I. Principi di progettazione sismica delle strutture in acciaio
(I) Principio di progettazione della duttilità
1. La duttilità intrinseca dell'acciaio
L'acciaio ha una buona duttilità, che costituisce una base importante per la resistenza sismica delle strutture in acciaio. Duttilità significa che l'acciaio può subire una significativa deformazione plastica senza frattura immediata durante il processo di carico fino alla rottura. Sotto l'azione sismica, i componenti della struttura in acciaio - possono utilizzare questa proprietà per consumare l'energia immessa dal terremoto attraverso la loro stessa deformazione, riducendo così efficacemente le forze sismiche che agiscono sulla struttura ed evitando cedimenti fragili. Ad esempio, sotto l'azione ripetuta delle forze sismiche, le travi di acciaio si piegheranno per assorbire e dissipare l'energia sismica, garantendo la stabilità complessiva della struttura.
2. Misure costruttive per migliorare la duttilità
Per migliorare ulteriormente la duttilità dei componenti della struttura in acciaio -, nella progettazione vengono adottate una serie di misure costruttive. Per le colonne in acciaio, ad esempio, il rapporto di snellezza è ragionevolmente controllato per evitare l'instabilità prematura del componente a causa di un rapporto di snellezza eccessivamente elevato, che ridurrebbe la duttilità. Per le travi in acciaio, i rapporti larghezza - spessore delle flange e delle anime sono controllati per garantire che le cerniere plastiche possano formarsi sotto l'azione sismica, consentendo un'efficace dissipazione dell'energia. Inoltre, nella progettazione dei giunti, vengono utilizzati metodi di connessione e dettagli costruttivi adeguati per garantire che i giunti possano ancora trasferire le forze in modo affidabile quando i componenti subiscono una deformazione plastica, mantenendo l'integrità della struttura.
(II) Principio delle linee di difesa sismica multiple
1. Lavoro cooperativo dei sistemi strutturali
Le strutture in acciaio solitamente adottano sistemi strutturali complessi composti da vari componenti, come strutture a telaio - controventate e strutture a parete a taglio - a telaio. In questi sistemi strutturali, diversi tipi di componenti svolgono diverse funzioni sismiche - resistenti, formando molteplici linee di difesa sismica. Prendiamo come esempio la struttura controventata del telaio -. Nella fase iniziale di un terremoto, i controventi, come prima linea di difesa, sopportano la maggior parte delle forze sismiche orizzontali con la loro grande rigidezza laterale. Man mano che l'azione sismica si intensifica, la parte del telaio entra gradualmente in gioco, diventando la seconda linea di difesa e collaborando con i controventi per resistere al terremoto. Questo meccanismo di lavoro cooperativo consente alla struttura di consumare gradualmente energia sismica durante il terremoto, migliorando la resistenza sismica della struttura.
2. Considerazione della ridondanza nella progettazione
Per garantire la sufficiente sicurezza della struttura durante un terremoto, nella progettazione delle strutture in acciaio viene introdotto il concetto di ridondanza. La ridondanza si riferisce alla capacità di una struttura di continuare a sopportare carichi attraverso altri componenti o forzare percorsi di trasferimento - anche se un componente o parte della struttura fallisce, evitando il collasso complessivo della struttura. Ad esempio, in un sistema di tetto con struttura in acciaio -, vengono impostati più tiranti e controventi. Quando un terremoto provoca il cedimento di un tirante o di un controvento, altri componenti possono prontamente condividere il carico e mantenere la stabilità della struttura.
(III) Principio di ottimizzazione della rigidità e della distribuzione della massa
1. Progettazione razionale della rigidezza
La rigidezza laterale di una struttura in acciaio ha un impatto significativo sulla sua prestazione sismica. La progettazione della rigidezza deve considerare in modo esaustivo fattori quali l'altezza dell'edificio e le condizioni del sito. Se la rigidezza è eccessiva, la struttura attirerà forze sismiche eccessive, aumentando il carico di stress sui componenti; se la rigidezza è troppo piccola, la struttura potrebbe subire uno spostamento laterale eccessivo sotto l'azione sismica, influenzando il normale utilizzo della struttura o addirittura portando a danni strutturali. Pertanto, durante il processo di progettazione, la rigidità laterale della struttura in acciaio viene regolata a un livello ragionevole mediante la regolazione delle dimensioni della sezione trasversale - e della disposizione dei componenti, nonché selezionando il sistema strutturale appropriato. Ad esempio, per edifici alti con struttura in acciaio - a - altezza, la rigidità laterale della struttura può essere aumentata aumentando in modo appropriato le dimensioni della sezione trasversale - delle colonne e disponendo ragionevolmente i controventi per soddisfare i requisiti della normativa per le limitazioni di spostamento laterale strutturale.
2. Distribuzione uniforme della massa
La distribuzione della massa strutturale ha un’influenza importante sulla risposta sismica. Una distribuzione non uniforme della massa causerà effetti torsionali nella struttura sottoposta all’azione sismica, facendo sì che alcuni componenti della struttura sopportino uno stress eccessivo ed esacerbando il grado di danno strutturale. Per evitare ciò, in fase di progettazione, le aree destinate alle attrezzature, allo stoccaggio dei materiali e alle attività del personale all'interno dell'edificio dovrebbero essere ragionevolmente disposte in modo da far coincidere il più possibile il centro di massa della struttura con il centro di rigidezza. Allo stesso tempo, nella disposizione dei componenti, si dovrebbe cercare di rendere uniforme la distribuzione delle masse della struttura in tutte le direzioni, riducendo gli effetti negativi della torsione.
II. Punti chiave nelle applicazioni di ingegneria all'estero
(I) Studio approfondito di - codici e standard locali
1. Analisi delle differenze di codice
Le norme di progettazione sismica nei diversi paesi e regioni variano sotto molti aspetti. Ad esempio, il codice di progettazione sismica negli Stati Uniti si concentra su un metodo di progettazione basato sulle prestazioni -, enfatizzando gli obiettivi prestazionali che la struttura dovrebbe raggiungere a diversi livelli sismici. La normativa europea differisce da quella nazionale anche per aspetti quali il calcolo dell'azione sismica, i valori delle proprietà dei materiali e i metodi di progettazione strutturale. Nei progetti all'estero, il team di progettazione deve condurre uno studio approfondito - delle differenze tra le normative locali e nazionali, comprendere accuratamente i requisiti delle normative locali e garantire che il piano di progettazione sia conforme alle leggi e agli standard locali.
2. Monitoraggio degli aggiornamenti del codice
I codici e gli standard locali non sono statici e verranno aggiornati continuamente con l'approfondimento della ricerca scientifica e dell'esperienza della pratica ingegneristica. Per i progetti di ingegneria all'estero, in particolare quelli a ciclo lungo, il team di progetto deve monitorare continuamente l'aggiornamento delle normative locali e adeguare tempestivamente il piano di progettazione. Ad esempio, alcuni paesi potrebbero rivedere il metodo di calcolo dell’azione sismica o i requisiti di costruzione sismica strutturale in base ai nuovi dati sui disastri sismici e ai risultati della ricerca. Se il team di progetto non riesce a tenere il passo con questi cambiamenti in modo tempestivo, il progetto potrebbe non soddisfare i requisiti delle normative più recenti, comportando potenziali rischi per la sicurezza del progetto.
(II) Piena considerazione delle condizioni del sito locale
1. Indagine dettagliata del sito
Le condizioni del sito dei progetti all'estero sono complesse e diversificate, con differenze significative nelle strutture geologiche, nelle caratteristiche del suolo, nei livelli delle acque sotterranee, ecc. nelle diverse regioni. Condurre un'indagine dettagliata del sito è la chiave per valutare accuratamente gli effetti sismici del sito. Attraverso mezzi quali perforazione geologica ed esplorazione geofisica, si ottengono dati geologici del sito e vengono analizzate la possibilità di liquefazione sismica del sito, le caratteristiche dinamiche del suolo del sito e l'influenza della topografia e della geomorfologia sulla propagazione delle onde sismiche. Ad esempio, quando si costruisce una struttura in acciaio - su fondamenta di terreno soffice, è necessario prestare particolare attenzione ai problemi di cedimento irregolare delle fondamenta e di liquefazione del terreno di fondazione durante un terremoto. Dovrebbero essere adottate misure corrispondenti per il trattamento delle fondazioni, come fondazioni su pali e miglioramento del terreno, per garantire la stabilità della struttura.
2. Adeguamento delle categorie del sito e dei parametri di progettazione
La categoria del sito viene determinata in base ai risultati dell'indagine del sito. Diverse categorie di siti hanno normative diverse sui parametri di progettazione sismica delle strutture in acciaio. La categoria del sito influenza principalmente parametri quali il coefficiente di influenza sismica e il periodo caratteristico, che sono direttamente correlati all'entità delle forze sismiche agenti sulla struttura e alle caratteristiche della risposta sismica. I progettisti dovrebbero selezionare accuratamente i parametri di progettazione in base alla categoria del sito come richiesto dalle normative locali e progettare razionalmente la struttura in acciaio per garantire la sicurezza della struttura durante un terremoto.
(III) Controllo rigoroso della qualità dei materiali e della costruzione
1. Fornitura materiali e controllo qualità
Garantire la fornitura stabile e la qualità affidabile dei materiali per strutture in acciaio - è un compito impegnativo nei progetti all'estero. Esistono differenze nei mercati materiali e negli standard di qualità nei diversi paesi. Il team di progetto deve selezionare fornitori di materiali affidabili che soddisfino gli standard di qualità locali. Durante il processo di approvvigionamento dei materiali, le specifiche, le prestazioni e i documenti di certificazione di qualità dei materiali vengono rigorosamente esaminati in base ai requisiti contrattuali. Dopo che i materiali sono entrati nel sito, il lavoro di ispezione e test viene rafforzato e le proprietà meccaniche, la composizione chimica, le prestazioni di saldatura, ecc. dell'acciaio vengono testate in modo completo per garantire che la qualità del materiale soddisfi i requisiti di progettazione e del codice locale e che sia vietato l'uso di materiali non qualificati nel progetto.
2. Tecnologia di costruzione e supervisione della qualità
La tecnologia e la qualità della costruzione influiscono direttamente sulla prestazione sismica delle strutture in acciaio. Esistono differenze nei livelli di tecnologia edilizia, nelle abitudini di costruzione e nella qualità del lavoro nei diversi paesi e regioni. Prima della costruzione di progetti all'estero, dovrebbe essere fornita una formazione tecnica completa ai team di costruzione locali per familiarizzarli con la tecnologia di costruzione e i requisiti di qualità delle strutture in acciaio. Durante il processo di costruzione, viene stabilito un rigoroso sistema di supervisione della qualità e viene rafforzato il controllo di qualità dei processi chiave, come saldatura, connessione con bulloni, trattamento anticorrosione e ignifugo - delle strutture in acciaio. La costruzione dovrebbe essere eseguita rigorosamente in conformità con i disegni di progetto e i requisiti della normativa per garantire che la qualità di ciascun collegamento soddisfi gli standard e che le prestazioni sismiche della struttura in acciaio possano soddisfare le aspettative di progettazione.
(IV) Rafforzare la collaborazione con i team locali
1. Collaborazione in fase di progettazione
La collaborazione con i team di progettazione locali può sfruttare appieno la loro comprensione dei codici locali, dei contesti culturali e delle abitudini di costruzione. I progettisti locali possono fornire preziosi suggerimenti su aspetti quali la progettazione dello schema architettonico, la selezione strutturale e i dettagli costruttivi, rendendo il piano di progettazione più in linea con le situazioni reali locali. Aiuta anche a risolvere i problemi di comunicazione con le autorità locali durante il processo di approvazione del progetto. Ad esempio, in alcuni paesi, la progettazione architettonica deve considerare i requisiti e le usanze di protezione storica e culturale locale. I team di progettazione locali possono cogliere meglio questi punti chiave per garantire che il piano di progettazione possa non solo soddisfare i requisiti sismici ma anche conformarsi alle caratteristiche culturali locali.
2. Collaborazione in fase di costruzione
Durante la fase di costruzione è fondamentale una stretta collaborazione con le squadre di costruzione locali. Comprendere la situazione delle risorse edilizie locali, come i tipi, le quantità e le prestazioni delle attrezzature edili, nonché i livelli di competenza e le abitudini lavorative della forza lavoro, aiuta a organizzare ragionevolmente il programma di costruzione e l’allocazione delle risorse. I team di costruzione locali hanno familiarità con l’ambiente edile locale e le condizioni del mercato e possono fornire un supporto efficace durante il processo di costruzione per risolvere problemi pratici. Allo stesso tempo, il rafforzamento degli scambi tecnici e della cooperazione tra il personale edile cinese e straniero, la condivisione di esperienze e tecniche di costruzione, può migliorare l'efficienza e la qualità della costruzione, garantendo la corretta attuazione dei progetti di strutture in acciaio - all'estero.