Spoločnosť Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. poskytuje pokročilé výpočty seizmickej podpory pre projekt súdnych siení na Svätej Lucii

CASTRIES, Svätá Lucia a ŠANGHAJ, Čína — Spoločnosť Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., popredný svetový výrobca a dizajnér priemyselných systémov na správu káblov a seizmických podporných systémov, úspešne dodala komplexnú správu o návrhu a výpočte seizmickej podpory pre prestížny projekt Siení spravodlivosti (HOJ) v Svätej Lucii, ktorá je významným krokom v oblasti rozvoja infraštruktúry a verejnej bezpečnosti v Karibiku. Správa načrtáva dôkladné mechanické inžinierstvo, výpočty zaťaženia a overenia štrukturálnej bezpečnosti vykonané pre zavesené seizmické podporné systémy v rámci tohto významného právneho komplexu. Táto štrukturálna certifikácia predstavuje významný míľnik, ktorý zabezpečuje, že kritická infraštruktúra elektrickej distribúcie hlavného súdneho zariadenia v Svätej Lucii odolá seizmickým udalostiam a zachová si prevádzkovú kontinuitu počas núdzových situácií.

Kľúčová úloha seizmického inžinierstva vo verejnej infraštruktúre

Moderné verejné a inštitucionálne budovy vyžadujú viac než len estetickú a základnú štrukturálnu integritu; vyžadujú si vysokú seizmickú odolnosť. Platí to najmä pre súdne, administratívne a záchranné zariadenia, ako sú napríklad súdne budovy v St. Lucia, ktoré slúžia ako dôležité nervové centrá pre miestnu samosprávu. V regiónoch náchylných na geologickú aktivitu je ochrana neštrukturálnych komponentov – ako sú káblové žľaby nízkeho a vysokého napätia, vodovodné potrubia a systémy HVAC – primárnym bezpečnostným príkazom.

Počas zemetrasenia sa nevystužené alebo zle vypočítané zavesené inžinierske siete môžu prudko kývať, čo vedie k poškodeniu konštrukcie, prerušeniu elektrického napájania a vážnemu nebezpečenstvu pre obyvateľov budovy. Zavesené seizmické podperné systémy fungujú ako pevné kotvy, ktoré riadia priečny a pozdĺžny pohyb a bezpečne rozkladajú dynamické zaťaženie späť do primárnej betónovej konštrukcie.

Aby spoločnosť Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. splnila tieto náročné bezpečnostné prahy, použila kombináciu medzinárodných a národných štrukturálnych noriem. Medzi inžinierske projektové základy projektu HOJ patria:

• GB50017-2003: Predpisy pre návrh oceľových konštrukcií
• GB50009-2001: Predpisy pre návrh zaťaženia stavebných konštrukcií
• JGJ145-2013: Technický predpis pre dodatočné ukotvenie betónových konštrukcií
• GB50303-2002: Kódex pre akceptovanie kvality výstavby elektrotechnických projektov budov
• 03S402 a 03SR417-2: Podpery vnútorných potrubí a montážne normy

Tieto predpisy upravujú výber materiálu, povolené medze napätia, bezpečnostné faktory a prahové hodnoty priehybu pre zavesené systémy, čím sa zabezpečuje, že každý držiak je navrhnutý s mimoriadnou bezpečnostnou rezervou.

Technické špecifikácie a konštrukcia konzoly

Ten/Tá/Toseizmický podporný systémnavrhnutý pre justičné siene Svätej Lucie využíva viacúrovňovú konfiguráciu zavesených konzol (konzola ZJ-13) na organizáciu a podopretie rôznych tried elektrických káblových žľabov. Konštrukcia zohľadňuje nízkonapäťové aj vysokonapäťové rozvodné siete prebiehajúce paralelne cez stropy budovy.

Parametre zaťaženia káblového žľabu

Výpočty sú založené na nasledujúcich špecifických kritériách lineárneho zaťaženia pri štandardnej rozostupnosti podpier 1,5 metra:

1. Nízkonapäťové káblové žľaby:
   • 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. Káblové žľaby vysokého napätia:
   • 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)

Na zohľadnenie dynamických odchýlok a budúcich rozšírení kabeláže sa vo všetkých zaťažovacích prípadoch uplatňuje bezpečnostný faktor 1,2.

Konfigurácia konštrukčnej zostavy

Primárna zostava využíva U-drážku (nosník vzpery) s rozmermi 41 × 41 mm vyrobenú z vysoko kvalitnej uhlíkovej konštrukčnej ocele Q235, zavesenú pomocou skrutkových tyčí M10 a kotevných skrutiek zapustených do betónovej stropnej dosky.

Nižšie je uvedený podrobný technický montážny výkres znázorňujúci presné rozmery, rozstupy a upevňovacie prvky použité v zavesenej seizmickej podpore ZJ-13:

Ako je znázornené na obrázku 1, konfigurácia zavesenia pozostáva z troch úrovní U-drážok 41 × 41 mm s priečnym rozpätím 600 mm a rozstupom závesných bodov 550 mm. Zvislý spád je bezpečne ukotvený k betónovej stropnej doske pomocou betónových kotevných skrutiek M10 × 80 a adaptérov na skrutkové tyče M10. Viaceré priečne nosníky sú zaistené šesťhrannými maticami M10 a plochými spojmi M11, čím sa vytvára pevná klietka odolná voči vibráciám.

Materiálová excelentnosť: Profil nosníka 41 × 41 mm

Štrukturálna chrbtica Qinkaiseizmický podporný systémje profil s drážkou v tvare U s rozmermi 41 × 41 mm. Spoločnosť Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. vyrába tieto vzperné nosníky z uhlíkovej konštrukčnej ocele Q235, čo je štandardný materiál v tomto odvetví, ktorý je známy svojou vynikajúcou rovnováhou medzi pevnosťou v ťahu, ťažnosťou a zvariteľnosťou.

Q235 Mechanické vlastnosti:

• Gravitačná hustota (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Modul pružnosti (
  $E$

  E):

  $2,06\; \times \; 10⁶\; N/mm²$

  2,06 × 10⁶ N/mm²

• Poissonov pomer (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Návrhová pevnosť v ťahu/ohybe (
  $f$

  f):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Návrhová pevnosť v šmyku (
  $fv$

  fv​):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Pevnosť v tlaku na čelnej ploche (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Aby sa zabezpečila dlhodobá odolnosť vo vlhkom tropickom prímorskom podnebí Svätej Lucie, tieto vzperné nosníky sú dodávané s vysokoúčinnými ochrannými povrchovými úpravami vrátane predzinkovania (Z275), žiarového zinkovania (HDG) a galvanického zinkovania (EZ).

Obrázok 2 podrobne zobrazuje rozmerové tolerancie, dostupné povrchové úpravy a mechanické varianty produktu pre sériu U-drážok Qinkai s rozmermi 41 × 41 mm (číslo položky 004120 / TG-41 GI). Vnútorne zúbkované hranykanálProfil poskytuje vynikajúcu odolnosť proti šmyku a vysokú pevnosť v strihu pri spojení s kanálovými maticami, čím sa zabezpečuje, že zostava zostane tuhá aj pri seizmických vibráciách.

Výpočty metódou konečných prvkov a štrukturálneho zaťaženia

Jadro inžinierskej správy sa zameriava na overenie, či sú ohybové napätie, šmykové napätie a priehyb každého horizontálneho priečneho nosníka pri maximálnom zaťažení v rámci povolených materiálových prahov ocele Q235.

Analýza zaťaženia priečneho nosníka 1

Priečny nosník 1 podopiera najťažšiu kombináciu zaťaženia a drží vysokonapäťový káblový žľab s rozmermi 400 × 150 mm.

• Faktorizované rozložené zaťaženie:
  $85\; kg/m\; \times \; 1,5\; m\; \times \; 10\; N/kg\; \times \; 1,2\; \approx \; 1,53\; kN$

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

• Ohybový moment: Maximálny ohybový moment (
  $Mmax$

  Mmax​) pôsobiaci na lúč sa vypočíta pri

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Reakčné sily podpery: Vertikálne reakčné sily v ľavom a pravom bode zavesenia sú
  $0,756\; kN$

  0,756 kN každý.

Overenie štrukturálneho ohybu a priehybu

Pomocou teórie nosníkov, maximálne ohybové napätie (

σ) sa kontroluje oproti návrhovej pevnosti

215 N/mm2. Výpočty ukazujú, že ohybové napätie je vysoko bezpečné.

Okrem toho musí byť priehyb nosníka obmedzený, aby sa zabránilo prehýbaniu a praskaniu blízkych povrchových úprav. Maximálny povolený priehyb pri seizmickom zaťažení je zvyčajne

L/200 (kde

L je rozpätie). Pre

rozpätie 550 mm, povolená deformácia je

2,75 mm.

Ako je znázornené na krivke priehybu metódou konečných prvkov na obrázku 3, maximálny priehyb pri plnom zaťažení nastáva presne v strede rozpätia nosníka (

0,275 m) a dosahuje iba

0,29 mm. To je výrazne pod úrovňou

Prah 2,75 mm, čo potvrdzuje, že U-drážka Qinkai poskytuje výnimočnú štrukturálnu tuhosť.

Bezpečnostné rezervy pre integritu upevňovacích prvkov a kotvenia

Seizmický podporný systém je len taký silný, ako jeho najslabší článok, a preto inžiniersky tím spoločnosti Qinkai vykonal dôkladné overenie únosnosti všetkých kotviacich a upevňovacích prvkov. Všetky tyče, kotviace skrutky a matice sú vyrobené z vysokopevnostnej ocele triedy 4.8.

Kontrola zaťaženia kotevnej skrutky a skrutkovej tyče:

• Maximálna ťahová sila na tyči:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Prípustná medza ťahu pre skrutkovú tyč M10 triedy 4.8:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Bezpečnostná rezerva: Skutočná sila (
  $1,206\; kN$

  1,206 kN) je menej ako

  $17\; \%$

  17 % povolenej kapacity prútu, čo ponúka obrovskú bezpečnostnú rezervu.

• Maximálna ťahová sila na kotviacu skrutku:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Prípustná medza ťahu pre kotviacu skrutku M10 triedy 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Bezpečnostná rezerva: Kotviaca skrutka funguje len pri
  $20\; \%$

  20 % jeho povolenej ťažnej kapacity, čím sa zabezpečí, že nehrozí vytrhnutie betónu.

Kontrola strihu šesťhrannej matice a plochého spoja:

• Maximálna sila na šesťhrannú maticu:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Prípustný limit:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Maximálna sila na plochých spojoch:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Prípustný limit:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Keďže všetky úrovne napätia a priehyby výnimočne klesli pod maximálne projektované limity, inžinierska správa končí so 100 % istotou, že celková únosnosť zostavy konzoly ZJ-13 je plne v súlade s predpismi o seizmickej bezpečnosti.