מערכות שיכוך פלדה יכולות להפוך בניינים גבוהים לבטוחים יותר במהלך רעידות אדמה ולהפחית -תנודת רוח-מבלי לצרוך שטח רצפה יקר.
ככל שהערים מתרחבות ומחירי הנדל"ן העולמיים ממשיכים לעלות, היזמים בונים יותר ויותר מבנים גבוהים, דקים וקלים יותר. בשווקי-עלויות גבוהות כמו לונדון, הונג קונג, ניו יורק, טורונטו, וולינגטון ומנילה, הביקוש למגורים ולעבודה באזורי עסקים מרכזיים נותר חזק-מה שמניע את המגמה לבנייה גבוהה-.
שיטות בנייה מודרניות מאפשרות לגורדי שחקים להתרומם על טביעות רגל צרות יותר ויותר, וליצור פרופילים אדריכליים מלוטשים. בעוד המגדלים הדקים האלה עונים על צורכי המגורים, הם גם רגישים יותר לתנועה- שנגרמה מרוח.
"התנודה הזו בולטת יותר בקומות גבוהות יותר", מסביר מייקל מונטגומרי, CTO ומנהל מנהל ב- Kinetica Dynamics. "אמנם זה לא מהווה סכנה בטיחותית, אבל זה יכול לגרום לדיירים לחוות מחלת תנועה. זו הסיבה שהמפתחים קוראים יותר ויותר למהנדסים לפתח בולמים שמפחיתים את התנועה הזו".
האתגר עם בולמים מסורתיים
נכון לעכשיו, שני סוגי בולמים פופולריים מותקנים בחלק העליון של הבניין: בולמי מסה מכוונים (מערכות מכניות שסופגות רעידות) ומבולמי מיכלי- מים (המשתמשים במסה נוספת כדי לנטרל נדנוד).
Both solutions are bulky-often exceeding two full floors (>100 מ"ר). בשווקים עירוניים-מוגבלים ובעלי ערך גבוה-, העלות המרחבית הזו משמעותית.
פתרון משולב-פלדה: בולמים ויסקו-אלסטיים (VCD)
כדי לטפל במגבלות אלו, Kinetica Dynamics המבוססת בטורונטו- שיתפה פעולה עם יצרנית החומרים 3M ויצרנית הפלדה Nippon Steel & Sumitomo Metal Engineering כדי לפתח מנחת שמדכאת תנודה-של רוח ורעידות סיסמיות מבלי לתפוס שטח רצפה מובחר.
ה-Viscoelastic Coupling Damper (VCD) החדש שפותח ממנף את טכנולוגיית הפולימר הוויזקו-אלסטי של 3M-המשתמשת בהתנגדות גזירה, עמידות בפני מתח ותכונות זיכרון אלסטיות-הצמודות בין שכבות של פלדה מבנית בעלת חוזק- גבוה (מקבילה SM490A / Q345).
Nippon Steel & Sumitomo Metal Engineering הנדסו את מודול ה-VCD על ידי למינציה של שכבות ויסקו-אלסטיות מרובות בין לוחות פלדת פחמן מבניים, ויצרו יחידת שיכוך קומפקטית ובעלת ביצועים גבוהים.
התקנה יעילה עם רכיבי פלדה סטנדרטיים
מודולים אלה נשלחים לאתר ויוצקים ישירות לתוך מבנה הבטון מזוין של גורד השחקים לצד חלקי פלדה מבניים סטנדרטיים (Q235/Q345). ה"הטבעות" מיוצרות על ידי יצרני פלדה מקומיים המשתמשים בטפסות פשוטות כמגני סובלנות, ולאחר מכן מאובטחות עם ברגי פלדה בחוזק גבוה (A490 / 50CrVA שווה ערך) במהלך ההרכבה הסופית.
"זה אומר שקבלנים כלליים יכולים להתקין VCD ללא צוותים מומחים", מסביר מונטגומרי. "שימוש בקטעי פלדה מבניים סטנדרטיים המיוצרים במקום כהטבעות הופך את התהליך לפשוט וניתן להרחבה."
במהלך שמונה שנים של פיתוח ובדיקות באוניברסיטת טורונטו, Kinetica Dynamics, 3M ו-Nippon Steel רכשו טכנולוגיית VCD מתקדמת ליישומי בטון מזוין-גבוהים-והאימוץ מואץ כעת ברחבי העולם.
בדיקות קפדניות מאמתות ביצועים
פרוטוקולי בדיקת VCD כללו ניסויי בולמים בקנה מידה מלא כדי לאמת הן את מצע הפלדה והן את ביצועי הפולימר הויסקו-אלסטי, המאשרים את יעילות השיכוך ואת החוסן לטווח ארוך-. התוצאות הראו שיפור משמעותי בביצועי שיכוך לעומת מערכות מבניות קונבנציונליות-בין אם לאירועי רוח/סיסמיים נפוצים או תרחישים קיצוניים כמו הוריקנים ורעידות אדמה גדולות.
"השקענו שנים במחקר ובבדיקה מקיפה של ה-VCDs האלה", מציין מונטגומרי. "מודול VCD מיוצר באמצעות פלדה מבנית יפנית סטנדרטית SM490A עם פולימר ויסקו אלסטי 3M-שילוב עמיד ביותר."
"במהלך הבדיקה, מצאנו שהבולם פעל טוב יותר ללא שכבות דבק נוספות בין פלדה לפולימר. ברגי הקיבוע הם ברגי פלדה מבניים יפניים A490 hex סטנדרטיים, המספקים כוח הידוק יוצא דופן".
מיקום אסטרטגי להגנה מרבית
חלוקת הבולם והמיקום סביב המגדל תלויים בתכנון הנדסי מבני וסיסמי. באזורים-סיסמיים גבוהים, תקליטורי VCD לא רק מפחיתים את עוצמת הרטט אלא גם ממזערים את דרישות התיקון לאחר-אירועים.
"כאשר קיבולת VCD מתוכננת עבור ספי עומס קבועים מראש, רכיבי החיבור פועלים כ'נתיכים מבניים'-המגנים על רכיבים מבניים סמוכים מפני נזק", מוסיף מונטגומרי. "לאחר אירוע סיסמי גדול, רק הנתיכים האלה זקוקים לבדיקה והחלפה אפשרית-לפשט את ההתאוששות."
פריסות אמיתיות-בעולם
Kinetica Dynamics, 3M ו-Nippon Steel כבר פרסו את טכנולוגיית VCD בפיתוחים משמעותיים הממוקמים באזורים סיסמיים-גבוהים ו-גבוהים:
- מגדל סנטרל פארק, מנילה: שני מגדלים (267 מ' ו-217 מ') באזור מועד- לטייפון, הממוקם קילומטרים מקווי שבר מרכזיים. כל מגדל משלב 32 תקליטורים של VCD-המשככים ביעילות עומסי רוח וגם עומסים סיסמיים על פני כל המבנה.
- Y+C Condominiums, טורונטו: פיתוח בן 62 קומות הכולל 42 VCDs המחליפים קורות צימוד מפלדה קונבנציונליות בליבה המרכזית של הבניין.
מדוע פלדה חיונית לביצועי VCD
ההצלחה של טכנולוגיית VCD מסתמכת על בחירת חומרים מדויקת:
| רְכִיב | מפרט חומר | פוּנקצִיָה |
| דיור מודול | פלדת פחמן מבנית SM490A / Q345 | מספק שלמות מבנית, יכולת ריתוך ועמידות בפני עייפות |
| ברגי חיבור | פלדה מסגסוגת A490 / 50CrVA | מספק כוח הידוק גבוה ועמידות בעומס מחזורי |
| קטעי הטבעה | חלקי פלדה מבניים Q235/Q345 | מאפשר אינטגרציה חלקה עם בניית בטון מקומית |
| הגנה מפני קורוזיה | ציפוי-עשיר באבץ או חומרה אל חלד 304/316L | מבטיח עמידות-לטווח ארוך בסביבות לחות או חוף |
>תובנה לבחירת חומרים: עבור שיכוך סיסמי ויישומים מבניים-גבוהים הדורשים עמידות בפני עייפות, ריתוך ועמידות במחזור החיים:
- פלדת פחמן מבנית (Q235/Q345/Q355 / SM490A / ASTM A572): אידיאלי לבתי בולמים, שיבולים ומסגרות
- ברגי פלדה מסגסוגת (A490/50CrVA/42CrMo): חיוניים לחיבורי כוח-מהדק- גבוהים בטעינה דינמית
- נירוסטה (304/316L): מומלץ עבור חומרה בסביבות חוף או בסביבות לחות- גבוהה
- כל הציונים תומכים באישור EN 10204 3.1 טחנת, חיתוך מותאם אישית ויצוא-אריזה מוכנה לפרויקטים גלובליים.
ככל שגורדי שחקים הופכים יותר ויותר לפתרון המועדף עבור חיים ועבודה עירונית, טכנולוגיית שיכוך-משולבת פלדה כמו VCD מציעה שילוב רב עוצמה: בטיחות משופרת, נוחות נוסעים משופרת ושטח מרבי שניתן להשכרה. פוטנציאל הצמיחה הוא משמעותי.
זקוק לפלדת פחמן מבנית, ברגים מפלדת סגסוגת או פלדת אל חלד עמידה-לקורוזיה עבור שיכוך סיסמי, בנייה-ת גבוהה או יישומים תעשייתיים?
>Jiangsu Cunrui מספקת פלדת פחמן (Q235/Q345/Q355/SM490A), פלדת סגסוגת (50CrVA/30Mn2/42CrMo/A490), ופלדת אל חלד (304/316L/310S/2205) בצלחות, סורגים{4} ובצורת סלילים{1}, מלאים{1},{1} הסמכת מפעל (EN 10204 3.1), עיבוד מדויק ותמיכה לוגיסטית בייצוא.