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:

1. تعیین مشخصات بارهای محیطی اعم از موج طرح، پریود نظیر موج طرح و ...
2. نوع کاربری اسکله و ملاحظات مربوط به نوع تخلیه و بارگیری
3. تعیین شناور(های) طرح و مشخصات آن­ها
4. اعمال بارگذاری متناسب با شرایط
5. تحلیل و طراحی سازه و بدست آوردن مشخصات مقاطع
6. ملاحظات خوردگی
7. 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:

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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.
3. دلفين­ هاي مهاري: اين دلفين­ ها مهاربندي شناور­هاي بزرگ را به عهده دارند.
4. 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.
5. 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.