Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. fornisce calcoli avanzati di supporto sismico per il progetto del Palazzo di Giustizia di Santa Lucia.

CASTRIES, Santa Lucia e SHANGHAI, Cina — In un importante sviluppo per le infrastrutture e la sicurezza pubblica dei Caraibi, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., azienda leader a livello mondiale nella produzione e progettazione di sistemi di gestione dei cavi industriali e di supporto sismico, ha completato con successo un rapporto completo di progettazione e calcolo del supporto sismico per il prestigioso progetto del Palazzo di Giustizia (HOJ) di Santa Lucia. Il rapporto illustra le rigorose attività di ingegneria meccanica, i calcoli di carico e le verifiche di sicurezza strutturale eseguite per i sistemi di supporto sismico sospesi all'interno dell'iconico complesso giudiziario. Questa certificazione strutturale rappresenta un traguardo significativo, garantendo che la critica infrastruttura di distribuzione elettrica del principale edificio giudiziario di Santa Lucia possa resistere agli eventi sismici e mantenere la continuità operativa durante le emergenze.

Il ruolo cruciale dell'ingegneria sismica nelle infrastrutture pubbliche

Gli edifici pubblici e istituzionali moderni richiedono più di una semplice estetica e integrità strutturale di base; esigono un'elevata resistenza sismica. Ciò è particolarmente vero per le strutture giudiziarie, amministrative e di emergenza, come il Palazzo di Giustizia di Santa Lucia, che funge da centro nevralgico essenziale per l'amministrazione locale. Nelle regioni soggette ad attività geologica, la salvaguardia dei componenti non strutturali, come le canaline per cavi a bassa e alta tensione, le condotte idriche e gli impianti di climatizzazione, è un obbligo di sicurezza primario.

Durante un terremoto, le infrastrutture sospese non controventate o calcolate in modo errato possono oscillare violentemente, causando danni strutturali, interruzioni di corrente elettrica e gravi pericoli per gli occupanti degli edifici. I sistemi di supporto sismico sospesi agiscono come ancoraggi rigidi che controllano i movimenti laterali e longitudinali, distribuendo in modo sicuro i carichi dinamici alla struttura primaria in cemento armato.

Per soddisfare questi rigorosi requisiti di sicurezza, Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. ha applicato una combinazione di standard strutturali internazionali e nazionali. Le basi progettuali per il progetto HOJ includono:

• GB50017-2003: Norma per la progettazione di strutture in acciaio
• GB50009-2001: Norma per la progettazione dei carichi delle strutture edilizie
• JGJ145-2013: Codice tecnico per l'ancoraggio di strutture in calcestruzzo
• GB50303-2002: Codice per l'accettazione della qualità costruttiva dei progetti di impiantistica elettrica degli edifici.
• 03S402 e 03SR417-2: Supporti per condotte interne e norme di installazione

Questi codici regolano la selezione dei materiali, i limiti di sollecitazione ammissibili, i fattori di sicurezza e le soglie di deflessione per i sistemi sospesi, garantendo che ogni staffa sia progettata con un margine di sicurezza eccezionale.

Specifiche tecniche e progettazione del gruppo staffa

ILsistema di supporto sismicoProgettato per il Palazzo di Giustizia di Santa Lucia, il sistema utilizza una configurazione di staffe sospese a più livelli (staffa ZJ-13) per organizzare e supportare diverse tipologie di canaline portacavi. Il progetto tiene conto sia delle reti di distribuzione a bassa tensione che a quella ad alta tensione, che corrono in parallelo sui soffitti dell'edificio.

Parametri di carico delle canaline portacavi

I calcoli si basano sui seguenti criteri specifici di carico lineare con un interasse standard dei supporti di 1,5 metri:

1. Canaline portacavi a bassa tensione:
   • 100×100 mm (12 kg/m)
   • 200×100 mm (22,5 kg/m)
   • 300×50 mm (20 kg/m)
   • 300×100 mm (40 kg/m)
2. Canaline portacavi ad alta tensione:
   • 100×100 mm (16 kg/m)
   • 200×100 mm (32 kg/m)
   • 300×50 mm (30 kg/m)
   • 300×100 mm (55 kg/m)
   • 400×150 mm (85 kg/m)

Per tutti i casi di carico viene applicato un fattore di sicurezza di 1,2 al fine di tenere conto delle variazioni dinamiche e delle future espansioni del cablaggio.

Configurazione dell'assemblaggio strutturale

L'assemblaggio primario utilizza un profilo a U (profilo a U) di 41×41 mm realizzato in acciaio strutturale al carbonio Q235 di alta qualità, sospeso tramite tiranti a vite M10 e bulloni di ancoraggio annegati nella soletta del soffitto in calcestruzzo.

Di seguito è riportato il disegno tecnico dettagliato dell'assemblaggio che illustra le dimensioni esatte, la spaziatura e la ferramenta di fissaggio utilizzata nel supporto sismico sospeso ZJ-13:

Come illustrato nella Figura 1, la configurazione di sospensione presenta tre livelli di scanalature a U da 41×41 mm con una campata laterale di 600 mm e una distanza tra i punti di sospensione di 550 mm. La caduta verticale è saldamente ancorata al calcestruzzo sovrastante mediante bulloni di ancoraggio per calcestruzzo M10×80 e adattatori per barre filettate M10. Barre filettate M10 ad alta resistenza collegano le traverse multiple, bloccate in posizione con dadi esagonali M10 e raccordi piatti M11, creando una gabbia rigida e resistente alle vibrazioni.

Eccellenza dei materiali: il profilo a canale per montanti da 41×41 mm

La spina dorsale strutturale del Qinkaisistema di supporto sismicoIl profilo a U ha dimensioni 41×41 mm. Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. produce questi profilati in acciaio strutturale al carbonio Q235, un materiale standard del settore, rinomato per il suo eccellente equilibrio tra resistenza alla trazione, duttilità e saldabilità.

Proprietà meccaniche del Q235:

• Densità gravitazionale (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Modulo elastico (
  $E$

  E)

  $2,06\times 10⁵\; N/mm²$

  2,06×10⁵ N/mm²

• Rapporto di Poisson (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Resistenza di progetto a trazione/flessione (
  $f$

  F):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Resistenza di progetto al taglio (
  $fv$

  fv​):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Resistenza alla pressione della superficie terminale (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Per garantire una lunga durata nel clima marittimo tropicale e umido di Santa Lucia, questi profilati a U sono forniti con finiture protettive ad alte prestazioni, tra cui pre-zincatura (Z275), zincatura a caldo (HDG) e zincatura elettrolitica (EZ).

La Figura 2 illustra in dettaglio le tolleranze dimensionali, le finiture disponibili e le varianti meccaniche del prodotto della serie di scanalature a U da 41×41 mm di Qinkai (Codice articolo 004120 / TG-41 GI). I bordi dentellati invertiti dellacanaleIl profilo offre un'eccellente resistenza allo scivolamento e un'elevata forza di bloccaggio a taglio se abbinato ai dadi a canale, garantendo che l'assemblaggio rimanga rigido anche in presenza di vibrazioni sismiche.

Calcoli agli elementi finiti e ai carichi strutturali

Il fulcro della relazione tecnica è la verifica che la sollecitazione di flessione, la sollecitazione di taglio e la deflessione di ciascuna trave orizzontale sotto carico massimo rientrino ampiamente nei limiti di tolleranza del materiale per l'acciaio Q235.

Analisi del carico della trave trasversale 1

La trave trasversale 1 supporta la combinazione di carico più pesante, alloggiando la canalina portacavi ad alta tensione da 400×150 mm.

• Carico distribuito ponderato:
  $85\; kg/m\times 1,5\; m\times 10\; N/kg\times 1,2\approx 1,53\; kN$

  85 kg/m×1,5 m×10 N/kg×1,2≈1,53 kN

• Momento flettente: il momento flettente massimo (
  $Mmax$

  Mmax​) sperimentato dal fascio viene calcolato a

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Forze di reazione di supporto: Le forze di reazione verticali nei punti di sospensione sinistro e destro sono
  $0,756\; kN$

  0,756 kN ciascuno.

Verifica della flessione e della deflessione strutturale

Utilizzando la teoria delle travi, la sollecitazione di flessione massima (

σ) viene verificato rispetto alla resistenza di progetto di

215 N/mm2. I calcoli dimostrano che la sollecitazione di flessione è altamente sicura.

Inoltre, la flessione della trave deve essere limitata per evitare cedimenti strutturali e fessurazioni delle finiture vicine. La flessione massima consentita sotto carico sismico è tipicamente

L/200 (dove

L è l'ampiezza). Per un

550 mm di campata, la deflessione ammissibile è

2,75 mm.

Come dimostrato nella curva di deflessione degli elementi finiti nella Figura 3, la deflessione massima sotto carico massimo si verifica precisamente a metà campata della trave (

0,275 m) e raggiunge un solo

0,29 mm. Questo è eccezionalmente al di sotto del

Soglia di 2,75 mm, a conferma dell'eccezionale rigidità strutturale della fessura a U di Qinkai.

Integrità degli elementi di fissaggio e margini di sicurezza per l'ancoraggio

La solidità di un sistema di supporto sismico è pari alla forza del suo anello più debole; per questo motivo, il team di ingegneri di Qinkai ha eseguito verifiche esaustive sulla capacità portante di tutti gli elementi di ancoraggio e fissaggio. Tutte le barre, i bulloni di ancoraggio e i dadi sono realizzati in acciaio ad alta resistenza di grado 4.8.

Verifica del carico del bullone di ancoraggio e della vite di fissaggio:

• Forza di trazione massima sulla barra:
  $1.206\; kN$

  1.206 kN

• Limite di trazione ammissibile per la barra filettata M10 di grado 4.8:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Margine di sicurezza: la forza effettiva (
  $1.206\; kN$

  1,206 kN) è inferiore a

  $17\%$

  Il 17% della capacità consentita dell'asta, offrendo un enorme margine di sicurezza.

• Forza di trazione massima sul bullone di ancoraggio:
  $1.206\; kN$

  1.206 kN

• Limite di resistenza alla trazione ammissibile per bullone di ancoraggio M10 di grado 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Margine di sicurezza: il bullone di ancoraggio funziona solo
  $20\%$

  Il 20% della sua capacità di trazione consentita, garantendo l'assenza di rischio di distacco del calcestruzzo.

Controllo del taglio del dado esagonale e del raccordo piatto:

• Forza massima sul dado esagonale:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Limite consentito:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Forza massima sui raccordi piatti:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Limite consentito:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Poiché tutti i livelli di sollecitazione e le deformazioni risultano eccezionalmente al di sotto dei limiti massimi di progetto, la relazione tecnica conclude con assoluta certezza che la capacità portante complessiva del gruppo staffa ZJ-13 è pienamente conforme alle normative antisismiche.