Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. ofereix càlculs avançats de suport sísmic per al projecte dels Palaus de Justícia de Santa Llúcia

CASTRIES, Saint Lucia i XANGAI, Xina — En un desenvolupament important per a les infraestructures i la seguretat pública del Carib, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., fabricant i dissenyador líder mundial de sistemes de gestió de cables industrials i suport sísmic, ha lliurat amb èxit un informe complet de disseny i càlcul de suport sísmic per al prestigiós projecte dels Palaus de Justícia de Saint Lucia (HOJ). Descriu la rigorosa enginyeria mecànica, els càlculs de càrrega i les verificacions de seguretat estructural executades per als sistemes de suport sísmic suspesos dins d'aquest complex legal emblemàtic. Aquesta certificació estructural representa una fita important, que garanteix que la infraestructura crítica de distribució elèctrica de les principals instal·lacions judicials de Saint Lucia pugui resistir esdeveniments sísmics i mantenir la continuïtat operativa durant les emergències.

El paper crític de l'enginyeria sísmica en les infraestructures públiques

Els edificis públics i institucionals moderns requereixen més que només estètica i integritat estructural bàsica; exigeixen una resiliència sísmica d'alt rendiment. Això és especialment cert per a les instal·lacions judicials, administratives i d'emergència com ara els Palaus de Justícia de Santa Llúcia, que serveixen com a centres nerviosos essencials per al govern local. A les regions propenses a l'activitat geològica, la salvaguarda dels components no estructurals, com ara safates de cables de baixa i alta tensió, canonades d'aigua i sistemes de climatització, és un mandat de seguretat primordial.

Durant un terratrèmol, els serveis suspesos sense apuntalaments o mal calculats poden oscil·lar violentament, provocant danys estructurals, talls d'energia elèctrica i perills greus per als ocupants de l'edifici. Els sistemes de suport sísmic suspesos actuen com a àncores rígids que controlen el moviment lateral i longitudinal, distribuint les càrregues dinàmiques de manera segura a l'estructura de formigó primària.

Per complir aquests exigents llindars de seguretat, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. va aplicar una combinació d'estàndards estructurals internacionals i nacionals. Les bases del disseny d'enginyeria per al projecte HOJ inclouen:

• GB50017-2003: Codi per al disseny d'estructures d'acer
• GB50009-2001: Codi per al disseny de càrregues d'estructures d'edificis
• JGJ145-2013: Codi tècnic per a la post-ancoratge d'estructures de formigó
• GB50303-2002: Codi per a l'acceptació de la qualitat de construcció de projectes d'enginyeria elèctrica d'edificis
• 03S402 i 03SR417-2: Normes d'instal·lació i suports de canonades interiors

Aquests codis regeixen la selecció de materials, els límits de tensió admissibles, els factors de seguretat i els llindars de deflexió per als sistemes suspesos, garantint que cada suport estigui dissenyat amb un marge de seguretat excepcional.

Especificacions tècniques i disseny del muntatge del suport

Elsistema de suport sísmicDissenyat per als Palaus de Justícia de Santa Llúcia, utilitza una configuració de suport suspès de diversos nivells (suport ZJ-13) per organitzar i suportar diverses classes de safates de cables elèctrics. El disseny té en compte les xarxes de distribució de baixa i alta tensió que funcionen en paral·lel pels sostres de les instal·lacions.

Paràmetres de càrrega de la safata de cables

Els càlculs es basen en els següents criteris específics de càrrega lineal sota una separació estàndard de suport d'1,5 metres:

1. Safates de cables de baixa tensió:
   • 100 × 100 mm (12 kg/m²)
   • 200 × 100 mm (22,5 kg/m²)
   • 300 × 50 mm (20 kg/m²)
   • 300 × 100 mm (40 kg/m²)
2. Safates de cables d'alta tensió:
   • 100 × 100 mm (16 kg/m²)
   • 200 × 100 mm (32 kg/m²)
   • 300 × 50 mm (30 kg/m²)
   • 300 × 100 mm (55 kg/m²)
   • 400 × 150 mm (85 kg/m²)

S'aplica un factor de seguretat d'1,2 a tots els casos de càrrega per tenir en compte les variàncies dinàmiques i les futures expansions del cablejat.

Configuració del muntatge estructural

El conjunt principal utilitza una ranura en U de 41 × 41 mm (canal de puntal) feta d'acer estructural al carboni Q235 d'alta qualitat, suspesa mitjançant varetes de cargol M10 i cargols d'ancoratge incrustats a la llosa del sostre de formigó.

A continuació es mostra el dibuix detallat del muntatge tècnic que il·lustra les dimensions exactes, l'espaiat i els elements de fixació utilitzats al suport sísmic suspès ZJ-13:

Com es mostra a la Figura 1, la configuració de la suspensió presenta tres nivells de ranures en U de 41 × 41 mm amb una llum lateral de 600 mm i un espaiament entre punts de suspensió de 550 mm. La caiguda vertical està ancorada de manera segura al sostre de formigó mitjançant cargols d'ancoratge de formigó M10 × 80 i adaptadors de vareta de cargol M10. Varetes de cargol M10 d'alta resistència uneixen les múltiples bigues transversals, que es bloquegen al seu lloc amb femelles hexagonals M10 i accessoris plans M11, proporcionant una gàbia rígida i resistent a les vibracions.

Excel·lència en materials: el perfil de canal de puntal de 41 × 41 mm

L'estructura principal del Qinkaisistema de suport sísmicés el perfil de ranura en U de 41 × 41 mm. Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. fabrica aquests canals de puntal a partir d'acer estructural al carboni Q235, un material estàndard de la indústria reconegut pel seu excel·lent equilibri entre resistència a la tracció, ductilitat i soldabilitat.

Propietats mecàniques del Q235:

• Densitat gravitacional (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Mòdul elàstic (
  $E$

  E):

  $2,06\; \times \; 105\; N/mm2$

  2,06 × 105 N/mm2

• raó de Poisson (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Resistència de disseny a la tracció/flexió (
  $f$

  f):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Resistència de disseny al tall (
  $fv$

  fv):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Força de pressió de la cara final (
  $sCE$

  sCE):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Per garantir una durabilitat a llarg termini en el clima marítim tropical i humit de Santa Llúcia, aquests canals de puntal es subministren amb acabats protectors d'alt rendiment, com ara pregalvanitzat (Z275), galvanitzat en calent (HDG) i zinc electroplacat (EZ).

La figura 2 detalla les toleràncies dimensionals, els acabats disponibles i les variants mecàniques del producte de la sèrie de ranures en U de 41 × 41 mm de Qinkai (núm. d'article 004120 / TG-41 GI). Les vores serrades cap a dins de lacanalEl perfil proporciona una resistència al lliscament superior i una alta resistència al bloqueig al cisallament quan s'acobla amb femelles de canal, garantint que el conjunt es mantingui rígid sota vibracions sísmiques.

Càlculs d'elements finits i càrregues estructurals

El nucli de l'informe d'enginyeria se centra en verificar que la tensió de flexió, la tensió de cisallament i la deflexió de cada biga transversal horitzontal sota càrrega màxima estiguin dins dels llindars de material permesos de l'acer Q235.

Anàlisi de càrrega de la biga transversal 1

La biga transversal 1 suporta la combinació de càrrega més pesada, sostenint la safata de cables d'alta tensió de 400 × 150 mm.

• Càrrega distribuïda factoritzada:
  $85\; kg/m\; \times \; 1,5\; m\; \times \; 10\; N/kg\; \times \; 1,2\approx 1,53\; kN$

  85 kg/m × 1,5 m × 10 N/kg × 1,2≈1,53 kN

• Moment de flexió: El moment de flexió màxim (
  $Mmàx$

  Mmax) experimentada per la biga es calcula a

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Forces de reacció de suport: Les forces de reacció verticals als punts de suspensió esquerre i dret són
  $0,756\; kN$

  0,756 kN cadascun.

Verificació de flexió i deflexió estructural

Utilitzant la teoria de bigues, la tensió màxima de flexió (

σ) es comprova amb la resistència de disseny de

215 N/mm2. Els càlculs demostren que la tensió de flexió és altament segura.

A més, la deflexió de la biga s'ha de limitar per evitar l'afluixament estructural i l'esquerdament dels acabats propers. La deflexió màxima admissible sota càrrega sísmica sol ser

L/200 (on

L és l'envergadura). Per a un

550 mm d'envergadura, la deflexió admissible és

2,75 mm.

Com es demostra a la corba de deflexió d'elements finits de la Figura 3, la deflexió màxima sota plena càrrega es produeix precisament a la meitat del tram de la biga (

0,275 m) i arriba a només uns

0,29 mm. Això està notablement per sota de la

Llindar de 2,75 mm, cosa que verifica que la ranura en U de Qinkai proporciona una rigidesa estructural excepcional.

Integritat dels elements de fixació i marges de seguretat d'ancoratge

Un sistema de suport sísmic és tan fort com el seu punt més feble, i per això l'equip d'enginyeria de Qinkai va realitzar verificacions exhaustives de la capacitat de càrrega de tots els elements d'ancoratge i fixació. Totes les varetes, els perns d'ancoratge i les femelles estan fabricats amb acer d'alta resistència de grau 4.8.

Comprovació de la càrrega del pern d'ancoratge i de la vareta de cargol:

• Força màxima de tracció a la vareta:
  $1.206\; kN$

  1.206 kN

• Límit de tracció admissible per a la vareta de cargol M10 de grau 4.8:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Marge de seguretat: La força real (
  $1.206\; kN$

  1.206 kN) és inferior a

  $17\%$

  17% de la capacitat admissible de la vareta, oferint un marge de seguretat immens.

• Força màxima de tracció sobre el pern d'ancoratge:
  $1.206\; kN$

  1.206 kN

• Límit de tracció admissible per a un cargol d'ancoratge M10 de grau 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Marge de seguretat: El pern d'ancoratge funciona a només
  $20\%$

  20% de la seva capacitat d'arrossegament admissible, garantint que no hi hagi risc d'arrencada del formigó.

Comprovació de cisallament de la femella hexagonal i del raccord pla:

• Força màxima sobre la femella hexagonal:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (límit admissible:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Força màxima sobre accessoris plans:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (límit admissible:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Amb tots els nivells d'esforç i deflexions excepcionalment per sota dels límits màxims de disseny, l'informe d'enginyeria conclou amb una confiança del 100% que la capacitat portant de càrrega global del conjunt de suports ZJ-13 compleix plenament amb les normes de seguretat sísmica.