欧洲机架的地震计算

最高地震危险值和地震发生的可能性通常集中在靠近地球构造板块边缘的地区。在欧洲，地震风险最大的国家是意大利、希腊、土耳其、塞浦路斯和冰岛。与此同时，每个国家都有比其他国家风险更高的地区。预防，以及遵守有关存储系统设计和建造的欧洲标准，是货架抗震的基础。

与传统的土木工程结构不同，机架是专门为承受重载而设计的。房屋的稳定性是由立柱和横梁之间的连接以及被称为框架的格子结构来保证的。

机架组件由高强度钢型材制成，厚度在1/16“和1/8”之间。它们受到一般屈曲、局部屈曲和变形屈曲的影响，尤其是在竖直方向。预测货架的结构行为是非常复杂的，因此，它的设计需要测试，以找出组件及其连接的机械特性。

机架抗震设计

相对于位于其他地区的机架，位于高地震风险地区的机架的设计要复杂得多。原因是它们不仅必须能够承受动力(水平和垂直)和整体或局部倒塌的机制，而且还必须避免地震期间托盘的倒塌。

托盘掉落会对财产、人员和货架结构造成严重破坏，更不用说给仓库所有者带来的经济损失了，这比货架的成本和抗震加固的成本都要高。

在欧洲，直到几年前，还没有关于机架抗震设计的官方文件，设计师参考了机架制造商协会(RMI)提供的说明。

这个北美贸易协会汇集了来自物料搬运行业的公司。该机构为该部门制定的最佳实践目标之一是提供如何解释地震行动的信息。

除了这些说明，设计师还根据CEN(欧洲标准化委员会)关于结构抗震设计(特别是建筑)的欧洲规范8进行工作。

然而，机架是一种特殊的钢结构，其行为与建筑结构相去甚远。因此，机架中使用的许多结构配置并没有完全符合这些标准。

为了解决这一问题，欧洲货架联合会(ERF) -一个由欧洲最大的制造商组成的协会，包括Mecalux -起草了抗震货架设计的建议，该建议于2016年启发了欧盟委员会批准的EN 16681标准。

这一欧洲范围内的设计标准允许统一欧洲制造商在建造机架时必须满足的标准，这使得结构更加安全。显然，为了进入欧洲市场，美国和亚洲制造商也必须按照该标准设计他们的产品。

研究项目

金属架在地震作用下的性能研究是一项非常新的研究。事实上，最早的研究是在1994年1月17日凌晨美国北桥(洛杉矶)的地震之后进行的。

在欧洲最近的地震之后，例如1999年土耳其的地震，造成了毁灭性的后果和深远的经济影响，为了弥补地震中金属架动态行为研究的不足，欧洲委员会实施了三个调查计划:

1. 免费使用大型测试设施项目，在2002年，与欧盟和意大利教育部合作。
   
2. 地震区存储架(SEISRACKS)计划，由煤炭及钢铁研究基金资助，于2004年12月启动，2007年6月完成。该项目的主要目标是发现机架的行为和设计特定的标准，以抵御地震。
   
   在这两个程序中，对机架组成的机架接头的性能进行了评估。为此，进行了大规模试验(通过水平或振动工作台力)，以验证托盘和机架之间的相互作用，以及其他影响。
   
   振动台能够对测试元件施加振动，以检查结构的抗震性能，重现地震时发生的相同震动。
   
   由于这些研究和调查期间获得的知识，制定了适用于托盘金属机架的规范，FEM 10.2.08，于2008年发布。
   
3. 钢存储托盘货架系统的抗震性能(SEISRACKS 2)计划，在2011年。这项研究的目的是确定梁的平面外行为，梁-直立连接和整个结构。
   二维货架计算纵向(平行于通道)和横向(垂直于通道)进行。因此，梁只在纵向上运动。
   
   由于这个程序，它考虑到需要研究梁的水平运动，当单位荷载在地震中来回移动时。

欧洲法规

2016年，EN 16681标准获得批准(钢铁静态存储系统。可调托盘货架系统。最后的公式是以10.2.08有限元法为基础，对其应用后所收到的意见，以及研究方案所取得的成果进行了总结。

根据本标准，地震易发地区的机架的设计和施工必须满足以下要求，并具有足够的可靠性:

1.不要崩溃

• 结构的设计和建造必须能够承受地震而不发生局部或整体倒塌，在地震事件发生后保持其结构完整性和剩余载荷能力。
• 因此，必须验证结构满足规定的强度和延性。

2.有限的伤害

• 在重新使用机架之前，必须对结构构件的损坏程度进行震后评估。

3.移动的单位负载
地震加速度会导致托盘从梁上滑落，当托盘和梁之间的静摩擦系数超过。这些现象的后果是:

• 由于能量的耗散和可以从托盘转移到机架的水平作用的限制，减少了机架上的地震作用。
• 单位载荷的下降可能导致机架的局部或全局倒塌，或导致人员受伤和附近设备损坏。

此外，EN 16681指出，基准计算方法是模态谱分析，MRSA(模态响应谱分析)。

抗震结构的设计首先需要了解地震时地板产生的运动;所述运动包括任何方向的位移，结合任何轴的旋转。

在工程中，地震荷载通常用加速度计来定义。这是一种地形的时间-加速度图，表示给定位置地震在水平和垂直方向上产生的加速度分量。

谱模态分析

MRSA是一项旨在获得作用于货架水平面上的水平作用的研究，这些水平作用必须被框架、梁、支撑或它们的关节以及其他组件所吸收。它包括在频域而不是在时域估计结构的响应。要做到这一点，一方面，必须知道结构的刚度和自然行为，以及每个位置的设计范围。

设计谱是地形加速度(加速度计)在频域的表示。这些参数将根据地震类型、装置相对于震中的确切位置以及地形组成而有所不同。

谱表示一个理想系统对频域加速度的响应。因此，它允许在激励频率下结构反应的知识。例如，如果机架具有固有频率(T1)，则可以通过频谱获得该频率的力。

在评估机架的行为时，有必要进行模态计算(获得振动的固有模态及其频率)，包括:

• 关节的行为(刚性)。
• 产品的质量(装载的机架)。
• 机架占用系数(托盘如何分配，是否有空层，最重的托盘在哪里……)
• 根据负载降低系统刚度。

通过所有这些数据，该标准收集并规范了大多数最相关和最有影响力的参数(负载类型、机架占用程度、单位负载类型以及其他因素)如何影响机架。此外，由于是机架，必须考虑其他可以修改设计谱的参数，例如:

• 地震的强度。
• 层数。
• 总质量。
• 结构的灵活性。
• 能在负载和机架之间传递的最大水平力。
• 基于振动台试验的地震作用减小。

通过模态计算，求出各个方向的单独地震作用。因此，将两个方向上的影响结合起来，得到地震作用的设计值。

在达到地震作用的设计值后，必须应用组合规则。该应用程序包括结合与地震有关的水平和垂直值，以及机架的重量和单位载荷。

由此得到力(机架部件必须承受的推力)，并验证机架将能够承受这些力。随后进行了单元荷载不倾覆、不滑动的试验。

MRSA是计算地震作用的推荐方法，因为地震谱易于推广和归一化。该谱代表了给定地点的地震记录，避免了在各种计算加速度图上进行多次演化计算组合，减少了计算时间，提供了安全的结果。对于烈度较低的地震，可以使用LFMA(横向力分析方法)，它由一组等效水平力模拟地震组成。

Mecalux以地震为题材

Mecalux在地震多发地区拥有丰富的知识和经验。从这个意义上说，它位于土耳其、意大利和智利(由于位于太平洋地震带，世界上最容易发生地震的国家)的抗震设施，使其成为与这一现象相关的科学研究的天然实验室。

在其工程部门，该公司有一个团队专门设计能够承受地震作用的货架。为此，它使用最优质的材料，处于最新技术创新的最前沿，并应用基于模拟的结构计算程序。

Mecalux方法包括使用有限元程序生成结构的三维模型。插入其中的数据集包括材料的类型、型材的尺寸、设计谱、单元载荷的特性等。此外，结构模拟对于验证机架在地震作用下的强度至关重要。

Mecalux是国际领先的存储解决方案制造商，以其高质量和安全标准而闻名。致力于开发抗震货架，旨在确保结构、存储产品的完整性，最重要的是保护人类生命。