راهنمای طراحی لرزه ای سامانه برق رسانی

توضیحات

راهنمای طراحی لرزه ای سامانه برق رسانی

فروشگاه آموزشی و دانلودی

راهنمای حاضر بر اساس مدار مشابه در کشورهای پیشرفته لرزه خیز همراه با تجربیات داخلی و بعضی دیگر از کشورهای مطرح در زمینه مهندسی زلزله تدوین شده است. در راستای بهره گیری از تجارب دیگر کشورها سعی شده است که حتی الامکان به مسئله بومی سازی توجه شده و مطالب ساده و کاربردی تر ارائه شود.

هدف

هدف این راهنما تأمین ایمنی عمومی و پیشگیری از آسیب جدی به سامانه برق ناشی از زلزله است

 آسیبپذیری در زلزله ماهیت ریسک و خطرپذیری دارد. لذا هدف این راهنما تأمین ایمنی قابل قبول با توجه به ریسک منطقی بر اساس شرایط اقتصادی و ماهیت خطر زلزله و آسیب پذیری تأسیسات سامانه برق می باشد.
این راهنما بر آن است تا با رعایت مفاد آن آسیب جدی و مخل ایمنی عمومی پیش نیاید.
گستره کاربرد این راهنما
تأسیسات هدف این راهنما، تأسیسات سامانه برق شامل نیروگاه حرارتی، پست ها، خطوط انتقال و شبکه توزیع می باشد.
– ضوابط این راهنما مشمول نیروگاه های برق آبی و هسته ای نمی شود.
– تجهیزات مختلف نیروگاه های حرارتی همراه با تجهیزات پست ها،دکل های انتقال نیرو و خطوط و تیرهای توزیع برق از اهم مولفه های سامانه های برق رسانی مورد طراحی لرزه ای در این راهنما هستند.
– برای طراحی لرزه ای ساختمان های این سامانه از استاندارد 2800و مقررات ملی ساختمان ایران استفاده می گردد.
– برای طراحی لرزه ای پی تجهیزات از مباحث مربوط در مقررات ملی ساختمان با استفاده از نتایج مستخرجه از طراحی لرزه ای تجهیز مربوطه از این راهنما میتوان استفاده نمود.
سازماندهی این راهنما
این راهنما با هدف و گستره فوق در فصول زیر سازماندهی شده است:
فصل اول: کلیات
فصل دوم: مبانی
فصل سوم: بارگذاری لرزه ای
فصل چهارم: روشهای طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی
فصل پنجم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی تجهیزات نیروگاهی
فصل ششم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی مخازن سوخت نفتی

فصل هفتم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی مخازن سوخت گازی
فصل هشتم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی لوله کشی نیروگاهی
فصل نهم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی پست های برق
فصل دهم: طراحی لرزه ای و کنترل ایمنی خطوط انتقال و توزیع
فصل یازدهم: مثال ها
پیوست ها

نکاتی در کاربرد این راهنما
با توجه به اینکه این اولین روایت راهنمای مربوطه در کشور می باشد به طور طبیعی دارای ابهامات و اشکالاتی نظیر سایر راهنماها و آیین نامه های قبلی تدوین شده برای کشور خواهد بود. برای به حداقل رساندن این مشکلات در این راهنما و رفع هرچه سریع تر آنها توجه به موارد زیر بسیار موثر و مفید است:
1-سعی شده است ضوابط این راهنما با استاندارد 2800تناقضی نداشته باشد.
2-در صورت کمبود اطلاعات برای بارگذاری تأسیسات برقی هدف در این راهنما از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان می توان استفاده نمود.
3-در موارد طراحی مولفه های بتنی تأسیسات برقی هدف در این راهنما به ویژه در مورد مشخصات مصالح بتنی از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان میتوان استفاده کرد.
4-مبحث دهم مقررات ملی مکمل این راهنما برای رفع کمبودهای مربوط به مولفه های فولادی تأسیسات برقی می باشد.
5-از تمامی استفاده کنندگان این راهنما انتظار می رود برای تطابق هرچه بهتر و سهولت هرچه بیشتر کاربرد آن در کشور نظرات اصلاحی و پیشنهادات خود را ارسال نمایند تا در ویرایشهای بعدی آن مورد استفاده تدوین کنندگان قرار گیرد.

مراجع اصلی این راهنما
در تدوین این راهنما از استاندارد، آیین نامه، راهنما و دستورالعمل های مختلفی استفاده شده است. اهم این مدارک به شرح می باشد:
–استاندارد 2800ایران: آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، استاندارد ،2800مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 2005
–یوروکد :8طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله، بخش :4سیلوها، مخازن و خطوط لوله، کمیته اروپایی استاندارد، 2006
– ASCE7-05 حداقل بارهای طراحی ساختمان ها و سایر سازه ها
– BCJ1997کمیته JEACبرای خط انتقال: آیین نامه خط انتقال هوایی،  2000ژاپن

-کمیته JEACبرای خط توزیع: آییننامه توزیع نیرو، 1999ژاپن
–کمیته JEACبرای خط انتقال: آیین نامه انتقال زیرزمینی، 2000ژاپن
–شرکت برق توکیو: راهنمای طراحی لرزه ای برج انتقال فشار قوی و پی آن، مارس (UHV) 1984
–مجله فنی شرکت تلگراف و تلفن ژاپن: تکنولوژی طراحی سازه فضایی) ،(3-1آگوست، سپتامبر و اکتبر (NTT) 2007
–کمیته JEACبرای نیروگاه حرارتی: آیین نامه طراحی لرزه ای نیروگاه حرارتی، ) 2004در ژاپن( JEAC 3605-2004
–کمیته گاز ژاپن: راهنمای طراحی لرزه ای خط لوله گاز فشار قوی برای روانگرایی، 2001، JGA-207-01
–کمیته گاز ژاپن: مراحل پیشنهادی برای مخازن LNGبالای زمین، آگوست 2002
–انجمن ایمنی گاز فشار قوی ژاپن KHKآییننامه طراحی لرزه ای تأسیسات گازی فشار قوی، 2006
–انجمن معماری ژاپن: راهنمای طراحی لرزه ای جرثقیل،  1989
–مرکز ساختمان ژاپن BCJراهنمای طراحی سازه ای و ساخت دودکش ها، (Stack-82) 1982
–مرکز ساختمان ژاپن: راهنمای طراحی لرزه ای و ساخت تجهیزات ساختمانی، 1997
–کمیته راه ژاپن: مشخصات پل های بزرگراهی، بخش 5طراحی لرزهای، 2002

مبانی
اصول و مبانی مربوط به زلزله طراحی، روشهای طراحی کنترل ایمنی و عملکردهای مورد انتظار در این راهنما بطور خلاصه در این فصل ارائه شدهاند. اهم این مبانی عبارتند از:
1-دو سطح لرزهای با تبعیت از استاندارد 2800ایران.
توجه به دو طیف شتاب و سرعت سازگار با شرایط ایران و تطابق با ضوابط استاندارد .2800
2-در نظر گرفتن بار زلزله به دو صورت نیروی اینرسی ناشی از اثر شتاب در جرم که در مرکز یا مراکز جرم وارد می شود و نیروی ناشی از جابجایی زمین و اعمال آن از طریق اندرکنش خاک و سازه مدفون در آن به بدنه در محدوده تماس با خاک.
3-استفاده از دو روش طراحی و کنترل ایمنی شامل روش تنش مجاز در محدوده ارتجاعی رفتار مصالح برای سطح خطر-1 و روش شکل پذیر در محدود غیرارتجاعی رفتار مصالح برای سطح خطر-.2
4-استفاده از دو سطح عملکرد به صورت قابلیت استفاده بی وقفه و حداقل وقفه. از نظر رفتار مولفه های سازه ای در اولی رفتار در محدوده ارتجاعی و بدون آسیب میماند، در حالیکه در دومی رفتار از مرز تسلیم عبور نموده ولی به حد مجاز تغییر شکل خمیری مشخصی محدود میگردد. این محدوده مجاز بعد از تسلیم را شکلپذیری قابل قبول راهنما بر اساس آزمایشات یا تجربیات حاصله تعیین می نماید.
موارد فوق در زیر بطور خلاصه شرح داده شده است

زلزله طراحی
سطوح خطر زلزله و دوره بازگشت آنها
دو سطح خطر زلزله که در ذیل آمده است باید برای طراحی لرزه ای تجهیزات سامانه برقرسانی در نظر گرفته شود:
سطح خطر- :1حداکثر زلزله بهره برداری  MOEکه مخفف Maximum Operational Earthquakeمی باشد.
احتمال وقوع %50در ظرف 50سال عمر مفید مفروض میباشدMaximum Considerable Earthquake که مخففMCE) : حداکثر زلزله طرح2-سطح خطر
احتمال وقوع %10در ظرف 50سال عمر مفید مفروض(
1-در این راهنما عمر مفید مولفه های شریانهای حیاتی شامل تأسیسات برقرسانی هدف بطور نسبی حدود 50سال در نظر گرفته شده است. حداکثر زلزله بهره برداری ممکن است یک یا دو بار در طول مدت سرویس دهی تأسیسات برق اتفاق بیفتد.
حالات خرابی غیر قابل پذیرش در بهره برداری از تأسیسات به سطح خطر- 1محدود گردیده و بهره برداری از سامانه برق با اطمینان ادامه مییابد. در این سطح خطر احتمال وقوع %50ظرف مدت 50سال، مطابق با دوره بازگشت 72سال می باشد. در استاندارد ،2800احتمال تجاوزی حدود 99/5درصد در نظر گرفته شده است که دوره بازگشت حدود 10ساله را به دست می دهد. حداکثر زلزله طرح، زلزله ای است که احتمال وقوع کمتر و دوره بازگشت طولانیتری نسبت به زلزله MOEداشته باشد. رفتار مؤلفه های سامانه برق در سطح خطر 2در حالت حداقل وقفه بوده و کل سیستم، حتی اگر عضوی صدمه ببیند، باید پایداری خود را حفظ نماید. احتمال %10وقوع زلزلهای بزرگتر از این زلزله، ظرف 50سال مطابق با دوره بازگشت 475 ساله می باشد.
از نظر مدیریت ریسک، 10درصد احتمال تجاوز، کاربرد بسیار وسیع و مناسبی از نظر اقتصادی با رعایت ایمنی لازم دارد. برای بعضی از سازه ها نظیر پل ها که عمر آنها تا حدود 250سال نیز در نظر گرفته می شود، این احتمال تجاوز در ریسک، دوره بازگشت 2475ساله را به دست می دهد که برای سازه های با عمر مفید 50سال نظیر ساختمان ها و شریان های حیاتی، احتمال تجاوزی حدود 2درصد را به دست می دهد که اقتصادی نیست. دقت شود که واژه MCEدر بعضی از زمینه ها نظیر سدسازی به معنی حداکثر زلزله قابل باور یا ممکنه Maximum Credible Earthquakeنیز آمده است. این معنی با مفهوم به کار رفته در این راهنما که از فصل دوازدهم ASCE-7-05 برگرفته شده و به معنی حداکثر زلزله طراحی می باشد متفاوت است.
2-برای تخمین تغییر شکل ماندگار زمین (Permanent Ground Deformation) PGDناشی از جابجایی گسل گسلش، روانگرایی و زمین لغزش، بزرگای زلزله Mو فاصله از گسل Rمورد نیاز می باشد. R ،Mو دیگر پارامترهای لرزه ای وابسته، با روابط تحلیلی یا تجربی حاصل از تحلیل خطر منطقه مورد نظر طراح بویژه با توجه به سوابق لرزه خیزی آن بدست می آیند.

طیف های طراحی لرزه ای
1-طیف های پاسخ طراحی لرزه ای برای تجهیزات برقی باید با توجه به پریود طبیعی و خصوصیات میرایی سیستم های سازه ای محاسبه گردند. بار ناشی از زلزله نیز باید با استفاده از این طیف ها محاسبه شود.
2-تحلیل های دینامیکی طیفی برای کنترل ایمنی لرزه ای سیستم های سازه ای باید با ترکیب مشخصات طیفی مودال انجام شود.
3-یکی از دو طیف پاسخ ذیل باید برای طراحی تجهیزات برقرسانی به کار رود:
الف- طیف پاسخ شتاب برای محاسبه نیروی اینرسی ناشی از جرم مولفه های روزمینی
ب- طیف پاسخ سرعت برای محاسبه نیروی اندرکنشی ناشی از تغییرمکان خاک بر بدنه مولفه های مدفون
1-تحلیل طیفی
-1-1در راهنمای حاضر، طیف پاسخ الاستیک برای میرایی %5بکار می رود.
-2-1طیف پاسخ برای طراحی لرزه ای از روش های زیر بدست می آید:
الف- طیف های ویژه ساختگاه
طیف های ویژه ساختگاه با توجه به فعالیت های لرزه ای، گسل های فعال و شرایط ژئوموروفولوژی محاسبه می گردند.
برای تهیه طیف ویژه ساختگاه از ضوابط استاندارد 2800استفاده میشود. برای سازههای مدفون لازم است که طیف سرعت نیز استخراج گردد.
ب- طیفهای احتمالاتی یا تعینی براساس ثبت زلزله های نیرومند

روش های احتمالاتی کاربرد مهندسی بیبشتری دارند. طیف های حاصل از این روشها، بطور معمول مقادیر کمتری نسبت به مشابه خود از روش های تعینی دارند.
بطور کلی در تعیین طیفهای طراحی، احتمال وقوع زلزله براساس حرکتهای قوی زمین لحاظ گردیده است.
طیف های تعینی اغلب برای طراحی محافظه کارانه و ایمن بکار می روند.
2-تحلیل های پاسخ دینامیکی، روشی برای کنترل ایمنی لرزه ای سازه، بهخصوص سازه های با رفتار پیچیده تحت اثر زلزله می باشند. این تحلیل ها گران و زمانبر بوده و تنها زمانی بکار می روند که استفاده از روش طیف های پاسخ، سخت و نامطمئن باشد.
3-در خصوص طیف موارد زیر را باید در نظر داشت:
-1-3طیف طرح شتاب برای سازه های روزمینی بکار میرود. هر چند این طیف برای سیستم یک درجه آزادی تهیه شده است اما با بکارگیری روش تحلیل مودال میتوان از آنها برای سیستم های چند درجه آزادی استفاده مناسبی به عمل آورد. در این راهنما، برای محاسبات متکی بر طیف شتاب، از طیف موجود در ویرایش معتبر استاندارد 2800استفاده می شود.
-2-3طیف های طرح سرعت برای سازه های زیرزمینی از قبیل خطوط لوله، تونل های پوششدار و مخازن زیرزمینی که عملکرد آنها با رفتار لرزه ای خاک اطراف کنترل می شود، بکار می روند. بارگذاری لرزه ای چنین سازه هایی بر مبنای پاسخ تغییرمکان صورت می گیرد که در آن ابتدا تغییرشکل خاک در موقعیت سازه های مدفون با بکارگیری طیف پاسخ سرعت محاسبه و سپس برهم کنش بین زمین و سازه های مدفون با روشهای استاتیکی تعیین می شود. طیف های طرح سرعت برای طراحی لرزه ای سازه های زیرزمینی به معنای حداکثر پاسخ لایه سطحی زمین با مدلی مشخص و تحت ورودی اعمالی شتاب زمین در کف آن، می باشد.
-3-3طیف های طرح شتاب و سرعت باید برای طراحی لرزه ای تجهیزات برق سازگار باشند. در این راهنما برای اولین ویرایش و بطور تقریبی طیف پاسخ سرعت سازگار با آیین نامه 2800پیشنهاد شده است. برای ویرایش های بعدی لازم است که برای نگاشت های ایران یک سری طیف سرعت نظیر طیف شتاب استاندارد 2800تهیه شود. آیین نامه ها و استانداردها

        توزیع شدت لرزه ای در طبقات