شرکت صنعتی چینکای شانگهای، محاسبات پیشرفته پشتیبانی لرزه‌ای را برای پروژه تالارهای دادگستری سنت لوسیا ارائه می‌دهد.

کاستریز، سنت لوسیا و شانگهای، چین - در یک تحول بزرگ برای زیرساخت‌ها و امنیت عمومی کارائیب، شرکت صنعتی شانگهای کینکای، تولیدکننده و طراح پیشرو جهانی در زمینه سیستم‌های مدیریت کابل صنعتی و سیستم‌های پشتیبانی لرزه‌ای، با موفقیت یک گزارش جامع طراحی و محاسبه پشتیبانی لرزه‌ای برای پروژه معتبر تالارهای دادگستری سنت لوسیا (HOJ) ارائه داده است. این گزارش، مهندسی مکانیک دقیق، محاسبات بار و تأییدیه‌های ایمنی سازه‌ای انجام شده برای سیستم‌های پشتیبانی لرزه‌ای معلق در مجتمع حقوقی برجسته را تشریح می‌کند. این گواهینامه سازه‌ای نشان‌دهنده یک نقطه عطف مهم است و تضمین می‌کند که زیرساخت حیاتی توزیع برق تأسیسات قضایی اصلی سنت لوسیا می‌تواند در برابر رویدادهای لرزه‌ای مقاومت کند و تداوم عملیاتی را در مواقع اضطراری حفظ کند.

نقش حیاتی مهندسی لرزه‌ای در زیرساخت‌های عمومی

ساختمان‌های عمومی و نهادی مدرن به چیزی بیش از زیبایی‌شناسی و یکپارچگی سازه‌ای اولیه نیاز دارند؛ آن‌ها به تاب‌آوری لرزه‌ای با عملکرد بالا نیاز دارند. این امر به ویژه در مورد تأسیسات قضایی، اداری و اورژانسی مانند تالارهای دادگستری سنت لوسیا که به عنوان مراکز عصبی ضروری برای دولت محلی عمل می‌کنند، صادق است. در مناطقی که مستعد فعالیت‌های زمین‌شناسی هستند، حفاظت از اجزای غیرسازه‌ای - مانند سینی‌های کابل ولتاژ پایین و ولتاژ بالا، خطوط لوله آب و سیستم‌های تهویه مطبوع - یک الزام ایمنی اولیه است.

در طول زلزله، تأسیسات معلق بدون مهاربندی یا با محاسبات ضعیف می‌توانند به شدت نوسان کنند و منجر به آسیب سازه‌ای، قطع برق و خطرات جدی برای ساکنان ساختمان شوند. سیستم‌های پشتیبانی لرزه‌ای معلق به عنوان لنگرهای صلب عمل می‌کنند که حرکت جانبی و طولی را کنترل می‌کنند و بارهای دینامیکی را با خیال راحت به سازه بتنی اولیه باز می‌گردانند.

برای برآورده کردن این آستانه‌های ایمنی دشوار، شرکت صنعتی چینکای شانگهای ترکیبی از استانداردهای سازه‌ای بین‌المللی و ملی را به کار گرفته است. مبانی طراحی مهندسی برای پروژه HOJ عبارتند از:

• GB50017-2003: آیین‌نامه طراحی سازه‌های فولادی
• GB50009-2001: آیین‌نامه طراحی بار سازه‌های ساختمانی
• JGJ145-2013: آیین‌نامه فنی برای مهاربندی پس از نصب سازه‌های بتنی
• GB50303-2002: آیین‌نامه پذیرش کیفیت ساخت پروژه‌های مهندسی برق ساختمان
• 03S402 و 03SR417-2: استانداردهای نصب و پشتیبانی خطوط لوله داخلی

این ضوابط، انتخاب مواد، محدودیت‌های تنش مجاز، ضرایب ایمنی و آستانه‌های انحراف برای سیستم‌های معلق را تعیین می‌کنند و تضمین می‌کنند که هر براکت با حاشیه ایمنی استثنایی طراحی شده است.

مشخصات فنی و طراحی مونتاژ براکت

سیستم پشتیبانی لرزه‌ایاین سیستم که برای تالارهای دادگستری سنت لوسیا طراحی شده است، از پیکربندی براکت‌های معلق چند طبقه (براکت ZJ-13) برای سازماندهی و پشتیبانی از انواع مختلف سینی‌های کابل برق استفاده می‌کند. این طراحی، شبکه‌های توزیع ولتاژ پایین و ولتاژ بالا را که به طور موازی در سقف‌های این مرکز اجرا می‌شوند، در نظر گرفته است.

پارامترهای بار سینی کابل

محاسبات بر اساس معیارهای بار خطی خاص زیر تحت فاصله استاندارد تکیه‌گاه‌ها ۱.۵ متر انجام شده است:

1. سینی کابل‌های فشار ضعیف:
   • ۱۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۱۲ کیلوگرم بر متر مربع)
   • ۲۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۲۲.۵ کیلوگرم بر متر مربع)
   • 300×50 میلی‌متر (20 کیلوگرم بر متر مربع)
   • ۳۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۴۰ کیلوگرم بر متر مربع)
2. سینی‌های کابل ولتاژ بالا:
   • ۱۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۱۶ کیلوگرم بر متر مربع)
   • ۲۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۳۲ کیلوگرم بر متر مربع)
   • 300×50 میلی‌متر (30 کیلوگرم بر متر مربع)
   • ۳۰۰×۱۰۰ میلی‌متر (۵۵ کیلوگرم بر متر مربع)
   • ۴۰۰×۱۵۰ میلی‌متر (۸۵ کیلوگرم بر متر مربع)

ضریب ایمنی ۱.۲ در تمام موارد بار اعمال می‌شود تا واریانس‌های دینامیکی و گسترش‌های کابل‌کشی آینده را در نظر بگیرد.

پیکربندی مونتاژ سازه

مجموعه اولیه از یک شیار U شکل (کانال ستونی) ۴۱×۴۱ میلی‌متری ساخته شده از فولاد سازه‌ای کربنی Q235 با کیفیت بالا استفاده می‌کند که توسط میله‌های پیچ M10 و پیچ‌های مهاری تعبیه شده در دال سقف بتنی معلق است.

در زیر نقشه مونتاژ فنی دقیق نشان دهنده ابعاد دقیق، فاصله گذاری و سخت افزارهای اتصال مورد استفاده در تکیه گاه لرزه ای معلق ZJ-13 آمده است:

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، پیکربندی سیستم تعلیق شامل سه ردیف شیار U شکل 41×41 میلی‌متری با دهانه جانبی 600 میلی‌متر و فاصله نقطه تعلیق 550 میلی‌متر است. سیستم تعلیق عمودی با استفاده از پیچ‌های مهار بتنی M10×80 و آداپتورهای میله پیچ M10 به طور ایمن به سقف بتنی متصل شده است. میله‌های پیچ M10 با کشش بالا، تیرهای عرضی متعدد را که با مهره‌های شش ضلعی M10 و اتصالات تخت M11 در جای خود قفل شده‌اند، به هم متصل می‌کنند و یک قفس سفت و مقاوم در برابر ارتعاش ایجاد می‌کنند.

برتری مواد: پروفیل کانال استرات ۴۱×۴۱ میلی‌متری

ستون فقرات ساختاری چینکایسیستم پشتیبانی لرزه‌ایپروفیل شیاردار U شکل با ابعاد ۴۱×۴۱ میلی‌متر است. شرکت صنعتی چینکای شانگهای این کانال‌های ستونی را از فولاد ساختاری کربنی Q235 تولید می‌کند، یک ماده استاندارد صنعتی که به خاطر تعادل عالی بین استحکام کششی، شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری‌اش مشهور است.

خواص مکانیکی Q235:

• چگالی گرانشی (
  $\rho$

  ρ):

  $۷۸.۵\; کیلونیوتن\; بر\; متر\; مکعب$

  ۷۸.۵ کیلونیوتن بر متر مکعب

• مدول الاستیک (
  $E$

  ه):

  $۲.۰۶\times ۱۰۵\; نیوتن\; بر\; میلی‌متر\; مربع$

  ۲.۰۶×۱۰۵ نیوتن بر میلی‌متر مربع

• نسبت پواسون (
  $\nu$

  ن):

  $۰.۳$

  ۰.۳

• مقاومت طراحی کششی/خمشی (
  $f$

  و):

  $۲۱۵\; نیوتن\; بر\; میلی‌متر\; مربع$

  ۲۱۵ نیوتن بر میلی‌متر مربع

• مقاومت طراحی برشی (
  $fv$

  fv):

  $۱۲۰\; نیوتن\; بر\; میلی‌متر\; مربع$

  ۱۲۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع

• مقاومت فشاری سطح انتهایی (
  $sCE$

  sCE):

  $۳۱۰\; نیوتن\; بر\; میلی‌متر\; مربع$

  ۳۱۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع

برای اطمینان از دوام طولانی مدت در آب و هوای دریایی مرطوب و گرمسیری سنت لوسیا، این کانال‌های ستونی با پوشش‌های محافظ با کارایی بالا، از جمله پیش گالوانیزه (Z275)، گالوانیزه گرم (HDG) و روی آبکاری شده (EZ) عرضه می‌شوند.

شکل ۲ جزئیات تلرانس‌های ابعادی، پرداخت‌های موجود و انواع محصولات مکانیکی سری شیارهای U شکل ۴۱×۴۱ میلی‌متری Qinkai (شماره کالا: ۰۰۴۱۲۰ / TG-۴۱ GI) را نشان می‌دهد. لبه‌های دندانه‌دار برگشتهکانالپروفیل در هنگام اتصال با مهره‌های ناودانی، مقاومت لغزشی عالی و استحکام قفل برشی بالایی را ارائه می‌دهد و تضمین می‌کند که مجموعه در برابر ارتعاشات لرزه‌ای سفت و سخت باقی بماند.

محاسبات المان محدود و بارگذاری سازه

هسته اصلی گزارش مهندسی بر تأیید این موضوع متمرکز است که تنش خمشی، تنش برشی و انحراف هر تیر افقی تحت حداکثر بار، کاملاً در محدوده مجاز مواد فولاد Q235 قرار دارد.

تحلیل بار تیر افقی ۱

تیرک افقی ۱ با نگه‌داشتن سینی کابل ولتاژ بالا ۴۰۰×۱۵۰ میلی‌متر، سنگین‌ترین ترکیب بار را تحمل می‌کند.

• بار توزیع‌شده ضریب‌دار:
  $۸۵\; کیلوگرم\; بر\; متر\; مربع\; \times \; ۱.۵\; متر\; \times \; ۱۰\; نیوتن\; بر\; کیلوگرم\; \times \; ۱.۲\; \approx \; ۱.۵۳\; کیلونیوتن$

  ۸۵ کیلوگرم بر متر مربع × ۱.۵ متر × ۱۰ نیوتن بر کیلوگرم × ۱.۲ ≈ ۱.۵۳ کیلونیوتن

• گشتاور خمشی: حداکثر گشتاور خمشی (
  $مامکس$

  Mmax) که توسط تیر تجربه می‌شود، در ... محاسبه می‌شود.

  $۱۲۴\; نیوتن\; متر$

  ۱۲۴ نیوتن متر

• نیروهای واکنش تکیه‌گاهی: نیروهای واکنش عمودی در نقاط تعلیق چپ و راست عبارتند از
  $۰.۷۵۶\; کیلونیوتن$

  هر کدام ۰.۷۵۶ کیلونیوتن.

تأیید خمش و انحراف سازه

با استفاده از تئوری تیر، حداکثر تنش خمشی (

σ) در برابر مقاومت طراحی بررسی می‌شود.

۲۱۵ نیوتن بر میلی‌متر مربع. محاسبات نشان می‌دهد که تنش خمشی بسیار ایمن است.

علاوه بر این، انحراف تیر باید محدود شود تا از افتادگی سازه و ترک خوردگی سطوح مجاور جلوگیری شود. حداکثر انحراف مجاز تحت بار لرزه‌ای معمولاً ...

L/200 (کجا)

L طول است). برای یک

در دهانه ۵۵۰ میلی‌متر، میزان انحراف مجاز برابر است با

۲.۷۵ میلی‌متر.

همانطور که در منحنی انحراف المان محدود در شکل 3 نشان داده شده است، حداکثر انحراف تحت بار کامل دقیقاً در وسط دهانه تیر رخ می‌دهد (

۰.۲۷۵ متر) و تقریباً به ... می‌رسد.

۰.۲۹ میلی‌متر. این مقدار به‌طور قابل‌توجهی پایین‌تر از حد معمول است.

آستانه ۲.۷۵ میلی‌متر، تأیید می‌کند که شیار U شکل Qinkai استحکام ساختاری فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد.

یکپارچگی بست و حاشیه ایمنی لنگر

یک سیستم پشتیبانی لرزه‌ای تنها به اندازه ضعیف‌ترین حلقه آن قوی است، به همین دلیل تیم مهندسی کینکای تأییدیه‌های جامعی در مورد تحمل بار بر روی تمام سخت‌افزارهای مهار و اتصال انجام داد. تمام میله‌ها، پیچ‌های مهار و مهره‌ها از فولاد با مقاومت بالای درجه ۴.۸ ساخته شده‌اند.

بررسی بار پیچ لنگر و میله پیچ:

• حداکثر نیروی کششی روی میله:
  $۱.۲۰۶\; کیلونیوتن$

  ۱.۲۰۶ کیلونیوتن

• حد مجاز کشش برای میله پیچ درجه 4.8 M10:
  $۷.۰\; کیلونیوتن$

  ۷.۰ کیلونیوتن

• حاشیه ایمنی: نیروی واقعی (
  $۱.۲۰۶\; کیلونیوتن$

  ۱.۲۰۶ کیلونیوتن) کمتر از

  $۱۷٪$

  ۱۷٪ از ظرفیت مجاز میله، حاشیه ایمنی بسیار بالایی را ارائه می‌دهد.

• حداکثر نیروی کششی روی پیچ لنگر:
  $۱.۲۰۶\; کیلونیوتن$

  ۱.۲۰۶ کیلونیوتن

• حد مجاز کشش برای پیچ لنگر درجه 4.8 M10:
  $۶.۰\; کیلونیوتن$

  ۶.۰ کیلونیوتن

• حاشیه ایمنی: پیچ لنگر فقط در ... عمل می‌کند
  $۲۰٪$

  20٪ از ظرفیت کششی مجاز آن، که تضمین می‌کند هیچ خطری از بیرون کشیدن بتن وجود ندارد.

بررسی برش مهره شش ضلعی و اتصالات تخت:

• حداکثر نیرو روی مهره شش ضلعی:
  $۰.۷۵۶\; کیلونیوتن$

  ۰.۷۵۶ کیلونیوتن (حد مجاز:

  $۷.۰\; کیلونیوتن$

  ۷.۰ کیلونیوتن)

• حداکثر نیرو روی اتصالات تخت:
  $۰.۷۵۶\; کیلونیوتن$

  ۰.۷۵۶ کیلونیوتن (حد مجاز:

  $۷.۰\; کیلونیوتن$

  ۷.۰ کیلونیوتن)

با توجه به اینکه تمام سطوح تنش و انحرافات به طور استثنایی پایین‌تر از حداکثر محدودیت‌های طراحی قرار می‌گیرند، گزارش مهندسی با اطمینان ۱۰۰٪ نتیجه‌گیری می‌کند که ظرفیت تحمل بار کلی مجموعه براکت ZJ-13 کاملاً با مقررات ایمنی لرزه‌ای مطابقت دارد.