طراحی لرزه ای در تاسیسات صنعت نفت و تعبیه لرزه گیر

پیشگفتاری از لزوم طراحی لرزه ای در ایران

با توجه به لرزه خیز بودن کشور و موقعیت پهنه بندی خطر لرزه ای و احتمال وقوع خسارات جبران ناپذیر انسانی، اقتصادی و زیست محیطی ناشی از زلزله در صنعت نفت، طراحی لرزه ای تاسیسات و سازه های مرتبط با آن در صنعت نفت از اهمیت به سزایی برخوردار است.
هدف از این مقاله ارائه یک شمای کلی از ضوابط طراحی لرزه ای سازه های تاسیسات در صنعت نفت به نحوی که احتمال اخلال و عدم کارایی و بهره برداری در زلزله های خفیف و متوسط و همچنین احتمال خسارت گسترده در زلزله های قوی به حداقل برسد می باشد.
تلاش تیم طراحی و فنی لینکران بر این است که با استفاده از ضوابط آیین نامه ای طراحی لرزه ای، اعضا در زلزله های خفیف و متوسط در محدوده خطی رفتار کنند و در زلزله های قوی شکل پذیری مورد نظر را داشته باشند و خسارات به حداقل برسد.
در این مقاله به بررسی روش های طراحی لرزه ای تکیه گاه های تجهیزات مکانیکی و برقی صنعت نفت می پردازیم.

بیان مسئله:

همان طور که می دانیم تجهیزات مکانیکی و برقی اجزایی هستند که به کف ها یا سقف ها یا دیواره های سازه متصل هستند. و ممکن است در زلزله تحت نیرو های جانبی قابل توجه ای قرار گیرند. در طراحی تکیه گاه های تاسیساتی باید ظرفیت لازم اجزا محاسبه شود. و سپس ضوابط خاص لرزه ای برای اجزای مکانیکی و برقی طبق آیین نامه های مربوطه بر روی آنها اعمال گردد. در واقع به بیان ساده تر باید ظرفیت باربری اعضا و میزان بار لرزه ای جانبی و بارهای ثقلی روی اجزا و اتصالات مختلف محاسبه شود و ضریب اطمینان مناسب جهت مقاومت این سیستم ها در برابر زلزله اعمال گردد.

روش های تحلیل برای محاسبه نیروی لرزه ای

استفاده از ترکیب بار های مطروحه در آیین نامه های مربوطه در طراحی به روشهای مختلف الزامی است.
توصیه می شود سازه ی نگهدارنده به همراه اجزا مستقر بر آن به صورت یک مجموعه با شرایط کامل مهندسی آن مدل شوند. و با تحلیل دینامیکی اثرات اندرکنش اجزا روی ساپورت با خود ساپورت دیده شود، با این حال آیین نامه اجازه داده است: (( براي تحلیل جزء غیرسازه اي مستقل از سازه ي نگهدارنده آن از روش های تحلیلی ذکر شده استفاده شود.))
روش های تحلیل برای محاسبه ی نیروی لرزه ای وارد بر تاسیسات مکانیکی و برقی در صنعت نفت عبارتند از :
1-روش بار جانبی معادل
2-روش اندرکنش ساده شده
3-روش طیف طبقه

1-روش بار جانبی معادل:

در این روش برای محاسبه نیروی زلزله وارد بر سیستم از فرمول زیر استفاده می شود. نیروي زلزله باید در دو راستاي افقي متعامد به طور مستقل یا در یك راستاي افقي بحراني به سیستم یک درجه آزادی فرضی وارد شود و به نسبت جرم توزیع گردد.

2-روش اندرکنش ساده شده:

این روش براي تحلیل اجزاي غیرسازه اي بر اساس ساده سازي روابط تحلیلي سیستم هاي ثانویه در اندركنش با سازه ي تكیه گاهي بسط داده شده است. نیروهاي داخلي باید بر اساس توزیع نیروي جانبي وارده که بر اساس فرمول زیر محاسبه می شود در طراحی به کاربرده شود.

3- روش طیف طبقه:

هرگاه دقت بیشتري براي تعیین شتاب یا جابجایي در محل نصب جزء یا در طبقه مورد نظر نیاز باشد، استفاده از روش طیف طبقه توصیه مي شود.

كاربرد روش هاي بارجانبي معادل و طیف طبقه محدود به اجزاي برقی و مکانیکی است كه مي¬توان آنها را به صورت یك درجه آزادی مدل نمود، در غیر اینصورت باید از روش اندركنشي ساده شده استفاده شود.

بررسی جابه جایی جانبی:

جابجایي نسبي طراحي لرزه ای،Dpi ، از حاصلضرب Dp در ضریب اهمیت سازه بدست می آید. Dpجابه  جایی نسبی محاسبه شده طبق روابط زیر است.

تكیه گاه تجهیزات مكانیكي و برقي و اتصال تجهیزات به آن، باید براي جابجایي نسبی لرزه ای و نیروی لرزه ای طبق فرمولهای فوق الذکر طراحی شود این تكیه  گاه ها شامل اعضاي سازه اي، مهارها، قابها، ساق هاي فولادي، كابلها و سایر اجزایي هستند كه به تجهیزات متصل شده یا به صورت بخشي از تكیه گاه تجهیزات همراه آنها ساخته شده اند. همچنین اتصالات تجهیزات به تكیه گاه باید براي نیرو و جابجایي لرزه ای طراحی شوند، مگر اینكه به صورت یكپارچه با تجهیزات ساخته شده باشند.
برای کانال های با بعد کوچکتر یا مساوی 65 میلیمتر و همچنین در آویز¬هایی که ارتفاع آنها زیر 300 میلیمتر است، محاسبه نیرو و جابه جایی لرزه ای الزامی ندارد.
اگر محل تكیه گاه استحكام و سختي كافي براي انتقال نیروي زلزله را نداشته باشد، باید از واشرهاي فلزي مناسب در محل نصب پیچهاي اتصالات پیچي استفاده شود.
تجهیزات مستقر بر لرزه گیر ها باید داراي قید یا ضربه گیر مناسب در هر راستاي افقي بوده و همچنین در مواردي كه امكان واژگوني تجهیز وجود دارد باید در محل آنها از قیدهاي قائم استفاده شود. براي كاهش اثر ضربه، بین ضربه گیر و تجهیزات مي توان از بالشتكهاي ساخته شده از مصالح ویسكوالاستیك یا مصالح مشابه با ضخامت مناسب استفاده كرد.
استثنائاتی در طراحی لرزه ای برای کانال ها، سینی ها و لوله ها وجود دارد، طبق این استثنائات در مواردی خاص که در آیین-نامه های مربوطه به تفضیل ذکر شده است نیازی به طراحی لرزه ای برای تجهیزات نیست.
شرکت لینکران تولید کننده انواع پروفیل ها و اتصالات تکیه گاهی و تاسیساتی، لرزه گیرها، عایق های الاستومری، آویزهای فنری و… جهت ساپورتینگ تجهیزات مکانیکی و برقی آماده همکاری با پروژه های نفتی و پتروشیمی در سطح کشور می باشد.