Công ty TNHH Công nghiệp Thượng Hải Qinkai cung cấp các tính toán tiên tiến về kết cấu chịu lực động đất cho dự án xây dựng các tòa án ở St. Lucia.

CASTRIES, St. Lucia & THƯỢNG HẢI, Trung Quốc — Trong một bước phát triển quan trọng đối với cơ sở hạ tầng và an ninh công cộng vùng Caribbean, Công ty TNHH Công nghiệp Thượng Hải Qinkai, nhà sản xuất và thiết kế hàng đầu thế giới về hệ thống quản lý cáp công nghiệp và hệ thống hỗ trợ chống động đất, đã thành công trong việc bàn giao Báo cáo Thiết kế và Tính toán Hệ thống Hỗ trợ Chống Động đất toàn diện cho dự án Tòa án Công lý St. Lucia (HOJ) danh giá. Báo cáo này nêu rõ các bước kỹ thuật cơ khí nghiêm ngặt, tính toán tải trọng và kiểm tra an toàn kết cấu được thực hiện cho các hệ thống hỗ trợ chống động đất treo trong khu phức hợp pháp lý mang tính biểu tượng này. Chứng nhận kết cấu này đại diện cho một cột mốc quan trọng, đảm bảo rằng cơ sở hạ tầng phân phối điện quan trọng của cơ sở tư pháp chính của St. Lucia có thể chịu được các sự kiện địa chấn và duy trì hoạt động liên tục trong trường hợp khẩn cấp.

Vai trò then chốt của kỹ thuật địa chấn trong cơ sở hạ tầng công cộng

Các công trình công cộng và thể chế hiện đại không chỉ đòi hỏi tính thẩm mỹ và độ bền kết cấu cơ bản; chúng còn cần khả năng chống chịu động đất hiệu quả cao. Điều này đặc biệt đúng đối với các cơ sở tư pháp, hành chính và khẩn cấp như Tòa án St. Lucia, nơi đóng vai trò là trung tâm điều hành thiết yếu của chính quyền địa phương. Tại các khu vực dễ xảy ra hoạt động địa chất, việc bảo vệ các bộ phận phi kết cấu—như máng cáp điện áp thấp và cao, đường ống nước và hệ thống HVAC—là một yêu cầu an toàn hàng đầu.

Trong trận động đất, các đường dây tiện ích treo không được gia cố hoặc tính toán kém có thể rung lắc dữ dội, dẫn đến hư hại cấu trúc, mất điện và gây nguy hiểm nghiêm trọng cho người ở trong tòa nhà. Hệ thống hỗ trợ địa chấn treo hoạt động như những neo cứng chắc, kiểm soát chuyển động ngang và dọc, phân bổ tải trọng động một cách an toàn trở lại cấu trúc bê tông chính.

Để đáp ứng các ngưỡng an toàn khắt khe này, Công ty TNHH Công nghiệp Thượng Hải Qinkai đã áp dụng kết hợp các tiêu chuẩn kết cấu quốc tế và quốc gia. Cơ sở thiết kế kỹ thuật cho dự án HOJ bao gồm:

• GB50017-2003: Quy chuẩn thiết kế kết cấu thép
• GB50009-2001: Quy chuẩn thiết kế tải trọng cho kết cấu công trình xây dựng
• JGJ145-2013: Quy chuẩn kỹ thuật về neo sau cho kết cấu bê tông
• GB50303-2002: Quy chuẩn nghiệm thu chất lượng thi công các dự án điện công trình xây dựng
• 03S402 & 03SR417-2: Tiêu chuẩn lắp đặt và giá đỡ đường ống trong nhà

Các quy định này chi phối việc lựa chọn vật liệu, giới hạn ứng suất cho phép, hệ số an toàn và ngưỡng độ võng của hệ thống treo, đảm bảo rằng mỗi khung đỡ đều được thiết kế với biên độ an toàn vượt trội.

Thông số kỹ thuật và thiết kế lắp ráp giá đỡ

Cáihệ thống hỗ trợ địa chấnĐược thiết kế cho Tòa án St. Lucia, hệ thống này sử dụng cấu hình giá đỡ treo nhiều tầng (Giá đỡ ZJ-13) để sắp xếp và hỗ trợ các loại máng cáp điện khác nhau. Thiết kế này tính đến cả mạng lưới phân phối điện áp thấp và điện áp cao chạy song song trên trần của tòa nhà.

Thông số tải trọng khay cáp

Các tính toán dựa trên các tiêu chí tải trọng tuyến tính cụ thể sau đây với khoảng cách đỡ tiêu chuẩn là 1,5 mét:

1. Máng cáp điện áp thấp:
   • 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. Máng cáp điện cao áp:
   • 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)

Hệ số an toàn 1,2 được áp dụng cho tất cả các trường hợp tải để tính đến các biến động động và việc mở rộng hệ thống cáp trong tương lai.

Cấu hình lắp ráp kết cấu

Cấu trúc chính sử dụng rãnh chữ U (thanh đỡ) 41×41 mm làm bằng thép kết cấu carbon Q235 chất lượng cao, được treo bằng các thanh vít M10 và bu lông neo được chôn vào tấm trần bê tông.

Dưới đây là bản vẽ lắp ráp kỹ thuật chi tiết thể hiện kích thước chính xác, khoảng cách và các phụ kiện lắp đặt được sử dụng trong hệ thống đỡ chống động đất treo ZJ-13:

Như thể hiện trong Hình 1, cấu hình hệ thống treo gồm ba tầng rãnh chữ U 41×41 mm với nhịp ngang 600 mm và khoảng cách giữa các điểm treo là 550 mm. Đoạn thẳng đứng được neo chắc chắn vào kết cấu bê tông phía trên bằng bu lông neo bê tông M10×80 và khớp nối thanh vít M10. Các thanh vít M10 cường độ cao liên kết nhiều thanh ngang, được khóa chặt bằng đai ốc lục giác M10 và khớp nối phẳng M11, tạo thành một khung chắc chắn, chống rung.

Chất liệu vượt trội: Thanh giằng định hình 41×41 mm

Cấu trúc xương sống của dãy núi Qinkaihệ thống hỗ trợ địa chấnĐây là thanh chữ U kích thước 41×41 mm. Công ty TNHH Công nghiệp Thượng Hải Qinkai sản xuất các thanh giằng này từ thép kết cấu carbon Q235, một vật liệu tiêu chuẩn trong ngành được đánh giá cao nhờ sự cân bằng tuyệt vời giữa độ bền kéo, độ dẻo và khả năng hàn.

Q235 Tính chất cơ học:

• Mật độ hấp dẫn (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; kN/m3$

  78,5 kN/m3

• Mô đun đàn hồi (
  $E$

  E):

  $2,06\times 10⁵\; N/mm²$

  2,06×10⁵ N/mm²

• Tỷ số Poisson (
  $\nu$

  ν):

  $0,3$

  0,3

• Cường độ thiết kế kéo/uốn (
  $f$

  f):

  $215\; N/mm2$

  215 N/mm2

• Cường độ thiết kế chịu cắt (
  $fv$

  fv​):

  $120\; N/mm2$

  120 N/mm2

• Độ bền chịu áp lực mặt cuối (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; N/mm2$

  310 N/mm2

Để đảm bảo độ bền lâu dài trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm ướt ven biển của St. Lucia, các thanh giằng này được phủ các lớp bảo vệ hiệu suất cao, bao gồm mạ kẽm trước (Z275), mạ kẽm nhúng nóng (HDG) và mạ kẽm điện phân (EZ).

Hình 2 mô tả chi tiết dung sai kích thước, các loại hoàn thiện có sẵn và các biến thể sản phẩm cơ khí của dòng sản phẩm rãnh chữ U 41×41 mm của Qinkai (Mã sản phẩm 004120 / TG-41 GI). Các cạnh răng cưa hướng vào trong của...kênhCác thanh định hình này cung cấp khả năng chống trượt vượt trội và độ bền khóa cắt cao khi kết hợp với đai ốc rãnh, đảm bảo cụm lắp ráp vẫn cứng vững dưới tác động của rung động địa chấn.

Tính toán tải trọng kết cấu và phần tử hữu hạn

Phần cốt lõi của báo cáo kỹ thuật tập trung vào việc xác minh rằng ứng suất uốn, ứng suất cắt và độ võng của mỗi dầm ngang dưới tải trọng tối đa đều nằm trong giới hạn cho phép của thép Q235.

Phân tích tải trọng dầm ngang 1

Thanh ngang số 1 chịu được tổ hợp tải trọng nặng nhất, đỡ khay cáp cao áp 400×150 mm.

• Tải phân bổ đã được tính toán:
  $85\; kg/m\; \times \; 1,5\; m\; \times \; 10\; N/kg\; \times \; 1,2\; \approx \; 1,53\; kN$

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

• Mômen uốn: Mômen uốn tối đa (
  $Mmax$

  Mmax​) mà chùm tia trải qua được tính toán tại

  $124\; N\cdot m$

  124 N⋅m.

• Lực phản lực đỡ: Các lực phản lực thẳng đứng tại các điểm treo bên trái và bên phải là
  $0,756\; kN$

  Mỗi cái có khối lượng 0,756 kN.

Kiểm tra độ uốn và độ võng của kết cấu

Sử dụng lý thuyết dầm, ứng suất uốn tối đa (

σ) được kiểm tra so với cường độ thiết kế của

215 N/mm2. Các tính toán cho thấy ứng suất uốn rất an toàn.

Hơn nữa, độ võng của dầm phải được hạn chế để ngăn ngừa hiện tượng sụt lún kết cấu và nứt vỡ các lớp hoàn thiện xung quanh. Độ võng tối đa cho phép dưới tải trọng động đất thường là

L/200 (trong đó

L là khoảng cách giữa hai điểm đo. Đối với một

Với nhịp 550 mm, độ võng cho phép là

2,75 mm.

Như thể hiện trong đường cong độ võng phần tử hữu hạn ở Hình 3, độ võng tối đa dưới tải trọng tối đa xảy ra chính xác ở giữa nhịp dầm (

0,275 m) và chỉ đạt tới

0,29 mm. Con số này thấp hơn đáng kể so với...

Ngưỡng 2,75 mm, chứng minh rằng rãnh chữ U của Qinkai mang lại độ cứng vững cấu trúc vượt trội.

Độ bền của ốc vít và biên độ an toàn neo giữ

Hệ thống chống động đất chỉ mạnh bằng mắt xích yếu nhất của nó, đó là lý do tại sao đội ngũ kỹ sư của Qinkai đã tiến hành kiểm tra khả năng chịu tải một cách kỹ lưỡng đối với tất cả các thiết bị neo và buộc. Tất cả các thanh, bu lông neo và đai ốc đều được sản xuất từ ​​thép cường độ cao cấp 4.8.

Kiểm tra tải trọng của bu lông neo và thanh vít:

• Lực căng tối đa tác dụng lên thanh:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Giới hạn chịu kéo cho phép đối với thanh vít M10 cấp 4.8:
  $7,0\; kN$

  7,0 kN

• Biên độ an toàn: Lực thực tế (
  $1,206\; kN$

  1,206 kN) nhỏ hơn

  $17\%$

  Chiếm 17% khả năng chịu tải cho phép của thanh, mang lại biên độ an toàn rất lớn.

• Lực căng tối đa tác dụng lên bu lông neo:
  $1,206\; kN$

  1,206 kN

• Giới hạn chịu kéo cho phép đối với bu lông neo M10 cấp 4.8:
  $6,0\; kN$

  6,0 kN

• Mức an toàn: Bu lông neo hoạt động ở mức chỉ
  $20\%$

  Với khả năng chịu kéo chỉ bằng 20% ​​so với mức cho phép, đảm bảo không có nguy cơ bê tông bị bật ra.

Kiểm tra độ bền cắt của đai ốc lục giác và khớp nối phẳng:

• Lực tối đa tác dụng lên đai ốc lục giác:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Giới hạn cho phép:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

• Lực tối đa tác dụng lên các phụ kiện phẳng:
  $0,756\; kN$

  0,756 kN (Giới hạn cho phép:

  $7,0\; kN$

  7,0 kN)

Với tất cả các mức độ ứng suất và độ lệch đều thấp hơn đáng kể so với giới hạn thiết kế tối đa, báo cáo kỹ thuật kết luận với độ tin cậy 100% rằng khả năng chịu tải tổng thể của cụm giá đỡ ZJ-13 hoàn toàn tuân thủ các quy định an toàn về động đất.