Termal genişlemeyi ve Şehirlerdeki Büyüyü Anlamak

Yapılı ortamın her bileşeni, genişleyen veya sözleşmeli sıcaklık değişikliklerine cevap verir. Bu fiziksel ilke, termal genişleme olarak bilinen, PVC gibi materyale özgü kataraktlı ısı genişletme (CTE) 10-6 /°C, çelik, 11-13 × 10 -6 /°C ve alüminyum, yaklaşık 23 × 10 - 6 / ° C. PVC gibi malzemeler 100 × 10 - 6 /°C'yi aşıyor.

Kentsel ortamlarda, sonuçlar zaten görünür.Yollar, tencereleri ve su toplama geliştirir; köprüler bu riskleri takip eder: aşırı ısı olayları daha sık hale gelir ve ısı adaları çevreleyen 4-5-C. Ulaşım Bakanlığı, yıllık olarak milyarlarca dolara katkıda bulunan ısı etkiler[Dönetici).

Termal Hareket Yönetimi için Yapılı Bir Çerçeve

Kentsel planlamaya termal genişleme dahil olmak üzere, beş anahtar alan içeren bütünsel bir yaklaşım gerektirir: malzeme seçimi ve uyumluluk, ortak spesifikasyon, esnek tasarım felsefesi, sürekli izleme ve iklim sorumlu oturma. Her alan hem tipik ortalamalar hem de aşırı projeksiyonlar dahil olmak üzere yerel sıcaklıklara uygun olmalıdır.

Uyumlu genişleme Oranları ile malzeme seçin

Sıcaklık hasarlarına karşı ilk savunma hattı, CTEs'in hizaladığı inşaat malzemeleri seçmektir. Çelik-reinforced betonda, CTEs yeterince yakın (Çelik ~ 12, beton ~ 10-14 × 10 -6 /°C) ki, stres transferleri yeniden barizlenebilir ve bağ sağlar. Ancak, alüminyum flütle (α ⁇ 23) uzun süre boyunca performans gösteren tasarımlara uygun performanslar sağlar.

Yüzey tedavileri ve renk seçenekleri de önemli ölçüde önemli ölçüde önemli. Beyaz veya yansıtıcı çatı, hem enerji kullanımını ve ısı stresi azaltan malzemelerle, günlük genişleme amplitüdlerini daraltmak için değerli bir kaynak haline gelebilir. ABD Enerji Bölümü'nün d.C.S. Department of Energy'sETHFLT:0Cool Roofs inisiyatif)

Genişleme Ortakları: Amaç, Tipler ve Yerment

Genişleme eklemleri, bir yapının parçalarını bağımsız olarak hasarsız hareket ettirebilmelerine izin veren kasıtlı boşluklardır. Köprülerde, modüler sıkıştırma mühürleri, şerit mühürleri ve parmak eklemleri, beklenen hareket aralıkları, trafik yükleri ve çevresel maruz kalmalara dayanan olarak seçilir.AASHTO LRFD Bridge Design Özellikler, sıcaklık aralığı, ürpertici, küçülme ve dinamik etkiler için tasarımlar gerektirir.

Binalar için, genişleme eklemleri genellikle 30–60 metre aralıklarla, geometride değişiklikler veya farklı yapısal sistemlerle kanatlar arasında yerleştirilir. Proper detaylama, su geçirmez ve iç hizmetlerin sürekliliğini içerir. Gelişen yenilikler, yüksek hacimli silikon mühürlerini mekanik kayma plakalarla birleştiren karma genişleme eklemleri birleştirir, suizliği korumak gibi ±100 mm'ye kadar hareket eder.

Flexability Beyond Isolated Ortaklar için tasarım

Flexability, yapısal konseptin kendi içine dokunabilir. pin bağlantıları ile çerçeveli yapılar, taşlı sistemlere sürüklenme kılavuzları ve cepheler, sabit olmayan hızlar veya hareket zarfları oluşturmadan tüm iç içe geçmiş, doğal genişleme döngüleri veya dengelemek, doğrulanmış bir çözüm, tasarım için iyi belgelenmiş bir prensiptir.

Kamu alanlarında, modüler taş veya mezar yatakları ile donatılmış sistemler bireysel kaldırıcıların mikroskopik olarak değiştirilmesine izin verir, heave ve plaka boğalamasını engelleyebilir. Ağaç çukurları esnek grates veya reçineye sahip olan yüzeyler kök ve yüzey hareketini karşılar, yanlı yürüyüş gezileri azaltır.

Akıllı İzleme ve Tahmin Edici Bakım

Modern kentsel altyapı giderek gerçek zamanlı termal davranış takip için sensör ağlarına güveniyor.Görünmüş fiber optik sensörler, milimetre doğruluğu ile köprüler boyunca gerginlik ve sıcaklık ölçütleri ölçebilir. Rotterdam'ın Willemsbrug'daki bir pilot, hareket ve programlamayı başarısızlıktan önce tahmin etmek için fiber algılama kullanır. Benzer teknoloji şimdi uzun vadeli çatılar ve tüneller uygulanır.

Şehir planlayıcıları akıllı açıklardan, hava istasyonlarından veri toplayabilir ve termal çatlakların mikroklimate genişleme modellerine öncelik vermelerini modellemek için uydu ısıtılabilir. Bu girdilerle sağlanan, otoyollarda ilgili kazaları engelleyebilir. Örneğin, Los Angeles'ın Mühendislik Bürosu, ısıtılmış kaldırma yönetimi sistemi, bu sistemleri yeniden başlatmaya öncelik veren bir GIS-linked kaldırmaya öncelik verir.

Yerel İklim ve Şehir Formuna Tasarım

Termal genişleme riskleri enlem, yüksek çözünürlük, şehir formu ve mevsimsel aşırılık ile şekillendirilir. Yıllık 60°C yıllık bir hız, 20°C aralığındaki deniz iklimlerinden çok farklı hükümler gerektirir. Planlayıcılar yerel iklim verilere, düşük projeksiyonlara ve kentsel ısı ada haritalarına danışmalıdır. IPCC'nin [[0]

Orta Doğu'da, asfalt yüzey sıcaklıklarının 80 °C'yi aşabileceği, polimer destekli bağlar yüksek sıcaklık seviyesi performansı (PG 76-22 veya daha yüksek) rutting ve termal genişleme aksanlarını önlemek için.

Altyapı-Specific Thermal Genişleme Stratejileri

Yollar ve Köprüler

Ulaşım koridorları özellikle savunmasızdır, çünkü malzeme sınırları aşıyorlar ve tamamen çözülüyorlar. Ortak ova betonu kaldırımları (JPCP) ısıtılmış barlara ve dikkatlice uzaylı sözleşmeleri önerir. Ancak, ortaklar baskısız su ve yıkıma neden olabilir.

Çelik köprüler klasik bir meydan okuma sunuyor: Sürekli kaynaklı raylar, Ulusal Kooperatif Otoloji Araştırma Programına göre% 40'a kadar bakımlarını azaltmış veya temin edilmelidir.

Binalar ve Dikey Yapılar

Yüksek katlı binalar yüzlerce metre üzerinde genişlemeye başladı, iç beton çekirdekleri ve periferik çelik sütunları arasında önemli bir ayrıma yol açtı.Bu, zemin plakalarını ve hear bağlantılarını sık sık projedeki "shrinkage ve genişleme" analizini gerçekleştirir, gerekli kayma eklemleri belirlemek için uzun vadeli ve termal etkiler.

Perde duvarlarında, sürekli silikon eklemleri ile sabitlenmiş birimler, metal-on-metal bağlantı olmadan ısı hareketi ile donatılmıştır.Daha küçük yapılar için planlayıcılar, kontenjanlara izin veren lavabolarla yuvalanmış delikler kullanmak için ipuçları isteyebilirler.

Yeraltı Utilities and pipelines

Buried altyapı yüzey yapıları daha az günlük dalgalanmalar deneyimliyor ancak mevsimsel zemin sıcaklık dalgaları ve çözümlerin termal çıktıları tarafından etkilenmektedir.Uzman ısıtma boruları, genellikle 90°C veya daha fazla, genişleme ile genişletilebilir ve aksi takdirde komplikeli kurulumlarla yollanmalıdır.

Tekstil ve kanalizasyon boruları, nominal baskı veya esnek bağlantılar gerektirdiğinde, özellikle de sığ hizmetler ve değişken su tabloları ile ilgili olarak boruları haritalamalı.

Halk Uzayları ve Hardscapes

Plazas, yanwalks ve bisiklet yolları genellikle kök büyüme ve termal hareket nedeniyle çatlakları kapatmayı engelleyen esnek çerçevelerle inşa edilir. Sıcak iklimlerde, planlayıcılar hafif renkli yüzeyler ve gölge ağaçları daha düşük tepe sıcaklıklara dahil edebilir, dolaylı olarak genişlemeyi azaltır.

Proaktif Termal Yönetimde Gerçek Dünya Vaka Çalışmaları

Birkaç şehir, 15 ila 30 yıl boyunca ortak hizmet hayatını genişleten sistolik Caddesi Köprüsü, aynı anda termal hareket ve deprem yerlerine bağlı olarak, elektriksel genişlemenin ve depremin yer değiştirmesi için kullanılan %35 azaltımının kullanıldığı proje maliyet analizinin uzun vadeli faydalarını göstermektedir.

Singapur'da Marina Bay Sands, yeşil Mark programı aracılığıyla üç katmanlı bir cephe entegre etti ve günlük genişleme döngüleri ve hava koşullarıyla ilgili olarak, günlük genişleme döngüleri ve klima yüklerini azalttı.

Rotterdam'ın iklim direnci stratejisi, daha önce ısı dalgaları sırasında düşük temel sokaklara sahip olan şehirdeki yangınlar ile modellenmiş olan bir kentsel su yönetimi mavi baskısını içerir.Her 150 metre aralığında esnek makülale bağlantıları kullanarak, şehir daha önce ısı dalgaları sırasında düşük temel caddeleri engelledi.

Politikayı, Kodlarını ve Uzun Süreli Resilience için Satın Alma

Kentsel planlamada termal genişleme, bina kodlarının güncellenmesini gerektirir, halk standartları ve tedarik özellikleri. Uluslararası Bina Kodu (IBC) zaten önemli altyapıları için izin verme sürecine izin vermek gibi modeller.

Zoning ordinances, yeşil çatılar ve sokak genişliği oranlarını düzenleme ile termal maruziyeti etkileyebilir ve bu politikalar daha düşük malzeme sıcaklıklarını daraltmak için, genişlemek için tasarlanmış yerler kentsel ısı ada etkilerini – Toronto'nun Yeşil Standardı gibi – doğrudan yeşil çatıları, serin kaplamaları ve ağaç kanopy kapsamını azaltmak için termal genişlemeyi azaltabilir.

Satın alma çerçeveleri, en düşük teklif yerine yaşam döngüsü maliyetlerini değerlendirmeye ihtiyaç duyar, bu nedenle, uygun CTE profilleri veya gelişmiş ortak sistemlerle daha yüksek performanslı malzemeler finansal olarak uygulanabilir hale gelir.Man-özel ortaklıklar sensör ağları ve dijital ikizler etrafındaki maliyetleri birden çok ajansta yayabilir.

Overcoming Challenges and Hazırlıking for Future Climate Extremes

Açık faydalara rağmen, birkaç engel devam ediyor. Termal genişleme genellikle tasarım sürecinde çok geç kabul edilir, mimari ve yapısal formlar sabitlenir. Planlayıcılar, BIM ile gelişmiş genişleme sistemleri ile entegre edilmiş erken aşama termal modelleme için zorlamalıdır; Hasarlı haritalamaya dayalı olarak kendini iyileştirme beton, veya kompozitler de gereklidir.

İklim değişikliği, eski ortalamaların yüzde 95'i için tasarlanmış yapılara ihtiyaç duyacaktır.Eskiden gelen şehirler, ortalamaların % 0'ı olan yıllık hareketi yüzde 95 oranında artırabileceklerdir.

Son olarak, termal mekaniklerdeki işgücü eğitimi sivil mühendislik ve mimarlık curricula'ya entegre edilmelidir. belediye mühendisleri için sürekli eğitim, genişleme ortaklarının doğru spesifikasyonu ve incelemesine odaklanabilir, bu insan kapasitesi olmadan, en iyi teknolojiler bile sonuçları teslim edemez.

Sonuç: Core Design Parametresi Olarak Termal genişleme

Termal genişleme, ihmal edilmişse, sessiz bir şekilde şehirlerimizin iskeletini ortadan kaldırır. Ancak temel bir tasarım parametresi olarak tedavi edildiğinde, dünya çapındaki şehirlere karşı dayanıklı bir şekilde genişleme stratejilerin oluşturulması, sağlam genişleme eklemleri, esnekliğin tasarlanması, akıllı izlemenin yapılması ve yerel iklim gerçekleriyle uyumlu hale getirilmesi, kentsel planlamacıların yaşam döngüsündeki her türlü planlamayı dramatik bir şekilde azaltabileceği ve halk güvenliğinin artırılması için bir fırsat haline gelir.