Trong các khu vực dễ xảy ra động đất, việc đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của các cơ sở công nghiệp đã trở thành một thách thức quan trọng. Thiết kế bảo vệ địa chấn đã nổi lên như một thành phần không thể thiếu của các dự án kỹ thuật hiện đại. Bài viết này xem xét các yếu tố chính của thiết kế chống động đất cho cơ sở hạ tầng công nghiệp, tập trung vào các hệ thống hạn chế địa chấn, thiết bị cách ly rung và các biện pháp bảo vệ đường ống và máy móc.
Tại một nhà máy điện hạt nhân của Canada, các thiết bị hạn chế địa chấn đã được lắp đặt trên các đường ống cấp liệu, neo chúng vào bề mặt của bể lá chắn calandria bên dưới mặt lò phản ứng. Các cụm trục ren này, được phân loại là kết cấu hỗ trợ theo quy tắc thiết kế ASME B&PV Code NF, giới hạn chuyển động của đường ống cấp liệu trong các sự kiện địa chấn để giảm tải trọng do động đất gây ra. Xử lý "lò xo nguội" sau khi lắp đặt đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các trận động đất thực tế.
Thiết bị có cách ly rung trong các khu vực có địa chấn cao đòi hỏi các hệ thống hạn chế chuyên biệt không làm giảm hiệu suất cách ly. Trong khi một số bộ cách ly tích hợp các khả năng hạn chế, hầu hết đều yêu cầu các hệ thống hạn chế ba chiều riêng biệt. Thiết bị treo nhẹ có thể sử dụng cáp thép bện lỏng lẻo, với tất cả các hệ thống đều yêu cầu đánh giá kỹ thuật kết cấu và tuân thủ quy tắc.
Các hệ thống cách ly lò xo-khối lượng giả định các giá đỡ cứng, khiến việc xây dựng các hệ thống hỗ trợ đủ cứng so với độ lệch của bộ cách ly trở nên quan trọng. Đối với các kết cấu nhẹ như thiết bị gắn trên mái nhà, các hệ thống dầm thép độc lập được hỗ trợ bởi các cột móng được ưu tiên. Khi sử dụng tấm bê tông trên các tấm mái mỏng (dưới 4,5 inch), kích thước phải vượt quá diện tích thiết bị 12 inch để phân phối tải trọng hiệu quả.
Thiết bị quay có khối lượng đáng kể hoặc mô-men xoắn khởi động cao được hưởng lợi từ các đế quán tính bằng bê tông được hỗ trợ bởi các bộ cách ly lò xo. Mặc dù không cải thiện hiệu quả cách ly, những đế này làm giảm sự dịch chuyển do các lực truyền động và ổn định các thiết bị cao. Đế bơm điển hình nặng gấp 2-3 lần thiết bị được hỗ trợ, trong khi máy nén không cân bằng có thể yêu cầu gấp 5-7 lần trọng lượng của chúng.
Đường ống truyền tiếng ồn và rung từ chuyển động của chất lỏng và thiết bị được kết nối. Các biện pháp cách ly quan trọng bao gồm:
Hệ thống ống dẫn áp suất cao (≥4 inch áp suất tĩnh nước) yêu cầu cách ly trong 30 feet từ quạt, được hỗ trợ bởi các móc treo lò xo với độ lệch tối thiểu 3/4 inch. Các vị trí nhạy cảm như studio cần cách ly phù hợp với thiết bị được kết nối cho ba giá đỡ đầu tiên, với các yêu cầu giảm bớt sau đó.
Duy trì xếp hạng âm thanh yêu cầu niêm phong cẩn thận xung quanh các lỗ xuyên ống. Các lỗ phải vượt quá đường kính ống 1 inch, được lấp đầy bằng vật liệu cách nhiệt hoặc chống cháy và được bịt kín. Các phương pháp niêm phong khác nhau áp dụng cho các kết cấu bê tông so với gỗ, với các ống bọc ống thương mại có sẵn cho các giải pháp tiêu chuẩn hóa.
Các ống dẫn điện cứng đến thiết bị cách ly phải bao gồm các phần linh hoạt với độ chùng đủ để tạo thành các vòng 360°, ngăn chặn sự truyền rung qua các đường dẫn điện.
Các sự kiện địa chấn, do chuyển động đột ngột của vỏ trái đất gây ra, có thể gây ra tải trọng tàn phá trong vài giây. Các quy tắc hiện đại yêu cầu các kết cấu phải chịu được tải trọng ngang tối thiểu (V) có tính đến phản ứng không đàn hồi, tính dư thừa của hệ thống và tính dẻo. Với khoảng 300.000 trận động đất hàng năm trên toàn thế giới, thiết kế phù hợp là điều cần thiết cho các cơ sở trong các khu vực hoạt động.
Các thành phần cơ khí, điện và kiến trúc yêu cầu thiết kế cho các lực tĩnh tương đương và yêu cầu dịch chuyển tương đối. Danh mục thiết kế địa chấn thường phù hợp với kết cấu hỗ trợ, với các cân nhắc đặc biệt khi các kết cấu không phải là tòa nhà chiếm ít hơn 25% tổng trọng lượng.
Các cơ sở quan trọng như nhà máy LNG yêu cầu đánh giá thiết kế độc lập bởi các chuyên gia địa chấn, bao gồm phân tích phổ cụ thể theo địa điểm, hành vi phi tuyến tính dưới tải trọng chu kỳ và xác minh hiệu suất thành phần. Các biện pháp bổ sung giải quyết tình trạng bắn tung tóe chất lỏng, tính linh hoạt của kết nối và điều chỉnh dịch chuyển.
Trong các khu vực dễ xảy ra động đất, việc đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của các cơ sở công nghiệp đã trở thành một thách thức quan trọng. Thiết kế bảo vệ địa chấn đã nổi lên như một thành phần không thể thiếu của các dự án kỹ thuật hiện đại. Bài viết này xem xét các yếu tố chính của thiết kế chống động đất cho cơ sở hạ tầng công nghiệp, tập trung vào các hệ thống hạn chế địa chấn, thiết bị cách ly rung và các biện pháp bảo vệ đường ống và máy móc.
Tại một nhà máy điện hạt nhân của Canada, các thiết bị hạn chế địa chấn đã được lắp đặt trên các đường ống cấp liệu, neo chúng vào bề mặt của bể lá chắn calandria bên dưới mặt lò phản ứng. Các cụm trục ren này, được phân loại là kết cấu hỗ trợ theo quy tắc thiết kế ASME B&PV Code NF, giới hạn chuyển động của đường ống cấp liệu trong các sự kiện địa chấn để giảm tải trọng do động đất gây ra. Xử lý "lò xo nguội" sau khi lắp đặt đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các trận động đất thực tế.
Thiết bị có cách ly rung trong các khu vực có địa chấn cao đòi hỏi các hệ thống hạn chế chuyên biệt không làm giảm hiệu suất cách ly. Trong khi một số bộ cách ly tích hợp các khả năng hạn chế, hầu hết đều yêu cầu các hệ thống hạn chế ba chiều riêng biệt. Thiết bị treo nhẹ có thể sử dụng cáp thép bện lỏng lẻo, với tất cả các hệ thống đều yêu cầu đánh giá kỹ thuật kết cấu và tuân thủ quy tắc.
Các hệ thống cách ly lò xo-khối lượng giả định các giá đỡ cứng, khiến việc xây dựng các hệ thống hỗ trợ đủ cứng so với độ lệch của bộ cách ly trở nên quan trọng. Đối với các kết cấu nhẹ như thiết bị gắn trên mái nhà, các hệ thống dầm thép độc lập được hỗ trợ bởi các cột móng được ưu tiên. Khi sử dụng tấm bê tông trên các tấm mái mỏng (dưới 4,5 inch), kích thước phải vượt quá diện tích thiết bị 12 inch để phân phối tải trọng hiệu quả.
Thiết bị quay có khối lượng đáng kể hoặc mô-men xoắn khởi động cao được hưởng lợi từ các đế quán tính bằng bê tông được hỗ trợ bởi các bộ cách ly lò xo. Mặc dù không cải thiện hiệu quả cách ly, những đế này làm giảm sự dịch chuyển do các lực truyền động và ổn định các thiết bị cao. Đế bơm điển hình nặng gấp 2-3 lần thiết bị được hỗ trợ, trong khi máy nén không cân bằng có thể yêu cầu gấp 5-7 lần trọng lượng của chúng.
Đường ống truyền tiếng ồn và rung từ chuyển động của chất lỏng và thiết bị được kết nối. Các biện pháp cách ly quan trọng bao gồm:
Hệ thống ống dẫn áp suất cao (≥4 inch áp suất tĩnh nước) yêu cầu cách ly trong 30 feet từ quạt, được hỗ trợ bởi các móc treo lò xo với độ lệch tối thiểu 3/4 inch. Các vị trí nhạy cảm như studio cần cách ly phù hợp với thiết bị được kết nối cho ba giá đỡ đầu tiên, với các yêu cầu giảm bớt sau đó.
Duy trì xếp hạng âm thanh yêu cầu niêm phong cẩn thận xung quanh các lỗ xuyên ống. Các lỗ phải vượt quá đường kính ống 1 inch, được lấp đầy bằng vật liệu cách nhiệt hoặc chống cháy và được bịt kín. Các phương pháp niêm phong khác nhau áp dụng cho các kết cấu bê tông so với gỗ, với các ống bọc ống thương mại có sẵn cho các giải pháp tiêu chuẩn hóa.
Các ống dẫn điện cứng đến thiết bị cách ly phải bao gồm các phần linh hoạt với độ chùng đủ để tạo thành các vòng 360°, ngăn chặn sự truyền rung qua các đường dẫn điện.
Các sự kiện địa chấn, do chuyển động đột ngột của vỏ trái đất gây ra, có thể gây ra tải trọng tàn phá trong vài giây. Các quy tắc hiện đại yêu cầu các kết cấu phải chịu được tải trọng ngang tối thiểu (V) có tính đến phản ứng không đàn hồi, tính dư thừa của hệ thống và tính dẻo. Với khoảng 300.000 trận động đất hàng năm trên toàn thế giới, thiết kế phù hợp là điều cần thiết cho các cơ sở trong các khu vực hoạt động.
Các thành phần cơ khí, điện và kiến trúc yêu cầu thiết kế cho các lực tĩnh tương đương và yêu cầu dịch chuyển tương đối. Danh mục thiết kế địa chấn thường phù hợp với kết cấu hỗ trợ, với các cân nhắc đặc biệt khi các kết cấu không phải là tòa nhà chiếm ít hơn 25% tổng trọng lượng.
Các cơ sở quan trọng như nhà máy LNG yêu cầu đánh giá thiết kế độc lập bởi các chuyên gia địa chấn, bao gồm phân tích phổ cụ thể theo địa điểm, hành vi phi tuyến tính dưới tải trọng chu kỳ và xác minh hiệu suất thành phần. Các biện pháp bổ sung giải quyết tình trạng bắn tung tóe chất lỏng, tính linh hoạt của kết nối và điều chỉnh dịch chuyển.
