Челичне конструкције се у великој мери користе у модерној архитектури због својих заслуга као што су висока чврстоћа и брза конструкција. Без обзира на то, да би се гарантовао дугорочан - стабилан рад челичних - зграда, дизајн трајности је од виталног значаја. У наставку се разрађује како да се продужи век трајања челичних - зграда кроз рационално пројектовање са више аспеката.
И. Разматрање фактора животне средине
1. Анализа климатских услова
Климатски услови се значајно разликују у различитим регионима, вршећи различите утицаје на трајност челичних конструкција. У регионима високе - температуре, челик је склон пузању, што смањује носивост конструкцијског оптерећења -. У хладним регионима, челик може искусити хладнокртост, што доводи до пада жилавости. У приобалним областима, висока - влажност и слана - окружење магле могу да убрзају корозију челика. На пример, зграде са челичном - структуром у кинеском региону Јужног кинеског мора кородирају много брже од оних у унутрашњим областима због дуготрајне - изложености високој температури, високој влажности и ерозији слане - магле. Дакле, пре пројектовања, неопходно је свеобухватно разумети локалне климатске податке, укључујући температуру, влажност, падавине, сунце, итд., и у складу са тим усвојити циљане заштитне мере.
2. Процена индустријског окружења
Ако се зграда са челичном - структуром налази у области индустријске производње, ерозију челика индустријским отпадним гасом, отпадном водом и остацима треба узети у обзир. На пример, око хемијских предузећа, кисели гасови као што су сумпор-диоксид и хлороводоник у отпадном гасу ће хемијски реаговати са челиком у влажном окружењу, убрзавајући корозију. Отпадна вода која садржи тешке - јоне метала које генеришу металуршка постројења такође ће изазвати корозију ако дође у контакт са челичном конструкцијом. Током процеса пројектовања потребно је проценити састав, концентрацију и шеме емисије индустријских загађивача и применити ефикасне заштитне мере.
ИИ. Избор материјала и оптимизација перформанси
1. Избор челика отпорног на корозију -
За зграде са специфичним захтевима за издржљивост, може се изабрати челик за временске услове. Челик за временске услове може да формира густ оксидни заштитни филм у атмосферском окружењу, спречавајући даљу корозију. Његова отпорност на корозију - је 2 - 8 пута већа од отпорности обичног угљеничног челика. На пример, у неким отвореним - ваздушним мостовима и индустријским фабричким зградама, примена челика за отпорност на временске услове може значајно да продужи век трајања конструкције. Поред тога, нерђајући челик такође показује одличну отпорност на корозију - и често се користи у зградама са високим захтевима за издржљивост и естетику, као што су декоративне челичне конструкције великих комерцијалних зграда.
2. Усклађивање својстава челика
Неопходно је осигурати да чврстоћа, жилавост, заварљивост итд. челика буду добро - усклађени. Иако челик високе чврстоће - може повећати носивост конструкцијског оптерећења -, може жртвовати одређену жилавост. У подручјима подложним земљотресима -, челик са добром комбинацијом чврстоће и жилавости треба да буде приоритет да би се обезбедила безбедност и издржљивост конструкције под дејством земљотреса. У међувремену, заварљивост челика треба узети у обзир како би се избегла деградација својстава челика током процеса заваривања, што би могло утицати на укупну издржљивост конструкције.
ИИИ. Оптимизација пројектовања конструкција
1. Дизајн тако да се избегне акумулација воде и прашине
Акумулација воде може задржати челик у влажном стању на дужи период, убрзавајући корозију. Акумулација прашине може да адсорбује влагу, формирајући раствор електролита и изазивајући електрохемијску корозију. Приликом пројектовања крова, потребно је поставити одговарајући нагиб за одводњавање како би се осигурало да кишница брзо отиче. Генерално, нагиб дренаже не би требало да буде мањи од 5%. За делове који су подложни акумулацији прашине, као што су спојни чворови челичних греда и стубова, површина треба да буде што глаткија како би се смањила вероватноћа акумулације прашине. Штавише, треба успоставити редовне пролазе и објекте за чишћење како би се особљу за одржавање олакшало чишћење прашине.
2. Смањење концентрације стреса
Подручја концентрације напона - су склона настанку и ширењу пукотина, смањујући трајност структуре. У пројектовању челичних конструкција треба избегавати нагле промене у попречним пресецима компоненти -, на пример, усвајањем постепеног прелазног облика - пресека. За делове са рупама, зарезима и сл. треба предузети одговарајуће мере за ојачање, као што је постављање арматурних прстенова или плоча око рупа. Штавише, облик и положај заварених шавова треба да буду дизајнирани рационално како би се избегла концентрација шава, смањио заостали напон заваривања и ублажио утицај концентрације напона на трајност конструкције.
ИВ. Дизајн против - заштите од корозије и пожара -
1. Дизајн премаза против корозије -
Типично се користи вишеслојни - систем премаза против корозије -, који се углавном састоји од прајмера, међуслоја и завршног премаза. Прајмер, који је у директном контакту са челичном површином, служи за спречавање рђе и побољшање адхезије. Може се изабрати прајмер богат епоксидним цинком -, јер његов висок садржај цинка обезбеђује катодну заштиту челика. Међуслој углавном функционише да испуни и повећа дебљину премаза, побољшавајући перформансе заштите премаза. Погодан избор је епоксидни средњи слој од гвожђе оксида. Завршни премаз се користи за заштиту прајмера и међуслоја, истовремено пружајући декорацију и отпорност на временске услове, као што је акрилни полиуретански завршни премаз. Укупна дебљина премаза се одређује према окружењу употребе. Генерално, не би требало да буде мањи од 120 μм у затвореним окружењима и не мањи од 150 μм у спољашњим или корозивним окружењима.
2. Дизајн противпожарне - заштите
На основу захтева за степен заштите од пожара - зграде, треба изабрати одговарајуће мере заштите од пожара -. За зграде са челичном - конструкцијом са високим захтевима за заштиту од пожара -, могу се користити дебели премази - премазани против пожара -. Дебљина премаза се углавном креће од 8 - 50мм, а граница отпорности на ватру - може да достигне 2 - 3 сати. Ватроотпорне - плоче, као што су плоче од камене вуне и вермикулитне плоче, такође се могу користити за облагање. Ове плоче не само да имају добру отпорност на ватру - већ нуде и одређене топлотне - изолације и топлотне - ефекте изолације. Приликом пројектовања заштите од пожара -, кључно је да се обезбеди компатибилност између слоја отпорног на ватру - и слоја против - корозије како би се избегле било какве негативне интеракције.
В. Дизајн одржавања и надзора
1. Формулисање плана одржавања
Током фазе пројектовања, треба формулисати детаљан план одржавања, специфицирајући циклус одржавања, садржај одржавања и методе одржавања. Редовно проверавајте интегритет површинског премаза челичне конструкције. Ако се открије било какво оштећење, љуштење итд., одмах га поправите. Спроведите редовна испитивања која нису - деструктивна на кључним деловима структуре, као што су ултразвучно испитивање и испитивање магнетним честицама, да бисте проверили да ли постоје дефекти попут пукотина. Истовремено, пратите деформацију конструкције, померање итд., како бисте благовремено открили потенцијалне безбедносне опасности.
2. Дизајн система за праћење
За велике зграде - или важне челичне - структуре, може се дизајнирати систем за праћење на мрежи. Инсталирањем сензора на кључним деловима конструкције, параметри као што су напон, деформација, температура и влажност конструкције могу се пратити у реалном - времену. Подаци о праћењу се преносе на платформу за управљање преко технологије Интернета ствари. Кроз анализу података и моделе раног упозорења -, абнормалне ситуације у структури могу се одмах открити, а мере одржавања се могу предузети унапред како би се обезбедила трајност и безбедност структуре. На пример, у челичним конструкцијама мостова великих размера -, систем за праћење на мрежи може у реалном времену - да прати стање конструкције под утицајем оптерећења возила и фактора околине, пружајући научну основу за одлуке о одржавању.