Hybrydowa estakada rurowa zwiększa bezpieczeństwo w strefach sejsmicznych

Projektowanie i budowa konstrukcji zestawów rurowych wspierających rurociągi procesowe w eksploatacyjnych rafineriach ropy naftowej, zwłaszcza w regionach o wysokiej częstości trzęsienia ziemi, stanowi ogromne wyzwania inżynieryjne.Tradycyjne metody budowy betonu odlewanego na miejscu są ściśle ograniczone w przemyśle petrochemicznym ze względu na złożone procesy pozwalające na miejscu.W tym artykule analizowane jest innowacyjne rozwiązanie: hybrydowa prefabrykowana konstrukcja betonowa z stalowymi podłożami,szczegółowe opisy filozofii projektowania, specyfikacji technicznych i praktycznego wdrożenia w złożonych środowiskach operacyjnych.

Wyjątkowe wymagania instalacji petrochemicznych nakładają wiele rygorystycznych wymogów dotyczących konstrukcji stojaków rurowych:

• Bezpieczeństwo i zgodność z przepisami:Zakłady petrochemiczne działają zgodnie z rygorystycznymi protokołami bezpieczeństwa, w których uzyskiwanie zezwoleń na budowę na miejscu jest zarówno czasochłonne, jak i skomplikowane.Prefabrykacja znacząco zmniejsza pracę na miejscu, obejście tych wyzwań związanych z udzielaniem zezwoleń przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności projektu.
• Wrażliwość harmonogramu:Opóźnienia w realizacji projektów w zakładach petrochemicznych wiążą się z wyjątkowo wysokimi kosztami.
• Specjalne wyzwania w zakresie rurociągu procesów:Niektóre rurociągi, takie jak systemy gazowe zawierające kondensaty o wysokiej korozji, wymagają przepływu grawitacyjnego i nie mogą korzystać z konwencjonalnych nośników przesuwnych.Rurociągi te generują znaczne siły kotwiczenia podczas rozszerzania termicznego, wymagające wyspecjalizowanych konstrukcji wspierających, które skutecznie opierają się lub ograniczają przesunięcia w celu ochrony połączeń urządzeń.

Szczegółowe badanie przypadku projektu pokazuje te wyzwania:

• Konfiguracja konstrukcyjna:300 metrów (1000 stóp) długie prefabrykowane betonowe kolumny podnoszące rurociągi.
• Charakterystyka obciążenia:Rurociągi zakotwiczone w końcowych punktach drogi wytwarzają około 60 kN (13,5 kip) poziomego obciążenia termicznego.
• Wysokość konstrukcji:Wymagania procesów dyktują 11-metrową konstrukcję.
• Specyfikacje rurociągu:Rurociągi pierwotne o średnicy zewnętrznej 10, 20 i 60 cali (250, 510 i 1520 mm), z których każda wymaga bezpiecznych zaworów bramowych o masie do 140 kN (31,5 kip) dla największej średnicy.

Wykonywane zakłady petrochemiczne zazwyczaj posiadają skomplikowane podziemne sieci energetyczne.

• Minimalizowany odcisk:Kompaktne, niezależne fundamenty, aby uniknąć przeszkód pod powierzchnią.
• Elastyczność projektowania:Wysoce elastyczne konfiguracje umożliwiające późne regulacje.

Analiza właściwości sejsmicznych została przeprowadzona zgodnie z normami ASCE 7-10 i INPRES-CIRSOC 103:

W układzie przeciwobciążenia poprzecznego zastosowano prefabrykowane ramy betonowe zgodnie z zasadami projektowania pojemności:

• Wybór plastikowego mechanizmu:mechanizmów dopuszczalnych kinematycznie, maksymalnie zwiększających globalną elastyczność.
• Definicja zawiasu z tworzyw sztucznychWyraźna identyfikacja potencjalnych stref zawiasowych z tworzyw sztucznych.
• Ochrona strefy elastycznej:Obszary niezwiązane z zawiasami zaprojektowane z wytrzymałością przekraczającą siły zawiasowe zwiększone przez nadmierną wytrzymałość.
• Silna kolumna - słaba wiązka:Konfiguracja priorytetowa stabilnego rozpraszania energii.

Złącza rebar zostały strategicznie umieszczone w środku wiązki, z dala od plastikowych stref zawiasowych, zgodnie z sprawdzonymi praktykami sejsmicznymi z regionów o wysokiej aktywności sejsmicznej, takich jak Hawaje i Nowa Zelandia.

W systemie wzdłużnym wykorzystano specjalne stalowe ramy o koncentrycznej opiece zgodnie z normą ANSI/AISC 341-05:

• Projekt połączenia:Połączenia śrubowane z uwzględnieniem tolerancji instalacji poprzez nadmierne otwory.
• Przeniesienie siły:Wbudowane płyty stalowe i sucho-pakowane pasty zapewniające niezawodne przenoszenie obciążenia.
• Projekt elastycznego elementu:Bramki i uchwyty zaprojektowane przy użyciu sił sejsmicznych zwiększonych nadmierną siłą.

Prefabrykowany system wykazał się doskonałą możliwością budowy przy niewielkich dostosowaniach do pozycji urządzenia podnoszącego podczas montażu.

Kluczowe wnioski z tego zastosowania wysokiej sejsmiczności obejmują:

• Metodologia projektowania zdolności okazuje się niezbędna dla osiągów sejsmicznych.
• Zespolenie sztaby zbrojeniowej w średnim przedziale skutecznie zwiększa wydajność połączenia.
• Wzmocnienie stalowe zapewnia zarówno korzyści techniczne, jak i harmonogram.
• Konwencjonalne metody projektowania wystarczają dla elementów betonu zbrojnego w ramkach z podtrzymywaniem.
• Zasady projektowania stalowych uchwytów z powodzeniem przekształca się w systemy hybrydowe.