Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. realiza cálculos avanzados de soporte sísmico para o proxecto dos pazos de xustiza de Santa Lucía

CASTRIES, Santa Lucía e SHANGHAI, China: nun importante desenvolvemento para as infraestruturas e a seguridade pública no Caribe, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., fabricante e deseñador líder mundial de sistemas de xestión de cables industriais e soporte sísmico, entregou con éxito un completo Informe de deseño e cálculo de soporte sísmico para o prestixioso proxecto dos Pazos de Xustiza de Santa Lucía (HOJ). Describe a rigorosa enxeñaría mecánica, os cálculos de carga e as verificacións de seguridade estrutural executadas para os sistemas de soporte sísmico suspendidos dentro deste emblemático complexo xudicial. Esta certificación estrutural representa un fito significativo, xa que garante que a infraestrutura crítica de distribución eléctrica das principais instalacións xudiciais de Santa Lucía poida soportar eventos sísmicos e manter a continuidade operativa durante as emerxencias.

O papel fundamental da enxeñaría sísmica nas infraestruturas públicas

Os edificios públicos e institucionais modernos requiren algo máis que integridade estrutural estética e básica; esixen unha resiliencia sísmica de alto rendemento. Isto é especialmente certo para as instalacións xudiciais, administrativas e de emerxencia, como os pazos de xustiza de Santa Lucía, que serven como centros nerviosos esenciais para o goberno local. Nas rexións propensas á actividade xeolóxica, a protección dos compoñentes non estruturais, como as bandexas de cables de baixa e alta tensión, as tubaxes de auga e os sistemas de climatización, é un mandato de seguridade primordial.

Durante un terremoto, as instalacións suspendidas sen apuntalamento ou mal calculadas poden oscilar violentamente, o que pode provocar danos estruturais, cortes de enerxía eléctrica e graves perigos para os ocupantes do edificio. Os sistemas de soporte sísmico suspendidos actúan como áncoras ríxidas que controlan o movemento lateral e lonxitudinal, distribuíndo as cargas dinámicas de volta á estrutura de formigón primaria de forma segura.

Para cumprir estes esixentes limiares de seguridade, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. aplicou unha combinación de normas estruturais internacionais e nacionais. As bases do deseño de enxeñería para o proxecto HOJ inclúen:

• GB50017-2003: Código para o deseño de estruturas de aceiro
• GB50009-2001: Código para o deseño de cargas de estruturas de edificios
• JGJ145-2013: Código técnico para a ancoraxe posterior de estruturas de formigón
• GB50303-2002: Código para a aceptación da calidade da construción en proxectos de enxeñaría eléctrica de edificios
• 03S402 e 03SR417-2: Normas de instalación e soportes de tubaxes interiores

Estes códigos rexen a selección de materiais, os límites de tensión admisibles, os factores de seguridade e os limiares de deflexión para os sistemas suspendidos, garantindo que cada soporte estea deseñado cunha marxe de seguridade excepcional.

Especificacións técnicas e deseño do conxunto de soportes

O/Asistema de apoio sísmicodeseñado para os Pazos de Xustiza de Santa Lucía, utiliza unha configuración de soportes suspendidos de varios niveis (soporte ZJ-13) para organizar e soportar varias clases de bandexas de cables eléctricos. O deseño ten en conta as redes de distribución de baixa e alta tensión que funcionan en paralelo polos teitos das instalacións.

Parámetros de carga da bandexa de cables

Os cálculos baséanse nos seguintes criterios específicos de carga lineal baixo unha separación estándar de apoio de 1,5 metros:

1. Bandexas de cables de baixa tensión:
   • 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. Bandexas de cables de alta tensión:
   • 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)

Aplícase un factor de seguridade de 1,2 en todos os casos de carga para ter en conta as variacións dinámicas e as futuras expansións do cableado.

Configuración da montaxe estrutural

O conxunto principal utiliza unha ranura en U de 41 × 41 mm (canal de puntal) feita de aceiro estrutural ao carbono Q235 de alta calidade, suspendida mediante varillas de parafuso M10 e parafusos de ancoraxe incrustados na laxe do teito de formigón.

A continuación móstrase o debuxo detallado de montaxe técnica que ilustra as dimensións exactas, o espazado e os accesorios de fixación empregados no soporte sísmico suspendido ZJ-13:

Como se mostra na Figura 1, a configuración de suspensión presenta tres niveis de ranuras en U de 41×41 mm cunha luz lateral de 600 mm e un espazado entre os puntos de suspensión de 550 mm. A caída vertical está ancorada firmemente ao teito de formigón mediante parafusos de ancoraxe para formigón M10×80 e adaptadores de varas de parafuso M10. Varas de parafuso M10 de alta resistencia unen as múltiples vigas transversais, que están bloqueadas no seu lugar con porcas hexagonais M10 e accesorios planos M11, proporcionando unha gaiola ríxida e resistente ás vibracións.

Excelencia en materiais: o perfil de canle de puntal de 41×41 mm

A columna vertebral estrutural do Qinkaisistema de apoio sísmicoé o perfil de ranura en U de 41 × 41 mm. Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. fabrica estas canles de puntal con aceiro estrutural de carbono Q235, un material estándar da industria recoñecido polo seu excelente equilibrio entre resistencia á tracción, ductilidade e soldabilidade.

Propiedades mecánicas do Q235:

• Densidade gravitacional (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Módulo elástico (
  $E$

  E):

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

  2,06 × 105 N/mm2

• coeficiente de Poisson (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Resistencia de deseño a tracción/flexión (
  $f$

  f):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Resistencia de deseño ao corte (
  $fv$

  fv):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Resistencia á presión da cara final (
  $sCE$

  sCE):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Para garantir a súa durabilidade a longo prazo no clima marítimo tropical e húmido de Santa Lucía, estas canles de puntal subminístranse con acabados protectores de alto rendemento, como pregalvanizado (Z275), galvanizado por inmersión en quente (HDG) e zinc electrochapado (EZ).

A figura 2 detalla as tolerancias dimensionais, os acabados dispoñibles e as variantes mecánicas do produto da serie de ranuras en U de 41 × 41 mm de Qinkai (nº de artigo 004120 / TG-41 GI). Os bordos serrados torneados cara a dentro docanleO perfil proporciona unha resistencia ao deslizamento superior e unha alta resistencia ao corte cando se acopla con porcas de canal, o que garante que o conxunto permaneza ríxido baixo vibracións sísmicas.

Cálculos de elementos finitos e carga estrutural

O núcleo do informe de enxeñaría céntrase en verificar que a tensión de flexión, a tensión de cizallamento e a deflexión de cada viga transversal horizontal baixo carga máxima estean dentro dos limiares de material admisibles do aceiro Q235.

Análise de carga da viga transversal 1

A viga transversal 1 soporta a combinación de carga máis pesada, sostendo a bandexa de cables de alta tensión de 400×150 mm.

• Carga distribuída factorizada:
  $85\; kg/m\; \times \; 1,5\; m\; \times \; 10\; N/kg\; \times \; 1,2\; \approx \; 1,53\; kN$

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

• Momento de flexión: o momento de flexión máximo (
  $Mmáx$

  Mmax) experimentado polo feixe calcúlase en

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Forzas de reacción de apoio: as forzas de reacción verticais nos puntos de suspensión esquerdo e dereito son
  $0,756\; kN$

  0,756 kN cada un.

Verificación de flexión e deflexión estrutural

Usando a teoría de vigas, a tensión máxima de flexión (

σ) compróbase coa resistencia de deseño de

215 N/mm2. Os cálculos demostran que a tensión de flexión é moi segura.

Ademais, a deflexión da viga debe limitarse para evitar o afundimento estrutural e o rachado dos acabados próximos. A deflexión máxima admisible baixo carga sísmica adoita ser

L/200 (onde

L é a extensión). Para un

Cunha luz de 550 mm, a deflexión admisible é

2,75 milímetros.

Como se demostra na curva de deflexión de elementos finitos da Figura 3, a deflexión máxima baixo carga completa ocorre precisamente a metade do vano da viga (

0,275 m) e alcanza apenas uns

0,29 mm. Isto está notablemente por debaixo do

Limiar de 2,75 mm, o que verifica que a ranura en U de Qinkai proporciona unha rixidez estrutural excepcional.

Marxes de seguridade de integridade dos elementos de fixación e ancoraxe

Un sistema de soporte sísmico é tan forte como o seu elo máis débil, razón pola cal o equipo de enxeñería de Qinkai realizou verificacións exhaustivas da capacidade de carga en todos os accesorios de ancoraxe e fixación. Todas as varillas, parafusos de ancoraxe e porcas fabrícanse con aceiro de alta resistencia de grao 4.8.

Comprobación da carga do parafuso de ancoraxe e da vara de parafuso:

• Forza máxima de tracción na vara:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Límite de tracción admisible para a varilla de parafuso M10 de grao 4.8:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Marxe de seguridade: A forza real (
  $1,206\; kN$

  1,206 kN) é menor que

  $17\%$

  O 17 % da capacidade admisible da vara, o que ofrece unha inmensa marxe de seguridade.

• Forza máxima de tracción no parafuso de ancoraxe:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Límite de tracción admisible para o parafuso de ancoraxe M10 de grao 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Marxe de seguridade: o perno de ancoraxe funciona a só
  $20\%$

  20 % da súa capacidade de tracción admisible, o que garante que non hai risco de arranque do formigón.

Comprobación de cizalladura da porca hexagonal e do axuste plano:

• Forza máxima na porca hexagonal:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (límite admisible:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Forza máxima en accesorios planos:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (límite admisible:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Dado que todos os niveis de tensión e deflexións caen excepcionalmente por debaixo dos límites máximos de deseño, o informe de enxeñaría conclúe cun 100 % de confianza en que a capacidade portante global do conxunto de soportes ZJ-13 cumpre totalmente coas normas de seguridade sísmica.