شركة شانغهاي كينكاي للصناعات المحدودة تقدم حسابات متقدمة للدعم الزلزالي لمشروع قاعات العدل في سانت لوسيا

كاستريس، سانت لوسيا وشنغهاي، الصين - في تطور هام للبنية التحتية والسلامة العامة في منطقة الكاريبي، قدمت شركة شنغهاي كينكاي للصناعات المحدودة، وهي شركة عالمية رائدة في تصنيع وتصميم أنظمة إدارة الكابلات الصناعية وأنظمة الدعم الزلزالي، تقريرًا شاملاً لتصميم وحسابات الدعم الزلزالي لمشروع قاعات العدل المرموقة في سانت لوسيا. يوضح التقرير الهندسة الميكانيكية الدقيقة، وحسابات الأحمال، والتحقق من السلامة الهيكلية التي أُجريت لأنظمة الدعم الزلزالي المعلقة داخل المجمع القانوني البارز. تمثل هذه الشهادة الهيكلية إنجازًا هامًا، إذ تضمن قدرة البنية التحتية الحيوية لتوزيع الكهرباء في المنشأة القضائية الرئيسية في سانت لوسيا على تحمل الزلازل والحفاظ على استمرارية العمليات أثناء حالات الطوارئ.

الدور الحاسم للهندسة الزلزالية في البنية التحتية العامة

تتطلب المباني العامة والمؤسسية الحديثة أكثر من مجرد سلامة هيكلية وجمالية؛ فهي تتطلب مقاومة عالية للزلازل. وينطبق هذا بشكل خاص على المرافق القضائية والإدارية ومرافق الطوارئ، مثل قاعات العدل في سانت لوسيا، التي تُعد مراكز حيوية للحكومة المحلية. وفي المناطق المعرضة للنشاط الجيولوجي، تُعتبر حماية المكونات غير الهيكلية - مثل قنوات الكابلات ذات الجهد المنخفض والعالي، وخطوط أنابيب المياه، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء - من أهم متطلبات السلامة.

أثناء الزلزال، قد تتأرجح المرافق المعلقة غير المدعومة أو المصممة بشكل سيئ بعنف، مما يؤدي إلى أضرار هيكلية، وانقطاع التيار الكهربائي، ومخاطر جسيمة على شاغلي المبنى. تعمل أنظمة الدعم الزلزالي المعلقة كمثبتات صلبة تتحكم في الحركة الجانبية والطولية، وتوزع الأحمال الديناميكية بأمان على الهيكل الخرساني الأساسي.

لتحقيق معايير السلامة الصارمة هذه، طبقت شركة شنغهاي كينكاي للصناعات المحدودة مزيجًا من المعايير الهيكلية الدولية والوطنية. وتشمل أسس التصميم الهندسي لمشروع HOJ ما يلي:

• GB50017-2003: كود تصميم الهياكل الفولاذية
• GB50009-2001: كود تصميم الأحمال للهياكل الإنشائية
• JGJ145-2013: الكود الفني لتثبيت الهياكل الخرسانية بعد التثبيت
• GB50303-2002: كود قبول جودة الإنشاء لمشاريع الهندسة الكهربائية للمباني
• 03S402 و03SR417-2: دعامات الأنابيب الداخلية ومعايير التركيب

تحكم هذه القوانين اختيار المواد، وحدود الإجهاد المسموح بها، وعوامل الأمان، وعتبات الانحراف للأنظمة المعلقة، مما يضمن تصميم كل دعامة بهامش أمان استثنائي.

المواصفات الفنية وتصميم تجميع الأقواس

النظام دعم زلزاليصُممت هذه البنية خصيصًا لقاعات العدل في سانت لوسيا، وتستخدم نظام دعامات معلقة متعددة المستويات (دعامات ZJ-13) لتنظيم ودعم مختلف أنواع قنوات الكابلات الكهربائية. ويراعي التصميم شبكات توزيع الجهد المنخفض والجهد العالي المتوازية التي تمتد عبر أسقف المبنى.

معلمات تحميل صينية الكابلات

تستند الحسابات إلى معايير الحمل الخطي المحددة التالية في ظل تباعد قياسي للدعامات يبلغ 1.5 متر:

1. صواني كابلات الجهد المنخفض:
   • 100×100 مم (12 كجم/م)
   • 200×100 مم (22.5 كجم/م)
   • 300×50 مم (20 كجم/م)
   • 300×100 مم (40 كجم/م)
2. صواني كابلات الجهد العالي:
   • 100×100 مم (16 كجم/م)
   • 200×100 مم (32 كجم/م)
   • 300×50 مم (30 كجم/م)
   • 300×100 مم (55 كجم/م)
   • 400×150 مم (85 كجم/م)

يتم تطبيق عامل أمان قدره 1.2 على جميع حالات التحميل لمراعاة الاختلافات الديناميكية وتوسعات الكابلات المستقبلية.

تكوين التجميع الهيكلي

تستخدم المجموعة الأساسية فتحة على شكل حرف U مقاس 41 × 41 مم (قناة دعامة) مصنوعة من فولاذ كربوني عالي الجودة Q235، معلقة عبر قضبان لولبية M10 ومسامير تثبيت مغروسة في بلاطة السقف الخرسانية.

فيما يلي رسم التجميع الفني المفصل الذي يوضح الأبعاد الدقيقة والتباعد وأجهزة التثبيت المستخدمة في دعامة ZJ-13 المعلقة المقاومة للزلازل:

كما هو موضح في الشكل 1، يتكون نظام التعليق من ثلاثة صفوف من فتحات على شكل حرف U بأبعاد 41×41 مم، بمدى جانبي 600 مم ومسافة بين نقاط التعليق 550 مم. يتم تثبيت الجزء الرأسي بإحكام في السقف الخرساني باستخدام براغي تثبيت خرسانية M10×80 ومحولات قضبان لولبية M10. تربط قضبان لولبية M10 عالية الشد العوارض المتعددة، والتي يتم تثبيتها في مكانها باستخدام صواميل سداسية M10 ووصلات مسطحة M11، مما يوفر قفصًا صلبًا مقاومًا للاهتزازات.

جودة المواد: مقطع قناة الدعامة 41×41 مم

العمود الفقري الهيكلي لـ Qinkaiنظام دعم زلزاليهو مقطع عرضي على شكل حرف U بقياس 41×41 مم. تقوم شركة شنغهاي كينكاي للصناعات المحدودة بتصنيع قنوات الدعامة هذه من فولاذ الكربون الإنشائي Q235، وهو مادة قياسية في الصناعة تشتهر بتوازنها الممتاز بين قوة الشد والليونة وقابلية اللحام.

الخصائص الميكانيكية لـ Q235:

• الكثافة الجاذبية (
  $\rho$

  ρ):

  $78.5\; كيلو\; نيوتن/م3$

  78.5 كيلو نيوتن/م3

• معامل المرونة (
  $E$

  هـ):

  $2.06\times 105\; نيوتن/مم²$

  2.06×105 نيوتن/مم²

• نسبة بواسون (
  $\nu$

  ν):

  $0.3$

  0.3

• قوة التصميم للشد/الانحناء (
  $f$

  و):

  $215\; نيوتن/مم²$

  215 نيوتن/مم²

• قوة التصميم القصي (
  $fv$

  fv​):

  $120\; نيوتن/مم²$

  120 نيوتن/مم²

• قوة ضغط السطح النهائي (
  $sCE$

  sCE​):

  $310\; نيوتن/مم²$

  310 نيوتن/مم²

ولضمان المتانة على المدى الطويل في المناخ البحري الاستوائي الرطب في سانت لوسيا، يتم تزويد قنوات الدعامة هذه بتشطيبات واقية عالية الأداء، بما في ذلك الجلفنة المسبقة (Z275)، والجلفنة بالغمس الساخن (HDG)، والزنك المطلي بالكهرباء (EZ).

يوضح الشكل 2 تفاصيل التفاوتات البُعدية والتشطيبات المتاحة والخيارات الميكانيكية لسلسلة فتحات Qinkai على شكل حرف U بقياس 41×41 مم (رقم المنتج 004120 / TG-41 GI). الحواف المسننة المنحنية للداخل لـقناةتوفر هذه الأشكال مقاومة فائقة للانزلاق وقوة عالية للقص عند اقترانها بصواميل القناة، مما يضمن بقاء التجميع صلبًا في ظل الاهتزازات الزلزالية.

حسابات العناصر المحدودة وحسابات الأحمال الهيكلية

يركز جوهر التقرير الهندسي على التحقق من أن إجهاد الانحناء وإجهاد القص والانحراف لكل عارضة أفقية تحت أقصى حمل تقع ضمن حدود المواد المسموح بها لصلب Q235.

تحليل أحمال العارضة 1

يدعم العارضة رقم 1 أثقل تركيبة للأحمال، حيث تحمل صينية الكابلات عالية الجهد 400×150 مم.

• الحمل الموزع المُعامل:
  $85\; كجم/م\; \times \; 1.5\; م\; \times \; 10\; نيوتن/كجم\; \times \; 1.2\; \approx \; 1.53\; كيلو\; نيوتن$

  85 كجم/م × 1.5 م × 10 نيوتن/كجم × 1.2 ≈ 1.53 كيلو نيوتن

• عزم الانحناء: أقصى عزم انحناء (
  $أقصى$

  يتم حساب Mmax) الذي يتعرض له الشعاع عند

  $124\; نيوتن\; متر$

  124 نيوتن متر.

• قوى رد الفعل الداعمة: قوى رد الفعل الرأسية عند نقاط التعليق اليسرى واليمنى هي
  $0.756\; كيلو\; نيوتن$

  0.756 كيلو نيوتن لكل منهما.

التحقق من الانحناء والانحراف الهيكلي

باستخدام نظرية العوارض، فإن أقصى إجهاد انحناء (

يتم التحقق من قيمة σ مقابل قوة التصميم لـ

215 نيوتن/مم2. تُظهر الحسابات أن إجهاد الانحناء آمن للغاية.

علاوة على ذلك، يجب الحد من انحراف الكمرات لمنع ترهل الهيكل وتشقق التشطيبات المجاورة. عادةً ما يكون الحد الأقصى المسموح به للانحراف تحت تأثير الأحمال الزلزالية

لتر/200 (حيث

(L هو المدى). بالنسبة لـ

يبلغ طول الامتداد 550 مم، والانحراف المسموح به هو

2.75 مم.

كما هو موضح في منحنى الانحراف للعناصر المحدودة في الشكل 3، يحدث أقصى انحراف تحت الحمل الكامل بالضبط في منتصف امتداد العارضة (

0.275 متر) ويصل إلى مجرد

0.29 مم. وهذا أقل بكثير من

عتبة 2.75 مم، مما يؤكد أن فتحة Qinkai U توفر صلابة هيكلية استثنائية.

سلامة المثبتات وهوامش أمان التثبيت

لا تتجاوز قوة نظام الدعم الزلزالي قوة أضعف حلقاته، ولذلك أجرى فريق الهندسة في شركة كينكاي اختبارات شاملة لتحمل الأحمال على جميع أدوات التثبيت والربط. جميع القضبان ومسامير التثبيت والصواميل مصنوعة من فولاذ عالي المقاومة من الدرجة 4.8.

فحص حمل مسمار التثبيت وقضيب البرغي:

• أقصى قوة شد على القضيب:
  $1.206\; كيلو\; نيوتن$

  1.206 كيلو نيوتن

• الحد المسموح به لقوة الشد لقضيب لولبي من الدرجة 4.8 M10:
  $7.0\; كيلو\; نيوتن$

  7.0 كيلو نيوتن

• هامش الأمان: القوة الفعلية (
  $1.206\; كيلو\; نيوتن$

  (1.206 كيلو نيوتن) أقل من

  $17\%$

  17% من السعة المسموح بها للقضيب، مما يوفر هامش أمان هائل.

• أقصى قوة شد على مسمار التثبيت:
  $1.206\; كيلو\; نيوتن$

  1.206 كيلو نيوتن

• الحد المسموح به لقوة الشد لمسمار التثبيت M10 من الدرجة 4.8:
  $6.0\; كيلو\; نيوتن$

  6.0 كيلو نيوتن

• هامش الأمان: يعمل مسمار التثبيت عند مستوى أمان منخفض للغاية.
  $20\%$

  20% من قدرتها المسموح بها على السحب، مما يضمن عدم وجود خطر لسحب الخرسانة.

فحص القص للصامولة السداسية والوصلة المسطحة:

• أقصى قوة على الصامولة السداسية:
  $0.756\; كيلو\; نيوتن$

  0.756 كيلو نيوتن (الحد المسموح به:

  $7.0\; كيلو\; نيوتن$

  7.0 كيلو نيوتن)

• أقصى قوة على الوصلات المسطحة:
  $0.756\; كيلو\; نيوتن$

  0.756 كيلو نيوتن (الحد المسموح به:

  $7.0\; كيلو\; نيوتن$

  7.0 كيلو نيوتن)

مع انخفاض جميع مستويات الإجهاد والانحرافات بشكل استثنائي إلى ما دون حدود التصميم القصوى، يخلص التقرير الهندسي بثقة تامة إلى أن القدرة الإجمالية لتحمل الأحمال لمجموعة دعامة ZJ-13 تتوافق تمامًا مع لوائح السلامة الزلزالية.