Podjetje Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. izvaja napredne izračune potresne podpore za projekt pravosodnih dvoran v St. Luciji

CASTRIES, St. Lucia in SHANGHAI, Kitajska — V okviru pomembnega razvoja za karibsko infrastrukturo in javno varnost je podjetje Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., vodilni svetovni proizvajalec in oblikovalec industrijskih sistemov za upravljanje kablov in potresnih podpornih sistemov, uspešno izdelalo celovito poročilo o načrtovanju in izračunu potresne podpore za prestižni projekt pravosodnih dvoran St. Lucia (HOJ). Poročilo opisuje strogo strojništvo, izračune obremenitev in preverjanja strukturne varnosti, izvedene za viseče potresne podporne sisteme znotraj znamenitega pravnega kompleksa. Ta strukturna certifikacija predstavlja pomemben mejnik, ki zagotavlja, da lahko kritična infrastruktura za distribucijo električne energije glavnega pravosodnega objekta na St. Luciji prenese potresne dogodke in ohrani neprekinjeno delovanje v izrednih razmerah.

Ključna vloga potresnega inženirstva v javni infrastrukturi

Sodobne javne in institucionalne stavbe zahtevajo več kot le estetsko in osnovno strukturno integriteto; zahtevajo visoko potresno odpornost. To še posebej velja za sodne, upravne in reševalne objekte, kot je pravosodna palača St. Lucia, ki služijo kot bistvena središča lokalne samouprave. V regijah, ki so nagnjene k geološki aktivnosti, je zaščita nestrukturnih komponent – ​​kot so nizkonapetostne in visokonapetostne kabelske police, vodovodne cevi in ​​sistemi HVAC – primarni varnostni mandat.

Med potresom se lahko nepodprte ali slabo izračunane viseče komunalne napeljave silovito nihajo, kar povzroči strukturne poškodbe, prekinitev električne energije in resne nevarnosti za stanovalce stavbe. Viseči potresni podporni sistemi delujejo kot toga sidra, ki nadzorujejo prečno in vzdolžno gibanje ter varno porazdelijo dinamične obremenitve nazaj v primarno betonsko konstrukcijo.

Za doseganje teh zahtevnih varnostnih pragov je podjetje Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. uporabilo kombinacijo mednarodnih in nacionalnih konstrukcijskih standardov. Osnove inženirske zasnove za projekt HOJ vključujejo:

• GB50017-2003: Koda za projektiranje jeklenih konstrukcij
• GB50009-2001: Koda za projektiranje obremenitev gradbenih konstrukcij
• JGJ145-2013: Tehnični kodeks za naknadno sidranje betonskih konstrukcij
• GB50303-2002: Kodeks za sprejem kakovosti gradnje elektrotehničnih projektov stavb
• 03S402 in 03SR417-2: Nosilci in standardi za namestitev notranjih cevovodov

Ti predpisi urejajo izbiro materiala, dovoljene meje napetosti, varnostne faktorje in pragove odklona za viseče sisteme, kar zagotavlja, da je vsak nosilec zasnovan z izjemno varnostno mejo.

Tehnične specifikacije in zasnova nosilca

Theseizmični podporni sistemZasnovan za pravosodne dvorane St. Lucia, uporablja večstopenjsko konfiguracijo visečih nosilcev (nosilec ZJ-13) za organizacijo in podporo različnih razredov električnih kabelskih polic. Zasnova upošteva tako nizkonapetostna kot visokonapetostna distribucijska omrežja, ki potekajo vzporedno čez strope objekta.

Parametri obremenitve kabelske police

Izračuni temeljijo na naslednjih specifičnih merilih linearne obremenitve pri standardnem razmiku podpor 1,5 metra:

1. Nizkonapetostne kabelske police:
   • 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. Visokonapetostne kabelske police:
   • 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)

Za vse obremenitvene primere se uporabi varnostni faktor 1,2, ki upošteva dinamična odstopanja in prihodnje širitve kablov.

Konfiguracija strukturne sestave

Primarna montaža uporablja U-utor (podporni kanal) dimenzij 41 × 41 mm, izdelan iz visokokakovostnega ogljikovega konstrukcijskega jekla Q235, obešen z vijačnimi palicami M10 in sidrnimi vijaki, vgrajenimi v betonsko stropno ploščo.

Spodaj je podrobna tehnična montažna risba, ki prikazuje natančne dimenzije, razmike in pritrdilne elemente, uporabljene v viseči potresni podpori ZJ-13:

Kot je prikazano na sliki 1, ima konfiguracija vzmetenja tri nivoje U-utorov 41 × 41 mm s stranskim razponom 600 mm in razmikom točk obešanja 550 mm. Navpični padec je varno zasidran na betonsko stropno površino z betonskimi sidrnimi vijaki M10 × 80 in adapterji za vijačne palice M10. Visoko natezne vijačne palice M10 povezujejo več prečnih nosilcev, ki so pritrjeni s šestkotnimi maticami M10 in ploščatimi fitingi M11, kar zagotavlja togo, vibracijam odporno kletko.

Odličnost materiala: Profil utora 41 × 41 mm

Strukturna hrbtenica Qinkaijaseizmični podporni sistemje profil z utorom v obliki črke U dimenzij 41 × 41 mm. Podjetje Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. izdeluje te nosilne kanale iz ogljikovega konstrukcijskega jekla Q235, industrijskega standardnega materiala, ki slovi po odličnem ravnovesju med natezno trdnostjo, duktilnostjo in varivostjo.

Mehanske lastnosti Q235:

• Gravitacijska gostota (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Modul elastičnosti (
  $E$

  E):

  $2,06\; \times \; 10⁶\; N/mm²$

  2,06 × 10⁶ N/mm²

• Poissonovo razmerje (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Natezna/upogibna projektna trdnost (
  $f$

  f):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Strižna projektna trdnost (
  $fv$

  fv​):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Tlačna trdnost čelne ploskve (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Za zagotovitev dolgotrajne vzdržljivosti v vlažnem, tropskem morskem podnebju Svete Lucije so ti nosilni kanali opremljeni z visokozmogljivimi zaščitnimi premazi, vključno s predhodno pocinkanim (Z275), vroče pocinkanim (HDG) in galvaniziranim cinkom (EZ).

Slika 2 podrobno prikazuje dimenzijske tolerance, razpoložljive zaključne obdelave in mehanske različice izdelkov Qinkaijeve serije U-utorov 41 × 41 mm (št. artikla 004120 / TG-41 GI). Navznoter obrnjeni nazobčani robovikanalProfil zagotavlja vrhunsko odpornost proti zdrsu in visoko strižno trdnost, ko je povezan z maticami utorov, kar zagotavlja, da sklop ostane tog tudi pri seizmičnih vibracijah.

Izračuni končnih elementov in strukturnih obremenitev

Jedro inženirskega poročila se osredotoča na preverjanje, ali so upogibna napetost, strižna napetost in odklon vsakega vodoravnega prečnega nosilca pri največji obremenitvi znotraj dovoljenih materialnih pragov za jeklo Q235.

Analiza obremenitve prečnega nosilca 1

Prečna nosilna konstrukcija 1 podpira najtežjo kombinacijo obremenitev in drži visokonapetostni kabelski pladenj dimenzij 400 × 150 mm.

• Faktorizirana porazdeljena obremenitev:
  $85\; kg/m\; \times \; 1,5\; m\; \times \; 10\; N/kg\; \times \; 1,2\; \approx \; 1,53\; kN$

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

• Upogibni moment: Največji upogibni moment (
  $Mmax$

  Mmax​), ki ga doživlja žarek, se izračuna pri

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Sile reakcije podpore: Navpične sile reakcije na levi in ​​desni točki vzmetenja so
  $0,756\; kN$

  0,756 kN vsak.

Preverjanje upogibanja in deformacije konstrukcije

Z uporabo teorije žarka je največja upogibna napetost (

σ) se preveri glede na projektno trdnost

215 N/mm2. Izračuni kažejo, da je upogibna napetost zelo varna.

Poleg tega mora biti odklon nosilca omejen, da se prepreči povešanje in razpokanje konstrukcije v bližnjih zaključnih delih. Največji dovoljeni odklon pri potresni obremenitvi je običajno

L/200 (kjer

L je razpon). Za

Razpon 550 mm, dovoljeni odklon je

2,75 mm.

Kot je prikazano na krivulji odklona končnih elementov na sliki 3, se največji odklon pri polni obremenitvi pojavi natančno na sredini razpona nosilca (

0,275 m) in doseže le

0,29 mm. To je izjemno pod

Prag 2,75 mm, kar potrjuje, da Qinkaijeva U-reža zagotavlja izjemno strukturno togost.

Celovitost pritrdilnih elementov in varnostne meje sidranja

Seizmični podporni sistem je močan le toliko, kot je močan njegov najšibkejši člen, zato je inženirska ekipa Qinkai izvedla temeljite preizkuse nosilnosti vseh sidrnih in pritrdilnih elementov. Vse palice, sidrni vijaki in matice so izdelani iz visokotrdnostnega jekla razreda 4.8.

Preverjanje obremenitve sidrnega vijaka in vijačne palice:

• Največja natezna sila na palici:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Dovoljena natezna meja za vijačno palico razreda 4.8 M10:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Varnostna meja: Dejanska sila (
  $1,206\; kN$

  1,206 kN) je manj kot

  $17\; \%$

  17 % dovoljene nosilnosti palice, kar ponuja ogromno varnostno rezervo.

• Največja natezna sila na sidrnem vijaku:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Dovoljena natezna meja za sidrni vijak M10 razreda 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Varnostna meja: Sidrni vijak deluje pri ravno
  $20\; \%$

  20 % dovoljene vlečne nosilnosti, kar zagotavlja, da ni nevarnosti izvleka betona.

Preverjanje strižnosti šesterokotne matice in ploščatega fitinga:

• Največja sila na šesterokotni matici:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (dovoljena meja:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Največja sila na ravnih priključkih:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (dovoljena meja:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Ker so vse ravni napetosti in odklonov izjemno pod največjimi projektnimi omejitvami, inženirsko poročilo zaključuje s 100-odstotno gotovostjo, da je celotna nosilnost nosilnega sklopa ZJ-13 v celoti skladna s predpisi o potresni varnosti.