وصلات قابلة للتعديل لأعمدة المصاعد الخرسانية

Halfen GmbH ، ألمانيا

الملخص

يمكن أن يكون الوضع الدقيق لمكونات المصعد داخل العمود أمرًا بالغ الأهمية لجودة الركوب وسلامته. يمكن أن يتيح التعديل الذي توفره وصلات قناة المرساة المصبوبة والقابلة للتعديل تحديد المواقع بدقة لقضبان توجيه المصعد وعوارض التقسيم وأبواب المصاعد للهياكل الخرسانية. عند اختيار المنتج المناسب ، قد يحتاج المصمم إلى مراجعة قدرات التحميل الثابتة والديناميكية والزلزالية المطلوبة من التوصيلات ، بالإضافة إلى مشكلات التثبيت.

1. مقدمة

ليس هناك شك في أن الكثير من التركيز الإخباري في صناعة المصاعد يدور بجدارة حول التطورات عالية التقنية في المعدات وأنظمة التحكم وطرق التقييم والتصميم لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الأداء. أحدثت التطورات في هذه المجالات ثورة في أداء صناعة النقل العمودي ، لتتناسب مع متطلبات التصميم الصارمة للهياكل الشاهقة ، واستخدام الطاقة ، وتجربة الركاب المثلى.

واحدة من الموضوعات الهندسية الأقل نقاشًا هي الطريقة المستخدمة لتثبيت قطع أساسية من المعدات في عمود المصعد. هذا موضوع عادي يجب معالجته في كل تثبيت للمصعد. قد يكون الأمر عاديًا ، لكنه مهم للغاية إذا تم النظر إليه فيما يتعلق بسلامة المركب والركاب ؛ جودة الركوب متوسط ​​العمر المتوقع للاتصال ؛ والموثوقية طويلة المدى لنظام النقل العمودي. عند تقييم خيارات التثبيت ، يتمتع مصمم النظام بشكل أساسي باختيار ثلاث طرق رئيسية للاتصال بأعمدة المصاعد الخرسانية - الوصلات الملحومة باللوحات المدمجة ؛ مسامير محفورة ووصلات مثبتة بالقنوات القابلة للتعديل المصبوبة. هذه الطريقة الأخيرة هي الموضوع الرئيسي لهذه الورقة.

2. تاريخ المنتج والمفهوم

بدأ استخدام القنوات المصبوبة للوصلات في عمود المصعد منذ عقود ، وانتشر عالميًا كإحدى الطرق المفضلة للتثبيت على الهياكل الخرسانية الجديدة. بدأت شركة Halfen ، الشركة الرائدة في السوق في مجال أنظمة القنوات المدرفلة على البارد والساخن ، أعمالها في عام 1929 في ألمانيا ، وبمرور الوقت وسعت سوقها تدريجياً لتشمل معظم أنحاء العالم. تم تطوير أنظمة القنوات المدرفلة على الساخن والبارد التي تنتجها الشركة في مجموعة متنوعة من أحجام التشكيلات لتلائم متطلبات الأحمال الثقيلة. في هذه الأثناء في أمريكا الشمالية ، تم تطوير ملفات تعريف الدعامات الأخف وزناً في الأصل كنظم تأطير معدنية مدلفنة على البارد في أواخر عشرينيات القرن العشرين ، حيث تم أيضًا تكييفها لإنشاء دعامات مصبوبة. يتم الآن إنتاج أنظمة الدعامات المدرفلة على البارد على نطاق واسع من قبل العديد من الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم استنادًا إلى حد كبير على عرض التشكيل الجانبي 1920-1 / 5 بوصة (8 مم) لمعايير الجودة المختلفة. عادةً ما يتم تحويل قنوات نمط الدعامات لاستخدامها في الخرسانة عن طريق ثقب الجزء الخلفي من القناة وثني المادة لتشكيل مرساة على شكل "L".

الطريقة الأساسية لاستخدام نظام توصيل قناة المرساة بالخرسانة بسيطة نسبيًا. قبل صب الخرسانة ، يتم تثبيت القنوات ذات المراسي على القوالب الخشبية التي تستخدم لتشكيل الهيكل الخرساني. تم تعبئة القنوات بحشو قابل للإزالة في المصنع لمنع الخرسانة من دخول القنوات أثناء عملية صب الخرسانة. توجد القنوات على القوالب في المنطقة التي تتطلب التوصيلات ، ويتم صب الخرسانة.

بعد تصلب الخرسانة ، يتم إزالة القوالب تاركة فتحة القناة مكشوفة على سطح الخرسانة. أصبحت القناة الآن جاهزة لاستقبال التوصيلات المطلوبة لتثبيت المكونات على سطح الخرسانة. عادةً ما يتم ربط نمط Halfen للقنوات المصبوبة باستخدام مسامير برأس على شكل حرف T ، والتي يتم إدخال وجهها في القناة بعد إزالة الحشو. يتم تشغيل مسامير T-bolts بمقدار تسعين درجة لتثبيتها في موضعها ، ويتم تمييزها بخط اتجاه الرأس على ساق البرغي لإعطاء فحص بصري بسيط للتثبيت الصحيح. تميل أنظمة الدعامات إلى استخدام صواميل القناة التي يصعب فحصها بصريًا من أجل الاتجاه والتعامل مع مسامير التثبيت لأنها عادةً ما تكون مخفية خلف أقواس التوصيل.

3. تطبيق المنتج داخل عمود المصعد

الاستخدامات الأساسية لتوصيلات القناة المصبوبة في عمود المصعد هي للتوصيلات المتعلقة بقضبان التوجيه ومعدات الباب. في معظم التطبيقات ، يتم استكمال الضبط الذي توفره القناة المصبوبة باستخدام الأقواس المشقوقة لتوفير ضبط إضافي للموضع في المستويات الأخرى. وبالتالي ، فإن هذا المزيج من القنوات المصبوبة والأقواس المشقوقة يوفر للمركب والمصمم طريقة بسيطة وآمنة لضمان وضع عربة المصعد وقضبان توجيه الوزن المضاد بدقة داخل العمود. تمنح الدقة المقدمة الفرصة لزيادة جودة الركوب إلى الحد الأقصى ، وتقليل التحميل اللامتراكز على مكونات سكة التوجيه.

وبالمثل ، يتم توصيل معدات الباب بانتظام بقنوات الصب من أجل وضع نقاط التثبيت بدقة في الرأس والعتبة. يتم تثبيت المكونات الفولاذية الهيكلية مثل العوارض الفاصلة والخدمات بدقة في عمود المصعد باستخدام هذه الطريقة.

تتيح إمكانية الوصول على المدى الطويل للقناة بمجرد صبها في جدار العمود الاستبدال السريع للمكونات البالية وترقية الجهاز بسهولة لتحديث التثبيت. يتم ببساطة إزالة المسامير اللولبية على شكل حرف T المستخدمة في التوصيلات لاستبدالها أو نقلها إلى مواضع جديدة في قنوات الصب. تتوفر مجموعة واسعة من أقطار T-bolt وأطوالها ودرجاتها وتشطيباتها الفولاذية لتناسب كل نوع من ملفات تعريف القناة ، لذلك يمكن عادةً تلبية شروط التوصيل المتعددة أو التغييرات اللاحقة في تباعد الاتصال أو المتطلبات الميكانيكية بسهولة.

بالمقارنة مع طرق التثبيت الأخرى ، يمكن أن يوفر مفهوم القناة المصبوبة عددًا من مزايا الأمان والموثوقية في عمود المصعد مقارنة بطرق الاتصال الأخرى التي يمكن اعتبارها. أولاً ، لا يوجد حفر للخرسانة مطلوب لتركيب الوصلات ، مما يعني الحد الأدنى من الضوضاء ، وعدم وجود غبار السيليكا ، وعدم وجود أدوات كهربائية تهتز للمركب. إن الحد من تعرض العمال للضوضاء المفرطة وغبار السيليكا واهتزاز اليد والذراع يجذب انتباه مختلف هيئات الصحة والسلامة والمصممين في جميع أنحاء العالم ، نظرًا للأدلة على وجود مشاكل صحية خطيرة محتملة مرتبطة بالتعرض طويل المدى. في المساحة الضيقة لعمود المصعد ، يمكن زيادة مخاطر الضوضاء والغبار التي يتعرض لها المثبت. يمكن أن يحل استخدام قنوات الصب أيضًا محل عملية اللحام للصفائح الفولاذية المدمجة في الخرسانة وبالتالي تقليل مخاطر الحريق ومخاطر الاحتراق / الصعق الكهربائي والأبخرة الخطرة داخل عمود المصعد.

يتم تثبيت قنوات Cast-in بأدوات بسيطة ، وهي موثوقة بطبيعتها لأنها بسيطة في المفهوم ويسهل على المشرفين فحصها بصريًا. يمكن بالطبع أن تكون في غير مكانها ، ولكن عادةً عند استخدامها بأطوال طويلة بما يكفي لاستيعاب تفاوتات التثبيت ، فهي طريقة موثوقة للغاية للتركيب. يمكن أن يؤدي استخدامها إلى تجنب المخاوف بشأن تلف الحفر للهيكل ، أو كفاءة المثبتين لحفر العمق الصحيح وقطر الثقوب للمسامير ، أو عمل اللحامات على الألواح المدمجة بجودة كافية لضمان الموثوقية على المدى الطويل. وبالتالي فإن عملية الإشراف أبسط بكثير.

4. اعتبارات التصميم

نظرة عامة 4.1

تتوفر قنوات الصب بنمط Halfen في التشكيلات المدلفنة على البارد والساخن ويمكن أن يوفر هذان الأسلوبان شدًا ممتازًا وقدرات تحميل قص للرسو بالخرسانة. تتمثل المهمة الأولى في اختيار المنتج في تحديد نوع القناة المناسب وفقًا لأحمال الشد والقص التقليدية المراد دعمها. تتوفر الكتالوجات والبرامج الفنية من الشركة المصنعة للقيام بذلك. المهمة الثانية هي تحديد ما إذا كانت التوصيلات ستخضع لأي تحميل خاص مثل التحميل الدوري الديناميكي أو التحميل الزلزالي أو تحميل الصدمات.

4.2 التحميل الديناميكي

داخل عمود المصعد ، فإن الحركة الدورية للمصاعد على أدلةهم وإجراءات ترس الباب تعني أن معظم التوصيلات المرتبطة بهذه المكونات تخضع للتحميل الديناميكي. على الرغم من أن بعض القائمين بالتركيب يستخدمون قنوات مدلفنة على البارد في عمود المصعد ، إلا أن القنوات المدرفلة على الساخن بشكل عام تعتبر أكثر قابلية للتطبيق على هذه الأنواع من الأحمال. عادةً ما يكون للقنوات المدرفلة على الساخن ضغط أقل داخل الملف الشخصي ، ولديها أداء أكثر اكتمالاً تم اختباره في الظروف الديناميكية ، والذي تم تعزيزه أيضًا من خلال تاريخ طويل من الاستخدام في هذا المجال. يوضح الرسم البياني أدناه (الشكل 9.) السعة الديناميكية المسموح بها للأحمال لعدد من الملامح المدلفنة على الساخن عند 2 × 10⁶ دورات. يوضح الرسم البياني أيضًا منحنيات سعة الحمل المسموح بها الكاملة لـ <2 × 10⁶ دورات لاثنين من التشكيلات المدلفنة على الساخن تستخدم عادة لتوصيلات السكك الحديدية لتوجيه المصعد. تستند قيم الحمل هذه إلى اختبار تجريبي لأنه كان من الصعب جدًا في الماضي إنشاء نموذج حساب قادر على التنبؤ بدقة بأداء التعب في حالات التحميل الديناميكي. نموذج يعطي تنبؤات معقولة للأداء> 2 × 10⁶ دورات على القنوات المدرفلة على الساخن متاحة الآن. من الواضح أن الأداء الديناميكي للاتصال مهم لتحديد مشكلات الصيانة والسلامة على مدى عمر التثبيت ، والذي سيشهد ملايين رحلات الركاب.

4.3 التحميل الطولي

ميزة القنوات المدلفنة على الساخن هي تصميم شفتها السميكة (انظر الشكل 8) ، والتي تتيح تطبيق قيم عزم دوران عالية على مسامير T بدون سحق شفاه القناة. يمكن لعزم الدوران الأعلى تمكين الأحمال الطولية الأعلى في اتجاه القناة ليتم دعمها. قد يكون هذا مهمًا لتركيبات قضبان التوجيه التي قد تتطلب دعمًا لأحمال جانبية أعلى. تتوفر مسامير T عالية الشد لهذا الغرض ، ويمكن اختيار مسامير T المضلعة بالإضافة إلى ذلك لدغها جسديًا في حافة القناة ، عند تطبيق عزم دوران مرتفع. يوفر عمل العض من المنقار مقاومة ميكانيكية للأحمال الطولية المطبقة على القناة.

تتوفر أيضًا قنوات مدلفنة على الساخن مع شفاه مسننة ومسامير مسننة على شكل حرف T. تسمح هذه الأحمال الطولية الأكثر أهمية حتى الشد وقدرة القص العرضية للقناة ليتم دعمها. تحميلها الديناميكي مشابه أو أفضل قليلاً من النطاق القياسي للقنوات المدرفلة على الساخن. يسمح التفاعل الميكانيكي بين الأسنان الموجودة على الترباس وشفة القناة باستيعاب أحمال جانبية عالية جدًا على السكة (يمكن توفير مقاومة تصميم تزيد عن 30 كيلو نيوتن [6,750،XNUMX رطلاً] لكل توصيل بمسامير على شكل حرف T). تجعل هذه الميزة أيضًا النمط المسنن للقناة مناسبًا للتوصيلات التي تتطلب التسامح الرأسي والتحميل الرأسي الكبير ، لأنه يمكن تحقيق ذلك عن طريق توجيه طول القناة المسننة في المستوى الرأسي بدلاً من المستوى الأفقي. يمكن أن تكون وصلات العمل الفولاذية الثانوية مثالاً على هذا النوع من متطلبات التوصيل.

4.4 التحميل الزلزالي وعالي التأثير

تم الانتهاء مؤخرًا من الاختبارات الخاصة لمحاكاة تأثيرات الانفجارات أو الزلازل الداخلية والخارجية على أداء توصيل القنوات المدلفنة على الساخن أثناء صبها في هياكل خرسانية عالية الأمان. تم توجيه الاختبار نحو متطلبات الاتصال للصناعة النووية ، ولكن البيانات التي تم الحصول عليها لها أيضًا تطبيق خارج هذا القطاع عندما يتعين على المصمم النظر في اعتبارات التحميل القصوى. أجريت الاختبارات على الخرسانة مع وجود شروخ تتأرجح بعرض من 1.0 مم إلى 1.5 مم على مدى 10 دورات عند 0.2 هرتز أثناء تحميل القناة باستمرار. بعد دورة الحمل ، تم تطبيق حمل متزايد تدريجياً على القناة مع عرض الكراك عند 1.5 مم حتى يتم تحقيق الأحمال النهائية. تتكون مجموعة قنوات HZA-PS المسننة المدلفنة على الساخن ، والتي تم تطويرها من هذا الاختبار ، من مقاطع قناة ذات شفاه مسننة جنبًا إلى جنب مع مراسي خاصة عالية الأداء للتعامل مع الخرسانة المتشققة على نطاق واسع والتي تنتج عن حدث شديد. يمكن أن يوفر هذا النطاق مقاومة تصميم تزيد عن 30 كيلو نيوتن [6,750،XNUMX رطلاً] لكل الترباس على شكل حرف T في أي اتجاه.

4.5 وصلات لألواح أرضية السطح المعدنية الرقيقة والهياكل الفولاذية

في الهياكل الفولاذية ، قد يواجه المصمم مواقف حيث يلزم تثبيت ترس الباب وقضبان التوجيه على حافة ألواح الأرضية الرقيقة نسبيًا بدلاً من جدران العمود الخرساني المستمرة. تعمل القنوات التقليدية المدلفنة على الساخن بشكل جيد جدًا في الخرسانة الرقيقة مما يحقق أحمالًا جيدة بمسافات صغيرة للحواف الخرسانية ، ويمكن توصيلها مسبقًا بحافة الحافة المعدنية الدائمة للبلاطة. يمكن أن يتسبب موضع السطح المعدني المميز في البلاطة في تقليل الخرسانة المتاحة لتوزيع الأحمال المطبقة على القناة. في الحالات التي يتم فيها تقليل سعة الحمولة بشكل مفرط ، أو عندما تكون هناك حاجة إلى أحمال عالية بشكل خاص من اتصال اللوح ، يتم إما تعديل مراسي القناة العادية أو إضافة تعزيزات إضافية إلى الخرسانة المتوفرة حول المرساة. في بعض الحالات ، يتم لحام مقاطع القناة المدلفنة على الساخن بالفولاذ الهيكلي بدلاً من صب الخرسانة. وعادة ما تكون طريقة التوصيل هذه خيارًا لمنشآت التجديد ؛ أو إذا لم يتم استخدام الخرسانة بالقرب من عمود المصعد ؛ أو حيث يحول جدول البناء دون استخدام القنوات المصبوبة في الخرسانة.

5. مثال على المشروع

برج 1 مركز التجارة العالمي في مدينة نيويورك سيكون مبنى مبدعًا له تاريخ عاطفي. إنه قيد الإنشاء حاليًا وهو أحد المباني الجديدة الموجودة في موقع مركز التجارة العالمي السابق ، والذي دمره الإرهابيون في هجمات 9 سبتمبر 11. عند الانتهاء من البناء ، سيكون المبنى من 2001 طوابق مع برج مستدقة. يبلغ ارتفاعه 104 قدمًا ، في إشارة رمزية إلى العام الذي حصلت فيه الولايات المتحدة على استقلالها. سيصبح أطول مبنى في الولايات المتحدة الأمريكية ، وسيُخدم الهيكل بـ 1776 مصعدًا توفرها ThyssenKrupp Elevator Americas. خمسة من هذه المصاعد تعمل بسرعة عالية للغاية عند 71 أمتار في الثانية (9 قدم / دقيقة).

في عام 2005 بدأت المناقشات مع المهندس المعماري SOM ، والمهندس الإنشائي WSP Cantor Seinuk ، وهيئة ميناء نيويورك نيو جيرسي ، فيما يتعلق بتصميم التوصيلات داخل عمود المصعد. شاركت ThyssenKrupp Elevator Americas أيضًا في مناقشة التصميم في مرحلة لاحقة. بالإضافة إلى متطلبات التثبيت الدقيق لقضبان التوجيه لضمان جودة ركوب الركاب ، فإن التصميم الرئيسي يعتبر تفضيلًا لتجنب الحفر في الهيكل. كان هذا بسبب القوة العالية للخرسانة المستخدمة ، والتركيز العالي من حديد التسليح الموجود في الهيكل. كان هناك قلق من أن حفر مثل هذه الخرسانة الصلبة سيكون صعبًا للغاية ، وكان هناك خطر من أن تؤدي عملية الحفر إلى إتلاف حديد التسليح المعبأ بشكل وثيق. بعد النظر في التصميم للأحمال الساكنة وأحمال الصدمات التي ستكون الوصلات مطلوبة لدعمها ، تم اختيار القنوات المدلفنة على الساخن المصبوب كطريقة تثبيت لاستخدامها في عمود المصعد. تم الانتهاء من تصميم جميع مناطق العمود في عام 2008 ، وفي ذلك الوقت تم أيضًا اختيار قنوات الفولاذ المقاوم للصدأ لدعم الألواح الفولاذية المقاومة للصدأ في مناطق الردهة. بدأ تسليم القنوات المصبوبة في بعض مناطق البناء في الجزء الأخير من عام 2007.

تم استخدام 7,000 قناة مصبوبة على الساخن في المشروع مع اكتمال التسليم في النصف الأول من عام 2010. تم استخدام مسامير على شكل حرف T بقطرين لتوصيل قضبان توجيه عمود الرفع بقنوات الصب. بدأ تركيب قضبان التوجيه في المناطق السفلية من الهيكل في عام 2008 مع تثبيت معظم قضبان التوجيه المتبقية خلال عام 2010.

6. الاستنتاجات

كما هو الحال مع الجوانب الأخرى المتعلقة بتكنولوجيا المصاعد ، فقد تطور علم الوصلات الملموسة أيضًا على مر العقود. تطورت المنتجات والهندسة لتوفير مستويات متزايدة من الموثوقية والأداء لمواكبة متطلبات تصميم الهياكل الحديثة. يستمر فهمنا لتكنولوجيا الاتصال في التطور ، وتوفر طرق الحساب الجديدة تنبؤات دقيقة بشكل متزايد للأداء في ظروف مختلفة. وفي الوقت نفسه ، فإن البساطة المستمرة لمفهوم قناة المرساة المدلفنة على الساخن المصبوب تتيح دقة أداء التصميم المحسوب ليتم تطبيقها باستمرار في هذا المجال ، ويمكن أن يكون هذا عاملاً رئيسًا في اختيارهم للوصلات الحرجة في عمود المصعد.

7. شكر وتقدير

يعرب الكاتب عن امتنانه للتعاون اللطيف الذي قدمته ThyssenKrupp Elevator Americas فيما يتعلق بمثال مشروع برج 1 لمركز التجارة العالمي المعروض في هذه الورقة.