บริษัท เซี่ยงไฮ้ ฉินไค อินดัสทรี จำกัด ส่งมอบการคำนวณการค้ำยันต้านแผ่นดินไหวขั้นสูงสำหรับโครงการอาคารศาลยุติธรรมเซนต์ลูเซีย

แคสทรีส์ เซนต์ลูเซีย และเซี่ยงไฮ้ จีน — ในความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับโครงสร้างพื้นฐานและความปลอดภัยสาธารณะในแถบแคริบเบียน บริษัท เซี่ยงไฮ้ ฉินไค อินดัสทรี จำกัด ผู้ผลิตและออกแบบระบบจัดการสายเคเบิลอุตสาหกรรมและระบบรองรับแผ่นดินไหวชั้นนำระดับโลก ได้ส่งมอบรายงานการออกแบบและการคำนวณระบบรองรับแผ่นดินไหวอย่างครอบคลุมสำหรับโครงการอาคารศาลยุติธรรม (HOJ) อันทรงเกียรติของเซนต์ลูเซียเรียบร้อยแล้ว รายงานนี้ระบุถึงงานวิศวกรรมเครื่องกล การคำนวณน้ำหนักบรรทุก และการตรวจสอบความปลอดภัยของโครงสร้างอย่างเข้มงวดสำหรับระบบรองรับแผ่นดินไหวแบบแขวนภายในอาคารศาลยุติธรรมที่เป็นแลนด์มาร์คแห่งนี้ การรับรองโครงสร้างนี้ถือเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างพื้นฐานการกระจายไฟฟ้าที่สำคัญของสถานที่ทำการศาลหลักของเซนต์ลูเซียสามารถทนต่อเหตุการณ์แผ่นดินไหวและรักษาความต่อเนื่องในการดำเนินงานในระหว่างเหตุฉุกเฉินได้

บทบาทสำคัญของวิศวกรรมแผ่นดินไหวในโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะ

อาคารสาธารณะและสถาบันสมัยใหม่ไม่เพียงต้องการความสวยงามและความแข็งแรงของโครงสร้างพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังต้องการความทนทานต่อแผ่นดินไหวในระดับสูงอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอาคารศาล อาคารบริหาร และอาคารฉุกเฉิน เช่น ศาลยุติธรรมเซนต์ลูเซีย ซึ่งเป็นศูนย์กลางสำคัญของรัฐบาลท้องถิ่น ในภูมิภาคที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหว การปกป้องส่วนประกอบที่ไม่ใช่โครงสร้าง เช่น รางสายเคเบิลแรงดันต่ำและแรงดันสูง ท่อส่งน้ำ และระบบปรับอากาศ ถือเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่สำคัญยิ่ง

ในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ระบบสาธารณูปโภคที่แขวนอยู่โดยไม่ได้ยึดหรือคำนวณไม่ถูกต้อง อาจแกว่งอย่างรุนแรง ส่งผลให้โครงสร้างเสียหาย กระแสไฟฟ้าถูกตัดขาด และเป็นอันตรายร้ายแรงต่อผู้ที่อยู่ในอาคาร ระบบค้ำยันแผ่นดินไหวแบบแขวนทำหน้าที่เป็นจุดยึดที่แข็งแรง ควบคุมการเคลื่อนที่ในแนวด้านข้างและแนวยาว กระจายแรงกระแทกแบบไดนามิกกลับไปยังโครงสร้างคอนกรีตหลักอย่างปลอดภัย

เพื่อให้เป็นไปตามเกณฑ์ความปลอดภัยที่เข้มงวดเหล่านี้ บริษัท เซี่ยงไฮ้ ฉินไค อินดัสทรี จำกัด ได้นำมาตรฐานโครงสร้างทั้งระดับสากลและระดับประเทศมาประยุกต์ใช้ร่วมกัน โดยพื้นฐานการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับโครงการ HOJ ประกอบด้วย:

• GB50017-2003: มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็ก
• GB50009-2001: มาตรฐานการออกแบบรับน้ำหนักของโครงสร้างอาคาร
• JGJ145-2013: รหัสทางเทคนิคสำหรับการยึดตรึงโครงสร้างคอนกรีตภายหลัง
• GB50303-2002: มาตรฐานการรับรองคุณภาพงานก่อสร้างโครงการวิศวกรรมไฟฟ้าอาคาร
• 03S402 และ 03SR417-2: อุปกรณ์รองรับท่อภายในอาคารและมาตรฐานการติดตั้ง

ข้อกำหนดเหล่านี้ควบคุมการเลือกวัสดุ ขีดจำกัดความเค้นที่อนุญาต ปัจจัยด้านความปลอดภัย และเกณฑ์การโก่งตัวสำหรับระบบแขวน เพื่อให้มั่นใจว่าตัวยึดทุกชิ้นได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยความปลอดภัยที่เหนือกว่า

ข้อกำหนดทางเทคนิคและการออกแบบชุดประกอบขายึด

เดอะระบบรองรับแผ่นดินไหวออกแบบมาสำหรับเรือนจำยุติธรรมเซนต์ลูเซีย โดยใช้โครงสร้างขายึดแบบแขวนหลายระดับ (ขายึด ZJ-13) เพื่อจัดระเบียบและรองรับรางสายไฟฟ้าประเภทต่างๆ การออกแบบนี้คำนึงถึงทั้งเครือข่ายจ่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำและแรงดันสูงที่วิ่งขนานกันทั่วเพดานของอาคาร

พารามิเตอร์การรับน้ำหนักของรางเคเบิล

การคำนวณนี้อิงตามเกณฑ์แรงเชิงเส้นเฉพาะต่อไปนี้ ภายใต้ระยะห่างมาตรฐานของเสาค้ำที่ 1.5 เมตร:

1. รางวางสายเคเบิลแรงดันต่ำ:
   • 100×100 มม. (12 กก./ตร.ม.)
   • 200×100 มม. (22.5 กก./ตร.ม.)
   • 300×50 มม. (20 กก./ตร.ม.)
   • 300×100 มม. (40 กก./ตร.ม.)
2. รางสายเคเบิลแรงดันสูง:
   • 100×100 มม. (16 กก./ตร.ม.)
   • 200×100 มม. (32 กก./ตร.ม.)
   • 300×50 มม. (30 กก./ตร.ม.)
   • 300×100 มม. (55 กก./ตร.ม.)
   • 400×150 มม. (85 กก./ม.)

มีการใช้ค่าตัวประกอบความปลอดภัย 1.2 ในทุกกรณีการรับน้ำหนัก เพื่อรองรับความผันแปรแบบไดนามิกและการขยายสายเคเบิลในอนาคต

การกำหนดค่าการประกอบโครงสร้าง

โครงสร้างหลักใช้รางรูปตัว U ขนาด 41×41 มม. (รางค้ำยัน) ที่ทำจากเหล็กโครงสร้างคาร์บอนคุณภาพสูง Q235 ยึดด้วยสกรู M10 และสลักเกลียวที่ฝังอยู่ในแผ่นพื้นคอนกรีต

ด้านล่างนี้คือภาพวาดประกอบทางเทคนิคโดยละเอียด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงขนาด ระยะห่าง และอุปกรณ์ยึดที่ใช้ในระบบค้ำยันกันแผ่นดินไหวแบบแขวนรุ่น ZJ-13 อย่างแม่นยำ:

ดังแสดงในรูปที่ 1 โครงสร้างการแขวนประกอบด้วยรางรูปตัว U ขนาด 41×41 มม. จำนวน 3 ชั้น โดยมีช่วงกว้างด้านข้าง 600 มม. และระยะห่างระหว่างจุดแขวน 550 มม. ส่วนที่ห้อยลงมาในแนวดิ่งยึดติดกับพื้นคอนกรีตด้านบนอย่างแน่นหนาโดยใช้สลักเกลียวคอนกรีต M10×80 และอะแดปเตอร์เกลียว M10 เกลียว M10 ที่มีความแข็งแรงสูงเชื่อมต่อคานขวางหลายอันเข้าด้วยกัน ซึ่งยึดเข้าที่ด้วยน็อตหกเหลี่ยม M10 และข้อต่อแบน M11 ทำให้ได้โครงสร้างที่แข็งแรงและทนต่อการสั่นสะเทือน

ความเป็นเลิศด้านวัสดุ: โปรไฟล์รางเหล็กรูปตัวยูขนาด 41×41 มม.

โครงสร้างหลักของฉินไคระบบรองรับแผ่นดินไหวคือโปรไฟล์รูปตัว U ขนาด 41×41 มม. บริษัท Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. ผลิตรางเหล็กเหล่านี้จากเหล็กโครงสร้างคาร์บอน Q235 ซึ่งเป็นวัสดุมาตรฐานในอุตสาหกรรมที่ได้รับการยกย่องในด้านความสมดุลที่ยอดเยี่ยมระหว่างความแข็งแรงดึง ความยืดหยุ่น และความสามารถในการเชื่อม

คุณสมบัติเชิงกลของ Q235:

• ความหนาแน่นโน้มถ่วง (
  $\rho$

  ρ):

  $78.5\; กิโลนิวตัน/ลูกบาศก์เมตร$

  78.5 กิโลนิวตัน/ลูกบาศก์เมตร

• โมดูลัสความยืดหยุ่น (
  $E$

  E):

  $2.06\times 10⁵\; N/mm²$

  2.06×10⁵ N/mm²

• อัตราส่วนปัวซอง (
  $\nu$

  ν):

  $0.3$

  0.3

• ความแข็งแรงในการออกแบบด้านแรงดึง/แรงดัด (
  $f$

  ฉ):

  $215\; นิวตัน/มม.²$

  215 นิวตัน/มม.²

• ความแข็งแรงในการออกแบบเฉือน (
  $fv$

  fv​):

  $120\; นิวตัน/มม.²$

  120 นิวตัน/มม.²

• ความแข็งแรงของแรงกดที่หน้าปลาย (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; นิวตัน/มม.²$

  310 นิวตัน/มม.²

เพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานในระยะยาวในสภาพภูมิอากาศชื้นแบบเขตร้อนชื้นของเซนต์ลูเซีย รางเหล็กเหล่านี้จึงได้รับการเคลือบสารป้องกันประสิทธิภาพสูง ได้แก่ การชุบสังกะสีแบบพรี (Z275), การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (HDG) และการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า (EZ)

รูปที่ 2 แสดงรายละเอียดความคลาดเคลื่อนของขนาด การตกแต่งพื้นผิวที่มีให้เลือก และรุ่นต่างๆ ของผลิตภัณฑ์เชิงกลของรางรูปตัว U ขนาด 41×41 มม. ของ Qinkai (หมายเลขสินค้า 004120 / TG-41 GI) ขอบหยักที่โค้งเข้าด้านในของรางช่องเมื่อใช้ร่วมกับน็อตราง โปรไฟล์ดังกล่าวให้ความต้านทานการลื่นไถลที่เหนือกว่าและความแข็งแรงในการล็อคแรงเฉือนสูง ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนประกอบจะยังคงแข็งแรงภายใต้แรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว

การคำนวณองค์ประกอบจำกัดและภาระโครงสร้าง

สาระสำคัญของรายงานทางวิศวกรรมมุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบว่า ความเค้นดัด ความเค้นเฉือน และการโก่งตัวของคานขวางแนวนอนแต่ละตัวภายใต้ภาระสูงสุดนั้น อยู่ภายในเกณฑ์ที่อนุญาตของเหล็กกล้า Q235 อย่างแน่นอน

การวิเคราะห์แรงกระทำของคานขวาง 1

คานขวางที่ 1 รองรับน้ำหนักบรรทุกที่หนักที่สุด โดยยึดรางสายเคเบิลแรงดันสูงขนาด 400×150 มม. ไว้

• แรงกระจายที่คำนวณแล้ว:
  $85\; กก./ม.\; \times \; 1.5\; ม.\; \times \; 10\; นิวตัน/กก.\; \times \; 1.2\; \approx \; 1.53\; กิโลนิวตัน$

  85 กก./ม. × 1.5 ม. × 10 นิวตัน/กก. × 1.2 ≈ 1.53 กิโลนิวตัน

• โมเมนต์ดัด: โมเมนต์ดัดสูงสุด (
  $เอ็มแม็กซ์$

  ค่า Mmax ที่ลำแสงได้รับนั้นคำนวณได้ที่

  $124\; นิวตันเมตร$

  124 นิวตันเมตร

• แรงปฏิกิริยาที่จุดรองรับ: แรงปฏิกิริยาในแนวตั้งที่จุดแขวนด้านซ้ายและด้านขวาคือ
  $0.756\; กิโลนิวตัน$

  0.756 กิโลนิวตันต่อชิ้น

การตรวจสอบการดัดและการโก่งตัวของโครงสร้าง

โดยใช้ทฤษฎีคาน ความเค้นดัดสูงสุด (

σ) จะถูกตรวจสอบเทียบกับความแข็งแรงในการออกแบบของ

215 N/mm² การคำนวณแสดงให้เห็นว่าความเค้นดัดอยู่ในระดับที่ปลอดภัยมาก

นอกจากนี้ การโก่งตัวของคานต้องถูกจำกัดเพื่อป้องกันการทรุดตัวของโครงสร้างและการแตกร้าวของวัสดุตกแต่งบริเวณใกล้เคียง โดยทั่วไปแล้ว การโก่งตัวสูงสุดที่อนุญาตภายใต้แรงแผ่นดินไหวคือ

L/200 (โดยที่

L คือช่วงความยาว) สำหรับ a

ช่วงความยาว 550 มม. ค่าการโก่งตัวที่ยอมรับได้คือ

2.75 มม.

ดังที่แสดงในเส้นโค้งการโก่งตัวขององค์ประกอบไฟไนต์ในรูปที่ 3 การโก่งตัวสูงสุดภายใต้ภาระเต็มที่เกิดขึ้นที่กึ่งกลางช่วงคานพอดี (

0.275 ม.) และลดลงเหลือเพียง

0.29 มม. ซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์อย่างมาก

เกณฑ์ 2.75 มม. ยืนยันว่าร่องรูปตัว U ของ Qinkai มีความแข็งแกร่งทางโครงสร้างเป็นพิเศษ

ความสมบูรณ์ของตัวยึดและระยะปลอดภัยในการยึด

ระบบค้ำยันต้านแผ่นดินไหวจะแข็งแรงได้ก็ต่อเมื่อส่วนที่อ่อนแอที่สุดแข็งแรง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทีมวิศวกรของ Qinkai ได้ทำการตรวจสอบความสามารถในการรับน้ำหนักอย่างละเอียดถี่ถ้วนสำหรับอุปกรณ์ยึดและติดตั้งทั้งหมด แท่งเหล็ก สลักเกลียว และน็อตทั้งหมดผลิตจากเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเกรด 4.8

การตรวจสอบแรงรับน้ำหนักของสลักเกลียวและแท่งเกลียว:

• แรงดึงสูงสุดบนแท่ง:
  $1.206\; กิโลนิวตัน$

  1.206 กิโลนิวตัน

• ขีดจำกัดแรงดึงที่อนุญาตสำหรับแกนเกลียว M10 เกรด 4.8:
  $7.0\; กิโลนิวตัน$

  7.0 กิโลนิวตัน

• ระยะปลอดภัย: แรงจริง (
  $1.206\; กิโลนิวตัน$

  1.206 kN) น้อยกว่า

  $17\%$

  คิดเป็น 17% ของความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดของคันเบ็ด ซึ่งให้ระยะปลอดภัยที่สูงมาก

• แรงดึงสูงสุดบนสลักยึด:
  $1.206\; กิโลนิวตัน$

  1.206 กิโลนิวตัน

• ขีดจำกัดแรงดึงที่อนุญาตสำหรับสลักเกลียว M10 เกรด 4.8:
  $6.0\; กิโลนิวตัน$

  6.0 กิโลนิวตัน

• ระยะปลอดภัย: สลักยึดทำงานที่ระยะปลอดภัยเพียง...
  $20\%$

  20% ของความสามารถในการดึงที่อนุญาต ทำให้มั่นใจได้ว่าจะไม่มีความเสี่ยงที่คอนกรีตจะหลุดล่อน

การตรวจสอบแรงเฉือนของน็อตหกเหลี่ยมและข้อต่อแบบแบน:

• แรงสูงสุดที่กระทำต่อน็อตหกเหลี่ยม:
  $0.756\; กิโลนิวตัน$

  0.756 กิโลนิวตัน (ขีดจำกัดที่อนุญาต:

  $7.0\; กิโลนิวตัน$

  7.0 กิโลนิวตัน)

• แรงสูงสุดที่กระทำต่อข้อต่อแบบแบน:
  $0.756\; กิโลนิวตัน$

  0.756 กิโลนิวตัน (ขีดจำกัดที่อนุญาต:

  $7.0\; กิโลนิวตัน$

  7.0 กิโลนิวตัน)

เนื่องจากระดับความเครียดและการโก่งตัวทั้งหมดต่ำกว่าขีดจำกัดการออกแบบสูงสุดอย่างมาก รายงานทางวิศวกรรมจึงสรุปด้วยความมั่นใจ 100% ว่าความสามารถในการรับน้ำหนักโดยรวมของชุดประกอบขายึด ZJ-13 เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากแผ่นดินไหวอย่างสมบูรณ์