EN
Тез сілтемелер
Құрылыс кезінде қандай материалдарды таңдауымыз салмақтың әсеріне қаншалықты төтеп бере алатынына және архитекторлардың өздерінің дизайндарымен қаншалықты икемді болуына әсер етеді. Арматураланған темірбетон қысу күштеріне қарсы өте берік, сондықтан оны биік ғимараттардың фундаменттері мен орталық бөліктерін салу үшін кеңінен пайдаланады. Құрылымдық болат, керісінше, созылуға көбірек төтеп бере алады, бұл тіреуіш бағандарсыз үлкен кеңістікті қамти алатын ірі шатыр құрылымдарын жасауға мүмкіндік береді. Ғимараттар әртүрлі ауа-райы жағдайларын да шыдай алуы керек. Ылғалдан зақымдану және уақыт өте келе температураның өзгеруі құрылыс кезінде дұрыс шешілмесе, соңында олардың құрылымына теріс әсер етеді. Мысалы, қиылысқан қабатты құрылыс үшін арналған тақтай (CLT). Бұл заманауи ағаш өнімі дизайнерлерге бұрын қымбат болат шешімдерін қажет ететін қызықты пішіндер мен ашық жоспарлау мүмкіндігін сақтай отырып, қатты құрылымдық өнімділік ұсынады. Кейбір соңғы жобалар дәстүрлі материалдардың эстетикалық және инженерлік талаптарды бір мезгілде қанағаттандыруы қиын болатын иілген қабырға бөліктеріне дейін CLT-ны енгізді.
Дұрыс материалдарды таңдау олардың беріктік қасиеттеріне, әртүрлі орталарға қалай жауап беретініне және әртүрлі жүктемелерге шыдай алатынына байланысты. Тұзды ауа заттарды жеп жатқан теңіз жағалауына жақын аймақтарда құрылысшылар көбінесе цинкпен қапталған болат немесе талшықпен арматураланған темірбетон сияқты коррозияға төзімді материалдарды таңдайды. Өрт қаупі бар аймақтарда оңай тұтанбайтын материалдар қажет, сондықтан ондай жерлерде тас пен кірпіш кеңінен қолданылады. Материалдардың әрқайсысы шынымен не істей алатынын қарастырсақ, алдын-ала дайындалған темірбетон көпір тіреулері сияқты үлкен статикалық жүктемелер үшін өте жақсы жұмыс істейді. Алайда, жер сілкінісі кезінде ғимараттардың иілуі қажет болғанда, қабаттасқан үгітілген ағаш (LVL) сияқты материалдар вибрацияларды сынбай-ақ сіңіруге қабілетті болғандықтан жақсырақ нәтиже береді. Бұл аспектілердің барлығын дұрыс орындау құрылыстардың жөндеу қажет болмас бұрын ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз етеді. Кейбір зерттеулер осындай тәсіл уақыт өте жөндеу шығындарын шамамен 40% азайтатынын көрсетеді. Сонымен қатар, бұл әр аймақта әртүрлі болатын жергілікті нормативтік талаптарға сай келуін қамтамасыз етеді.
Бүгінгі күнде темірбетон әлі де көптеген құрылыс жобаларында негізгі материал болып табылады, себебі ол қысым астында өте жоғары беріктікке ие, бұл оны жол төсеуден бастап небескребтерді салуға дейінгі барлық нәрсеге қолайлы етеді. Сандар да осыны растайды – соңғы хабарламаларға сәйкес, әлемдегі қалалардағы барлық ғимараттардың шамамен 70 пайызы темірбетоннан жасалған. Темірбетонды қаншалықты танымал ететіні оның болат арматуралармен қосылған кезде құрылымдық жүйелердің мықтылығын қамтамасыз етуі. Бірақ та оның артықшылықтарына қарамастан, біз олжай алмайтын мәселелер бар. Темірбетон дұрыс пісіру үшін өте көп уақыт қажет, кейде бірнеше апта немесе тіпті айлар, сондай-ақ цемент өндіру процесі атмосфераға үлкен мөлшерде көмірқышқыл газын бөліп шығарады. Бұл мәселелер пайдалы қасиеттеріне қарамастан әлі де өнеркәсіптің алдында тұр.
Болат жылдам жинау және салмаққа шаққандағы беріктікті талап ететін жобаларда үздік нәтиже көрсетеді. Алдын-ала дайындалған болаттан жасалған құрылымдар дәстүрлі темірбетондық әдістерге қарағанда құрылыс жылдамдығын 50% дейін арттырады. Жер сілкінісі бар аймақтардағы беріктігі мен модульді конструкцияларға бейімделуі биік ғимараттар мен өнеркәсіптік құрылыстар үшін оның маңызы зор екенін көрсетеді.
Крестті қабатталған тимбер (CLT) сияқты инженерлік ағаш өнімдері экологиялық тазалық пен құрылымдық беріктікті үйлестіреді. CLT панельдері дәстүрлі әдістермен салыстырғанда құрылыс қалдықтарын 30% дейін азайтады (Forestry Innovation Report 2023), ал олардың табиғи эстетикасы экологиялық саналы дамуды қолдайтын жобаларға лайықты. Дегенмен, ылғал мен зиянкестерге сезімталдығы ұзақ мерзімділікті қамтамасыз ету үшін күрделі өңдеуді талап етеді.
Кірпіш қалау жоғары жылулық массаға ие, орташа климаттық жағдайда (Building Envelope Studies 2023) ішкі температураны реттейді және энергия шығынын 15–20% азайтады. Тас қаптамасы мыңдаған жылдар бойы беріктігін дәлелдеген, бірақ салмағы артық болғандықтан, нығайтылған фундаментсіз биіктігі төмен ғимараттарда қолдануды шектейді.
Шыны фасадтар күндізгі жарықты пайдалануды арттырады, бірақ жылу шығынын азайту үшін мұқият инженерлік есептеулер қажет. Шағын сәуле шығаруы бар екі қабатты шыны панельдер кондиционер жүйесінің жұмыс көлемін 25% азайтуы мүмкін (Window Performance Council 2023). Жарқырау бақылауы мен қызмет көрсетудің өмірлік циклы құрылыс жобалауында маңызды рөл атқарады.
Материалдың қанша уақытқа шыдайтыны оның нені негізге ала отырып жасалғанына және ылғалдылық, температураның өзгеруі мен ортаның химиялық заттарына төзімділігіне байланысты. Мысалы, темірбетонды алайық. Ылғалдылыққа ұшырағанда кейде кремниймен әрекеттесіп, трещиналар пайда болады. Ал шығанақ жағалауында қорғалмаған болат тез тозады. 2023 жылғы NIST-тің зерттеулеріне сәйкес суға жақын аймақтағы темірбетон ғимараттардың шамамен 40 пайызы тұзды су әсерінен екі онжылдықтан кейін жөндеуді қажет етеді. Нысан қай жерге орнатылатынына байланысты дұрыс материалды таңдау үлкен маңызға ие. Коррозия көп болатын жағдайларда талшықпен арматурланған пластиктер ұзақ уақыт шыдайды, ал термиттер көп кездесетін жерлерде қысым астында өңделген ағаш жақсырақ жұмыс істейді.
Зерттеушілер Флорида бойынша он жыл бойы су қорғаныс қабырғаларының жұмыс істеуін бақылады және бетон қоспалары туралы қызықты нәрсе ашты. Құрылысшылар бетонға 8% кремнеземді түтін қосып, ерімейтін болаттан жасалған арматура пайдаланған кезде, бұл қабырғалар кәдімгі бетон қоспаларымен салыстырғанда жартылай сыну проблемасының тек шамамен төрттен бірін басынан өткерді. Бірақ мұнда тағы бір назар аударуға тұратын мәселе болды. Жеткілікті дренаждық жүйелері жоқ теңіз қорғаныс қабырғалары су үздіксіз сіңіп кіруі арқасында уақыт өте келе өзінің беріктігінің шамамен 22%-ын жоғалтты. Бұл барлығы нені білдіреді? Сонымен, жағалаулық құрылыс тек жақсырақ материалдар таңдаудан әрі қарай ойлануды талап етеді. Нағыз шешім – бастапқы күннен бастап жаңбыр суы мен су тасқынын дұрыс өңдей алатын ақылды дизайн шешімдерімен қатар қолданылатын мықты бетон формулаларын пайдалану.
Bacillus subtilis сияқты бактериялар арқылы өзін-өзі емдейтін темірбетон — шынымен ғимараттардың қызмет ету мерзімін 15-20 жылға созуға мүмкіндік беретін қызықты жаңалықтардың бірі. Микробтар пайда болған кезде шағын трещиналарды тегістеп жабады, осылайша болашақта үлкен проблемалардың алдын алады. Қиын жағдайларға ұшырайтын болат конструкциялар үшін гальваникалық анодтық жүйелер де өте жақсы нәтиже береді, коррозияны жуық 90%-ға дейін азайтады. Өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, осындай барлық жаңа материалдар өмірлік цикл бойынша ұстау шығындарын айтарлықтай төмендетеді, уақыт өте келе әрбір шаршы футына $18-ден $24-ге дейін сақтайды. Осындай үнемдеу нақты жобалардың экологиялық тұрғыдан тиімді болуына мүмкіндік береді. Қазіргі күндері құрылысшылар осы материалдардың пайдасын түсініп, құрылыс алаңдарында эпоксидті қапталған арматура мен суды басып шығаратын ерекше силан қаптамалардың қолданылуы барған сайын кеңейіп келеді.
Құрылыс саласы жылуға әкелетін газдардың негізгі көздерінің бірі болып табылады, ал оның ішінде темірбетон мен болат құрылыс материалдарынан шығатын шамамен 60% шығарындыға ие. Grip-Rite-тің 2023 жылғы есебіне сәйкес, құрылыс бүкіл әлем бойынша көміртегі шығарындыларының шамамен 37% үлесін құрайды. Болат бұл жерде ерекше орын алады, себебі оны 90% қайта өңдеуге болады дегенмен, жаңа болат өндіру бір тоннасына 1,85 тонна CO2 шығарады, бұл тіпті темірбетоннан шығатыннан үш есе көп. Сондықтан көптеген экологиялық құрылыс компаниялары қазіргі уақытта өнеркәсіптік процестердің ұшпа күлін немесе шлакын қосып, аралас цементтерге көшу үстінде. Бұл әдіс көміртегі мазмұнын шамамен 30-40% азайтады және көптеген жағдайларда қолдануға лайықты болып қала береді. Экологиялық және энергетикалық зерттеулер институтының мамандары материалдарды олардың тұтастай өмірлік циклі арқылы қарауды ұсынуда. Тасымалдаудан бастап орнату шығындары мен соңында ғимаратты бұзуға дейінгі барлық факторларды ескергенде, бұл жан-жақты тәсіл жалпы шығарындыларды жартыға жуық қысқартуға мүмкіндік береді.
Бүкіл ғимараттың өмірлік циклды талдауы (LCA) күтпеген тұрақты даму лидерлерін анықтайды: крест-желілі қайың (CLT) әрбір текше метріне 1,1 тонна CO₂ сіңіреді, ал қайта өңделген алюминий шатыры таза материалмен салыстырғанда 95% энергия үнемдеуді қамтамасыз етеді. 2023 жылғы Стэнфорд зерттеуі LCA-мен басқарылатын дизайндар дәстүрлі тәсілдерге қарағанда 52% тезірек көміртегі бейтараптығына жететінін көрсетті.
Дамытушылар таза бетонның 30–50% ауыстыру үшін қирау қалдықтарын ұсақтаған кезде глобалды қайта өңделген агрегат нарығы 2028 жылға дейін 68,4 миллиард долларға жетеді. Циркулярлық экономика практикасы ЕУ жобаларында құрылыс қалдықтарының 82%-ын қоқыс орындарынан айналдырып, шынының изоляциясын жол негізіне қайта пайдалану арқылы қайта өңдейтін өнеркәсіптік симбиоз желілері арқылы қол жеткізіледі.
LEED v4.1 сертификаттандыру құрылымдық материалдарда кемінде 20% қайта өңделген материал болуын талап етеді, бұл конопадан жасалған блоктарды (28% жеңілірек, термиялық кедергісі дюйміне R-3.6) және микоцеллюлоза негізіндегі жылу оқшаулау материалдарын қолдануды ынталандырады. BREEAM Outstanding жобалары целлюлозды талшық композиттері мен геополимерлік бетон жүйелерін қолдану арқылы сомындағы көміртегінің 62% төмендегені туралы хабарлайды.
Асфальттық баспаның алғашқы бағасы шамамен әрбір квадрат үшін 120-ден 250 доллар аралығында болады, бұл металдық шатыр жабуға қарағанда шамамен 40 пайызға арзан. Дегенмен, осындай баспаларды әдетте әр 15-25 жыл сайын ауыстыру қажет, ал метал шатырлар 40-70 жыл бойы қолданылып, содан кейін ғана түзету қажет болады. Жалпы картинаға қарағанда, иелері жаңбырдан кейін жөндеу жасап, жиі ауыстырып отыратындықтан, асфальт өмірі бойы шамамен 2,8 есе қымбатқа түседі. 2024 жылғы меншіктің жалпы құны туралы соңғы зерттеуге сәйкес, көптеген ғимараттар бастапқы құрылыс шығындарына тек шамамен 10 пайыз жұмсайды, ал жұмсалатын 10 доллардың жуық 7-сі үздіксіз техникалық қызмет көрсетуге кетеді. Метал шатырдың тағы бір айтарлықтай артықшылығы — бұл бетінің жарықты шағып, салқындату шығындарын 10%-дан 25%-ға дейін қысқартуы. Сондықтан ұзақ мерзімді инвестицияларды қарастырып отырған мүлік иелері үшін қаржылық тиімділік пен ұзақ қызмет ету қарастырылғанда, метал шатыр нақты алғанда қолайлы таңдау болып табылады.
Циклдық құнына материалдың сатып алуы, орнатуы, қызмет көрсетуі және таспадан шығарылуы шығындары оның пайдалану мерзімі бойынша енеді. Мысалы:
| Материал | Бастапқы құны (шаршы метрге) | Қызмет көрсету құны (50 жылға) | Таспадан шығару құны |
|---|---|---|---|
| Бетон | $90—$140 | $800—$1,200 | $30—$50 |
| Крестті-қабатты Ағаш | $110—$160 | $300—$500 | $10—$20 |
Зерттеулер бастапқы материал құны ғана өмірлік шығындардың 20—30% құрайтынын, ал қалғаны қызмет көрсетуге байланысты екенін көрсетеді. Болат үшін коррозиядан алдын ала қорғау немесе ағаш үшін герметиктерді қолдану 10 жылдық қызмет көрсету бюджетін 35% дейін азайтуы мүмкін.
Инженерлік құрылыс компоненттерін пайдалану құрылыс алаңдарындағы еңбек шығындарын 15-30 пайызға дейін қысқартып, сонымен қатар жобаларды іске асыру уақытын шамамен 20-40 пайызға қысқартады, деп хабарлайды салалық есеп берулер. Мысалы, модульді темірбетон панельдері материалдардың шығынын 3-5 пайызға үнемдейді, бұл дәстүрлі құрылыс алаңында құйылатын әдістермен салыстырғанда 10-15 пайыз шығын көрсететін кезде қатты әсер қалдырады. Көптеген мердігерлер қайта өңделген болат пен инженерлік ағаш өнімдерін жобаларына енгізгенде жалпы шығынды 30 пайызға жуық төмендетеді деп хабарлайды. Бұл тек қана қоқысты тасымалдау шығындарын азайтпақ қана емес, сонымен қатар шикізат үшін төленетін ақыны да төмендетеді. Мұндай тәсілдер шеңберлік экономика принциптеріне де жақсы сәйкес келеді. Бірнеше жобалар бойынша материалдарды тиімді қайта пайдалана отырып, құрылыс саласы әр жыл сайын қоқыспен жұмыс істеуге жұмсалып жатқан 160 миллиард долларды үнемдеуі мүмкін.
Көлденең қабатталған құрылыс материалы (CLT) — құрылымдық беріктігі мен тұрақтылығымен танымал инженерлік ағаш өнімі. Бұл материал архитекторларға құрылыс қалдықтарын азайта отырып, шығармашылық пішіндер мен ашық жоспарлау жобаларын жасауға мүмкіндік береді.
Ылғалдылық пен температураның өзгеруі сияқты ауа-райы жағдайлары уақыт өте келе құрылыс материалдарына зақым келтіруі мүмкін. Құрылыс кезінде дұрыс таңдау және өңдеу бұл әсерлерді болдырмауға көмектеседі.
Болат модульді конструкциялар үшін өзінің жоғары беріктік-салмақ қатынасы мен бейімделгіштігіне байланысты қолданылады. Алдын ала жиналатын болат каркастар құрылысты тездетеді және аймақтарда жер сілкінісі кезінде ерекше пайдалы болып табылады.
Бетон мен болат құрылыс материалдарының шығаратын жылуға қабілетті газдардың шамамен 60% үлесіне ие. Осы әсерді азайту мақсатында аралас цементтер мен өмірлік цикл тәсілдері сияқты инновациялар қолданылады.
