I. Princípios de Dimensionamento Sísmico para Estruturas Metálicas
(I) Princípio de Projeto de Ductilidade
1. A ductilidade intrínseca do aço
O aço possui boa ductilidade, o que serve como base importante para a resistência sísmica das estruturas de aço. Ductilidade significa que o aço pode sofrer deformações plásticas significativas sem fratura imediata durante o processo de suporte de cargas até a falha. Sob ação sísmica, os componentes da estrutura de aço - podem utilizar esta propriedade para consumir a energia fornecida pelo terremoto através de sua própria deformação, reduzindo assim efetivamente as forças sísmicas que atuam na estrutura e evitando falhas frágeis. Por exemplo, sob a acção repetida de forças sísmicas, as vigas de aço dobrar-se-ão para absorver e dissipar a energia sísmica, garantindo a estabilidade global da estrutura.
2. Medidas de construção para aumentar a ductilidade
Para melhorar ainda mais a ductilidade dos componentes da estrutura de aço -, uma série de medidas construtivas são adotadas no projeto. Para colunas de aço, por exemplo, o índice de esbeltez é razoavelmente controlado para evitar a flambagem prematura do componente devido a um índice de esbelteza excessivamente grande, o que reduziria a ductilidade. Para vigas de aço, as relações de largura - espessura dos banzos e almas são controladas para garantir que as rótulas plásticas possam ser formadas sob ação sísmica, permitindo uma dissipação eficaz de energia. Além disso, no projeto das juntas, são utilizados métodos de conexão e detalhes de construção apropriados para garantir que as juntas ainda possam transferir forças de maneira confiável quando os componentes sofrem deformação plástica, mantendo a integridade da estrutura.
(II) Princípio das Múltiplas Linhas de Defesa Sísmica
1. Trabalho Cooperativo de Sistemas Estruturais
As estruturas de aço geralmente adotam sistemas estruturais complexos compostos por vários componentes, como estruturas contraventadas de pórtico - e estruturas de parede de cisalhamento -. Nestes sistemas estruturais, diferentes tipos de componentes desempenham diferentes funções de resistência sísmica -, formando múltiplas linhas de defesa sísmica. Tomemos como exemplo a estrutura contraventada do quadro -. Na fase inicial de um terremoto, as travessas, como primeira linha de defesa, suportam a maior parte das forças sísmicas horizontais com sua grande rigidez lateral. À medida que a ação sísmica se intensifica, a parte da armação entra gradualmente em ação, tornando-se a segunda linha de defesa e trabalhando em conjunto com as escoras para resistir ao terremoto. Este mecanismo de trabalho cooperativo permite que a estrutura consuma gradualmente energia sísmica durante o terremoto, melhorando a resistência sísmica da estrutura.
2. Consideração de Redundância no Design
Para garantir a segurança suficiente da estrutura durante um terremoto, o conceito de redundância é introduzido no projeto de estruturas de aço. Redundância refere-se à capacidade de uma estrutura continuar a suportar cargas através de outros componentes ou forçar - caminhos de transferência mesmo se um componente ou parte da estrutura falhar, evitando o colapso geral da estrutura. Por exemplo, em um sistema de telhado com estrutura de aço -, vários tirantes e contraventamentos são definidos. Quando um terremoto causa a falha de um tirante ou suporte, outros componentes podem compartilhar prontamente a carga e manter a estabilidade da estrutura.
(III) Princípio de Otimização da Rigidez e Distribuição de Massa
1. Projeto Racional de Rigidez
A rigidez lateral de uma estrutura de aço tem um impacto significativo no seu desempenho sísmico. O projeto de rigidez precisa considerar de forma abrangente fatores como a altura do edifício e as condições do local. Se a rigidez for muito grande, a estrutura atrairá forças sísmicas excessivas, aumentando a carga de tensão sobre os componentes; se a rigidez for muito pequena, a estrutura pode sofrer deslocamento lateral excessivo sob ação sísmica, afetando o uso normal da estrutura ou mesmo levando a danos estruturais. Portanto, durante o processo de projeto, a rigidez lateral da estrutura de aço é ajustada a um nível razoável por meio do ajuste das dimensões da seção transversal - e do layout dos componentes, bem como da seleção do sistema estrutural apropriado. Por exemplo, para edifícios com estrutura de aço - de alta altura, a rigidez lateral da estrutura pode ser aumentada aumentando adequadamente as dimensões da seção transversal - dos pilares e organizando contraventamentos de maneira razoável para atender aos requisitos do código para limitações de deslocamento lateral estrutural.
2. Distribuição Uniforme de Massa
A distribuição da massa estrutural tem uma influência importante na resposta sísmica. A distribuição desigual da massa causará efeitos de torção na estrutura sob ação sísmica, fazendo com que alguns componentes da estrutura suportem tensões excessivas e exacerbando o grau de dano estrutural. Para evitar isso, durante o projeto, as áreas de equipamentos, armazenamento de materiais e atividades de pessoal dentro do edifício devem ser razoavelmente organizadas para fazer com que o centro de massa da estrutura coincida com o centro de rigidez, tanto quanto possível. Ao mesmo tempo, no layout dos componentes, devem ser feitos esforços para uniformizar a distribuição da massa da estrutura em todas as direções, reduzindo os efeitos adversos da torção.
II. Pontos-chave em aplicações de engenharia no exterior
(I) Estudo - aprofundado de códigos e padrões locais
1. Análise de diferenças de código
Os códigos de projeto sísmico em diferentes países e regiões variam em muitos aspectos. Por exemplo, o código de projeto sísmico nos Estados Unidos concentra-se em um método de projeto baseado no desempenho -, enfatizando as metas de desempenho que a estrutura deve atingir sob diferentes níveis sísmicos. O código europeu também difere do código nacional em aspectos como o cálculo da acção sísmica, os valores das propriedades dos materiais e os métodos de projecto estrutural. Em projetos no exterior, a equipe de projeto deve realizar um estudo - aprofundado das diferenças entre os códigos locais e os códigos nacionais, compreender com precisão os requisitos dos códigos locais e garantir que o plano de projeto esteja em conformidade com as leis e padrões locais.
2. Rastreamento de atualizações de código
Os códigos e normas locais não são estáticos e serão atualizados continuamente com o aprofundamento da pesquisa científica e a experiência da prática da engenharia. Para projetos de engenharia no exterior, especialmente aqueles com ciclo longo, a equipe do projeto precisa acompanhar continuamente a atualização dos códigos locais e ajustar o plano de projeto em tempo hábil. Por exemplo, alguns países podem rever o método de cálculo da acção sísmica ou os requisitos estruturais de construção sísmica de acordo com novos dados de desastres sísmicos e resultados de investigação. Se a equipe do projeto não conseguir acompanhar essas mudanças em tempo hábil, isso poderá fazer com que o projeto não atenda aos requisitos dos códigos mais recentes, trazendo riscos potenciais à segurança do projeto.
(II) Consideração integral das condições locais do local
1. Investigação detalhada do local
As condições locais dos projetos no exterior são complexas e diversas, com diferenças significativas nas estruturas geológicas, características do solo, níveis de água subterrânea, etc., em diferentes regiões. A realização de uma investigação detalhada do local é a chave para avaliar com precisão os efeitos sísmicos do local. Através de meios como perfuração geológica e exploração geofísica, são obtidos dados geológicos do local, e são analisadas a possibilidade de liquefação sísmica do local, as características dinâmicas do solo do local e a influência da topografia e geomorfologia na propagação das ondas sísmicas. Por exemplo, ao construir um edifício com estrutura de aço - sobre fundações de solo macio, atenção especial deve ser dada aos problemas de assentamento irregular da fundação e liquefação do solo da fundação durante um terremoto. Devem ser tomadas medidas correspondentes de tratamento da fundação, como fundações por estacas e melhoria do solo, para garantir a estabilidade da estrutura.
2. Ajuste de categorias de site e parâmetros de design
A categoria do site é determinada com base nos resultados da investigação do site. Diferentes categorias de locais têm regulamentações diferentes sobre os parâmetros de projeto sísmicos de estruturas de aço. A categoria do local afeta principalmente parâmetros como o coeficiente de influência sísmica e o período característico, que estão diretamente relacionados com a magnitude das forças sísmicas que atuam na estrutura e com as características da resposta sísmica. Os projetistas devem selecionar com precisão os parâmetros de projeto de acordo com a categoria do local, conforme exigido pelos códigos locais, e projetar racionalmente a estrutura de aço para garantir a segurança da estrutura durante um terremoto.
(III) Rigoroso Controle de Qualidade de Materiais e Construção
1. Fornecimento de materiais e controle de qualidade
Garantir o fornecimento estável e a qualidade confiável dos materiais de estrutura de aço - é uma tarefa desafiadora em projetos no exterior. Existem diferenças nos mercados de materiais e nos padrões de qualidade em diferentes países. A equipe do projeto precisa selecionar fornecedores de materiais confiáveis que atendam aos padrões de qualidade locais. Durante o processo de aquisição de materiais, as especificações, desempenho e documentos de certificação de qualidade dos materiais são rigorosamente revisados de acordo com os requisitos do contrato. Depois que os materiais entram no local, o trabalho de inspeção e teste é reforçado, e as propriedades mecânicas, composição química, desempenho de soldagem, etc. do aço são testados exaustivamente para garantir que a qualidade do material atenda aos requisitos de projeto e do código local, e materiais não qualificados são proibidos de serem usados no projeto.
2. Tecnologia de Construção e Supervisão de Qualidade
A tecnologia e a qualidade da construção afetam diretamente o desempenho sísmico das estruturas metálicas. Existem diferenças nos níveis de tecnologia de construção, hábitos de construção e qualidades de mão de obra em diferentes países e regiões. Antes da construção de projetos no exterior, um treinamento técnico abrangente deve ser fornecido às equipes de construção locais para familiarizá-las com a tecnologia de construção e os requisitos de qualidade das estruturas metálicas. Durante o processo de construção, um rigoroso sistema de supervisão de qualidade é estabelecido e o controle de qualidade dos principais processos, como soldagem, conexão de parafusos, anti{3}} corrosão e tratamento à prova de fogo - de estruturas de aço, é reforçado. A construção deve ser realizada estritamente de acordo com os desenhos do projeto e os requisitos do código para garantir que a qualidade de cada ligação atenda aos padrões e que o desempenho sísmico da estrutura de aço possa atender às expectativas do projeto.
(IV) Fortalecimento da Colaboração com Equipes Locais
1. Colaboração na fase de design
A cooperação com equipas de design locais pode tirar pleno partido da sua compreensão dos códigos locais, dos antecedentes culturais e dos hábitos de construção. Os projetistas locais podem fornecer sugestões valiosas em aspectos como projeto de esquema arquitetônico, seleção estrutural e detalhes de construção, tornando o plano de projeto mais alinhado com as situações reais locais. Também ajuda a resolver problemas de comunicação com as autoridades locais durante o processo de aprovação do projeto. Por exemplo, em alguns países, o projecto arquitectónico precisa de considerar os requisitos e costumes locais de protecção histórica e cultural. As equipas de projecto locais podem compreender melhor estes pontos-chave para garantir que o plano de projecto possa não só satisfazer os requisitos sísmicos, mas também estar em conformidade com as características culturais locais.
2. Colaboração na Fase de Construção
A estreita colaboração com as equipes de construção locais é crucial durante a fase de construção. Compreender a situação local dos recursos de construção, tais como os tipos, quantidades e desempenho dos equipamentos de construção, e os níveis de qualificação e hábitos de trabalho da força de trabalho, ajuda a organizar razoavelmente o cronograma de construção e a alocação de recursos. As equipas de construção locais estão familiarizadas com o ambiente de construção local e as condições do mercado e podem fornecer apoio eficaz durante o processo de construção para resolver problemas práticos. Ao mesmo tempo, o fortalecimento do intercâmbio técnico e da cooperação entre o pessoal de construção chinês e estrangeiro, compartilhando experiências e técnicas de construção, pode melhorar a eficiência e a qualidade da construção, garantindo a implementação harmoniosa de projetos de estruturas metálicas no exterior.