Faktor-faktor Kunci dalam Desain Seismik untuk Fasilitas Industri

Di wilayah yang rawan terhadap gempa bumi, memastikan pengoperasian fasilitas industri yang aman dan stabil telah menjadi tantangan kritis. Desain perlindungan seismik telah muncul sebagai komponen yang sangat diperlukan dari proyek-proyek rekayasa modern. Artikel ini mengkaji elemen-elemen kunci dari desain tahan gempa untuk infrastruktur industri, dengan fokus pada sistem penahan seismik, peralatan isolasi getaran, dan tindakan perlindungan untuk pipa dan mesin.

Di sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir Kanada, perangkat penahan seismik dipasang pada pipa pengumpan, menambatkannya ke permukaan tangki pelindung kalandria di bawah permukaan reaktor. Rakitan poros berulir ini, diklasifikasikan sebagai struktur pendukung di bawah aturan desain ASME B&PV Code NF, membatasi pergerakan pengumpan selama peristiwa seismik untuk mengurangi beban akibat gempa bumi. Perawatan "pegas dingin" pasca-pemasangan memastikan kinerja optimal selama gempa bumi yang sebenarnya.

Peralatan dengan isolasi getaran di zona seismik tinggi memerlukan sistem penahan khusus yang tidak mengganggu kinerja isolasi. Sementara beberapa isolator mengintegrasikan kemampuan penahan, sebagian besar memerlukan sistem penahan tiga dimensi yang terpisah. Peralatan gantung ringan dapat menggunakan kabel baja dikepang kendur, dengan semua sistem memerlukan tinjauan rekayasa struktural dan kepatuhan kode.

Sistem isolasi pegas-massa mengasumsikan penyangga yang kaku, sehingga sangat penting untuk membangun sistem pendukung yang cukup kaku relatif terhadap defleksi isolator. Untuk struktur ringan seperti peralatan yang dipasang di atap, sistem balok baja independen yang didukung oleh kolom fondasi lebih disukai. Saat menggunakan bantalan beton pada pelat atap tipis (kurang dari 4,5 inci), dimensinya harus melebihi jejak peralatan sebesar 12 inci untuk mendistribusikan beban secara efektif.

Peralatan berputar dengan massa yang signifikan atau torsi awal yang tinggi mendapat manfaat dari dasar inersia beton yang didukung oleh isolator pegas. Meskipun tidak meningkatkan efisiensi isolasi, dasar-dasar ini mengurangi perpindahan dari gaya penggerak dan menstabilkan peralatan yang tinggi. Dasar pompa tipikal memiliki berat 2-3 kali lipat dari peralatan yang didukung, sementara kompresor yang tidak seimbang mungkin memerlukan 5-7 kali lipat beratnya.

Pipa mentransmisikan kebisingan dan getaran dari pergerakan fluida dan peralatan yang terhubung. Tindakan isolasi kritis meliputi:

• Mengisolasi tiga titik penyangga pertama (kira-kira 50 kaki untuk pipa besar)
• Menggunakan konektor fleksibel untuk pipa berdiameter lebih dari 5 inci
• Mengakomodasi ekspansi termal pada pipa tegak dan pipa panjang
• Dalam sistem bertekanan tinggi, peredam pulsa dengan kantung berisi gas membantu menghilangkan getaran yang dibawa fluida.

Saluran bertekanan tinggi (≥4 inci tekanan statis air) memerlukan isolasi sejauh 30 kaki dari kipas, didukung oleh gantungan pegas dengan defleksi minimum 3/4 inci. Lokasi sensitif seperti studio memerlukan isolasi yang sesuai dengan peralatan yang terhubung untuk tiga penyangga pertama, dengan persyaratan yang dikurangi di luar itu.

Mempertahankan peringkat akustik memerlukan penyegelan yang cermat di sekitar penetrasi pipa. Lubang harus melebihi diameter pipa sebesar 1 inci, diisi dengan isolasi atau tahan api dan disegel. Metode penyegelan yang berbeda berlaku untuk struktur beton versus kayu, dengan selongsong pipa komersial tersedia untuk solusi standar.

Saluran listrik kaku ke peralatan yang terisolasi harus menyertakan bagian fleksibel dengan kelonggaran yang cukup untuk membentuk lingkaran 360°, mencegah transmisi getaran melalui jalur listrik.

Peristiwa seismik, yang disebabkan oleh pergerakan kerak bumi yang tiba-tiba, dapat memberikan beban yang menghancurkan dalam hitungan detik. Kode modern mengharuskan struktur untuk menahan beban lateral minimum (V) dengan mempertimbangkan respons inelastis, redundansi sistem, dan daktilitas. Dengan sekitar 300.000 gempa bumi tahunan di seluruh dunia, desain yang tepat sangat penting untuk fasilitas di zona aktif.

Komponen mekanik, listrik, dan arsitektur memerlukan desain untuk gaya statis yang setara dan tuntutan perpindahan relatif. Kategori desain seismik biasanya cocok dengan struktur pendukung, dengan pertimbangan khusus ketika struktur non-bangunan terdiri dari kurang dari 25% dari berat gabungan.

Fasilitas kritis seperti pabrik LNG memerlukan tinjauan desain independen oleh spesialis seismik, termasuk analisis spektrum khusus lokasi, perilaku nonlinier di bawah pembebanan siklik, dan verifikasi kinerja komponen. Tindakan tambahan menangani guncangan cairan, fleksibilitas koneksi, dan akomodasi perpindahan.