Cửa ngăn lũ Kamihari: Giải pháp của thép không gỉ ứng phó với biển đổi khí hậu toàn cầu

Đánh giá

Những năm gần đây, biến đổi khí hậu khiến thiên tai xảy ra thường xuyên và gay gắt hơn, gây thiệt hại to lớn đến đời sống người dân. Tập đoàn thép không gỉ Nippon Steel (NSSC) đóng góp vào các sáng kiến ​​của Nhật Bản nhằm nâng cao khả năng phục hồi quốc gia với tư cách là nhà sản xuất thép không gỉ, điển hình là Cổng ngăn lũ Kamihirai, một trong những cửa xả nước bằng thép không gỉ lớn nhất Nhật Bản.

Cổng chống lũ Kamihirai bằng thép không gỉ nguyên bản được xây dựng vào năm 1970 để ngăn ngừa thiệt hại do sóng thần. Năm nay, hệ thống cửa xả lũ đã được nâng cấp với các tấm thép không gỉ được trang bị thêm để gia cố. Công ty TNHH Dịch vụ Xây dựng IHI chịu trách nhiệm thi công. Cổng ngăn lũ Kamihirai là một công trình thiết yếu của hệ thống đê sông nhằm bảo vệ cuộc sống của ba triệu người ở khu vực lưu vực sông khỏi thiệt hại do lũ lụt. Kể từ năm 2015, chính quyền thủ đô Tokyo đã tiến hành trang bị thêm cổng chống lũ Kamihirai để chuẩn bị cho một trận động đất nội địa ở Tokyo có thể xảy ra.

Cổng ngăn lũ Kamihirai là một trong những hệ thống cửa ngăn nước lớn nhất Nhật Bản. Hệ thống này bao gồm các cổng nước có nhịp dài (30m) được hỗ trợ bởi kết cấu giàn ống Vierendeel (xem hộp), khiến nó trở thành công trình duy nhất như vậy ở Nhật Bản.

Cổng ngăn lũ Kamihirai nằm trong khu dân cư đông đúc nên việc tiến hành và điều phối công việc sơn lại và bảo trì định kỳ cửa trượt đặc biệt khó khăn. Hơn nữa, do tình trạng thiếu công nhân sơn lại và bảo trì kết cấu thép ngày càng trầm trọng, chính quyền đô thị Tokyo đã quyết định thay thế các cổng trượt bằng thép carbon hiện có bằng toàn bộ thép không gỉ đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn kháng địa chấn mới nhất.

Rõ ràng là việc chế tạo các cổng trượt bằng thép không gỉ sẽ giải quyết triệt để những vấn đề này. Tuy nhiên, việc sử dụng thép không gỉ thông thường, chẳng hạn như SUS316L, sẽ làm tăng đáng kể trọng lượng của cổng trượt so với các loại hiện có, gây lo ngại về kết cấu RC hỗ trợ cổng nước không đủ bền. Vì lý do này, việc thay thế các cổng trượt hiện tại của Cổng ngăn lũ Kamihirai bằng tất cả các cổng trượt bằng thép không gỉ được coi là khó khăn ngay từ giai đoạn lập kế hoạch.

Sử dụng thép không gỉ SUS323L

Việc trang bị thêm Cổng ngăn lũ Kamihirai yêu cầu vật liệu có độ bền cao, chống ăn mòn cao để tuân thủ các tiêu chuẩn kháng địa chấn mới nhất như một kết cấu nặng và tránh tăng trọng lượng của cổng trượt. Cuối cùng, thép không gỉ song công SUS323L đã được sử dụng cho toàn bộ cổng trượt để đáp ứng các yêu cầu này. SUS323L là thép không gỉ song tiết kiệm tài nguyên chứa 23% crom, 4% niken và 0,15% nitơ. Loại thép không gỉ này có số tương đương khả năng chống rỗ (PREN) là 27, cao hơn đáng kể so với thép không gỉ thông dụng. Mặc dù SUS323L có khả năng chống ăn mòn cao tương đương với SUS316L nhưng độ bền của nó cao hơn đáng kể. Ngoài ra, SUS323L có hàm lượng niken bằng 1/3 so với SUS316L.

Khi kiểm tra khả năng sử dụng thép không gỉ song công cho ứng dụng này, Dịch vụ Xây dựng IHI đã thiết lập kỹ thuật hàn xuyên cho các ống có đường kính lớn (1m), xác nhận rằng hàn thép không gỉ song đáp ứng yêu cầu về khả năng chống ăn mòn, độ bền, độ dẻo dai và hình thức bên ngoài.

Cấu trúc Vierendeel ống thép không gỉ duy nhất trên thế giới

Cổng ngăn lũ Kamihirai sử dụng cấu trúc kiểu ống Vierendeel sử dụng thép không gỉ lần đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, việc chế tạo cấu trúc đó là vô cùng khó khăn. Cấu trúc ống Vierendeel (còn được gọi là cấu trúc Rahmen) có thể truyền tải hiệu quả qua toàn bộ cấu trúc.
Tuy nhiên, do ứng suất tập trung tại các nút cứng nên việc đảm bảo chất lượng mối hàn là một thách thức đáng kể cần vượt qua.
Đặc biệt trong việc thiết lập kỹ thuật hàn xuyên cho các ống có đường kính lớn làm bằng thép không gỉ song, cần phải đưa ra các công nghệ cơ bản cho phép thông qua quá trình thử và sai, chẳng hạn như tìm kiếm các điều kiện hàn tối ưu cho thép không gỉ song từ đầu. . Những nỗ lực này đã tìm ra thành công các điều kiện hàn cụ thể cần thiết để tạo ra các mối hàn chất lượng cao, bao gồm tối ưu hóa hình dạng rãnh hàn, lựa chọn vật liệu hàn phụ, thành phần của khí bảo vệ, kiểm soát kỹ lưỡng đầu vào nhiệt hàn và yêu cầu kích thước cao. độ chính xác đến từng milimet.

Cải thiện sự an toàn và tiện lợi

Cổng ngăn lũ Kamihirai nằm ở ngã ba sông Ayase và sông Nakagawa, chảy ở phía đông của 23 phường của Tokyo. Địa điểm này còn được biết đến là trung tâm giao thông đường sông nối liền Vịnh Tokyo và các khu vực nội địa.

Việc trang bị thêm Cổng ngăn lũ Kamihirai cũng kéo theo sự thay đổi đáng kể trong thiết kế siết chặt nước của cổng trượt từ bốn cạnh sang ba cạnh. Sự thay đổi thiết kế này đã loại bỏ nhu cầu sử dụng các thành phần thép để đảm bảo độ kín nước phía trên, cải thiện khả năng chịu động đất của khung cổng cũng như sự an toàn và thuận tiện cho tàu đi qua do độ mở của cửa trượt tăng lên. Trọng lượng của mỗi cổng trượt trước khi trang bị thêm là 210 tấn. Sau khi trang bị thêm, trọng lượng của mỗi cổng trượt song song bằng thép không gỉ vẫn ở mức 210 tấn mặc dù diện tích bề mặt tăng khoảng 22%. Ngoài ra, độ mở của mỗi cửa trượt tăng lên do cửa nước được mở rộng, giúp nâng cao độ an toàn cho tàu thuyền đi qua bên dưới.

Thành tựu của Dự án Cửa ngăn lũ Kamihirai đã chứng minh rằng thép không gỉ là vật liệu phù hợp với kết cấu thép quy mô lớn và nó có tiềm năng lớn cho các ứng dụng thép kết cấu rộng hơn. Ngoài ra, thép không gỉ hiện đang trở thành vật liệu tiêu chuẩn được sử dụng để xây dựng các công trình sông ở Nhật Bản. NSSC cảm thấy tự hào đã góp phần nâng cao khả năng phục hồi quốc gia của Nhật Bản thông qua dự án này với sự hợp tác chung của các bên liên quan khác.

Nguồn tham khảo: Dịch từ tạp chí stainless-steel-world.net

Ban thấy bài viết này thế nào?

Kém * Bình thường ** Hứa hẹn *** Tốt **** Rất tốt *****

Đánh giá