חומרי סגסוגת אלומיניום מתקדמים: בחירה מהפכנית להקדמה לבניית גשרים
2024-04-18 09:52:59
עם ההתפתחות המהירה של המדע והטכנולוגיה והאצת העיור, גשרים, כחלק חשוב מהתחבורה העירונית, מחדשים כל הזמן בשיטות התכנון והבנייה שלהם. גשרי פלדה מסורתיים נמצאים בשימוש נרחב בשל חוזקם הגבוה ועלותם הנמוכה יחסית. עם זאת, עם הזמן, בעיות כמו קורוזיה ועלויות תחזוקה גבוהות מופיעות בהדרגה. על רקע זה, חומרי סגסוגת אלומיניום מתקדמים הפכו לבחירה מהפכנית בתחום בניית הגשרים עם יתרונות הביצועים הייחודיים שלהם.
היתרונות של חומרי סגסוגת אלומיניום
היתרונות של עיצוב קל משקל
הצפיפות של סגסוגת האלומיניום היא כ-2.7 גרם/ס"מ³, שהם רק כ-1/3 מפלדה. מה המשמעות של נכס קל זה לתכנון ובניית גשרים? קודם כל, מבני גשרים קלים יכולים להפחית את הדרישות ליסודות, ולאפשר לבנות גשרים גדולים באזורים עם תנאים גיאולוגיים גרועים. שנית, מבנים קלים יכולים גם להפחית את עלויות ההובלה וההתקנה, מה שחשוב במיוחד באזורים מרוחקים או במקומות עם גישה מוגבלת. בנוסף, מבנים קלים יכולים גם לעזור לשפר את הביצועים הסיסמיים במהלך רעידות אדמה מכיוון שקל יותר מפחית את כוחות האינרציה תחת פעולת רעידת אדמה.
החשיבות של עמידות בפני קורוזיה
חומרי סגסוגת אלומיניום יכולים ליצור סרט תחמוצת צפוף בסביבה הטבעית. סרט תחמוצת זה יכול לחסום ביעילות את חדירת לחות וחמצן, ובכך להגן על החומר מפני קורוזיה. הדבר חשוב במיוחד בבניית גשרים, מכיוון שגשרים חשופים לרוב לפגעי מזג האוויר וצריכים לעמוד בפני פגעי מזג האוויר. בהשוואה לגשרי פלדה מסורתיים, גשרים מסגסוגת אלומיניום אינם דורשים טיפול תכוף נגד קורוזיה, מה שמפחית מאוד את עלויות התחזוקה ואת עומס העבודה לטווח ארוך.
השילוב המושלם של פלסטיות ויכולת עיבוד
חומרי סגסוגת אלומיניום קלים לשיחול ויצירה, וניתן לייצר פרופילים בעלי חתכים מורכבים שונים, מה שמספק יותר אפשרויות לעיצוב גשרים. מעצבים יכולים לעצב מבני גשרים יפים ומעשיים לפי הצורך כדי לעמוד בדרישות הכפולות של ערים מודרניות לנוף ופונקציונליות. בנוסף, גם טכנולוגיית הריתוך והחיבור של סגסוגת אלומיניום משתפרת כל הזמן, מה שהופך את בניית גשרים מסגסוגת אלומיניום לנוחה ומהירה יותר.
תכונות מכניות וטכנולוגיית חיבור של סגסוגות אלומיניום
התייחסות מקיפה של תכונות מכניות למרות שלסגסוגות אלומיניום יש מודול אלסטי נמוך יותר, החוזק הספציפי שלהן (היחס בין חוזק לצפיפות) דומה, או אפילו טוב יותר, מאשר פלדה בעלת חוזק גבוה. המשמעות היא שמבני סגסוגת אלומיניום יכולים להיות קלים יותר תוך נשיאת אותו עומס. יחד עם זאת, יש לקחת בחשבון את מאפייני העיוות האלסטי של סגסוגות אלומיניום במהלך התכנון, ויש לתכנן את הקשיחות והחוזק של המבנה באופן סביר כדי להבטיח את הבטיחות והיציבות של המבנה.
חדשנות ופיתוח של טכנולוגיות קישוריות
ניתן לחבר סגסוגות אלומיניום בדרכים שונות, כולל חיבורי הברגה, חיבורי מסמרות וחיבורים מרותכים. על מנת להפחית קורוזיה גלוונית, משתמשים בדרך כלל במסמרות אלומיניום או ברגים במבנים מסגסוגת אלומיניום. במקביל, עם התפתחות טכנולוגיית הריתוך, השתפרו משמעותית ביצועי הריתוך של סגסוגות אלומיניום. ריתוך MIG (ריתוך גז אינרטי נמס) וריתוך TIG (ריתוך גז אינרטי טונגסטן) הן שתי שיטות ריתוך מסגסוגת אלומיניום נפוצות שיכולות לספק חיבורים מרותכים באיכות גבוהה העומדים בסטנדרטים הגבוהים של בניית גשרים.
ביצועים יציבים של גשרים מסגסוגת אלומיניום
נקודות עיצוב לביצועים יציבים
רכיבי סגסוגת אלומיניום עלולים לסבול מכיפוף לרוחב וחוסר יציבות פיתול כאשר הם נתונים לכיפוף, דבר הדורש תשומת לב מיוחדת במהלך התכנון. על מנת לשפר את יציבות המבנה, מתכננים יכולים לנקוט במגוון אמצעים, כגון הוספת תומכים אופקיים, שינוי צורת החתך, שימוש במקשיחים וכו'. אמצעים אלו יכולים למעשה לשפר את היציבות המקומית והכללית של גשרי סגסוגת אלומיניום ולהבטיח את בטיחות המבנה בעומסים שונים.
דוגמאות לגשרים מסגסוגת אלומיניום
גשר הולכי רגל של כביש האנגג'ואו צ'ינגצ'ון
גשר זה משתמש בקורת מבנה מסבך מסגסוגת אלומיניום, וחומר הגשר העיקרי הוא סגסוגת אלומיניום 6082-T6. הגשר באורך 36.8 מטר שוקל רק 11 טון, מה שמדגים את היתרונות של עיצוב קל משקל של גשרים מסגסוגת אלומיניום. העיצוב של הגשר לא רק מתייחס לפונקציונליות, אלא גם שוקל באופן מלא את ההרמוניה עם הסביבה הסובבת, והופך לנוף יפהפה בעיר.
גשר הולכי הרגל של שנחאי Xujiahui
גשר הולכי הרגל שנחאי Xujiahui שתוכנן על ידי אוניברסיטת Tongji עשוי מסגסוגת אלומיניום 6061-T6, עם טווח בודד של 23 מטרים, רוחב של 6 מטרים, משקל עצמי של 150kN בלבד, ומסת עומס מרבית של 50ט. הבנייה המהירה והכניסה לשימוש של גשר זה משקפת את המעשיות והיעילות של גשרים מסגסוגת אלומיניום בערים מודרניות.
גשר הולכי רגל ביישי שידן
מבנה העל מסגסוגת האלומיניום של גשר הולכי הרגל Xidan בעיר ביי נבנה על ידי חברה במימון זר, ופרופיל סגסוגת האלומיניום העיקרי הוא 6082-T6. האורך הכולל של הטווח הראשי הוא 38.1 מ', הרוחב הפנוי של סיפון הגשר הוא 8 מ', והאורך הכולל הוא 84 מ'. הגשר תוכנן מתוך מחשבה על נוחות ובטיחות הולכי הרגל. יחד עם זאת, השימוש בחומרי סגסוגת אלומיניום גם מקנה לגשר חיי שירות ארוכים יותר ועלויות תחזוקה נמוכות יותר.
סיכום
היישום של חומרי סגסוגת אלומיניום מתקדמים בבניית גשרים לא רק משפר את הביצועים המבניים ואת העמידות של גשרים, אלא גם מביא אפשרויות רבות יותר לתכנון גשרים. עם התקדמות מדעי החומר ופיתוח טכנולוגיית הבנייה, גשרים מסגסוגת אלומיניום צפויים למלא תפקיד חשוב יותר בבניית גשרים עתידית ולהיות חוליה חשובה המחברת בין ערים מודרניות.