Endüstriyel Tesisler için Sismik Tasarımdaki Anahtar Faktörler

Sık sık deprem olan bölgelerde, endüstriyel tesislerin güvenli ve istikrarlı bir şekilde işletilmesini sağlamak kritik bir zorluk haline gelmiştir. Sismik koruma tasarımı, modern mühendislik projelerinin vazgeçilmez bir bileşeni olarak ortaya çıkmıştır. Bu makale, endüstriyel altyapı için depreme dayanıklı tasarımın temel unsurlarını incelemekte, sismik sınırlama sistemleri, titreşim izolasyon ekipmanları ve boru hatları ve makineler için koruyucu önlemlere odaklanmaktadır.

Kanada'daki bir nükleer santralde, besleme borularına, reaktör yüzeyinin altındaki kalandria kalkan tankı yüzeyine sabitleyen sismik sınırlama cihazları takılmıştır. ASME B&PV Kodu NF tasarım kuralları kapsamında destek yapıları olarak sınıflandırılan bu dişli mil tertibatları, sismik olaylar sırasında besleme hareketini sınırlayarak deprem kaynaklı yükleri azaltır. Kurulum sonrası "soğuk yay" uygulaması, gerçek depremler sırasında optimum performans sağlar.

Yüksek sismik bölgelerde titreşim izolasyonuna sahip ekipmanlar, izolasyon performansından ödün vermeyen özel sınırlama sistemleri gerektirir. Bazı izolatörler sınırlama yeteneklerini entegre ederken, çoğu ayrı üç boyutlu sınırlama sistemleri gerektirir. Hafif asılı ekipmanlar, gevşek örgülü çelik kablolar kullanabilir ve tüm sistemler yapısal mühendislik incelemesi ve kod uyumluluğu gerektirir.

Yay-kütle izolasyon sistemleri, rijit destekler varsayar, bu da izolatör sapmasına göre yeterince sert destek sistemleri inşa etmeyi kritik hale getirir. Çatıya monte edilen ekipman gibi hafif yapılar için, temel kolonları tarafından desteklenen bağımsız çelik kiriş sistemleri tercih edilir. İnce çatı döşemelerinde (4,5 inçten az) beton pedler kullanıldığında, boyutlar yükleri etkili bir şekilde dağıtmak için ekipman ayak izlerini 12 inç aşmalıdır.

Önemli kütleye veya yüksek kalkış torkuna sahip dönen ekipmanlar, yay izolatörleri tarafından desteklenen beton atalet tabanlarından faydalanır. İzolasyon verimliliğini artırmasa da, bu tabanlar tahrik kuvvetlerinden kaynaklanan yer değiştirmeyi azaltır ve yüksek ekipmanları stabilize eder. Tipik pompa tabanları, desteklenen ekipmanın 2-3 katı ağırlığındayken, dengesiz kompresörler ağırlıklarının 5-7 katını gerektirebilir.

Borular, sıvı hareketi ve bağlı ekipmanlardan gürültü ve titreşim iletir. Kritik izolasyon önlemleri şunlardır:

• İlk üç destek noktasını izole etmek (büyük borular için yaklaşık 50 feet)
• 5 inç çapından büyük borular için esnek konektörler kullanmak
• Yükselticilerde ve uzun borularda termal genleşmeyi karşılamak
• Yüksek basınçlı sistemlerde, gazla dolu mesanelere sahip darbe zayıflatıcılar, sıvı kaynaklı titreşimi dağıtmaya yardımcı olur.

Yüksek basınçlı kanal işleri (≥4 inç su statik basıncı), fanlardan 30 feet mesafede, 3/4 inç minimum sapmaya sahip yaylı askılarla desteklenerek izolasyon gerektirir. Stüdyolar gibi hassas konumlar, ilk üç destek için bağlı ekipmanla eşleşen izolasyon gerektirir ve ötesinde azaltılmış gereksinimler vardır.

Akustik derecelendirmeleri korumak, boru penetrasyonları etrafında dikkatli sızdırmazlık gerektirir. Delikler, boru çapını 1 inç aşmalı, yalıtım veya yangın koruması ile doldurulmalı ve kapatılmalıdır. Beton ve ahşap yapılar için farklı sızdırmazlık yöntemleri uygulanır ve standartlaştırılmış çözümler için ticari boru manşonları mevcuttur.

İzole edilmiş ekipmana giden rijit elektrik kanalları, elektrik yolları aracılığıyla titreşim iletimini önleyen 360° döngüler oluşturmak için yeterli boşluğa sahip esnek bölümler içermelidir.

Ani kabuk hareketlerinden kaynaklanan sismik olaylar, saniyeler içinde yıkıcı yükler uygulayabilir. Modern kodlar, yapıların, elastik olmayan tepkime, sistem yedekliliği ve süneklik dikkate alınarak minimum yanal yüklere (V) dayanmasını gerektirir. Dünya çapında yılda yaklaşık 300.000 depremle, aktif bölgelerdeki tesisler için uygun tasarım esastır.

Mekanik, elektrik ve mimari bileşenler, eşdeğer statik kuvvetler ve göreceli yer değiştirme talepleri için tasarlanmalıdır. Sismik tasarım kategorisi tipik olarak destekleyici yapı ile eşleşir ve yapısal olmayan yapıların birleşik ağırlığın %25'inden azını oluşturması durumunda özel hususlar dikkate alınır.

LNG santralleri gibi kritik tesisler, siteye özgü spektrumların analizi, döngüsel yükleme altında doğrusal olmayan davranış ve bileşen performansının doğrulanması dahil olmak üzere, sismik uzmanlar tarafından bağımsız tasarım incelemesi gerektirir. Ek önlemler, sıvı çalkantısı, bağlantı esnekliği ve yer değiştirme uyumu ile ilgilidir.