Компания Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. выполнила расширенные расчеты сейсмической устойчивости для проекта строительства зданий Дворца правосудия на острове Сент-Люсия.

Кастри, Сент-Люсия и Шанхай, Китай — В рамках важного проекта по развитию инфраструктуры и обеспечению общественной безопасности в Карибском регионе компания Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd., ведущий мировой производитель и разработчик систем управления промышленными кабелями и сейсмостойкости, успешно завершила подготовку комплексного отчета о проектировании и расчете сейсмостойкости для престижного проекта Зала правосудия Сент-Люсии (HOJ). В отчете изложены строгие требования к механическому проектированию, расчетам нагрузок и проверке структурной безопасности подвесных сейсмостойких систем в этом знаковом юридическом комплексе. Эта структурная сертификация представляет собой важную веху, гарантирующую, что критически важная электрораспределительная инфраструктура главного судебного учреждения Сент-Люсии сможет выдерживать сейсмические события и обеспечивать непрерывность работы во время чрезвычайных ситуаций.

Критическая роль сейсмостойкого строительства в общественной инфраструктуре

Современные общественные и административные здания требуют не только эстетической привлекательности и базовой структурной целостности, но и высокой сейсмостойкости. Это особенно актуально для судебных, административных и аварийно-спасательных учреждений, таких как Залы правосудия Сент-Люсии, которые служат важными центрами управления для местного самоуправления. В регионах, подверженных геологической активности, защита неконструктивных элементов — таких как низковольтные и высоковольтные кабельные лотки, водопроводы и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха — является первостепенной задачей обеспечения безопасности.

Во время землетрясения незакрепленные или неправильно рассчитанные подвесные коммуникации могут сильно раскачиваться, что приводит к повреждению конструкций, отключению электроэнергии и серьезной опасности для находящихся в здании людей. Подвесные сейсмостойкие системы выступают в качестве жестких анкеров, контролирующих боковые и продольные перемещения, безопасно распределяя динамические нагрузки обратно в основную бетонную конструкцию.

Для соответствия этим жестким требованиям безопасности компания Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. применила сочетание международных и национальных строительных стандартов. В основу проектирования проекта HOJ легли следующие элементы:

• GB50017-2003: Кодекс проектирования стальных конструкций
• GB50009-2001: Свод правил по расчету нагрузок на строительные конструкции.
• JGJ145-2013: Технический кодекс по анкеровке железобетонных конструкций после их установки.
• GB50303-2002: Кодекс приемки качества строительства электротехнических сооружений.
• 03S402 и 03SR417-2: Стандарты крепления и монтажа внутренних трубопроводов

Эти нормы регулируют выбор материалов, допустимые пределы напряжений, коэффициенты безопасности и пороговые значения прогиба для подвесных систем, гарантируя, что каждый кронштейн спроектирован с исключительным запасом прочности.

Технические характеристики и конструкция кронштейна

Онсистема сейсмической поддержкиРазработанная для здания Дворца правосудия Сент-Люсии конструкция использует многоярусную подвесную кронштейновую конфигурацию (кронштейн ZJ-13) для организации и поддержки различных типов кабельных лотков. Конструкция учитывает как низковольтные, так и высоковольтные распределительные сети, проходящие параллельно по потолкам здания.

Параметры нагрузки кабельного лотка

Расчеты основаны на следующих конкретных критериях линейной нагрузки при стандартном расстоянии между опорами 1,5 метра:

1. Кабель-каналы для низковольтных кабелей:
   • 100×100 мм (12 кг/м)
   • 200×100 мм (22,5 кг/м)
   • 300×50 мм (20 кг/м)
   • 300×100 мм (40 кг/м)
2. Кабель-каналы для высоковольтных кабелей:
   • 100×100 мм (16 кг/м)
   • 200×100 мм (32 кг/м)
   • 300×50 мм (30 кг/м)
   • 300×100 мм (55 кг/м)
   • 400×150 мм (85 кг/м)

Для всех вариантов нагрузок применяется коэффициент запаса прочности 1,2, учитывающий динамические изменения и возможное расширение кабельной сети в будущем.

Конфигурация конструктивной сборки

В основной конструкции используется U-образный профиль (распорка) размером 41×41 мм, изготовленный из высококачественной углеродистой конструкционной стали Q235, подвешенный с помощью винтовых стержней M10 и анкерных болтов, ввинченных в бетонную плиту перекрытия.

Ниже представлен подробный технический сборочный чертеж, иллюстрирующий точные размеры, расстояние между опорами и крепежные элементы, используемые в подвесной сейсмической опоре ZJ-13:

Как показано на рисунке 1, подвесная конструкция включает три яруса U-образных пазов размером 41×41 мм с боковым пролетом 600 мм и расстоянием между точками подвеса 550 мм. Вертикальное падение надежно закреплено на бетонном потолке с помощью анкерных болтов M10×80 и адаптеров для винтовых стержней M10. Высокопрочные винтовые стержни M10 соединяют многочисленные поперечные балки, которые фиксируются шестигранными гайками M10 и плоскими фитингами M11, обеспечивая жесткую, виброустойчивую конструкцию.

Превосходные материалы: профиль профиля стойки 41×41 мм

Структурная основа Цинькаясистема сейсмической поддержкиЭто U-образный профиль размером 41×41 мм. Компания Shanghai Qinkai Industry Co., Ltd. производит эти профили из конструкционной углеродистой стали Q235, являющейся промышленным стандартом и известной своим превосходным сочетанием прочности на растяжение, пластичности и свариваемости.

Механические свойства стали Q235:

• Гравитационная плотность (
  $\rho$

  ρ):

  $78,5\; кН/м³$

  78,5 кН/м³

• Модуль упругости (
  $E$

  Е):

  $2,06\times 10⁵\; Н/мм²$

  2,06×10⁵ Н/мм²

• Коэффициент Пуассона (
  $\nu$

  ν):

  $0.3$

  0.3

• Расчетная прочность на растяжение/изгиб (
  $f$

  ф):

  $215\; Н/мм²$

  215 Н/мм²

• Расчетная прочность на сдвиг (
  $fv$

  fv​):

  $120\; Н/мм²$

  120 Н/мм²

• Прочность на торцевое давление (
  $сCE$

  sCE​):

  $310\; Н/мм²$

  310 Н/мм²

Для обеспечения долговечности в условиях влажного тропического морского климата Сент-Люсии эти профили для стоек поставляются с высокоэффективными защитными покрытиями, включая предварительное цинкование (Z275), горячее цинкование (HDG) и гальваническое цинкование (EZ).

На рисунке 2 подробно показаны допуски по размерам, доступные варианты отделки и механические варианты изделий серии U-образных пазов Qinkai размером 41×41 мм (артикул 004120 / TG-41 GI). Загнутые внутрь зубчатые кромкиканалПрофиль обеспечивает превосходное сопротивление скольжению и высокую прочность на сдвиг при соединении с гайками из швеллера, гарантируя жесткость конструкции при сейсмических колебаниях.

Расчеты методом конечных элементов и расчеты нагрузок на конструкции

Основная задача инженерного отчета — проверить, что изгибающее напряжение, касательное напряжение и прогиб каждой горизонтальной поперечной балки под максимальной нагрузкой находятся в пределах допустимых значений для стали Q235.

Анализ нагрузки на поперечную балку 1

Поперечная балка 1 поддерживает самую тяжелую комбинацию нагрузок, удерживая высоковольтный кабельный лоток размером 400×150 мм.

• Факторизованная распределенная нагрузка:
  $85\; кг/м\; \times \; 1,5\; м\; \times \; 10\; Н/кг\; \times \; 1,2\; \approx \; 1,53\; кН$

  85 кг/м × 1,5 м × 10 Н/кг × 1,2 ≈ 1,53 кН

• Изгибающий момент: максимальный изгибающий момент (
  $Ммакс$

  Максимальное значение Mmax, испытываемое пучком, рассчитывается при

  $124\; Н\cdot м$

  124 Н⋅м.

• Реакционные силы опоры: Вертикальные реакционные силы в левой и правой точках подвески составляют
  $0,756\; кН$

  0,756 кН каждый.

Проверка изгиба и прогиба конструкций

Используя теорию балок, можно определить максимальное изгибающее напряжение (

σ) проверяется на соответствие расчетной прочности

215 Н/мм². Расчеты показывают, что изгибающее напряжение является очень безопасным.

Кроме того, прогиб балки должен быть ограничен, чтобы предотвратить провисание конструкции и растрескивание близлежащих отделочных материалов. Максимально допустимый прогиб под сейсмической нагрузкой обычно составляет

Л/200 (где

L — это размах). Для

При пролете 550 мм допустимый прогиб составляет

2,75 мм.

Как показано на кривой прогиба, полученной методом конечных элементов (рис. 3), максимальный прогиб под полной нагрузкой возникает точно в середине пролета балки.

0,275 м) и достигает всего лишь

0,29 мм. Это значительно ниже среднего показателя.

Пороговое значение 2,75 мм подтверждает, что U-образный паз Qinkai обеспечивает исключительную структурную жесткость.

Целостность крепежных элементов и запас прочности анкеровки

Прочность сейсмостойкой системы определяется самым слабым звеном, поэтому инженерная команда Qinkai провела тщательную проверку несущей способности всех анкерных и крепежных элементов. Все стержни, анкерные болты и гайки изготовлены из высокопрочной стали марки 4.8.

Проверка нагрузки на анкерные болты и винтовые стержни:

• Максимальная растягивающая сила, действующая на стержень:
  $1,206\; кН$

  1,206 кН

• Допустимый предел прочности на растяжение для винтового стержня M10 класса 4.8:
  $7,0\; кН$

  7,0 кН

• Запас прочности: фактическая сила (
  $1,206\; кН$

  1,206 кН) меньше, чем

  $17\%$

  17% от допустимой грузоподъемности стержня, что обеспечивает огромный запас прочности.

• Максимальная растягивающая сила, действующая на анкерный болт:
  $1,206\; кН$

  1,206 кН

• Допустимый предел прочности на растяжение для анкерного болта M10 класса 4.8:
  $6,0\; кН$

  6,0 кН

• Запас прочности: анкерный болт работает с запасом прочности.
  $20\%$

  20% от допустимой тяговой нагрузки, что исключает риск вырывания бетона.

Шестигранная гайка и плоский фитинг для проверки на срез:

• Максимальная сила, действующая на шестигранную гайку:
  $0,756\; кН$

  0,756 кН (допустимый предел:

  $7,0\; кН$

  7,0 кН)

• Максимальная нагрузка на плоские фитинги:
  $0,756\; кН$

  0,756 кН (допустимый предел:

  $7,0\; кН$

  7,0 кН)

Поскольку все уровни напряжений и прогибов значительно ниже максимально допустимых проектных значений, инженерный отчет с полной уверенностью подтверждает, что общая несущая способность кронштейна ZJ-13 полностью соответствует требованиям сейсмической безопасности.