Болат құрылымды цех үшін көтермелі талаптарды түсіну
Крандар, машиналар және ауыр жабдықтар: статикалық, динамикалық және соққылы жүктемелер
Ауыр жағдайдағы болат цехтары үш түрлі жүктеме категориясымен жұмыс істейді: статикалық, динамикалық және соққылы; әрбірі әртүрлі фундамент жүйесін қолданады.
Статикалық жүктемелерге әдетте цех құрылымының өз салмағы, тұрақты орнатылған машиналар мен жабдықтар, сонымен қатар цехта сақталатын жабдықтар мен шикізаттар кіреді. Статикалық жүктемелер негіздің отыруға ұшырамауы үшін жеткілікті сығылу беріктігіне ие болуын және біркелкі тірек бетін сақтауын талап етеді.
Цехтағы қозғалмалы жабдықтар — мысалы, аспанға ілінген крандар, вилкалы погрузчиктер және конвейерлер — динамикалық жүктемелер туғызады. Статикалық жүктемелерден айырмашылығы, динамикалық жүктемелер конструкциялық қосылыстар мен негізде қайталанатын кернеулерді туғызып, усталыққа әкелуі мүмкін. Динамикалық жүктемелер негіз жүйесінің тербеліске және усталыққа шыдамды болуы үшін жеткілікті боксаль қаттылыққа ие болуын талап етеді. Бұл қайталанатын жүктемелер усталыққа әкелетін кран рельстері жүйесінде тағы да маңыздырақ.
Соққылы жүктемелер әдетте жоғары, қысқа мерзімді болады және крандардың қатты тоқтауы, құралдардың түсуі мен машиналардың қатты қуатының артуы салдарынан пайда болады. Бұл жүктемелердің әсерінен төзімді негіз жүйелерін жобалау қажет, олар шамадан тыс жүктемелерге төзуге және бағаналардың орнынан ығысуынсыз энергияны жұтуды қамтамасыз етуі керек.
Негіз жүйелерін жобалаған кезде бұл жүктемелерді бірге және әртүрлі комбинацияларда қарастырады. Әдетте ASCE 7-22 стандартындағы жүктеме коэффициенттері қолданылады, сонымен қатар қауіпсіздік шектері де ескеріледі. Дәл жүктеме бағалауы негіз жобалауы үшін өте маңызды. Жеткіліксіз жобаланған жүйелер дифференциалды отыруларға әкеледі, бұл кран рельстерінің орнынан ығысуына, есіктердің қызметінің бұзылуына және цехтың еденінің жазықтығының бұзылуына себеп болады.
Болат құрылымды цех қолданыстары үшін негіз түрлерін бағалау
Жер үстіндегі тақтадан жасалған негіз: Жоғары жүктеме көтергіштігі мен біркелкі ұстау қабілетін қамтамасыз ету
Жер деңгейінде орналасқан фундамент — дайындалған және тығыздалған табиғи негізге тікелей орнатылған біртұтас арматураланған темірбетон плитасы. Олар тұрақты және жақсы су өткізетін, жеткілікті тіреу қабілеті бар (жалпы айтқанда, ≥150 кПа) топырақта орналасқан цехтар үшін өте тиімді. Ол бағандардың реакцияларын, жабдықтардың табанының ауданын және пайдалы жүктемелерді тиімді таратады, нәтижесінде жер астындағы шоғырланған кернеулер азаяды, сондықтан жеке табандар немесе терең фундаменттер қажет емес.
Қазіргі заманғы тақталар кран дөңгелегінің қозғалысы немесе ауыр сақтау құрылғыларынан туындайтын шамадан тыс жинақталған жүктемелер сияқты интеграцияланған жүктемелер мен өрнектерді ескере отырып, құрылымдық күшейту элементтерін қосуға мүмкіндік береді. Мұндай жобалау болат бағандарды бекіту үшін орнатылған анкерлық болттар жиынтығымен үйлеседі. Жобалық пайдалы жүктемесі 5–10 кН/м² болатын ауыр жағдайлардағы цехтар үшін ACI 360R стандартына сәйкес жобаланған 300–450 мм қалыңдығындағы талшықпен күшейтілген тақта өте тиімді және құрылуы оңай болып табылады. Оның көптеген артықшылықтарына жер қазу көлемінің азаюы, құрылыс мерзімінің қысқаруы және жер асты коммуникацияларының сақталуы жатады.
Екінші жағынан, тақта-қабатты негіз өте сығылатын, өте кеңейетін немесе тоңға ұшырайтын топырақтардан тұратын алаңдар үшін қолайлы емес. Тығыздану, трещиналар пайда болуы және болат каркаспен байланыстың жоғалуы булдырмағыш кедергісі, периметрлік су ағызу жүйесі және төменгі қабаттың дұрыс деңгейленуі сияқты ылғалдылықты реттеу шаралары арқылы тиімді түрде бақылануы мүмкін.
Тіреуіш және тақтадан жасалған фундаменттер: болат конструкциялық цех алаңдары үшін әлсіз немесе айнымалы топырақтарға негізделген жобалау
Субсуффикстік жағдайларда сіз өте сығылатын, өте кеңейетін және тоңға ұшыраған топырақтармен, сонымен қатар айнымалы қабатты шағын құмдар мен толтырғыш материалдармен кездескен кезде, беткі фундаменттер құрылыстың дифференциалды немесе артықша отыруына әкеледі. Мұндай жағдайларда тіреуіш және тақтадан (мат) жасалған фундаменттер тиімді шешім болып табылады.
Тіреуіштер — қойылған алдын ала дайындалған темірбетон, орында құйылатын тесілген немесе микротіреуіштер — бағандар мен жабдықтардың жүктемелерін әлсіз беткі қабаттар арқылы тиімді тіреу қабаттарына (тығыз құм немесе тау жынысына) береді. Олар әсіресе крандарды ұстайтын бағандар үшін жақсы жұмыс істейді, мұнда нүктелік жүктемелер 1000 кН-нан асады және жел немесе сейсмикалық жүктемелерге байланысты боксаль тұрақтылығы маңызды болып табылады. Тіреуіштер тобы айналмалы машиналардың туғызған тербелістерінің таратылуын бақылауға көмектеседі.
Керісінше, плита негізі — бұл қатты, қалыңдығы арттырылған тақташа (әдетте 600–1200 мм), ол жалпы цехтың жүктемесін үлкен аумаққа таратады және сығылатын топырақта «жүзеді». Қысымның таралуын теңестіру арқылы плита негіздері дифференциалды отыруларды азайтады (орташа деңгейлік айырымдар мен жоғары су деңгейі бар аумақтар үшін идеалды). Плита негіздері терең негіздеу жүйелеріне қол жеткізу мүмкін болмаған кезде немесе жабдықтар біркелкі қатты еден тақташасы бойынша нақты допустимдіктерді талап еткен кезде тиімді болады.
Тіректер мен рафттар арасындағы таңдау мәселесіне біршама қатаң шешімдер жоқ. Таңдау геотехникалық зерттеулер мен құрылымдық жүктемелердің таралуы негізінде жүргізіледі. Құрылыс талаптары мен өмірлік цикл бойынша шығындар да таңдаудың элементтері болып табылады, бірақ олар екінші дәрежелі маңызға ие. Әрбір таңдауды дұрыс жасау үшін бұрғылау журналдары, СПТ/СПТ және зертханалық сынақтары бар геотехникалық есеп өте маңызды. Жүйелер вертикальды, боксты және айналдырушы қосылған жүктемелерге есептелуі керек, сонымен қатар белсенді сейсмикалық аймақтардағы әсерлер де ескерілуі тиіс.
Геотехникалық деректерді болат құрылымдық цехтың негізін жобалауға енгізу
Топырақты сынақтан өткізу нәтижелері бойынша негіз таңдауға әсер ететін негізгі көрсеткіштер
Негіздер әрқашан геотехникалық тұрғыдан жобаланған кезде ең жақсы болады. Болат цех үшін топырақтағы нақты аумаққа тән деректерді жинау міндетті. Аймақтық деректерге сүйеніп жобалау қабылданбайтын қаупін туғызады.
Ең маңызды параметрлер:
Жер қабатының рұқсат етілетін тірек қабілеті — СПТ (N-мәні) немесе СРТ (qc) бойынша есептеледі және плиталық жүктемелік сынақтар арқылы өрісте тексеріледі.
Жер қабатының сығылуы және жер қабаты реакциясының модулі (ks), олар отыру мен плитаға иілу талдауында қолданылады.
Су асты суының деңгейіндегі тербелістер мен маусымдық өзгерістер — су ағызу, көтеруші күш және суға төзімділік талдауында қолданылады.
Жер қабатының кеңеюі мен құлауы, әсіресе саз және басқа толтырғыш материалдарда, сонымен қатар ғимараттарға әсері.
Сейсмикалық аймақ класы (IBC/ASCE 7) фундаменттердегі серпімділік, бекіту және иілгіштікті анықтайды.
Бұл мәндер жүктеме траекториясына тікелей әсер етеді. Жоғарғы 3 м-де N₆₀ < 5 және жоғары пластикті саз болса, тірек таяқшаларын ұсынуға болады. Керісінше, егер N₆₀ > 15 және төмен сығылу қабілеті болса, кран арқалықтарының астында қалыңдатылған бөлігі бар ықшамдалған жерге қойылатын плита ұсынылады.
Бұл процестің негізгі бөлігі — құрылымдық және геотехникалық инженерияның ерте кезеңде интеграциялануы. Бағаналардың өлшемдері анықталады, қосылу түрлері таңдалады және фундаменттің жобасын құруға дейін жүктеме комбинациялары анықталады. Бұл процесс каркас пен фундаментті қайта жобалау қажеттілігін және қызмет көрсетудегі жеткіліксіздікті (егер еденде су жиналуы немесе рельстердің орналасуы бұзылса) болдырмауға көмектеседі.
Жер асты жағдайлары туралы біріктірілген білім негізінде әрбір сәтті ауыр жұмыс орындары сеніммен салынуға бастайды және шектеулерсіз аяқталады.
Жиі қойылатын сұрақтар
Сталь конструкциялық цехтарда статикалық, динамикалық және соққылы жүктемелер дегеніміз не?
Статикалық жүктемелер — бұл құрылым мен жабдықтардың салмағы. Динамикалық жүктемелер — жабдықтардың қозғалысы (кран мен тақтайша көтергіш жүктемелері). Соққылы жүктемелер — жабдықтың түсуі немесе секіруі кезіндегі жүктемелер (мысалы, машина іске қосылған кезде).
Сызықтық табан фундаменті дегеніміз не?
Жер деңгейінде орналасқан тақташа негізі — тығыздалған топырақ үстіне орналасқан арматураланған темірбетон тақташадан тұрады. Олар жұмыс орны үшін тұрақты негізде қолдануға қолайлы, себебі жүктемені біркелкі таратады және экономикалық тиімді.
Қашан тіреу немесе плита негіздері қажет?
Тіреу негіздері ғимаратты ұстай алмайтын әлсіз топырақ жағдайында қажет болады, сондықтан жүктемелерді тереңірек, бірақ тұрақтырақ топырақ қабатына беру керек. Ал плиталық негіздер, керісінше, консолидацияланатын топырақ түрлерінде қолданылады, яғни әлсіз топырақтағы отыруларды азайту үшін.
Негіз проекциялауында геотехникалық деректер неге маңызды?
Геотехникалық деректер негіз проекциялауына нақты алаң шарттарын талдау арқылы көмектеседі, сондықтан проекциялаушы топырақтың тіреу қабілетін, оның сығылуын, су асты деңгейінің орны/табанын және алаңның сейсмикалық классификациясын біледі.
Статикалық және динамикалық жүктемелер негіз проекциялауына әртүрлі әсер етеді?
Статикалық және динамикалық жүктемелер негізін жобалау үшін өте әртүрлі тәсілдерді қажет етеді. Статикалық жүктемелер құрылымды отыруға жол бермеу үшін топырақтың біркелкі сығылуға қарсы төзімділігін қамтамасыз ететіндей етіп салуды талап етеді, ал динамикалық жүктемелер құрылымды жүктемелердің циклдық кернеуіне қарсы төзімді элементтерден жасауды және топырақтың аса көп консолидацияланбауын қамтамасыз етуді талап етеді.