상하이 친카이 산업 유한회사, 세인트루시아 법원 건물 프로젝트에 대한 첨단 내진 보강 계산 제공

세인트루시아 캐스트리스 & 중국 상하이 — 카리브해 지역 인프라 및 공공 안전에 중요한 진전을 이룬 이번 프로젝트에서, 산업용 케이블 관리 및 내진 지지 시스템 분야의 세계적인 선도 제조업체이자 설계사인 상하이 친카이 공업 유한회사(Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd.)는 세인트루시아 법원(HOJ) 프로젝트를 위한 종합적인 내진 지지 설계 및 계산 보고서를 성공적으로 제출했습니다. 이 보고서는 랜드마크 법률 단지 내 현수식 내진 지지 시스템에 대해 수행된 엄격한 기계 공학, 하중 계산 및 구조 안전 검증 과정을 상세히 설명합니다. 이번 구조 인증은 세인트루시아 주요 사법 시설의 핵심 전기 배전 인프라가 지진 발생 시에도 안정적으로 운영될 수 있도록 보장하는 중요한 이정표입니다.

공공 기반 시설에서 지진 공학의 중요한 역할

현대의 공공 및 기관 건물은 미적 요소와 기본적인 구조적 안전성뿐만 아니라 고성능 내진 성능을 요구합니다. 이는 특히 세인트루시아 법원 청사와 같이 지방 정부의 핵심적인 역할을 하는 사법, 행정 및 비상 시설에 더욱 중요합니다. 지질 활동이 활발한 지역에서는 저전압 및 고전압 케이블 트레이, 상수도관, 냉난방 시스템 등 비구조적 요소의 보호가 최우선 안전 과제입니다.

지진 발생 시, 지지대가 없거나 계산이 부실한 매달린 설비는 심하게 흔들려 구조물 손상, 전력 차단, 그리고 건물 거주자에게 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 매달린 내진 지지 시스템은 견고한 앵커 역할을 하여 측면 및 종방향 움직임을 제어하고 동적 하중을 안전하게 주 콘크리트 구조물로 분산시킵니다.

이러한 까다로운 안전 기준을 충족하기 위해 상하이 친카이 공업 유한회사는 국제 및 국내 구조 표준을 조합하여 적용했습니다. HOJ 프로젝트의 엔지니어링 설계 기반은 다음과 같습니다.

• GB50017-2003: 강구조물 설계 기준
• GB50009-2001: 건축 구조물의 하중 설계 기준
• JGJ145-2013: 콘크리트 구조물의 포스트 앵커링에 관한 기술 규정
• GB50303-2002: 건축 전기 공학 프로젝트의 시공 품질 승인 기준
• 03S402 및 03SR417-2: 실내 배관 지지대 및 설치 표준

이러한 규정은 현수 시스템의 재료 선택, 허용 응력 한계, 안전 계수 및 처짐 임계값을 규정하여 모든 브래킷이 탁월한 안전 여유를 두고 설계되도록 보장합니다.

기술 사양 및 브래킷 조립 설계

그만큼지진 지지 시스템세인트루시아 법원 청사를 위해 설계된 이 시스템은 다양한 종류의 전기 케이블 트레이를 정리하고 지지하기 위해 다단식 현수 브래킷 구성(ZJ-13 브래킷)을 사용합니다. 이 설계는 건물 천장을 가로지르며 병렬로 설치되는 저전압 및 고전압 배전망을 모두 고려했습니다.

케이블 트레이 부하 매개변수

이 계산은 표준 지지대 간격 1.5미터에서 다음과 같은 특정 선형 하중 기준을 기반으로 합니다.

1. 저전압 케이블 트레이:
   • 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. 고전압 케이블 트레이:
   • 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)

동적 변동 및 향후 케이블 확장을 고려하여 모든 부하 조건에 1.2의 안전 계수가 적용됩니다.

구조 조립 구성

주요 조립체는 고품질 Q235 탄소 구조용 강으로 제작된 41×41mm U자형 홈(스트럿 채널)을 사용하며, 콘크리트 천장 슬래브에 매립된 M10 스크류 로드와 앵커 볼트를 통해 매달려 있습니다.

아래는 ZJ-13 현수식 내진 지지대에 사용된 정확한 치수, 간격 및 고정 장치를 보여주는 상세한 기술 조립 도면입니다.

그림 1에서 보는 바와 같이, 현수 구조는 41×41mm U자형 슬롯이 3단으로 배열되어 있으며, 가로 길이는 600mm, 현수점 간격은 550mm입니다. 수직 낙하부는 M10×80 콘크리트 앵커 볼트와 M10 스크류 로드 어댑터를 사용하여 상부 콘크리트에 단단히 고정됩니다. 고장력 M10 스크류 로드는 여러 개의 가로보를 연결하며, 이 가로보는 M10 육각 너트와 M11 플랫 피팅으로 고정되어 견고하고 진동에 강한 케이지를 형성합니다.

소재의 우수성: 41×41mm 스트럿 채널 프로파일

친카이의 구조적 뼈대지진 지지 시스템이 제품은 41×41mm U자형 홈 프로파일을 사용합니다. 상하이 친카이 공업 유한회사는 인장 강도, 연성 및 용접성의 균형이 뛰어난 업계 표준 소재인 Q235 탄소 구조강으로 이러한 스트럿 채널을 제조합니다.

Q235 기계적 특성:

• 중력 밀도 (
  $\rho$

  ρ):

  $78.5\; kN/m3$

  78.5 kN/m3

• 탄성 계수 (
  $E$

  이자형):

  $2.06\times 10⁵\; N/mm²$

  2.06×10⁵ N/mm²

• 푸아송 비(
  $\nu$

  ν):

  $0.3$

  0.3

• 인장/굽힘 설계 강도 (
  $f$

  에프):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• 전단 설계 강도 (
  $fv$

  fv):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• 단면 압력 강도 (
  $sCE$

  sCE):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

세인트루시아의 습하고 열대성 해양성 기후에서 장기간 내구성을 보장하기 위해, 이 스트럿 채널에는 아연 도금(Z275), 용융 아연 도금(HDG), 전기 도금 아연(EZ)을 포함한 고성능 보호 마감 처리가 되어 있습니다.

그림 2는 Qinkai의 41×41 mm U-슬롯 시리즈(품목 번호 004120 / TG-41 GI)의 치수 공차, 사용 가능한 마감 처리 및 기계적 제품 변형을 자세히 보여줍니다. 안쪽으로 굽은 톱니 모양 모서리는채널프로파일은 채널 너트와 결합될 때 탁월한 미끄럼 방지 기능과 높은 전단 잠금 강도를 제공하여 지진 진동 하에서도 조립체의 견고성을 보장합니다.

유한 요소 및 구조 하중 계산

엔지니어링 보고서의 핵심은 최대 하중 하에서 각 수평 크로스보의 굽힘 응력, 전단 응력 및 처짐이 Q235 강재의 허용 재료 한계치 내에 있는지 확인하는 데 있습니다.

횡보 1 하중 분석

크로스빔 1은 가장 무거운 하중 조합을 지탱하며, 고전압 400×150mm 케이블 트레이를 고정합니다.

• 분산 부하 조정:
  $85\; kg/m\times 1.5\; m\times 10\; N/kg\times 1.2\approx 1.53\; kN$

  85 kg/m×1.5 m×10 N/kg×1.2≈1.53 kN

• 굽힘 모멘트: 최대 굽힘 모멘트(
  $엠맥스$

  빔이 경험하는 최대 풍속(Mmax)은 다음과 같이 계산됩니다.

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• 지지 반력: 좌측 및 우측 현수 지점에서의 수직 반력은 다음과 같습니다.
  $0.756kN$

  각각 0.756kN.

구조물 굽힘 및 처짐 검증

보 이론을 사용하면 최대 굽힘 응력은 (

σ)는 설계 강도와 비교하여 검사됩니다.

215 N/mm2. 계산 결과 굽힘 응력은 매우 안전한 수준임을 알 수 있습니다.

또한, 구조물의 처짐과 주변 마감재의 균열을 방지하기 위해 보의 처짐을 제한해야 합니다. 지진 하중 하에서의 최대 허용 처짐은 일반적으로 다음과 같습니다.

L/200 (여기서

L은 스팬입니다.

550mm 스팬의 경우 허용 처짐은 다음과 같습니다.

2.75mm.

그림 3의 유한 요소 처짐 곡선에서 볼 수 있듯이, 최대 하중 하에서의 최대 처짐은 보의 정중앙에서 정확히 발생합니다.

0.275m)이며 겨우 그 정도에 도달합니다.

0.29mm. 이는 현저히 낮은 수치입니다.

2.75mm의 임계값을 통해 Qinkai U-슬롯이 탁월한 구조적 강성을 제공함을 입증했습니다.

체결 부품 무결성 및 고정 안전 여유

내진 설계 시스템은 가장 약한 부분만큼만 강하기 때문에, 친카이 엔지니어링 팀은 모든 앵커 및 고정 장치에 대해 철저한 하중 지지력 검증을 수행했습니다. 모든 로드, 앵커 볼트 및 너트는 4.8 등급 고강도 강철로 제작되었습니다.

앵커 볼트 및 스크류 로드 하중 검사:

• 막대에 작용하는 최대 인장력:
  $1.206kN$

  1.206kN

• 4.8 등급 M10 스크류 로드의 허용 인장 한계:
  $7.0kN$

  7.0kN

• 안전 여유: 실제 힘(
  $1.206kN$

  1.206kN)은 보다 작습니다.

  $17\%$

  낚싯대의 허용 용량의 17%에 해당하여 엄청난 안전 여유를 제공합니다.

• 앵커 볼트에 작용하는 최대 인장력:
  $1.206kN$

  1.206kN

• 4.8 등급 M10 앵커 볼트의 허용 인장 한계:
  $6.0kN$

  6.0kN

• 안전 여유: 앵커 볼트는 바로 작동합니다.
  $20\%$

  허용 인장력의 20%에 해당하는 인장력을 제공하여 콘크리트가 뽑혀 나올 위험을 방지합니다.

육각 너트 및 평면 피팅 전단 검사:

• 육각 너트에 작용하는 최대 힘:
  $0.756kN$

  0.756kN (허용 한계:

  $7.0kN$

  7.0kN)

• 평면 부속품에 가해지는 최대 힘:
  $0.756kN$

  0.756kN (허용 한계:

  $7.0kN$

  7.0kN)

모든 응력 수준과 변형이 최대 설계 한계치보다 훨씬 낮게 나타났으므로, 엔지니어링 보고서는 ZJ-13 브래킷 조립체의 전체 하중 지지 능력이 지진 안전 규정을 완벽하게 준수한다는 결론을 100% 확신합니다.