طراحی اسکله دلفینی در نرمافزار SAP2000
مقدمه
بندر صادراتی و خدماتی تمبک در نزدیکی عسلویه برای سرویس دهی به برخی فازهای پارس جنوبی در دست احداث می باشد. این بندر برای صادراتLPG ، گوگرد و برخی محصولات دیگر طراحی و ساخته می شود، لذا حسب کاربری موجود بایست از سطح ایمنی بالایی برخوردار باشد. موقعیت این بندر در حدود مختصاتی E52.203 و N27.702 واقع شده است. این بندر در فاصله حدود 62 کیلومتری غرب فرودگاه بین المللی خلیج فارس (عسلویه) و در حدود 250 کیلومتری جنوبشرقی بندر بوشهر احداث خواهد شد.
در متن حاضر، پروسه طراحی اسکله دلفینی این بندر بیان می گردد که ساختاری به قرار ذیل خواهد داشت:
- تعیین مشخصات بارهای محیطی اعم از موج طرح، پریود نظیر موج طرح و ...
- نوع کاربری اسکله و ملاحظات مربوط به نوع تخلیه و بارگیری
- تعیین شناور(های) طرح و مشخصات آنها
- اعمال بارگذاری متناسب با شرایط
- تحلیل و طراحی سازه و بدست آوردن مشخصات مقاطع
- ملاحظات خوردگی
- تحلیل نشست پی، ظرفیت باربری خاک و پایداری ژئوتکنیکی و لرزه ای
چکیده
یک سازه پهلوگیر برای جا دادن به شناورهای مشخص، طراحی میشود. اگر طول شناور از اسکله و یا دور اسکله بیشتر باشد، باید از دولفین ها استفاده شود. در صورت استفاده از دولفین ها برای مقاومت در برابر نیروهای پهلوگیری و مهار، می توان از سازه سبک تری برای اسکله و دور اسکله استفاده کرد که در نتیجه ممکن است از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر باشد. این مطلب در مورد پایانه هانفتکش های بزرگ که در آنها بارهای افقی، بسیار بزرگ و بارهای قائم کم هستند صادق است.
اسکله دلفینی یک سازه پهلوگیری است که به کمک دلفین های پهلوگیر و مهاری سازه مورد نظر برای پهلوگیری شناورها را فراهم میآورد. تعریف دلفین پهلوگیر و مهاری به شرح زیر است:
- دلفین ضربه گیر: دولفینی است که در هنگام پهلوگیری شناورها به عنوان ضربه گیر و در برابر وزش باد یا جریان آب به عنوان مهاربند عمل می کند.
- دلفین مهاربند: دلفینی است همراه با قلاب که مانع از دور شدن شناورها از پهلوگیر میشود.
گاز مایع طبیعی که اصطلاحاً LNG نامیده میشود، در درجه حرارت 161- درجه سانتیگراد تقریباً در فشاری معادل فشار اتمسفر حمل میگردد. ضریب انبساط گاز مایع طبیعی برای تبدیل از حالت مایع به حالت گاز طبیعی و افزایش حجم 630 میباشد. گاز مایع نفتی که اصطلاحاً LPG نامیده میشود، در ارتباط با فعالیت های تولیدی پالایشگاه ها و مناطق نفت خیز تولید گردیده و متفاوت با LNG میبایست در سیستم های تحت فشار، لیکن در درجه حرارت بسیار پایین حمل گردند.
به دلیل بزرگی تانکرهایی که در ترمینالهای نفتی تردد می نمایند، ضربه های وارده به اسکله ها نسبتاً بالا بوده و سیستم ضربه گیرهای مورد استفاده بایست به گونه ای باشند که حول سه محور تغییرشکل داده و دارای ظرفیت بالای جذب انرژی ناشی از پهلوگیری باشند.
در کشورهای صادر کننده نفت خام و محصولات نفتی لازم است توجه شود پیش از اینکه کشتی های نفت کش جهت بارگیری به ترمینال مراجعه نموده و آب موازنه خود را در محدوده ساحلی تخلیه نمایند، می بایست با استفاده از تجهیزات مناسب جداسازی آب از مواد نفتی نظیر پمپ های ویژه، این مواد نفتی را از آب جدا نموده و در مخازن اختصاصی ذخیره نمایند.
بخش 1
معرفی اسکلههای دلفینی
اسکله باز، از لحاظ جانمايي به دو دسته اسکله ساحلي و فراساحلي تقسيم ميشوند. اسکله هاي ساحلي، در فرمهاي T، L و در برخي موارد به صورت U ساخته ميشوند. در اسکله هاي فراساحلي، ارتباط بين اسکله و ساحل با استفاده از پل دسترسي تأمين ميشود. اين نوع اسکله کاربرد وسيعي در ساخت اسکله ها دارد و در نواحي داراي خاک نسبتاً سست، مطلوب تر ميباشد تا بار ناشي از سازه، توسط نفوذ شمع در خاک، به لايههاي زيرين منتقل گردد. مصالح سازنده اين نوع اسکله، عمدتاً بتني يا فولادي و يا ترکيبي از آنها ميباشد. با توجه به بافت زمين شناسي نواحي خليج فارس، اجراي اين نوع اسکله، گزينه مناسبي محسوب ميگردد.
دلفين ها، سازه هايي ميباشند که بر حسب مورد، براي پهلوگيري، مهاربندي و يا کمک به مانور شناورها مورد استفاده قرار ميگيرند. به طور معمول دلفين هاي پهلوگيري در کنار اسکله هاي فراساحل، جهت کمک به پهلوگيري شناورها ساخته ميشوند. در اسکله هاي فراساحل به منظور کاهش طول اسکله، از دلفين هاي مهاري جهت مهاربندي شناورها استفاده ميشود. دلفينها معمولاً شامل يک يا چندين شمع ميباشند، که بر روي آنها کلاهک بتني يا قاب فلزي مقاوم، نصب ميشود.
بخش 2
تعیین نوع شناور طرح و مشخصات آن
محاسبات مربوط به ابعاد اسکله، جایگیری ضربه گیرها، نیروهای وارده بر اسکله و مسائلی از این دست بر مبنای ابعاد و مشخصات شناور طرح صورت میگیرد. معمولاً در روابط محاسباتی مطرح شده در آییننامه ها، طول، عرض و عمق آبخور شناور به عنوان داده های ورودی نیاز خواهد بود ؛ برای این منظور شناخت بخش های مختلف کشتی به منظور اعمال صحیح اطلاعات در روابط الزامی میباشد. در شکل زیر بخش های مختلف شناور مشاهده میگردد.
در پروژه حاضر شناور طرح یک کشتی با DWT=50,000ton برای حمل LPG میباشد که مشخصات آن به قرار زیر خواهد بود:
در هنگام بارگذاری مهاربندهای اسکله، یکی از نیروهای تاثیر گذار باد و جریانات دریایی خواهد بود که به کشتی اثر می کنند و متعاقباً مهاربندها نیز تحت اثر این نیروها قرار خواهند گرفت. در این میان محاسبات مربوط به سطح بادخور کشتی و سطح مغروق آن که تحت اثر جریانات دریایی قرار دارد حائز اهمیت خواهد بود. Port designer’s handbook به صورت تقریبی برای کشتیهای LPG مقدار این سطوح را ارائه داده است.
ملاحظات مربوط به جانمایی و ابعاد اسکله های دلفینی
از اهداف عمده که در تعیین layout اسکله دلفینی مدنظر میباشد، دستیابی به فرمی است که بتواند مانع از حرکات غیرقابل قبول شناور در هنگام عملیات تخلیه و بارگیری گردد. خصوصاً اینکه اسکله حاضر یک اسکله LPG بوده و حرکات نامناسب شناور میتواند خطرات جدی به همراه داشته باشد. در شکل زیر حرکات مختلف یک شناور مشاهده میشود.
جهت اسکله باید به گونهای انتخاب شود که بادها، امواج و جریانهای غالب در منطقه کمترین اثر را بر عملکرد اسکله داشته باشند و سازه اسکله نیز کمترین تاثیرات زیان آور را بر رژیم ساحلی داشته باشد. در اسکله های دلفینی به واسطه فرم سازه، اسکله تاثیر زیانآوری بر رژیم ساحلی نخواهد داشت اما بایست کنترل گردد که جهت اصلی اسکله در معرض باد و امواج کوبنده قرار نگیرد.
به طور کلي اين اسکله های دلفینی از 4 قسمت اصلي (مورد 1 تا 4) و يک قسمت فرعي (مورد 5) به شرح زير تشکيل شده است:
- سکوي بارگذاري: در اين سازه بارگيري و باربرداري از شناور انجام ميشود. شناورهاي کوچک و يدک کشها ميتوانند در هنگام نبودن شناورهاي بزرگ در کنار اين سازه پهلوگيري کنند. علاوه بر اين ممکن است به عنوان مهاربند نيز مورد استفاده قرار گيرد.
- دلفين هاي ضربه گير: اين دلفينها ضربه گيري شناورهاي بزرگ را به عهده دارند. همچنين ممکن است علاوه بر وظيفه اصلي خود، به عنوان مهاربند نيز مورد استفاده قرار گيرد.
- دلفين هاي مهاري: اين دلفين ها مهاربندي شناورهاي بزرگ را به عهده دارند.
- پل دسترسي اصلي: اين پل به منظور دسترسي به شناور از خشکي و انتقال بار از خشکي به شناور يا برعکس مورد استفاده قرار ميگيرد.
- پياده روها: اين سازه که به صورت يک پل ميباشد به منظور بستن طناب هاي مهاري هنگام پهلوگيري شناور و يا کنترل دلفين ها، مورد استفاده قرار ميگيرد.
در شکل زیر نمای کلی از جانمایی بخشهای مختلف یک اسکله دلفینی قابل مشاهده است. هرکدام از بخش های نشان داده شده در تصویر وظیفه ای خواهند داشت که بایست متناسب با وظایف نیز بارگذاری و طراحی گردند.
Spring line: جریانات موازی ساحل و نیروی باد وارد بر شناور منجر به حرکت شناور در امتداد اسکله خواهد شد. وظیفه این کابل ها جلوگیری از این حرکت و حفظ ایستایی کشتی میباشد در واقع این کابل ها از حرکت surge کشتی ممانعت می نمایند. لذا جهت تاثیر هرچه بیشتر این کابل ها در مهار کشتی تا جای ممکن باید موازی ساحل باشند. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می شود، آیین نامه BS6349 زاویه 10درجه و کمتر را برای این کابل ها پیشنهاد کرده است.
Breast line: این کابل ها به ابتدا و انتهای کشتی متصل میشوند و هدف آنها ممانعت از حرکات Yaw و Sway در کشتی می باشد. مطابق با عملکرد مورد انتظار از این کابل ها بایست عمود بر بدنه کشتی باشند. البته لازم به ذکر است که نیروهای عمود بر ساحل و در جهت ساحل به وسیله فندرها دریافت خواهند داشت.
Head and stern line: این کابلها به منظور کاهش حرکات شناور و در کنار Breast lineها و Spring lineها کاربرد خواهند داشت.
Breasting Dolphin: ضربه ناشی از برخورد کشتی به اسکله توسط این دلفین ها تحمل میشود.
Mooring Dolphin: نیروهای وارد بر بولاردهایی که مهار کشتی را برعهده دارند توسط این دلفین ها تحمل میشود.
مطابق با وظایف مطرح شده برای هر بخش از اسکله دلفینی آییننامه BS-6349 طرح کلی زیر را برای Layout اسکله های دلفینی پیشنهاد نموده است. در ادامه با توجه به ابعاد شناور طرح و مقتضیات پروژه layout اسکله دلفینی بندر تنبک ارائه خواهد شد.
با در نظر داشتن موارد مطرح شده در بخش قبل و توصیه های زیر در خصوص نحوه جانمایی بخش های مختلف اسکله دلفینی نهایتاً طرح اولیه مطابق شکل زیر ارائه گردید:
- بولاردها بایست در فواصل 5 تا 30 متری از یکدیگر و بسته به ابعاد شناور قرار داده شوند.
- طناب های مهاری که برای تانکرهای بزرگ مورد استفاده قرار میگیرند بایست طولی در حدود 35 تا 50 متر داشته باشند.
تراز روی عرشه اسکله (elev 1 )
به منظور تعیین تراز روی عرشه سکو باید حداکثر تراز محتمل آب (HWL) منظور شود؛ بر همین اساس باتوجه به اهمیت بندر تنبک به تراز آب در وضعیت HAT، مقادیر Storm surge، wave setup و تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از طغیان رودهای اطراف اضافه میشود. مطابق مطالبی که پیشتر در خصوص مقدار storm surge در این ناحیه مطرح شده، در نهایت تراز روی عرشه اسکله به قرار زیر محاسبه میگردد(CD همان LAT میباشد):
بايد به اين مسئله نيز توجه نمود که تراز اسکله با تراز منطقه کاري واقع در پشت اسکله هماهنگ باشد. همچنین زاویه ای که کابل های متصل به بولاردها با افق میسازند از 25 درجه بیشتر نشود. لذا در نهایت مقدار تراز روی عرشه برابر +5.00 نسبت به CD انتخاب میگردد.
مدلسازی سازه در نرم افزار SAP2000
برای دریافت فایل PDF کامل مطلب در بخش نظرات درخواست خود را مطرح فرمایید.
نظرات کاربران (2)
سلام خداقوت مطلب بسیار خوب و مفید بود ممنون میشم pdf کامل مقاله را برای بنده ارسال کنید ...باتشکر
12 تیر 1399 در 22:23با سلام خواهشمند است در صورت امکان فایل PDF طراحی اسکله دلفینی را برای اینجانب ایمیل (m.mohamadbeigi2512@gmail.com) بفرمایید. با سپاس
12 تیر 1399 در 22:33