դեպի գերաններ, գերաններից դեպի սյուներ, ապա դեպի հիմքեր և վերջապես դեպի գետնին: Բեռի աճին զուգընթաց, այդ ուղիների երկայնքով գտնվող յուրաքանչյուր տարր պետք է ունենա բավարար հզորություն՝ փլուզումը կանխելու համար:

Ծանր բեռները միշտ չէ, որ նշանակում են «ծանր» անզեն աչքով: Արդյունաբերական մեքենաները, փաստաթղթերով լի արխիվային պահարանները, տանիքի ջրամբարները, մարդկանց բազմությունը կամ նույնիսկ նյութերի կուտակումը մեկ վայրում կարող են զգալիորեն մեծացնել բեռը: Եթե ​​հաշվի չառնվի նախագծման փուլից, այս աճը կարող է հանգեցնել ճաքերի, չափազանց շեղման, հիմքի նստեցման և նույնիսկ փլուզման:

Կառուցվածքների վրա ազդող բեռների տեսակները

Շենքերի նախագծման մեջ բեռները սովորաբար խմբավորվում են մի քանի հիմնական կատեգորիաների՝

1. Մեռյալ բեռ
Մշտական ​​բեռնվածությունը շենքի բաղադրիչների, ինչպիսիք են հատակի սալերը, գերանները, սյուները, պատերը, տանիքները, ձևավորումները, առաստաղները և անշարժ կառույցները, մշտական ​​քաշն է: Իր մշտական ​​բնույթի պատճառով, մշտական ​​բեռնվածությունը առկա է շենքի ողջ կյանքի ընթացքում: Եթե ընտրվում են ավելի ծանր նյութեր (օրինակ՝ թեթև միջնապատերի փոխարեն օգտագործվում են ամուր աղյուսե պատեր), մշտական ​​բեռնվածությունը մեծանում է՝ սյուների և հիմքերի վրա լրացուցիչ պահանջներ առաջացնելով:

2. Կենդանի բեռ
Կենդանի բեռները առաջանում են մարդկային գործունեությունից և տարածքի օգտագործումից՝ բնակիչներ, կահույք, սարքավորումներ, տրանսպորտային միջոցներ (բազմահարկ կայանատեղիում) և պահեստավորված ապրանքներ: Կենդանի բեռները կարող են տարբեր լինել և որոշակի իրավիճակներում կարող են զգալի լինել, օրինակ՝ լիքը դահլիճում կամ ծանր բեռներով պահեստում: Տարածքի գործառույթը սահմանելու սխալները կարող են վտանգավոր լինել. դասական օրինակ է գրասենյակը պահեստի վերածելը՝ առանց կառուցվածքային գնահատման:

3. Շրջակա միջավայրի բեռ
Շրջակա միջավայրի բեռները ներառում են քամու բեռները, երկրաշարժի բեռները, տեղումների բեռները և որոշ շրջաններում՝ ձյան բեռները (Ինդոնեզիայի համատեքստից դուրս): Չնայած զանգվածի առումով միշտ չէ, որ «ծանր» են, քամու և երկրաշարժերի կողմնային ուժերը կարող են հավասար կամ նույնիսկ գերազանցել ուղղահայաց բեռները կառուցվածքային կայունության վրա ունեցած իրենց ազդեցության առումով:

4. Հատուկ բեռներ
Հատուկ բեռները ներառում են թրթռացող մեքենաներից, կռունկներից, հեղուկի բաքերից առաջացող բեռները, հարվածային բեռները և շինարարության ընթացքում առաջացող ժամանակավոր բեռները: Արդյունաբերական շենքերում մեքենաների բեռները կարող են առաջացնել թրթռումներ, որոնք արագացնում են նյութի հոգնածությունը և նվազեցնում հարմարավետությունը:

Ինչպես են քաշի բեռները ազդում կառուցվածքային տարրերի վրա

1. Հատակի սալիկներ և գերաններ. շեղումներ և ճաքեր
Երբ հատակի վրա ազդում են ծանր բեռներ, սալիկներն ու գերանները դիմադրում են ծռման ուժերին: Եթե բեռնվածքը գերազանցում է բեռնունակությունը, բետոնի լարվածության գոտում առաջանում է չափազանց շեղում (հատակը կարծես թե թեքվում է) և ճաքեր: Փոքր ճաքերը կարող են ընդունելի լինել, բայց մեծ ճաքերը կարող են խաթարել գործառույթը, վնասել վերջնական մակերեսը, արագացնել ամրանների կոռոզիան և նվազեցնել կառուցվածքի բեռնունակությունը:

Երկարատև շենքերում, հեծանների և սալիկների նախագծման ժամանակ պետք է հաշվի առնվի ոչ միայն ամրությունը, այլև կոշտությունը: Բետոնի սողալու պատճառով կրկնակի ծանրաբեռնվածությունը կարող է երկարատև ժամանակահատվածում մեծացնել շեղումը:

2. Սյուներ. ծռում և սեղմման ձախողում
Սյուները հիմնական տարրերն են, որոնք ուղղահայաց բեռներ են փոխանցում հիմքին: Աճող քաշի բեռները կարող են սյուների աշխատանքին մոտեցնել իրենց սեղմման կարողության սահմաններին: Բարակ սյուների դեպքում նույնպես մեծանում է ծռման ռիսկը: Սյուների փլուզումը հաճախ կարևոր է, քանի որ այն կարող է առաջացնել աստիճանական փլուզում, որտեղ մեկ տարրի փլուզումը հանգեցնում է մյուս տարրերի շղթայի փլուզմանը:

3. Կառուցվածքային պատեր և միջուկներ. Կողմնային ուժերի նկատմամբ դիմադրություն
Բազմահարկ շենքերում երկրաշարժի և քամու բեռները գերիշխող գործոններ են: Միջուկը և կտրող պատերը օգնում են դիմակայել կողմնային ուժերին՝ կանխելով չափազանց տատանումները: Առանձին հարկերի ծանր քաշը նույնպես ազդում է շենքի դինամիկ արձագանքի վրա երկրաշարժի ժամանակ, քանի որ ավելի մեծ զանգվածը առաջացնում է ավելի մեծ իներցիոն ուժեր:

4. Հիմք. նստվածք և հողի կրողունակություն
Հիմքը կրում է շենքի ամբողջ կուտակված քաշը։ Երբ բեռի քաշը չի համապատասխանում հողի կրողունակությանը, տեղի է ունենում նստվածք։ Միատարր նստվածքը կարող է հանդուրժելի լինել, բայց դիֆերենցիալ (անհավասար) նստվածքը վտանգավոր է, քանի որ այն կարող է հանգեցնել կառուցվածքի և պատերի ճաքերի, դռների և պատուհանների խցանման և նույնիսկ կոմունալ ծառայությունների վնասման։

Փափուկ հողը կամ ամբարտակը շատ զգայուն են ծանր բեռների նկատմամբ: Հետևաբար, որոշակի պայմաններում անհրաժեշտ են խորը հիմքեր, ինչպիսիք են փորված կույտերը կամ հողի բարելավումը:

Ծանր բեռների ազդեցությունը շենքի աշխատանքի և կյանքի տևողության վրա

Ծանր բեռները կարող են ազդել կառույցների վրա ոչ միայն «փլուզվել-չփլուզվել» համատեքստում, այլև երկարաժամկետ շահագործման առումով.

1. Նյութի հոգնածություն այն տարրերում, որոնք կրում են բազմակի բեռներ, ինչպիսիք են կայանատեղիի հատակները։
2. Արմատուրայի արագացված կոռոզիա՝ ջրի և օդի ներթափանցման ուղիներ բացող ճաքերի պատճառով:
3. Ոչ կառուցվածքային վնաս, օրինակ՝ ճաքճքած առաստաղներ, կոտրված սալիկներ կամ տեղաշարժված միջնապատեր։
4. Հարմարավետության նվազում, օրինակ՝ հատակին չափազանց մեծ թրթռում ակտիվության կամ մեխանիզմների պատճառով։

Այլ կերպ ասած, «դեռ կանգուն» շենքը պարտադիր չէ, որ անվտանգ և հարմարավետ լինի, եթե ծանր բեռը պատշաճ կերպով չի կառավարվում։

Ծանր բեռների դեմ պայքարի պլանավորման ռազմավարություններ

Որպեսզի կառուցվածքը կարողանա դիմակայել ծանր բեռներին, սովորաբար կիրառվում են հետևյալ քայլերը.

1. Ստանդարտների հիման վրա բեռի հաշվարկ
Ինժեներները օգտագործում են նախագծման ստանդարտներ (օրինակ՝ SNI)՝ տարածքի գործառույթի հիման վրա նախագծային բեռնվածքի մեծությունները որոշելու համար՝ բնակելի, գրասենյակային, դպրոցական, պահեստային, կայանատեղի և այլն: Անվտանգության գործոնները կիրառվում են նաև բեռնվածքի տատանումները և նյութական անորոշությունները կանխատեսելու համար:

2. Ճիշտ կառուցվածքային համակարգի ընտրություն
Ծանր բեռներով և մեծ թռիչքներով շենքերը հաճախ պահանջում են ավելի ամուր կառուցվածքային համակարգեր, ինչպիսիք են նախալարված հեծանները, պողպատե շրջանակները կամ բետոնի և պողպատի համադրությունը (կոմպոզիտային): Բարձր շենքերի համար բետոնե միջուկների և մոմենտային շրջանակների համադրությունը կարող է մեծացնել երկրաշարժի և քամու դիմադրությունը:

3. Տարրերի հզորության ավելացում
Եթե ​​ծանր բեռները անխուսափելի են, օրինակ՝ պահեստում կամ գործարանում, կառուցվածքային տարրերը կարող են մեծացվել, բետոնի տեսակները բարելավվել, ամրացումները մեծացվել կամ ավելի բարձր հզորությամբ պողպատե պրոֆիլներ օգտագործվել։ Սակայն այս ավելացված հզորությունը նաև մեծացնում է մաշված բեռնվածքը, ուստի օպտիմալացումը կարևոր է։

4. Շեղման և թրթռման կառավարում
Նախագծում առաջնահերթություն է տրվում ոչ միայն ամրությանը, այլև կոշտությանը: Շեղումները սահմանափակված են՝ հատակի թեքվելը և ոչ կառուցվածքային տարրերի վնասումը կանխելու համար: Դինամիկ բեռների դեպքում անհրաժեշտ է տատանումների վերլուծություն՝ համոզվելու համար, որ կառուցվածքի բնական հաճախականությունները չեն ռեզոնանսվում մեքենաների կամ այլ գործողությունների հետ:

5. Գործառույթների փոփոխությունների ընթացքում ստուգում և գնահատում
Շենքի գործառույթի փոփոխության դեպքում առաջանում են բազմաթիվ խնդիրներ. տունը դառնում է բիզնես, գրասենյակը՝ պահեստ, կամ տանիքին տեղադրվում է մեծ ջրամբար: Բեռը մեծացնող ցանկացած փոփոխություն պետք է ուղեկցվի մասնագետի կողմից կառուցվածքային գնահատմամբ: Անհրաժեշտության դեպքում կարող են իրականացվել վերանորոգման աշխատանքներ, ինչպիսիք են՝ հեծանների, պատյանային սյուների ավելացումը կամ պողպատե/FRP թիթեղների տեղադրումը:

Եզրակացություն

Շենքերի կառուցվածքների վրա ծանր բեռների ազդեցությունը լայնածավալ է՝ հատակների ճաքերից և շեղումներից մինչև սյուների ծռման ռիսկի աճը, ինչպես նաև հիմքերի նստեցումը՝ հողի անբավարար կրողունակության պատճառով: Ծանր բեռները նաև մեծացնում են երկրաշարժի նկատմամբ արձագանքը, քանի որ զանգվածի աճը առաջացնում է ավելի մեծ իներցիոն ուժեր: Հետևաբար, կառուցվածքային նախագծումը պետք է համապատասխանի ստանդարտներին, հասկանա շենքի գործառույթը, ընտրի համապատասխան կառուցվածքային համակարգը և հաշվի առնի ինչպես ամրությունը, այնպես էլ կոշտությունը:

Վերջին հաշվով, անվտանգ շենքը ոչ միայն այն է, որը ամուր տեսք ունի, այլև այն է, որը նախագծված է այն բեռների մանրակրկիտ ըմբռնման հիման վրա, որոնք այն կրելու է այսօր և գալիք տարիներին։