دستورالعمل کاربردی و گام به گام طراحی سازه های باز بتنی (پایپ رک ها) و فونداسیون Applicable Design Guidelines Of Open Frame Structures (e.g. Pipe Racks) & Foundations

شرح محدوده

این رویه به ارائه یک دستورالعمل کاربردی برای انجام  طراحی سازه های باز بتنی و فونداسیون های پرداخته است.

در این رویه موضوع مورد بحث صرفا سازه های بتنی باز بصورت بتن درجا (غیر پیش تنیده)  است.

در هر پروژه علاوه بر دستورالعمل ذیل، spec پروژه نیز باید ملاک عمل قرار گیرد.

اهداف

به حداقل رسانی خطا های طراحی

صرفه جویی در زمان وهزینه و افزایش حداکثری در سرعت انجام کار

جلوگیری از اضافه کاریهای احتمالی

یکپارچه سازی قالب مدارک خروجی طراحی

منابع و مراجع

تجارب و رویه های طراحی

All related Specifications such as

Soil Investigation Report

Typical Stair and Handrail Details

Typical Grating & Checkered plate Details

Typical Ladder & Cage Details

Standard detail of bar shapes

Specification for Concrete Structure Design

Construction Specification For Concrete Work

Basis of Design

Design criteria

General notes, Symbols, Notations & Abbreviations

Specification for Anchor Bolts

Construction Specification For Grouting

Specification for Design Loads

All related procedures such as:

استانداردهای بین المللی

IBC 2006

ASCE 07-10

ACI 318-11  Building Code Requirements for Structural Concrete

Wind Loads For Petrocemica And Other Industrial Facilities

دیگر منابع و مراجع

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (2nd edition)

جزییات آرماتورگذاری لرزه ای در مناطق زلزله خیزACI 318-11

IPS 2008

آیین نامه 2800

اطلاعات ورودی مرتبط با پروژه

Plot plan (by P.P.D.)

Structural Single line Diagram (by P.P.D.)

Vendor General Assembly Diagram

Underground System Layout

Instrument Cable Routing Layout

…

نرم افزارهای مرتبط با طراحی

SAP 2000

ETABS 2000 Ver. 9

SAFE 2000 Ver. 8

تعاریف

Piperack :

سازه ای است که خطوط لوله موجود در سایتهای نفت و گاز و پتروشیمی را نگه می دارد.

این سازه ها میتوانند علاوه بر لوله ها نگهدارنده سایر تجهیزات برقی و مکانیکی نظیر cable trays, air cooler, drum,...

این سازه ها میتوانند بتنی، فلزی یا ترکیبی از هردو آنها باشند. که معمولا در سایتهای نفت و گاز جهت به حداقل رساندن خطرات ناشی از آتش سوزی طبقه اول آنها بتنی در نظر گرفته می شود.

Open structure : سازه هایی هستند دارای سیستم مقاوم سازه ای در هردو جهت  که بر خلاف سازه های ساختمانی، پیرامونشان با دیوار پوشیده نشده است.

اجزای غیر سازه ای:

اجزای غیر سازه ای شامل تجهیزات مکانیکی و برقی و اجزای معماری، اجزایی هستند که به دیواره ها و کفهای سازه متصل اند. این تجهیزات جزء سیستم سازه ای باربر اصلی نیستند، اما می توانند در زلزله تحت نیروهای قابل توجهی قرار گیرند.

در صنایع نفت به مثالهایی مانند: مخازن، ظروف، لوله کشی، کانالهای تاسیساتی، راه پله های برقی، دودکشهای کوچک، آنتن، جرثقیل، رایانه، صفحه کنترل، سیستم برق اضطراری، سیستم حفاظت از حریق، ظروف جوشان، مبدلهای حرارتی، ماشینآلاتی نظیر پمپ، توربین، زنراتور و... اشاره کرد.

نمونه هایی از اجزای معماری عبارتند از: اجزای راه پله ها، دیوارهای جداکننده، تیغههای کوتاه و بلند، نماهای پیش ساخته، تابلوها و علایم، سیستم روشنایی، سقف کاذب و...

سازه غیر ساختمانی شبیه به ساختمان:

سازه ایست غیر ساختمانی که سیستم مقاوم مشخص در برابر نیروهای جانبی دارد. مانند سازه pipe rack

سازه غیر ساختمانی غیر شبیه به ساختمان:

سازه ایست غیر ساختمانی که سیستم مقاوم مشخص در برابر نیروهای جانبی ندارد.  مانند یک مخزن یا مبدل

مشخصات مصالح

مواد و مصالحی که در ساخت در نظر گرفته می شود می بایست بر اساس مشخصات فنی تعریف شده پروژه باشد.

میل مهارهای مورد استفاده برای اتصال تجهیزات

با توجه به مشخصات قید شده برای تجهیز و بر اساس توافقات پروژه که اطلاعات آن در مدارک ورودی موجود است.

آرماتورهای مورد استفاده دراعضای سازه ای بتن مسلح

آرماتور کلاس AIII

Minimum yield stress, Fy= 400 N/mm2

Minimum tensile stress, Fu=560 N/mm2

آرماتور کلاس AII

Minimum yield stress, Fy= 300 N/mm2

Minimum tensile stress, Fu= 420 N/mm2

نسبت مقاومت کششی واقعی به مقاومت تسلیم واقعی، کمتر از 25/1 نباشد.

توصیه می شود در اجزای سازه ای و بار بر حداقل سایز آرماتور 12 باشد. بجز مصارف Tie Beam  و خاموتها

توصیه می شود در استفاده از میلگردهای کمتر از سایز 20، از شماره های متوالی استفاده نشود

مثال: 12،16، 20

کنترل مدارک ورودی

لازم است طراح پیش از اقدام به طراحی از کامل و درست بودن اطلاعات ورودی اطمینان حاصل کند. بدین منظور لازم است با سایر بخشها در ارتباط باشد و در صورت ناقص بودن اطلاعات هر مدرک، به مرجع مربوطه جهت تکمیل یا اصلاح داده ها اطلاع دهد.

مراحل مدلسازی

برای مدلسازی از نرم افزارهای SAP و ETABS با ورژن مجاز پروژه استفاده می کنیم و مراحل زیر می گیرد.

در هر پروژه برای ایجاد همسانی و یکپارچگی بیشتر و به حداقل رساندن خطاها بهتر است  الگوهایی از پیش تنظیم شده وجودداشته باشد که طراح موظف است ضمن استفاده از الگو ها به کنترل مجدد آنها پرداخته مدل سه بعدی را تولید نماید.

بارگذاری

بارهای عمودی

بار مرده Dead Load

بار مرده(D)  : شامل وزن مصالح سازه و بار platform های موجود , وزن کلیه تجهیزات و تمهیدات الکتریکی و نیز مکانیکی در حالت خالی که بصورت دایمی بر روی سازه مستقر خواهند بود می باشد.

بار زنده Live Load

بار زنده (L): شامل بارهای قابل جابجایی platform های روی سازه  می باشد که معمولا به صورت گسترده به سازه وارد می شوند.

وزن خالی Empty Load

وزن خالی (De) : وزن کلیه تجهیزات و تمهیدات مکانیکی در حالت خالی است و در صورتی که نیاز به جداسازی وزن تجهیز از بار مرده وجود داشته باشد از این نوع بارگذاری استفاده می شود. مقادیر آن از نقشه های تجهیزات استخراج می شود

بار بهره برداریOperating Load

بار بهره برداری  (Op): شامل وزن کلیه مایعات و محتویات موجود در لوله ها و تجهیزات در حالت بهره برداری از سیستم می باشد.جنس آن از نوع بار مرده بوده مقدار این بارها توسط بخش PPD.  در مدرک     SLD. در اختیار طراح قرار می گیرد.

این بارها ممکن است به صورت بارهای نقطه ای یا گسترده روی سازه وارد شود.

بار تست Test Load

بار تست (TE) : بار حاصل از Hydrotest تجهیزات و لوله ها که به صورت اطلاعات ورودی در نقشه های تجهیزات و مدارک PPD. در اختیار طراح قرار می گیرد.

بارهای جانبی

بارهای زلزله   Earthquake

بارهای زلزله(E): با توجه به منطقه و با در نظر گرفتن آیین نامه ها و spec  های پروژه به صورت رفت و برگشتی به سازه اعمال می گردد .پارامتر های محاسبه ای از آیین نامه IBC  استخراج می شود.

بر اساس (ASCE 7-10 / IBC 2006)

پارامترهای شتاب نگاشت:

SS

S1

بر اساس مشخصات خاک محل کلاس خاک تعیین می شود. A, B, C, D

ضرایب شتاب پاسخ

Fa

Fv

SMS = Fa . SS

SM1 = Fv . S1

پارامترهای شتاب طیف پاسخ طرح

SDS = 2/3 * SMS (In short period)

SD1 = 2/3 * SM1 (In 1s period)

طیف پاسخ طرح Sa

در مواردی که طیف حرکت زمین بطور خاص موجود نباشد طبق شکل 11.4-1 آیین نامه ASCE 07-10 استفاده می شود.

برای دوره تناوب کمتر از T0

برای دوره تناوب بیشتر از T0 و کمتر از TS مقدار Sa همان SDS است.

برای دوره تناوب بزرگتر مساوی TS و کمتر از TLمقدار Sa از رابطه زیر بدست می آید.( اگر مقدار TL قابل محاسبه نباشد در جهت اطمینان مقدار آنرا 10 فرض می کنیم.)

در مواردی که دوره تناوب از TL بیشتر باشد.

جهت توضیحات بشتر و مکفی لطفا به دستورالعمل شیوه اعمال بارگذاری زلزله به روش تحلیل دینامیکی طیفی در نرم افزار به شماره مراجعه شود.

بارگذاری باد

جهت بارگذاری باد (W) در هر پروژه سرعت مبنای باد منطقه با توجه به مدارک مطالعات پایه (Spec) پروژه استخراج می شود.

Wind Loads for Petrocemica and Other Industrial Facilit (chapter 5)

نیروی باد طراحی روی اعضای قاب مقاوم سازه ای، لوله ها و سینی کابلها از رابطه زیر بدست می آید.

Fs = qz G Cf Ae

qz= سرعت باد مبنا (با توجه به مطالعات زیر ساختی منطقه در مدارک مطالعاتی پایه پروژه مقدار آن قید شده است.)

G= ضریب تلاطم که برای سازه های انعطاف پذیر با فرکانس کمتر از 1HZ محاسبه می شود.مقدار آن 0.85 یا بر اساس معادله ) (6-4 ASCE 07-05 محاسبه می شود.

مقادیر Cf:

Cf برای لوله ها حد اقل 0.7 منظور می شود. مقدار آن لازم است بر اساس شکل مقطع آن که بیضی یا دایره است محاسبه شود و میتواند 0.8 فرض شود.

Cf برای cable tray ها حداقل 2 فرض می شود.

Cf مربوط به air cooler های احتمالی موجود روی سازه در جدول5 آمده است.

Cf ضریب اعضای سازه به یکی از دو روش زیر محاسبه می شود

برای کلیه اعضا 1.8

برای اعضای طبقه اول و پایین تر2 و برای اعضای بالاتر از طبقه اول  1.6درجهت عرضی فشار باد باید عمود بر سطوح لوله ها با توجه با ارتفاع لوله و تیر ساپورت کننده باشد.

کلیه الحاقات سازه لازم است برای نیروی باد طراحی شوند. جدول زیر مقادیر Cf برای سایر اعضا و الحاقات سازه را نشان می دهد.

جدول 4 ضریب تاثیر بار باد

محاسبه  Cf برای قابهای سازه به شکل زیر انجام می پذیرد.

CDg / ε  Cf =

CDg ضریب آرایش قابها در سازه است.

ε ضریب سفتی سازه براساس رابطه زیر بدست می آید.

ε = As / Ag

Ag = سطح ناخالص قاب رو به باد

As=سطح موثر قاب در برابر باد (تصویر شده)

**توجه:

سطوح رو به باد شامل اجزای سازه ای مانند تیر، ستون، پله، نردبان و... می باشد و تجهیزات، لوله ها و cable tray ها جداگانه محاسبه می شوند.

اگر سطح قاب رو به باد از سطح سایر قابها کمتر باشد میانگین سطوح وگرنه همان سطح را ملاک محاسبات قرار می دهیم.

شکل 2 نمایش روش محاسبه پارامترهای موثر در نیروی باد

Force Coefficients, CDg, for Open Frame Structures

Notes:

(1)       Frame spacing ratio is defined as SF / B.

(2)       Frame Spacing, SF, is measured from centerline to centerline. (3)        Frame width, B, is measured from outside edge to outside edge.

(4)       Number of frames, N, is the number of framing lines normal to the nominal wind direction (N = 4 as shown).

(5)       Linear interpolation may be used for values of SF  / B not given on the follow- ing pages.

سطح بادگیر لوله ها در طول Piperack بر اساس قطر بزرگترین لوله (با احتساب عایق) (D) به اضافه 10 درصد از عرض pipe rack (0.1W)در طول لوله (L)حساب می شود.

در سایر سازه های باز افزایش 10% لزومی ندارد.

سطح بادگیر cable trayها بر روی سازه بر اساس ارتفاع بزرگترین cable tray (h)به اضافه 10 درصد از عرض pipe rack (0.1W)در طول cable tray (L)حساب می شود.

Air Cooler ها تجهیزاتی هستند که غالبا" روی  pipe rackها قرار دارند. برای محاسبه اثر باد روی Air Cooler ها می توان آنها را مانند یک سازه غیر ساختمانی که در ارتفاع واقع شده در نظر گرفت. با این حال طبق Wind Loads For Petrocemica And Other Industrial Facilit  (3.3.6) میتوان آنهارا بلوکهای مجزایی در نظر گرفت که باد میتواند از زیر و روی آن جریان داشته باشد. و طبق بند (5.6) همان آیین نامه میتوان Cf  مربوطه را از جدول زیر بدست آورد.  سطح موثر از حاصلضرب b x c بدست می آید.

جدول 5 محاسبه پارامترهای باد در Air cooler ها

بار اصطکاکFriction Load

بارهای اصطکاک (Fr): این بارها به طور معمول از تغییر دمای محتویات لوله ها ناشی می شوند که توسط PPD.  محاسبه شده در قالب اطلاعات ورودی SLD. در اختیار طراح قرار می گیرد. اما اگر اعداد دقیق محاسبه نشده باشد میتوان درصدی از بار قایم لوله ها طبق کد در نظر گرفت که معمولا مقادیر زیر است:

در جایی که 4 خط یا بیشتر ساپورت شده باشد مقدار نیروی اصطکاک 10% از وزن حالت بهره برداری لوله ها در نظر گرفته می شود.

در جایی که 3 خط یا کمتر ساپورت شده باشد مقدار نیروی اصطکاک 20% از وزن حالت بهره برداری لوله ها در نظر گرفته می شود.

این مقادیر در نهایت باید به تایید PPD. برسد.

با توجه به اینکه این نوع بار درصدی از بار Op است میتواند به صورت نقطه ای یا گسترده به سازه وارد شود.

بار انکرAnchor Load

بار انکر (An): این بارها تنها در نقاطی ایجاد می شوند که لوله ها ساپورت Anchor یا Guide داشته باشند و توسط PPD. محاسبه و اعلام می شود.

عموما این بارگذاری به صورت نقطه ای می باشد.

بار جانبی نرده ها

در صورتی که در مدارک ورودی مقدار مورد توافق پروژه مطرح نشده باشد، بر اساس IPS-E-CE-500(10.7)  حداقل نیروی جانبی برای طراحی نرده ها و حفاظهای نگهدارنده پیرامونplatform های دسترسی، walkway ها و... 30 کیلوگرم بر متر بصورت متمرکز در نقطه ای از نرده است.

این نیرو باید به سایر قطعات سبک نیز وارد شود.

سایر بارهای طراحی

بارهای ناشی از تغییرات دما

(Tempreture Load) بار حرارتی (T): این بار از انقباض و انبساط اجزای سازه در اثر تغییرات دما ناشی می شود. که باید بصورت مثبت و منفی به سازه اعمال شود. در هر پروژه مقادیر اختلاف دما در حین ساخت و بهره برداری در Dsign Criteria  داده می شود.

بار نگهداری

(Maintenance Load) باری است موقتی که به موجب تعمیرات، رنگ زدن و تمیز کردن تجهیزات به سازه اعمال می شود.

بارBunddle مربوط به مبدلها (exchanger) که بصورت یک بار محوری در طول مبدل در مرکز مجرا ایجاد می شود نیز از جنس بار نگهداری است.

جهت اعمال آن به سازه لازم است علاوه بر اینکه کل وزن Bunddle در نظر گرفته شده (mass) جهت اعمال برش ناشی از کشیدن Bunddle فرض شود پایه ثابت کل بار را تحمل می کند.

پایه  لغزنده (sliding)  باید برای 30% برش کل یا در صدی که در پروژه هماهنگ شده چک شود.

بار جرثقیل

مطابق با (ASCE 07- 4.9) بارهای طراحی تیر جرثقیل شامل اتصال و براکت نشیمن و... می باشد.

بار ماکزیمم چرخها : این بار توسط وزن ارابه به اضافه ماکزیمم بارمجاز جرثقیل در نقطه بحرانی تعریف می شود. به گونه ای که ماکزیمم اثر نیرو را در تیر ایجاد کند.

بار ضربه عمودی:

بار ماکزیمم چرخها لازم است به مقادیر زیر تشدید یابد:

جرثقیلهای مونوریل     25%

جرثقیلهای دارای اتاقک فرمان یا کنترل از راه دور     25%

جرثقیلهای دارای هدایتگر همراه     10%

جرثقیلهای دارای کنترل دستی      0%

بار جانبی تیر جرثقیل:

معادل 20% از مجموع بار ناشی از ظرفیت مجاز ماکزیمم جرثقیل به اضافه وزن تیر و ارابه می باشد که در سطح افق و در هر دو جهت در نظر گرفته می شود.

این بار روی بال کششی تیر فرض می شود.

بار محوری تیر جرثقیل:

بجز جرثقیلهایی که چرخدنده دستی دارند.

بار محوری به مقدار 10% از ماکزیمم بار چرخها  در سطح افق واقع بر بال کششی و در هر دو جهت در نظر گرفته می شود.

ترکیبات بار

علامتهای اختصاری معرف هر بار مورد استفاده در نرم افزار بهتر است با حفظ هماهنگی با مدارک ورودی هر پروژه انتخاب شود. در این راستا معمولا یک فایل مرجع نزد مسیول طراحی هر پروژه موجود است که توصیه می شود جهت تعریف بارها و ترکیبات آن از همان فایل استفاده گردد.

به عنوان مثال نمونه ای از ترکیب بار در زیر آورده شده.

Operationحالت

WithoutWind (Category 1)

1.4(Dop ± An)

1.2(Dop ± An ± Th ± Fr)+1.6 (L +H + Dy + Cr)+0.5(Lr)

1.2(Dop ± An)+1.6(Lr)+1.0(L + H + Dy +Cr)

0.9(Dop)+1.6(H) ±1.2(An)

WithWind (Category 2)

1.2(Dop ± An)+1.6(Lr) ±0.8(W)

1.2(Dop ± An) ± 1.6(W) + 1.0(L + Cr + Dy)+0.5(Lr)

0.9(Dop )+1.6(H ± W ±1.2(An)

Test (Category 3 )

1.2(Dte) ±0.4(W)+1.6(Lr)

1.2(Dte) ±0.8(W)+1.0(L + H + Cr + Dy(2))+0.5(Lr)

0.9(Dte)+1.6(H) ± 0.8(W)

0.9(Dte) ± 0.8(W)

Erection (Category4)

1.2(Der)+1.6(Lr) ± 0.8(W)

1.2(Der) +1.0(L +Cr)+0.5(Lr) ± 1.6(W)

0.9(Der)+1.6(H ± W)

0.9(Der) ± 1.6(W)

Earthquake(Category 5)

(1.2+0.19)(Dop) ± 1.2(An) +1.0 ρ((SP or ±EQ )+ EE) + 1.0(L + Dy)

(0.9-0.19)(Dop) ± 1.2(An)+1.6(H)+1.0 ρ((SP or ±EQ ) + EE(

(0.9-0.19)(Dop) ± 1.2(An)+1.0 ρ((SP or ±EQ )+ EE(

Maintenance(Category 6)

1.2(Dbp)+1.0(L + H + Cr + Bp)+0.5(Lr) ±1.6(W)

1.2(Dbp)+1.6(Lr + h + Bp) ± 0.8(W)

0.9(Dbp)+1.6(Bp + H ± W)

0.9(Dbp)+1.6(Bp ±W)

نحوه اعمال بار بر سازه

مدرکSLD مهمترین مدرک برای استخراج بارهای سازه است.

بار لوله ها و محل و نحوه قرارگیری تجهیزات را از  SLD استخراج می کنیم.

بارهای piping  ممکن است به صورت موضعی و یا گسترده ارایه شده باشد.

تیرهای عرضی piperack  شامل بار اصلی سازه می باشند (حداقل 200kg/m2  بار بهره برداری و  50 kg/m2 بار مرده متناسب با خط 6 اینچ با فرض پر از آب و با احتساب 50mm عایق)

روی تیرهای طولی متناسب با توافقات پروژه مقادیری بار در نظر گرفته می شود مگر در مواردی که در SLD برای آن عدد دقیقی در نظر گرفته شده باشد،که این عدد میتواند صفر نیز باشد

متناسب با میزان بار و تعداد خطوط روی تیر برای آنها بار جانبی هم دیده شود و تحت عنوان بارfriction  به تیر اعمال گردد.

دردهانه های انکر ماکزیمم مقادیر زیر را برای بارگذاری افقی استفاده می کنیم.

نیروی جانبی که توسط بخش پایپینگ اعلام شده باشد

7.5% از وزن لوله های بین expansion joints

40kN /m

مقدار friction باید معادل با بیشترین مقادیر زیر باشد.

7.5%وزن لوله ها در فواصل expansion joint

30% از وزن حالت opr لوله ها

طره های افقی باید علاوه بر ترکیب بارهای یادشده، برای بار خالص حداقل برابر 20% بار مرده رو به بالا طراحی شود. Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (5-2-2)

جهت اعمال بارهای خاص تجهیزات مکانیکی و برقی میتوان دو روش را پیش گرفت:

الف. ساده سازی مدل و اعمال عکس العملهای ناشی از تجهیز روی سازه

در این روش طراح با قضاوت مهندسی خود بهترین روش ساده سازی اعمال نیروی تجهیز بر روی سازه و برهم نهی نیروهای تجهیز و سازه را انتخاب می کند به گونه ای که حتی الامکان رفتار واقعی تجهیز با توجه به نوع ساپورت و میزان mass موثر مدلسازی شود.

مدلسازی واقعی تجهیز برروی سازه

در صورتی که طراح نتواند تجهیز را ساده سازی کند یا تشخیص دهد لازم است مدل واقعی تری داشته باشد میتواند ابعاد اصلی را روی سازه مدل کند.

تحلیل سازه

سازه باید دارای سیستم مقاوم جانبی مناسب افقی و قائم با سختی، مقاومت و ظرفیت شکل پذیری کافی باشد، بطوریکه اعضا و اتصالات آن بتوانند تغییر شکل ها در محدوده مجاز ارتجاعی و غیرارتجاعی  را تامین کنند.

ضریب اهمیت سازه

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (4-3)

ساختمانهای مورد بحث در این دستور العمل:

سازه های ضروری (گروه کاربری IV)  شامل :

سازه های نگهدارنده تجهیزات حاوی مواد شیمیایی سمی، بی ثبات و یا اشتعال پذیر که رها شدن آنها موجب ایجاد خطر زیاد و وضعیت اضطراری برای عموم شود.

اتاقهای کنترل برق و مکانیک و بخار سایت

سازه های امداد رسان و سازه های نگهدارنده تجهیزات امداد رسانی مانند پمپ و مخزن تامین آب آتش نشانی

سازه هایی که در صورت خرابی موجب بروز خسارات اقتصادی قابل توجه و یا اختلال در زندگی روزمره می شوند در رده سازه های با اهمیت  بالا(گروه کاربری III) قرار می گیرند مانند:

ابنیه تولید نیرو

ابنیه تصفیه آب

ابنیه تصفیه فاضلاب

مراکز مخابراتی

سازه هایی به جز گروه کاربری IV ، با کاربری مرتبط با تولید، فرآورش ، مدیریت ، انبار،  بهره برداری، یا امحای سوخت، مواد شیمیایی و ضایعات خطر زا و یا مواد منفجره ، که دارای مقدار کافی از مواد یادشده باشد بطوریکه رها شدن این مواد موجب خطر برای عموم شود.

سازه هایی که صرفا به منظور دسترسی در نظر گرفته شده باشند دارای اهمیت متوسط (گروه کاربری II) می باشند.

سازه های موقت و انبارهای کم اهمیت دارای اهمیت کم (گروه کاربری I) می باشد.

جهت اطلاع بیشتر لازم است به spec پروژه مراجعه شود.

گروه بندی سازه بر اساس پیکر بندی

سازه ها به منظم و نا منظم در پلان و ارتفاع طبقه بندی می شوند.

این نامنظمی ناشی از شکل سازه یا توزیع سختی یا جرم در سازه است که طبق جداول زیر قابل بررسی می باشد.  (4-2) ایین نامه صنعت نفت

شکل پذیری سازه:

با توجه به گزارش خاک، میزان خطر زلزله، ارتفاع سازه و ضریب اهمیت سازه میزان شکل پذیری آنرا تعیین می کنیم.

استفاده از قاب خمشی معمولی در ساختمانهای ضروری مجاز نیست.

ملاحظات تحلیل و طراحی سازه های  صنعتی

بطور کلی سازه ها به دو دسته ساختمانی و غیر ساختمانی تقسیم می شوند که سازه های ساختمانی موضوع این دستورالعمل نمی باشد.

سازه های غیرساختمانی خود به دو دسته تقسیم می شوند شبیه به ساختمان و غیر شبیه به ساختمان.

طراحی سازه های غیر شبیه به ساختمان موضوع بحث این آیین نامه نیست.

طبق تقسیم بندی انجام گرفته در آیین نامه طراحی لرزه ای تاسیسات نفتی سازه های غیر ساختمانی به دودسته تقسیم می شوند.

دسته اول جزء یا اجزای صنعتی بر سازه ی نگهدارنده مستقر می باشند، مانند خطوط لوله مستقر بر قاب خمشی و یا کوره های مستقر بر قاب خمشی و یا قاب مهاربندی شده

دسته دوم جزء صنعتی بر روی زمین تکیه دارد، مانند پمپ، ظروف و مبدلهای حرارتی که توسط پایه های کوتاه، ساق فولادی یا پی به زمین متصل شده اند. (برای طراحی و توضیحات تکمیلی به دستورالعمل مربوط به فونداسیون تجهیزات مراجعه شود.)

سازه غیرساختمانی دارای سازه نگهدارنده

این نوع سازه ها شامل سازه نگهدارنده، جزء یا اجزای صنعتی و اتصالات بین آنها می باشد. در این نوع سازه ها اجزای صنعتی مانند خنک کننده ها، ظروف افقی یا قائم، مبدلهای حرارتی و یا لوله ها بر روی سازه ی نگهدارنده مانند قاب خمشی و یا مهاربندی شده قرار می گیرند.

در این نوع سازه ها برای طراحی جزء صنعتی یا اتصالات آن بسته به وزن جزء صنعتی در مقایسه باوزن کل سازه ی غیرساختمانی یکی از دو حالت زیر برقرار است.

نوع اول: وزن هر یک از اجزاء صنعتی کمتر از یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی باشد. در این حالت برای طراحی جزء صنعتی و اتصالات آن شامل طراحی انکر بولت، پدستال و کنترل اجزای نگهدارنده، از نیروی طراحی زلزله FP طبق آنچه در ادامه بیان می شود استفاده می گردد.

نوع دوم: وزن جزء صنعتی برابر با یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی و یا بیشتر باشد.  در اینگونه موارد باید اثر اندرکنش جزء صنعتی با سازه نگهدارنده در تحلیلها در نظر گرفته شود.

برای طراحی سازه ی نگهدارنده در هر دو حالت اول یا دوم از ضوابط بند10-5-1همین دستورالعمل استفاده می شود.

برای سازه های غیرساختمانی در برگیرنده چندین جزء صنعتی، از قبیل ظرف، مخزن و مبدل، اگر وزن مجموع اجزاء صنعتی برابر یا بیشتر از یک چهارم وزن کل سازه ساختمانی باشد، در صورتی که وزن هرکدام از آنها کمتر از یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی باشد، میتوان از ضوابط نوع اول جهت طراحی سازه استفاده نمود.

محاسبه Fp برای اجزای غیر سازه ای (به روش استاتیکی)

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (ch. 8)

با اینکه تحلیل اجزای سازه ای و غیر سازه ای بصورت توامان دقیقتر است ولی با فرض صلب بودن تکیه گاه به تحلیل جزء غیر سازه ای بپردازیم و نیروی زلزله آنرا بصورت مجزا محاسبه و اجزای سازه که نگهدارنده اجزای غیر سازه ای هستند را بطور مجزا کنترل کنیم.

هرگاه زمان تناوب جزء غیر سازه ای، Tp از Tf بزرگتر باشد مقدار Fp به نسبت Tf/Tp میتواند کاهش یابد.

اگر جزء غیر سازه ای انعطاف پذیر باشد، باید بصورت یک سیستم چند درجه آزادی با جرم و سختی گسترده مانند یک سازه مدل شود. و کلیه نقاط اتصال آن به سازه در مدل دیده شود. مانند خطوط لوله ها.

در مورد اجزای آویزان باید امکان برخورد به اجزای مجاور و اثرات ناشی از آن دیده شود. مثل سیستمهای روشنایی و سینی کابل آویزان.

جدول 10 ضرایب بازتاب و رفتار و اجزای معماری

جدول 11 ضرایب بازتاب و رفتار تجهیزات مکانیکی

روشهای تحلیل:

انواع تحلیل ها:

• تحلیل خطی

- استاتیکی

- دینامیکی (دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی)

• تحلیل غیر خطی

- استاتیکی (تحلیل پوش اور)

- دینامیکی (دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی)

تحلیل دینامیکی خطی تاریخچه زمانی

- بارگذاری مطابق با واقعیت است.

- رفتار مصالح مطابق با واقعیت است.

- انجام تحلیل پیچیده است.

تحلیل دینامیکی خطی طیفی

- بارگذاری تقریبا با واقعیت تطابق دارد.

- رفتار مصالح مطابق با واقعیت است.

- انجام تحلیل پیچیده نیست.

تحلیل استاتیکی خطی

- بارگذاری خیلی با واقعیت تطابق ندارد.

- رفتار مصالح مطابق با واقعیت است.

- انجام تحلیل ساده است.

برای تحلیل سازه میتوان از هر یک از روشهای استاتیکی معادل، تاریخچه زمانی یا طیفی استفاده کرد.

روش استاتیک معادل:

در این روش نیروی ناشی از زلزله به صورت برش پایه معادل زلزله تعیین و به سازه اعمال می شود و  در سازه غیرساختمانی نقطه اثر این نیرو و یا توزیع آن در ارتفاع سازه وابسته به وزن جزء صنعتی در مقایسه با وزن کل خواهد بود.

استفاده از این روش محدودیتهایی دارد.

در سازه های منظم با T<3.5 Ts  (اگر مطالعه ویژه ساختگاه انجام نشده باشد.)

در سازه های منظم با ارتفاع کمتر از 50 متر از تراز پایه(اگر مطالعه ویژه ساختگاه انجام شده باشد.)

در سازه های نامنظم با ارتفاع کمتر از 18 متر (اگر مطالعه ویژه ساختگاه انجام نشده باشد.)

سازه های نامنظم که فقط دارای یکی از نامنظمیها در پلان از نوع "پ" تا "ج" یا دارای یکی از نامنظمیها در ارتفاع از نوع "ث" تا "چ"بوده و T<3.5 Ts(اگر مطالعه ویژه ساختگاه انجام نشده باشد.)

در سازه های غیر ساختمانی در صورتی میتوان از این روش استفاده کرد که سازه در ارتفاع و پلان منظم باشد.( طبق7-2-1-2)

اگر زمان تناوب اصلی نوسان سازه از0.5  ثانیه تجاوز نکند.

اگر سازه روی زمین نوعIII,IV( طبق استاندارد 2800 ایران) مستقر نباشد.(در زمین نوع I و II با هر نوع سیستم سازه ای میتوان از تحلیل استاتیکی معادل بهره جست.)

در سایر موارد بکارگیری روش دینامیکی الزامی است. برای سازه های غیرساختمانی رعایت ضوابط فصل های مرتبط نیز ضروری است.

در سازه های نامنظم در شکل هندسی، سختی یا جرم و یا در صورت وجود اندر کنش با سازه مجاور باید از روش دینامیکی خطی استفاده گردد.

برای محاسبات کلی زلزله به روش استاتیکی میتوانید به دستورالعمل منتشر شده به شماره II-1550-903 مراجعه فرمایید.

در سازه های غیر ساختمانی میتوان از دستورالعمل زیر پیروی کرد.

Cu=ضریب زلزله براساس رابطه

W=وزن موثر لرزه ای سازه غیرساختمانی

این وزن شامل بار مرده سازه نگهدارنده و بار مرده جزء یا اجزای صنعتی مستقر بر آن و همچنین وزن بهره برداری محتویات جزء صنعتی مانند مواد داخل مخازن، ظروف، لوله ها و ... می باشد. علاوه بر آن در محاسبه W باید بار برف یا یخ هنگامی که بیشتر از ، 0.25 باشد درنظر گرفته شود.

=Sa شتاب طیفی بر حسب شتاب ثقل که از مطالعه ویژه ساختگاهی به دست می آید. بجای آن می توان در موارد مجاز از طیف طرح استاندارد 2800 ایران ( Sa AB) استفاده کرد.

=Rwضریب رفتار سازه

I = ضریب اهمیت سازه

در محاسبه Cu چنانچه از جدول 12 برای محاسبه ضریب رفتار سازه استفاده شود نباید از

و در صورتی که از مطالعه ویژه ساختگاه S1(شتاب طیفی نظیر زمان تناوب یک ثانیه بر روی سنگ بستر ناشی از زلزله با احتمال فراگذشت 2 درصد)موجود و   S1≥0.6g باشد از

کمتر شود. ( برای مخازن، ظروف و دودکشهای مستقر بر سازه نگهدارنده نیز از همین روابط استفاده می شود.)

در صورتی که مطالعه ویژه ساختگاه موجود نباشدو در زمان تناوب 1 ثانیه AB≥0.6g  رابطه زیر جایگزین Cu2استفاده می شود.

و در صورتی که از جدول 13 استفاده شود

و در صورتی که S1≥0.6g باشد از

نباید کمتر شود.

در صورتی که مطالعه ویژه ساختگاه موجود نباشد و در زمان تناوب 1 ثانیه AB≥0.6g  رابطه زیر جایگزین    Cu2استفاده می شود.

در سازه غیر ساختمانی نوع دوم که وزن جزء صنعتی برابر با یک چهارم وزن کل سازه ی غیرساختمانی و یا بیشتر باشد اگرT<0.06  ثانیه باشد، نیروی برش پایه برای طراحی سازه از رابطه  Vu 0.3SDS IWکه SDS  شتاب طیفی نظیر زمان تناوب کوتاه، 0.2 ثانیه بر حسب g در صورتیکه از 90درصد حداکثر شتاب طیفی کمتر نباشد.

تحلیل دینامیکی ارتجاعی

هر نوع سازه غیرساختمانی را می توان با روش دینامیکی ارتجاعی تحلیل نمود. تحلیل دینامیکی ارتجاعی را می توان با روشهای مختلف مانند تحلیل طیفی، و یا تحلیل تاریخچه زمانی طبق ضوابط دستورالعمل مربوطه و رعایت پارامترهای ذیل انجام داد.

ضریب رفتار سازه Ru

ضریب رفتار سازه غیرساختمانی برای محاسبه برش پایه سازه نگهدارنده، در سازه هایی که وزن هر جزء صنعتی کمتر از یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی است، بر اساس ضریب رفتار سازه نگهدارنده بدست می آید. در صورتی که وزن حتی یک جزء صنعتی مستقر بر آن برابر با یک چهارم وزن کل یا بیشتر است، ضریب رفتار سازه ی غیرساختمانی با توجه به مقدار زمان تناوب جزء صنعتی مربوطه، Tp، تعیین می گردد.

- در صورتیکه زمان تناوب جزء صنعتی به انضمام اتصالات آن برابر با0.06  ثانیه یا بیشتر باشد، سیستم مرکب سازه نگهدارنده و جزء صنعتی به طور یکپارچه مدلسازی شده و مقدار Ru سیستم مرکب بر اساس کمترین مقدار حاصل از ضریب رفتار سازه نگهدارنده یا ضریب رفتار جزء صنعتی خواهد بود.

مقادیر ضریب رفتارRu ، ضریب اضافه مقاومت 0Ω و ضریب بزرگنمایی جابجایی   Cdکه از جدول زیر  بدست می آید برای تعیین برش پایه، نیروهای طراحی اعضا و جابجایی طبقه کاربرد دارد. کلیه طراحیها باید با مقادیر این جدول مطابقت داشته باشد.

گروه طراحی لرزه ای

گروه طراحی لرزه ای برای هر سازه به صورت زیر تعریف می شود:

گروه طراحی لرزه ای سه D3: برای سازه های گروه کاربری نوع (IV) در مناطق با شتاب طیفی (بر حسب g) حاصل از تحلیل ویژه ساختگاه  برای زمان تناوب 1 ثانیه مساوی یا بزرگتر از 0.45 زلزله طرح بر روی بستر سنگی و یا مقدار ABخاک نوعI استاندارد 2800 برای زمان تناوب  ١ثانیه

گروه طراحی لرزه ای دو D2: برای سازه های دیگر گروههای کاربری، در مناطق با شتاب طیفی(بر حسب g) حاصل از تحلیل ویژه ساختگاه  برای زمان تناوب 1 ثانیه مساوی یا بزرگتر از  0.45زلزله طرح بر روی بستر سنگی و یا مقدار ABخاک نوعI استاندارد 2800 برای زمان تناوب 1ثانیه

گروه طراحی لرزه ای یک D1: برای سازه های غیر از گروههای کاربری D2و D3

برای سازه های D1 در مناطق با شتاب مبنای طرح 0.2 یا کمتر (بر اساس استاندارد 2800 در موارد غیرمجاز، میتوان ارتفاع مجاز را تا 10 متر درنظر گرفت.

جدول 12 پارامترهای لرزه ای سازه نگهدارنده

جدول 13 پارامترهای لرزه ای جزء صنعتی

زمان تناوب

الف-زمان تناوب جزء صنعتی Tp

بشرط آنکه جزء موردنظر و اتصالات آن را بتوان با تقریب قابل قبول با جرم و فنر با یک درجه آزادی مدل کرد.

=Wpوزن بهره برداری جزء صنعتی

Kp= سختی مجموعه جزء صنعتی و اتصال آن به سازه، که برابر با بار وارد به مرکز جرم جزء برای ایجاد جابجایی واحد نسبت به تکیه گاه می باشد.

زمان تناوب سازه غیرساختمانی

از روابط تجربی محاسبه زمان تناوب اصلی سازهی ساختمانی نمی توان برای محاسبه زمان تناوب سازهی غیرساختمانی استفاده کرد. زمان تناوب سازه غیرساختمانی باید با توجه به مشخصات دینامیکی سازه و ویژگیهای تغییرشکلی اعضای مقاوم جانبی آن با تحلیل مناسب محاسبه شود. از رابطه

که در آن:

Fi= نیروی جانبی وارد بر مرکز جرم قسمت i سازه

=تغییر مکان جانبی ارتجاعی مرکز جرم قسمت I سازه ناشی از توزیع نیروی fi

wi= سهم وزن موثر لرزه ای قسمت i

n = تعداد جرمهای متمرکز

توزیع نیروی جانبی

در صورتیکه وزن جزء صنعتی کمتر از یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی باشد، وزن آنرا میتوان در تراز اتصال به سازه نگهدارنده لحاظ نمود و در صورتیکه وزن جزء صنعتی برابر با یک چهارم وزن کل سازه غیرساختمانی یا بیشتر باشد، توزیع نیروی جانبی باید در ارتفاع جزء صنعتی نیزمنظور شود.

نیروی جانبی در هر تراز از رابطه  زیر محاسبه می شود.

طراحی

ضرایب کاهش مقاومت

ضریب کاهش مقاومت

در مقاطع تحت کشش    0.9

در مقاطع تحت فشار

با آرماتور پیچشی    0.75

سایر اعضای مسلح    0.65

در اعضای تحت برش و پیچش    0.65

دلایل استفاده از ضریب اطمینان در طراحی:

الف – عدم قطعیت در بارگذاری

ب – عدم شناخت صحیح از رفتار مصالح

ج – مشکلات اجرائی

د – ساده سازی در فرمولهای تحلیل و طراحی

روشهای اعمال ضریب اطمینان در طراحی:

الف – روش افزایش بار (روش مقاومت نهائی)

ب – روش کاهش مقاومت (روش تنش مجاز)

ج – روش افزایش بار و کاهش مقاومت (LRFD)

توصیه های طراحی

بهتر است سیستم آرماتورگذاری تیر و ستون متقارن باشد.

تیری که بعنوان ساپورت تجهیز بکار میرود بهتر است عمق کافی برای انکربولت را داشته باشد و اگر بسته به سایز انکر بولت عمق تیر غیرمنطقی بزرگ شد میتوان از انکر بولتهای دو طرفه (متناسب با استاندارد پروژه) استفاده کرد.

لازم است برخورد انکر بولتهای تجهیزات و آرماتورهای طولی (تیر ستون یا پدستال) چک شود که حتی الامکان از مشکلات اجرایی و صدور دستورات اصلاحی پیشگیری شود.

دالهای یکطرفه رفتار تیری دارند و بصورت تیر طراحی می شود.

دالهایی که بصورت یکپارچه با تیرها اجرا می شوند، لازم است ممان منفی تیر هم بر دال دیده شود.

پیرامون بازشوها در دالها نیاز به آرماتور اضافه دارد و در صورتی که بازشو خیلی بزرگ باشد لازم است پیرامون آن تیر طراحی شود.

حداقل آرماتور اضافه پیرامون بازشوی دالها باید به میزان آرماتورهایی باشد که بریده شده است. این آرماتورها بصورت مورب پیرامون بازشوها قرار می گیرند.

طول دهانه تیر نباید از 50 برابر عرض تیر بیشتر باشد.

شرایط تامین اتکای جانبی آرماتورهای طولی:

وضعیت قرارگیری خاموتها باید به گونه ای باشد که هر یک از میلگردهای گوشه و سایر میلگردهای طولی به صورت یک درمیان در گوشه تنگ با زاویه داخلی حداکثر 135 درجه قرار گرفته باشند.هیچ میلگردی نبایدبا فاصله آزادی بزرگتر از  150میلیمتر نسبت به میلگرد مجاور خود که در گوشه تنگها واقع شده قرار بگیرد.

در مقاطع طولی که آرماتورها حول یک محیط دایره ای چیده شده میتوان از خاموت دایره ای کامل استفاده کرد.

آرماتور عرضی برای محصور کردن بتن در تمامی اعضای بتنی لازم است که در صورت ترکیدن بتن و پوسته شدن بتواند نیروی فشاری را تحمل کرده رفتار شکل پذیری از خود نشان دهد.

متد طراحی و تعیین میزان شکل پذیری سازه باید طبق design criteria  تعریف شده در پروژه و کدهای توصیه شده باشد.

قبل از شروع طراحی لازم است طراح R  سازه را با توجه به وزن تجهیزات خصوصا Aircooler های واقع بر روی سازه و نسبت وزنی سازه و تجهیز تعیین نماید و در مورد building  یا nonbuilding بودن سازه تصمیم درستی اتخاذ شود.

با توجه به بارهای افقی فراوانی که روی مقاطع تیر اعمال می شود کنترل پیچش اهمیت بالایی دارد. و لازم است فاصله اعمال بار افقی از مرکز تیر توسط کاربر نرم افزار اعمال و کنترل و شود.

با توجه به بزرگی مقاطع بتنی در piperack  ها لازم است هماهنگی های لازم با  PPD جهت جلوگیری از clash های احتمالی صورت گیرد.

جهت جلوگیری از افزایش سایز مقاطع بهتر است از واقعی بودن بارهای PPD تا حد امکان اطمینان حاصل شود تا از فرضیاتی که موجب تحمیل بارهای اضافی غیر ضروری به سازه می شود جلوگیری شود.

علاوه بر کنترل جابجایی سازه تحت کلیه بارهای افقی و خیز مقاطع با استناد به آیین نامه های طراحی سازه، لازم است حداکثرجابجایی های مجاز تجهیزات هم مد نظر قرار داده شود و مقاطعی که تجهیزات و لوله ها را ساپورت میکنند از لحاظ تغییر شکلهای افقی و قاِیم توسط طراح کنترل شوند. بعضی از این مقادیر حداکثر جابجایی در design criteria  قید شده اما  در صورت لزوم برای حداکثرهای مجاز باید به توصیه سازنده تجهیز و بخش پایپینگ مراجعه نمود.

کاور بتن

به پوشش بتن که بعنوان محافظ آرماتورها در مقابل هوا و سایر عوامل محیطی مورد استفاده قرار می گیرد گفته می شود. این مقدار از پشت بیرونی ترین آرماتور (معمولا خاموت) تا سطح خارجی بتن محاسبه می شود.

جدول 14 اجزای سازه ای بدون پوشش

طول مهاری آرماتورها

طول مهاری برای آرماتورهای تحت کشش طبق جداول زیر:  (ACI 318 08- 12.2)

جدول 15 طول مهاری آرماتورها در کشش fy=4000 & f’c=350

جدول 16 طول مهاری آرماتورها در کشش fy=4000 & f’c=300

جدول 17 طول مهاری آرماتورها در کشش fy=4000 & f’c=250

جدول 18 طول مهاری آرماتورها در کشش fy=4000 & f’c=210

طول مهاری برای آرماتورهای تحت فشار طبق جدول زیر:  (ACI 318 08- 12.3)

جدول 19 طول مهاری آرماتورها در فشار  fy=4000

طول مهاری آرماتورهایی که 300 میلیمتر یا بیشتر بتن روی آن باشد میتواند 30%کاهش یابد و BOT محسوب می شود.

برای محاسبه سایر مقادیر به آیین نامه مراجعه شود.

طول همپوشانی آرماتورها

برای بدست آوردن طول وصله های پوششی، مقادیر ld  بدست آمده از جداول بالا را در ضریب 1.3 ضرب می کنیم.

الزامات فاصله گذاری آرماتورها

جهت سهولت حرکت بتن در بین آرماتورها و جلوگیری از کرمو شدن بتن و نیز جهت جلوگیری از تمرکز آرماتورها در یک خط که میتواند موجب ایجاد ترکهای برشی یا ترکهای ناشی از افت شود، لازم است محدودیتهای زیر اعمال شود.

فاصله افقی حداقل بین میلگردها برابر با قطر هر آرماتور است که نباید از 25mm کمتر شود.

در صورت قرار دادن آرماتورهای موازی در دو یا چند لایه آرماتورهای بالایی باید مستقیما روی لایه پایینی (در همان راستا) قرار گیرند و فاصله بین آنها نباید از 25mm کمتر شود.

در اعضای فشاری دارای تنگ بسته، فواصل آرماتورهای طولی نباید از هیچیک از دو مقدار 1.5d و 40mm کمتر گردد.

کلیه نکات بالا در وصله های پوششی نیز باید مراعات شود. (ACI  11-7.6)

نکات آیین نامه ای طراحی

کنترل stress ratios

Ratio مجاز ستونها میتواند تا مرز نسبت 1 باشد ولی توصیه می شود در کارهای صنعتی با توجه به ناشناخته بودن بعضی احتمالات و نیز احتمال تغییرات بارگذاریهای در طرح توسعه آتی و… بجای 1 عدد 0.8 ملاک حد نهایی طراحی قرار گیرد.

کنترل جابجایی طبقه

تعریف دریفت طبقه= جابجایی نسبی طبقات سازه به عبارتی نسبت جابجایی طبقه به ارتفاع همان طبقه (برای محاسبه جابجایی سازه لازم است مقاطع ترک خورده در نظر گرفته شوند.)

بر اساس جدول 12.12.1 آیین نامه ASCE-07-10 مقدار دریفت در سازه های مورد نظر این دستورالعمل طبق جدول زیر می باشد.

جدول 20 جابجایی مجاز طبقه

کنترل جابجایی های نسبی طبقات در مورد سازه های غیر ساختمانی به استثنای سازه های نگهدارنده خطوط لوله ها ضروری نیست .البته به شرط آنکه با تحلیل مناسب نشان داده شود که تجاوز از حدود مجاز مذکور پایداری سازه و اجزای متصل به آن از قبیل لوله ها و مسیر آدم رو ها رابه خطر نخواهد انداخت. اثر P-∆ در مواردی که در پایداری سازه یا عملکرد آن تعیین کننده است باید در تحلیل سازه لحاظ شود.(ASCE 07- 15.4-5)

جهت اعمال اثر P-∆  به دستورالعمل مربوطه  مراجعه شود.

با توجه به اثرات متقابل سیستم لوله کشی در سازه باید اثر افزاینده ای معادل با مقدار زیر در نظر گرفته شود. (ASCE 07- 15.5.2-1)

= جابجایی تعریف شده برای سازه

Cd = ضریب افزایش جابجایی طبق جدول زیر

Ie = ضریب اهمیت طبق جدول زیر

نیروی اصطکاک (friction) حاصل از بارهای قایم نباید برای تامین مقاومت در برابر زلزله در نظر گرفته شوند.

نکته: با توجه به اینکه معمولا در سازه های صنعتی جابجایی سازه تعیین کننده نیست و سازه های مجاور نداریم، تنها محدویتهای تغییر مکانی تجهیزات و تمهیدات صنعتی که بر روی سازه نصب می شوند میتوانند ملاک تعیین حداکثر جابجایی مجاز طبقات سازه باشند.  میزان این محدویتها را میتوان از مدارک سازنده ویا بخش لوله کشی (PPD) استخراج نمود.

جدول 21 ضرایب لرزه ای سازه های غیر ساختمانی شبیه ساختمان

کنترل خیز سقف و مجاز تیرها

جدول 22 حداکثر مجاز جابجایی

کنترل حد اقل عمق تیر و دالهای غیر پیش تنیده

جدول 23 حداقل ضخامت برای تیرها و دالهای یکطرفه

جدول 24 حداقل ضخامت دالها بدون تیر میانی

مقادیر بدست آمده از جدول برای دالهایی که نسبت طول به عرض آنها از 2 بیشتر نیست، نباید از 125mm برای دالهای بدون کتیبه و 100mm برای دالهای با کتیبه کمتر شود. جهت اطلاعات بیشتر به بند 9.3.5 ایین نامه 318 ACI مراجعه شود.

کنترل حداقل آرماتور مورد نیاز مقاطع

آرماتور حداقل مقاطع باید رعایت شود که حداقل دو آرماتور در هر وجه و به مقدار زیر می باشد.

برای تیر        Asmin=(√f’c)bwd/4fy , 1.4bwd/fy)

برای ستون              Asmin=0.01 Ag

برای دال و فونداسیون

حداقل حرارتی  زیر که نباید از  0.0014  نیز کمتر شود

در صورت استفاده از آرماتور با تنش تسلیم  280 MPa  یا 350      0.0020

در صورت استفاده از آرماتور با تنش تسلیم 420 MPa          0.0018

در صورت استفاده از آرماتور با تنش تسلیم بیشتر از 420

فواصل آرماتورها نباید از 5 برابر ضخامت دال یا 450mm بیشتر شود.

در صورتی که مقادیر آرماتور بکار رفته 30 درصد بیشتر از مقادیر حاصل از تحلیل مقطع باشد نیازی به تامین حداقلهای مذکور نیست.

حداقل محاسباتی آرماتورهای برشی تیرها در قسمت

(Av/S) 1. Display Design result/ Design output/shear reinforcement

2. Display Design result/ Design output/Tortion reinforcement    (At/S)

بدست می آیند که مجموعا" نمایش دهنده مقدار آرماتور برشی است. لازم است طراح توجه داشته باشد هرشاخه آرماتور برشی باید بتواند سهم برش ناشی از 1 و کل برش ناشی از 2 را مستقلا" تحمل کند.

کنترل شرایط و ضوابط شکل پذیری

به تفصیل در ادامه بحث آمده.

شرایط شکل پذیری

الزامات قاب ویژه

ستون

نیروی فشاری محوری نباید از Agf’c/10 کمتر شود.

ابعاد کمتر از 300mm  نباشد.

نسبت بعد کوچک به بزرگ مقطع کمتر از 0.4 نباشد.

حداقل آرماتور طولی ستون 0.01 و حد اکثر آن ( با احتساب وصله ها) در هر مقطع 0.06 مجاز می باشد.

توجه:

توصیه می شود آرماتور ستون از 3% تجاوز نکند اما در صورت لزوم، طراح میتواند تا 4.5% با تاکید بر یک در میان کردن وصله ستونها( عدم وصله همه آرماتورها در یک مقطع) آرماتور را افزایش دهد. اما با توجه به محل وصله در ستون (در 1/3 میانی) در سیستم قاب خمشی ویژه، لازم است طراح در هنگام آرماتورگذاری ستونها، طول وصله و ارتفاع طبقه را در نظر بگیرد، تا در مواردی که مشکلات اجرایی به دنبال خواهد داشت از بکار بردن بیش از 3% آرماتور در ستون خود داری نماید.

حداقل تعداد آرماتور طولی در مقطع دایره 6 عدد است.

وصله ستون تنها وصله پوششی کششی و در میانه ستون میتواند باشد که با خاموتهای بسته با فاصله کم محصور شده.

شکل 5 ضوابط آرماتورهای طولی

شکل 6 ضوابط کلی ستونها

آرماتور گذاری ستون

قطر خاموتها کمتر از 6 میلیمتر نباشد.

فاصله خاموتها از بر تکیه گاه بیشتر از 50 میلیمتر نباشد.

شکل 7 ضوابط آرماتورهای عرضی – آرماتورهای بصورت تنگ بسته مستطیلی

آرماتورهای ستون باید به میزان حد اقل 300 میلیمتر در فونداسیون ادامه داشته باشد و با حد اقل سه خاموت بسته پوشیده شود.

مقدار فاصله s0 به میزان محصور شدگی بتن بستگی دارد. اگر رکابی ها یا ساقهای تنگهای دارای همپوشانی به صورتی توزیع شوند که فاصله افقی آنها کمتر از 200mm باشد، می توان s0 را بجای 100mm برابر 150mm در نظر گرفت.

شکل 8 ضوابط آرماتورهای عرضی آرماتورهای به صورت تنگ بسته مستطیلی

شکل 9 آرماتورهای عرضی – آرماتورهای بسته مارپیچی

کنترل تیر ضعیف ستون قوی

بحث ستون قوی تیر ضعیف یعنی مفصل پلاستیک تا جایی که امکان دارد در ستونها ایجاد نشود و محل آن  به تیرها منتقل شود. یعنی تخریب باید ابتدا در تیر ایجاد شود بعد در ستون.در مورد محل مفصل پلاستیک در تیر ها و ستونها در نرم افزار sap2000 میتوان بصورت دستی عدد مورد نظر را وارد کرد که معمولا 0.05  الی 0.1 دهانه در طرفین تیرهاست.

طبق آیین نامه ACI در هر گره لازم است این رابطه تامین شود وگرنه نباید مقاومت و سختی ستونها درمحاسبات سختی و مقاومت جانبی سازه لحاظ شود.

(M c1+M c2)≥1.2 (M g1+M g2)

M c1+M c2 مجموع مقاومتهای خمشی اسمی ستونهای متصل به گره برای نیروهای محوری ضریبداری که سازگار با جهت نیروی جانبی مورد نظر بوده و کمترین مقاومت خمشی را نتیجه دهد محاسبه می شود.

M g1+M g2 مجموع  مقاومت خمشی اسمی تیرهای متصل به گره که مقاومت خمشی در وجوه آن محاسبه می شود.

طراح باید توجه داشته باشد در تیرهای T شکل که دال تحت کشش ناشی از لنگرهای موجود در وجه گره است، آرماتورهای دال نیز باید در مقاومت خمشی تیرها به حساب آیند. ( توجه: نرم افزار مقادیر آرماتور سقف را در محاسبات دخالت نمی دهد و لازم است حتما در صورت وجود دال، عرض موثر دال و آرماتورهای آن بصورت دستی محاسبه و کنترل شود. )

طراحی تیر ها ( ویژه)

نیروی فشاری محوری در اعضای خمشی قابهای خمشی ویژه نباید از Agf’c/10 بیشتر شود.

فاصله آزاد اعضا ln، نباید از چها برابر عمق موثر کمتر باشد.

عرض موثر نباید از 0.3hو 250mm کمتر شود.

عرض تیر نباید از دو مقدار زیر بیشتر شود.

عرض عضو تکیه گاهی،در صفحه عمود بر محور طولی عضو خمشی C2، به اضافه عرض عضو تکیه گاهی C2، در هر طرف عضو تکیه گاهی

عرض عضو تکیه گاهی به اضافه 3/4 بعد دیگر مقطع عضو تکیه گاهی در هر طرف آن.

شکل 10 ضوابط کلی تیرها

لنگر مقاوم مثبت در انتهای هر گره نباید از نصف لنگر مقاوم منفی کمتر باشد.

لنگر مقاوم مثبت و منفی در طول عضو نباید از 1/4 لنگر ماکزیمم هر یک از وجوه گره کمتر باشد.

شکل 11 ضوابط آرماتور طولی

آرماتور گذاری تیرها

آرماتور حداقل طولی رعایت شود طبق بندACI 318 21-5-2-1

حداکثر نسبت آرماتور از0.0025  بیشتر نشود.

وصله آرماتور در نقاط زیر مجاز نیست:

داخل گره

در فاصله 2d از بر تکیه گاه

در نقاط بحرانی تحلیل که احتمال تسلیم فولاد وجود دارد.

در محل وصله پوششی باید فشردگی خاموت رعایت شود به گونه ایکه فاصله خاموتها از d/4  و 100mm بیشتر نشود.

شکل 12 جزییات اجرایی وصله های پوششی

آرماتورهای عرضی:

آرماتورهای عرضی علاوه بر محصور کردن بتن، مقاومت لازم در برابر نیروی برشی را تامین کرده تکیه گاه جانبی برای آرماتورهای طولی هستند.

قسمتها انتهایی اعضای خمشی که احتمال خمیری شدن دارند برای تامین شکل پذیری نیاز به خاموت دارند.

در قابهای ویژه برای مقاومت در برابر برش از خاموتهای بسته با اتکای جانبی و در مکانهای زیر استفاده می شود.

طولی معادل 2h از بر تکیه گاه  یا دو طرف مقطعی که احتمال تسلیم خمشی آن در اثر تغییر مکانهای جانبی غیرالاستیک وجود داشته باشد.

فاصله اولین خاموت از بر تکیه گاه ماکزیمم 50mm است.

شکل 13 جزییات اجرایی آرماتورهای عرضی

شکل 14 جزییات اجرایی تنگ بسته

طراحی گره های اتصال در قابهای خمشی ویژه

از آنجا که لغزش آرماتورهای طولی در گره میتواند موجب افزایش دوران گره شود، لازم است:

میلگردها در میان گره امتداد یابند و یا در هسته محصور شده ستون در کشش و فشار مهار شود.

نیروی برشی ناشی از آرماتورهای خمشی بر اساس 1.25fy محاسبه شود.

حداقل بعد ستون رعایت شود.( افزایش پیوستگی در برابر گسیختگی)

با رعایت این موارد در هنگام وقوع زلزله های شدید، بارهای معکوس شونده در نقطه ای بالا تر از نقطه تسلیم رخ خواهند داد و احتمال وقوع آن کاهش می یابد.

در مواردی که اعضا به چهار وجه گره متصل است به شرطی که عرض تیر حد اقل 3/4 عرض ستون باشد،  میتوان از نصف آرماتور عرضی محصور کننده تا فاصله 150 میلیمتر استفاده کرد. در سایر موارد خاموتها باید با فاصله کم و با ضوابط ویژه داخل گره ادامه یابند.

شکل 15 ضوابط کلی جزییات اجرایی آرماتورهای عرضی در گره های محصور نشده توسط اعضای سازه

شکل 16 ضوابط کلی جزییات اجرایی آرماتورهای عرضی در گره های محصور شده توسط اعضای سازه

در مواردی که عرض تیر از عرض ستون متناظر آن بزرگتر باشد ضوابط خاموت گذاری مطابق شکل زیر است.

شکل 17 جزییات اجرایی آرماتورهای عرضی تیر واقع در خارج هسته ستون محصور شده

مقاومت برشی گره: ظرفیت برشی گره تابعی از مقاومت بتن و سطح گره Aj است. درصورتی که حداقل میزان خاموت در گره رعایت شده باشد تغییرات آرماتور برشی تغییر چشمگیری در مقاومت برشی گره ایجاد نمی کند.

با فرض تنش 1.25fy احتمال سخت شوندگی کرنش و مقاومتهای واقعی بیشتر از حد تسلیم در محاسبات گره وارد می شود و در نتیجه نیروی کششی بزرگتری که در میلگردها ایجاد می شود، باعث ایجاد نیروی برشی بزرگتر در گره ها می شود.

برای محاسبه نیروی برشی گره به دستورالعمل مربوط به شیوه اعمال ضوابط لرزه ای به شماره II-1500-100 مراجعه شود.

طول مهاری  میلگردها

شکل 18 طول مهاری میلگردهای مستقیم در کشش

قاب خمشی متوسط

طراحی تیر

شکل 19 ضوابط خمشی تیرهای قاب های خمشی متوسط

شکل 20 ضوابط آرماتوهای عرضی تیرهای قاب های خمشی متوسط

ستون

در خارج از l0  فاصله آرماتور برشی نباید از d/2 برای اعضای غیر پیش تنیده و از 0.75h برای اعضای پیش تنیده بیشتر شود و در هر صورت نباید این فاصله بزرگتر از 600mm فرض شود.

در محدوده گرهی یک اتصال به شرطی که شرایط محصور شدگی را داشته باشد ، نیازی به خاموت نیست.

هنگامی که بار قایم یا جانبی باعث انتقال لنگر در میان اتصالات قاب باشد، نیروی برشی حاصل از انتقال لنگر باید در طراحی خاموتهای ستون مورد توجه قرار گیرد.

بجز اتصالاتی که بخشی از سیستم مقاوم در برابر زلزله نیستند و از چهارطرف به تیرها یا دالهای تقریبا هم ارتفاع میرسند، سایر اتصالات باید دارای حداقل خاموت به مقدار زیر باشند که در داخل ستون ودر ارتفاعی بزرگتر از بیشترین ارتفاع اتصال اعضای قاب به ستون قرار می گیرد.

شکل 21 ضوابط آرماتورهای عرضی ستون های قاب های خمشی متوسط

فونداسیون

ظرفیت باربری مجاز خاک

ظرفیت باربری خاک زیر فونداسیون میتواند در شرایط بارهای اتفاقی نظیر بارهای لرزه ای، باد و یا نیروهای surge در لوله ها بصورت خالص یا ترکیب با سایرlong term service loads به میزان 33% ، و در ترکیبات هیدروتست به میزان 20% افزایش یابد.

نشست مجاز خاک

نشست مجاز خاک محل در گزارش خاک هر پروژه قید شده که معمولا در سازه های مورد نظر بیشترین حد آن محدود به2.5 سانتی متر است.

لازم به توجه است که محدودیت جابجایی مجاز استراکچر یا تجهیز واقع شده بر فونداسیون مربوطه باید رعایت شود.

تقویت خاک

زمانی که نیاز به بهبود خاک جهت افزایش مقاومت یا کاهش نشست خاک داریم داریم بهترین روش برای اصلاح خاک باید با رایزنی مشاور خاک انتخاب شود تا مناسب ترین روش از جهت ایمنی و هزینه انتخاب شود.

1. Replacement

2. Preloading

3. Dynamic Consolidation

4. Vibroflotation

5. Other Vibration Methods

تعداد گمانه ها باید در نهایت به تایید کارفرما برسد.

ضریب اطمینان برای پایداری فونداسیون

فونداسیون باید درترکیب بارهای مختلف در برابر واژگونی و یا لغزش پایداری داشته باشد. حداقل مقدار ضریب اطمینان طبق گزارش خاک و مطالعات پایه ای پروژه مشخص می شود.

فونداسیونهای سطحی

حد اقل عمق فونداسیون بر اساس عمق یخبندان گزارش شده در اطلاعات خاک تعیین می شود

ضمنا" عمق مدفون فونداسیونها با هماهنگی سایر بخشها (جهت پیشگیری از برخورد فونداسیونها با تمهیدات زیر زمینی) تعیین می شود که عموما عدد آن در مدارک ورودی پروژه موجود است.

فونداسیونهای عمیق

فاصله مرکز به مرکز شمعها نباید از سه برابر قطر آنها کمتر شود مگر در صورتی که اثر گروه شمع در آن دیده شده باشد.

ترجیحا" pile cap  به طول حداقل 250mm ادامه پیدا کند اما این مقدار از 150mm از انتهای آخرین شمع هم نباید کمتر باشد.

ضخامت فونداسیون یا کلاهک بتنی روی شمعها باید به اندازه ای باشد که استحکام جانبی شمعها را تامین واز ایجاد اضافه تنش خمشی جلوگیری نماید.

در مواردی که استفاده از شمع گریزناپذیر است لازم است پیمانکار دستورالعمل ساخت شمع را ارایه کند تا به تایید کارفرما برسد.

برای جزییات بیشتر به دستورالعمل خاص طراحی فونداسیونهای عمیق مراجعه شود.

طراحی شناژ

10% از ماکزیمم نیروی قایم فونداسیونهای عمود بر شناژ در کشش

5% از ماکزیمم نیروی قایم فونداسیونهای عمود بر شناژ در فشار

تاثیر تنش ناشی از فونداسیون

جهت تعیین تنش ناشی از بار فونداسیون بر تمهیدات زیرزمینی لازم است پخش بار را با زاویه 45 ( یا زاویه ای که در گزارش خاک توصیه شده) ازگوشه های زیر فونداسیون تا عمقی دو برابر عرض فونداسیون در نظر بگیریم. در عمق بیشتر با توجه به ناچیز شدن اثر بار میتوانیم از آن صرفنظر کنیم.

نکات:

در سازه های فلزی و نیز در ladder & stair ها لازم است کف ستون روی سطحی بالا تر از سطح تمام شده کف سایت قرار بگیرد.میزان ارتفاع از کف طبق توافق پروژه می باشد.

زیر همه فونداسیونها لازم است بتن مگر به مقدار حداقل 50 میلیمتر در نظر گرفته شود. ضحامت بتن مگر نیز در مدارک ورودی  پروژه مشخص می شود.

ضخامت فونداسیون هرگز کمتر از 300 میلیمتر در نظر گرفته نمی شود.

گوشه های بتنی در اجرا بهتر است پخ بخورد. مقدار این پخ معمولا 25 میلیمتر یا طبق توافقات پروژه است.

باید حتی الامکان فاصله فونداسیون را فاصله فونداسیون را از تجهیزات دینامیکی حفظ کرد.

مدلسازی فونداسیون

جهت مدلسازی فونداسیون لازم است بارهای پای ستون را با در نظر گرفتن ارتفاع تخمینی فونداسیون (نیروهای کف فونداسیون) از طریق SAP to SAFE یا ETABS/ Expot to safe به نرم افزار SAFE انتقال می دهیم

شروع به ساختن ابعاد فونداسیون می کنیم.

Slab با ضخامت تخمینی مناسب نسبت می دهیم.

بار گسترده سطحی متناسب با عمق فونداسیون و سر بار محل نسبت می دهیم.

خاک را تعریف و نسبت می دهیم.

نوارهای طراحی در دو جهت  X  و Y و با عرضی متناسب جهت دریافت نتایج طراحی تعریف می کنیم.

تحلیل فونداسیون

مدل را تحلیل Run می کنیم.

طراحی فونداسیون

ابتدا در Designe> design prefrences تنظیمات مربوط به آیین نامه را انجام می دهیم.

سپس در design combo ترکیبات بار ضریبدار را برای طراحی فونداسیون انتخاب می کنیم.

کنترل های لازم طراحی فونداسیون

کنترل تنش خاک و بلند شدگی فونداسیون

از قسمت

Display>Show Table>Analysis Result>Analysis Result summary Tables> Soil pressure  خروجی فشار خاک را گرفته با انتقال به Exccel ماکزیمم و مینیمم آن را پیدا می کنیم.مقادیر منفی فشار خاک را نشان می دهد که با مقدار مجاز مقایسه می کنیم و برای مقادیرمثبت که به کشش افتاده لازم از قضاوت کنیم که اگر کشش در سطح گسترده (حدود 25% و بیشتر) اتفاق افتاده باید فونداسیون بزرگ شود.

کنترل نشست فونداسیون

از آدرس زیر :

Display>Show Table>Analysis Result>Analysis Result summary Tables> Nodal Displacement Summery

مقادیر جابجایی نقاط زیر فونداسیون را گرفته با انتقال به نرم افزار Exccel مقادیر ماکزیمم و مینیمم مولفه قایم را استخراج می کنیم. مقادیر منفی نشانه نشست و مقادیر مثبت نشانه بلند شدگی فونداسیون است.

حداکثر مجاز میزان نشست + میزان بلند شدگی دوسر فونداسیون (چرخش فونداسیون) در گزارش خاک محل موجود است که باید کنترل شود و در صورت نشست یا چرخش بیشتر از حد مجاز ابعاد فونداسیون اصلاح شود.

کنترل برش پانچ

ابتدا توسط نرم افزار برش پانچ را کنترل می کنیم و اگر  N/A بود یعنی نرم افزار به دلیلی قادر به محاسبه نبوده که باید علت را جستجو کنیم و اگر قابل حل نبود بصورت دستی برش پانچ را محاسبه می کنیم.

اگر  d ≥ (L-a) / 4        نیازی به کنترل پانچ نیست

محیط بریده شده Pc =(( a+d) + (b+d)) x 2

سطح منشور بریده شده Ac =( a+d ) (b+d )

qu = (qu1+qu2 ) / 2

Vcp = (Pu-qu.Ac / 0.85 ( Pc.d )

Vcp ≤ 2vcr

(kg)

اگر رابطه فوق برقرار نبود ضخامت فونداسیون را افزایش می دهیم.

کنترل برش یکطرفه:

مقادیر برش در هر نوار طراحی استخراج می شود

Display>Show Table>Analysis Result>Analysis Result summary Tables>Strip Forces

با توجه به عرض هر نوار مقادیر خروجی را با مقدار مجاز آن که از رابطه زیر بدست میآید مقایسه می کنیم.

مقاومت برشی مجاز= 0.75 vcr . bw . h

عرض نوار طراحی = bw

= ارتفاع فونداسیونh

اگر عدد بدست آمده در محدوده مجاز نبود لازم است ضخامت فونداسیون افزایش یابد.

کنترل واژگونی

کنترل لغزش فونداسیون

C = ضریب چسبندگی خاک

θ=  ضریب اصطکاک داخلی خاک

P = نیروی قایم ایجاد کننده اصطکاک

مقادیر مورد تایید پروژه در حالات مختلف بارگذاری (Erection و Testو Operatingو Accidental Shutdown) از گزارش خاک محل  و نیز مدارک مطالعاتی پروژه استخراج می شود.

طراحی آرماتورهای فونداسیون

از مسیر Display>slab design

آرماتورهای هر نوار را خوانده با مقدار حداقل مقایسه می کنیم و شماره و تعداد مناسب را انتخاب کرده چک می کنیم.

توجه:

لازم است در همه مقاطع آرماتور حد اقل حرارتی تعبیه شود.

طبق آیین نامه آبا، لازم است در دیواره های فونداسیون حد اکثردر فواصل 300mm و به میزان زیر آرماتور جلدی (face bar) قرار داده شود.

Ab = سطح مقطع یک میلگرد آرماتور جلدی mm2

dc = فاصله مرکز آرماتور جلدی تا نزدیکترین سطح جدار پی mm

محل اتصال ستون به پی، یا سرشمع، باید به گونه ای اجرا شود که گیرداری لازم را تامین کند.

آرماتور حداقل اعضای خمشی بر اساس بند 1 آیین نامه ACI باید رعایت شود.اگر آرماتور سطح آرماتورهای گذرنده از سطح تماس برای ستونها و یا پایه ستونهای درجا ریخته شده نباید کمتر از 0.005Ag باشد که Ag سطح کل عضو متکی است.

طراحی پی با ترکیب بارهای ضریب دار و سایر کنترلها نظیر کنترل تنش خاک، نشست خاک، واژگونی و... با ترکیب بارهای بدون ضریب صورت می گیرد.

حد اقل ضخامت پی روی خاک 150mm و روی شمع 300mm است.( ACI 15-7  )

شکل 22 ضوابط پی ها، پی های گسترده و سر شمع ها

Range description

This procedure provides a practical instructions for structural design Concrete openings and foundations .

In this procedure, subject only open on concrete structures in situ concrete (non-prestressed) is.

In each project, in addition to the following instructions, Spec The project should also be a benchmark .

Goals

Minimize design errors

Saving time and money and maximizing the speed of work

Prevent possible over-runs

Integration of Design Output Document Formats

sources and resources

Experiences and design procedures

All Related Specifications such as

Soil Investigation Report

Typical Stair and Handrail Details

Typical Grating & Checkered plate Details

Typical Ladder & Cage Details

Standard detail of bar shapes

Specification for Concrete Structure Design

Construction Specification for Concrete Work

Basis of Design

Design criteria

General notes, Symbols, Notations & Abbreviations

Specification for Anchor Bolts

Construction Specification for Grouting

Specification for Design Loads

All related procedures such as:

International Standards

IBC 2006

ASCE 07-10

ACI 318-11 Building Code Requirements for Structural Concrete

Wind Loads For Petrochemica And Other Industrial Facilities

other sources and resources

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (2nd edition)

Details of seismic reinforcement in earthquake zones ACI 318-11

IPS 2008

Rule 2800

Input information related to the project

Plot plan (by PPD)

Structural Single Line Diagram (by PPD)

Vendor General Assembly Diagram

Underground System Layout

Instrument Cable Routing Layout

...

Design related software

SAP 2000

ETABS 2000 Ver. 9

SAFE 2000 Ver. 8

Definitions

Piperack :

A structure that maintains pipelines in oil and gas and petrochemical sites .

These structures can, in addition to the pipes, hold other electrical and mechanical equipment such as cable trays, air cooler, drum, ...

These structures can be concrete, metal, or a combination of both . Which is usually considered in oil and gas sites to minimize the risk of fire from the first floor of the concrete .

Open structure : Structures have a robust structural system in both of which, unlike the structural structures, are not covered by the wall around them .

Non-structural components :

Non-structural components, including mechanical and electrical equipment and architectural components, are components that are connected to the walls and floor structures . These equipment are not part of the main structural system, but can be subjected to significant forces in the earthquake .

In the oil industry, examples include : tanks, containers, piping, ductwork, electric stairs, small chimneys, antenna, crane, computer, control panel, emergency power system, fire protection system, boiling containers, heat exchangers, machinery such as pumps, turbines, Znratvr and so on.

Examples of architectural components include: components, stairs, walls separating the blades short and long views prefabricated, signs and signals, lighting, ceiling and ...

Non-building structure similar to building :

Non-structural structure that has a robust resistance to lateral forces . Like structure pipe rack

Non-structural structure of buildings :

Non-structural structure that does not have a robust resistant system against lateral forces . Like a repository or converter

Specification of materials

Materials to be considered in construction should be based on the technical specifications of the project .

The pinholes used to connect the equipment

According to the specifications specified for equipping and according to project agreements Whose information is available in the input documents .

Reinforcement used in elements of reinforced concrete structures

Classroom armature AIII

Minimum yield stress, Fy = 400 N / mm2

Minimum stress stress, Fu = 560 N / mm2

Classroom armature HII

Minimum yield stress, Fy = 300 N / mm2

Minimum stress stress, Fu = 420 N / mm2

The ratio of actual tensile strength to actual casting resistance is not less than 1/25 .

It is recommended that the structural components of the load and the minimum size of the armature be 12 . Except for expenses They Beam And Khamootes

It is advisable not to use consecutive numbers in using less than 20 sizes

Example : 12 , 16 , 20

Control of entry documents

It is necessary for the designer before Ensure the design of the complete and correct input information . For this purpose, it is necessary to communicate with other sections and in case of incomplete information of each document, inform the relevant authority to complete or correct the data .

Modeling steps

For modeling software SAP And ETABS Use the project's authorized version and take the following steps .

In each project, in order to create greater consistency and minimize errors, there should be preset patterns that the designer is required to use to re-control the models to produce a three-dimensional model .

Loading

Vertical loads

Dead load Dead Load

Dead load (D) : Includes weight of structural and load materials the platform Available , The weight of all electrical equipment, as well as mechanical, in the empty state permanently mounted on the structure .

Live weight Live Load

Live weight (L) : Includes removable loads the platform On the structure, which is usually widely introduced into the structure .

Vacant weight Empty Load

Vacant weight (De) : The weight of all equipment and mechanical equipment is in the empty state and this type of loading is used if there is a need to separate the weight of the equipment from the dead load . Its values are extracted from the equipment drawings

Operating Times Operating Load

Operating Times (Op) : Contains the total weight of liquids and contents contained in tubes and equipment in the operating state of the system . The genus of this type is dead and the amount of these loads by section PPD In the document SLD Available to the designer .

These loads may come in the form of point or mass loads on the structure .

Test times Test load

Test times (TE) : The burden of Hydrotest Equipment and tubes as inputs in equipment and documentation maps PPD Available to the designer .

Lateral loads

Earthquake loads Earthquake

Earthquake loads (E) : Regarding the region and considering the regulations Spec The project is applied back and forth to the structure . Parameters calculated from the regulations IBC Is extracted .

According to (ASCE 7-10 / IBC 2006)

Accelerated mapping parameters :

SS

S1

Based on the soil characteristics, the soil class is determined . A, B, C, D

Response acceleration coefficients

Fa

Fv

SMS = Fa. SS

SM1 = Fv S1

Spectrum acceleration parameters Plan response

SDS = 2/3 * SMS (In short period)

SD1 = 2/3 * SM1 (In 1s period)

Scale Response Spectrum You

In cases where the spectrum of motion of the earth is not particularly available, as in Fig 11.4-1 Regulations ASCE 07-10 Is used .

For periods less than T0

For the period of frequency greater than T0 And less than TS the amount of You Same SDS Is.

For an equal period of equal length TS And less than TL the amount of You It is obtained from the following equation ( if the value is TL Can not be calculated to ensure its value 10 Assume .)

In cases where the period of TL More .

For more details please refer to the methodology actions Loading Earthquake To Method analyze Dynamic Spectral At Soft Refer to the phone number for the product .

Load the wind

To load the wind (W) In each project, the wind speed of the region is determined according to the basic studies records (Spec) The project is extracted .

Wind Loads for Petrochemica and Other Industrial Facilitates (Chapter 5)

The wind force is calculated on the members of the structural resistive frame, the pipes and the cable trays from the following equation .

Fs = qz G Cf Ae

qz = Base wind speed ( according to the substructural studies of the area in the reference documents of the project is stated .)

G = Turbulence coefficient for flexible structures with a frequency less than 1HZ Calculated . Its value 0.85 Or based on the equation ) (6-4 ASCE 07-05 Calculated .

Values Cf :

Cf For tubes at least 0.7 I mean . Its amount is required to be calculated based on its cross-sectional form, which is ellipsoid or circular 0.8 Be assumed.

Cf For cable tray At least 2 It is assumed .

Cf Regarding air cooler Possible on the structure in the table 5 Has come .

Cf The coefficients of the structural members are calculated in one of the following two ways

For all members 1.8

For first and second floor members More 2 And for members above the first floor 1.6 The vertical direction of the wind pressure should be perpendicular to the pipe surfaces, according to the height of the pipe and the support beam Is important.

All structural extensions are required to be designed for wind power . The table below is the values Cf For other members and extensions, the structure is shown .

Table 4 Coefficient of influence of wind load

Computing Cf For frame frames, the following is done .

CDg / ε Cf =

CDg The coefficient of the arrangement of the frames in the structure .

ε The stiffness coefficient of the structure is obtained according to the following equation .

ε = As / Ag

Ag = Gross surface of the windshield

As = Effective surface of the frame against wind ( pictured )

** Note :

Windward surfaces include structural components such as beams, columns, stairs, ladders and ... And equipment, pipes and so on cable tray Are calculated separately .

If the surface of the windshield is lower than the other frames, then the average of the levels or the same level is the criterion of computation .

Figure 2 Showing the method of calculating effective parameters on wind power

Force Coefficient, CDg, for Open Frame Structures

Notes:

(1) Frame spacing is defined as SF / B.

(2) Frame Spacing, SF, is measured from centerline to centerline. (3) Frame width, B, measured from outside edge to outside edge.

(4) Number of frames, N, is the number of framing lines normal to the nominal wind direction (N = 4 as shown).

(5) Linear interpolation may be used for values of SF / B not given on the following pages.

Surface of winding pipes along Piperack Based on the diameter of the largest pipe ( including insulator ) (D) Plus 10 Percent of width pipe rack (0.1W) Along the pipe (L) It is calculated .

Increase in other open structures 10% It is not necessary .

Blind surface cable tray On the structure based on the height of the largest cable tray (h) Plus 10 Percent of width pipe rack (0.1W) In length cable tray (L) It is calculated .

Air cooler The equipment is often " Zn pipe rack Are located . To calculate the effect of wind on Air cooler They can be like one Non-structural structures located at an altitude . However, according to Wind Load For Petrochemica And Other Industrial Facilit (3.3.6) They can be considered separate blocks that the wind can flow from below and below it . And according to paragraph (5.6) The same code can be Cf Get the following from the table below . Effective level of product bxc Is obtained .

Table 5 Calculate the wind parameters in Air cooler The

Friction load Friction Load

Frictional loads (Fr) The bars typically are caused by temperature changes contents pipes PPD Calculated in the form of input information SLD Available to the designer . However, if the exact numbers are not calculated, you can get a percentage of the load on the pipe The code is considered as usually the following :

Where 4 Line or more Supported frictional force 10% The weight of the mode of operation of the pipes is considered .

Where 3 Line or less is supported by the amount of frictional force 20% The weight of the mode of operation of the pipes is considered .

These values must finally be verified PPD Reach.

Given that this type of load is a percentage of load Op It can be spatially or extensively incorporated into the structure .

Load it Anchor load

Load it (An) : These loads are only created at the points where the tubes are supported Anchor Or Guide And by PPD Calculated and announced .

Generally, this is a point-by-point loading .

Side load of fences

If there is no agreed project value in the inputs, based on IPS-E-CE-500 (10.7) Minimum lateral force for designing fences and retaining protections around the platform Access walkway And ... 30 Kilograms per meter concentrated at the point of the fence .

This force should also be applied to other light components .

Other design loads

Loads due to temperature changes

(Tempreture Load) Heat load (T) This time of expansion and contraction due to temperature changes caused structural components. Which should be applied positively and negatively to the structure . In each project, the difference in temperature during construction and operation Dsign Criteria Given .

Hold time

(Maintenance Load) A temporary charge is due to repair, painting and cleaning the equipment to the structure .

Bar Bunddle For converters (exchanger) It is also of a load-bearing nature, which is created as a axial load along the converter in the duct core .

In order to apply it to the structure, it is necessary in addition to the total weight Bunddle Considered (mass) To apply the cut due to pulling Bunddle Assume that the fixed base tolerates the total load .

base Slippery (sliding) Should be for 30% The total cut or the percentage of the coordinated project will be checked .

Load crane

In accordance with (ASCE 07- 4.9) The loads of the design of the jib beam include the connection and bracket of the living room, and so on .

Maximum Wheels Load : This time is defined by the weight of the chariot plus the maximum load at the critical jib . So that the maximum effect of the force in the beam .

Vertical Impact Crash :

The maximum wheel load must be increased to the following values :

Monorail Cranes [1]               25%

Cranes with a steering wheel or remote control [2]               25%

Mobile cranes [3]               10%

Cranes with manual control [4]               0%

Cargo jib load :

Equivalent 20% The sum of the load due to the maximum authorized capacity of the crane with the weight of the beam and the chassis is considered at the horizon and in both directions .

This time is assumed on the tensile strength of the beam .

Crane axle load :

Except cranes with manual gear .

Axial load to the amount 10% The maximum load of wheels on the horizons is located on the torsion and in both directions .

Load combinations

The abbreviations that are indicated every time used in the software should be selected by keeping in line with the input documents of each project . In this regard, there is usually a reference file with the designer of each project, which is recommended to use the same file to define its loads and combinations .

For example, an example of the load combination is given below .

Operation state of

WithoutWind (Category 1)

1.4 (Dop ± An)

1.2 (Dop ± An ± Th ± Fr) +1.6 (L + H + Dy + Cr) + 0.5 (Lr)

1.2 (Dop ± An) +1.6 (Lr) +1.0 (L + H + Dy + Cr)

0.9 (Dop) +1.6 (H) + 1.2 (An)

WithWind (Category 2)

1.2 (Dop ± An) +1.6 (Lr) ± 0.8 (W)

1.2 (Dop ± An) ± 1.6 (W) + 1.0 (L + Cr + Dy) + 0.5 (Lr)

0.9 (Dop) +1.6 (H ± W ± 1.2 (An)

Test (Category 3)

1.2 (Dte) ± 0.4 (W) +1.6 (Lr)

1.2 (Dte) ± 0.8 (W) +1.0 (L + H + Cr + Dy (2)) + 0.5 (Lr)

0.9 (DTE) +1.6 (H) + 0.8 (W)

0.9 (Dte) ± 0.8 (W)

Erection (category4)

1.2 (Der) + 1 .6 (Lr) ± 0.8 (W)

1.2 (Der) +1.0 (L + Cr) + 0.5 (Lr) ± 1.6 (W)

0.9 (Der) +1.6 (H ± W)

0.9 (Der) ± 1.6 (W)

Earthquake (category 5)

(1.2 + 0.19) (Dop) ± 1.2 (An) +1.0 ρ ((SP or ± EQ) + EE) + 1.0 (L + Dy)

(0.9-0.19) (Dop) ± 1.2 (An) +1.6 (H) +1.0 ρ ((SP or ± EQ) + EE (

(0.9-0.19) (Dop) ± 1.2 (An) +1.0 ρ ((SP or ± EQ) + EE (

Maintenance (Category 6)

1.2 (Dbp) +1.0 (L + H + Cr + Bp) +0.5 (Lr) ± 1.6 (W)

1.2 (Dbp) +1.6 (Lr + h + Bp) ± 0.8 (W)

0.9 (Dbp) +1.6 (Bp + H ± W)

0.9 (Dbp) +1.6 (Bp + W)

How to apply load on the structure

document SLD The most important document for extracting structural loads .

The load of the pipes and the location and how to place the equipment from SLD Extracting .

Loads piping It may be presented locally or extensively .

Cross beams piperack Contains the main load of the structure ( at least 200kg / m2 Operating Times and 50 kg / m2 The dead load is proportional to the line 6 Inches assuming full water and counting 50mm Insulating )

Longitudinal beams are considered to be load-bearing proportional to project agreements, unless otherwise indicated SLD For that exact number, this number can be zero

In accordance with the amount of load and the number of lines on the beam for them, side load is also seen as load friction Apply to the beam .

We use the maximum deniers for the following values for horizontal loading .

The force Lateral That By the part PIPING to announce Have been Be

7.5% The weight of the tubes between expansion joints

40kN / m

the amount of friction Should be equal to the highest of the following values .

7.5% Weight of tubes at intervals expansion joint

30% Of weight mode opr Tubes

Horizontal bars must, in addition to the combination of the loads mentioned, be at least equal to the net charge 20% The deadline is designed to be up . Iranian Seismic Design for Oil Industries (5-2-2)

There are two ways to apply the specific loads of mechanical and electrical equipment :

A. Simplifying the model and applying reactions caused by equipping the structure

In this way, the designer chooses, with his engineering judgment, the best method for simplifying the application of equipping forces on the structure and the dislocation of the equipment and structure forces so that even the actual behavior can be equipped according to the type of support and the amount weight Effective modeling .

Realistic modeling of equipment on a structure

If the designer can not simplify or recognize the equipment, then it is necessary to have a more realistic model that can model the main dimensions on the structure .

Structural analysis

Structure should have system Resistant Lateral Appropriate horizontal And Right With Hardness Resistance And capacity Enough ductility Be So that parts And connections It's Able to Change Shape The At Range Allowed Reactionary And non-reciprocal Take Supply Them.

Coefficient of importance of the structure

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (4-3)

Buildings discussed in this recipe :

Essential Structures ( User Group IV ) Includes :

Constructing structures for equipment containing toxic, volatile or flammable chemicals that their release would create a high risk and an emergency situation for the public .

Electric and mechanical control rooms and steam rooms

Rescue structures and structures supporting relief equipment such as fire pump and pump tank

Structure Which are At the face Ruin Causing updated damages economic Can be Attention And Or Disorder At life Everyday May In the Category of Highly Structured Structures ( User Group III ) Are placed As :

Object produce force

Object Purification Water

Object Purification Wastewater

Centers Telecommunication

Structure To except group User IV , With User Related With produce, Processing , management , Warehouse, interest Take it Or Break out Fuel Materials Chemical And Lesions the danger Zaaaa And Or Materials Explosive , Which has the amount of enough From Materials Mentioned Be So that Abandoned Become this Materials Causing the danger For the public To be .

Structures that are intended solely for access are of medium importance ( User group II ), Respectively.

Temporary structures and small warehouses of low importance ( user group I ), Respectively.

For more information, it is necessary to Spec Visit the project .

Structural classification based on configuration

Structures are classified regularly and unevenly in plan and height .

This irregularity is due to the structure or distribution of hardness or mass in the structure, which can be considered in the following tables . (4-2) Oil Industry Letter

Structural Durability :

According to the soil report, the risk of earthquakes, the height of the structure and the coefficient of importance of the structure determine its degree of ductility .

Use From the frame Bending normal At Buildings Essential Allowed It is not.

Considerations of structural analysis and design S industrial

In general, structures are divided into structural and non-structural categories, which are not subject to this instructional structure .

Structure S Your own non-building To Two Category divide May Similar to the building and unlike the building .

The design of structures that are not similar to the building is not the subject of the discussion of these regulations .

According to the categorization carried out in the Seismic Design of oil installations, non-structural structures are divided into two sections .

Category First Component Or Components industrial On Maintenance structure Deployed May To be As lines Pipe Deployed On the frame Bending And Or Furnace S Deployed On Bending frame And Or the frame Bracelet Have been

Category Second Component industrial On on Earth Leaning has it, As Pumps, Containers And Converters Heat That By Bases short, Leggings Steel Or P To Earth Connected Have been They are . ( Refer to the instructions for the foundation of the equipment for designing and supplementary explanations .)

Structure Non-structured have Structure the keeper

this Kind of Structures Contains Structure the keeper, Component Or Components industrial And connections between They are is . At this Structural type The Components industrial As Cool The , Dishes horizontal Or Qa'im Converters Heat And Or Pipe The On On the structure the keeper As the frame Bending And Or Bracelet Have been Put They take .

At this Kind of Structure The To Designing Component Industrial Or connections It's Closed To Weight Component industrial At Comparison Take off whole Structure Non-structured One From Two state of under Establish Is.

Type One : Weight of each Components industrial fewer From quarter Weight whole Nonstructural structure Be . At this state of For design Component industrial And connections It includes the Designer Bolt, Pedestal and control of the retaining components of the force Designed Earthquake FP As further described, it is used .

Second type : weight Component industrial Equals With one Fourth Weight whole Nonstructural structure And Or more Be . In such cases should Effect Interaction Component Industrial With Maintenance structure At Analyzes At Opinion Taken .

For Designed Structure the keeper At Any Two state of First Or Second From Criteria The same paragraph 10.5.1 Instructions for use May   To be .

For Structures Non-structured At Inclusive several Component industrial, From Such as Container The tank And Converter If Total weight Components industrial Equals Or more From one Fourth Weight whole Structure Building Be in case Weight Each of them They are less From one Fourth Weight whole Structure Non-structured Be Can be From The first type criteria were used to design the structure .

Computing Fp For non-structural components ( static method )

Iranian Seismic Design Code for Oil Industries (ch. 8)

Although the analysis of structural and non-structural components is more coherent, but assuming that the support is rigorous, we consider the non-structural component analysis and the earthquake force is calculated separately and the components of the structure that hold the non-structural components are separately controlled. .

If the non-structural component is the period of rotation, Tp From Tf The larger the value Fp Proportional Tf / Tp Can be reduced .

If a non-structural component is flexible, it should be modeled as a multi-degree free-mass system with massive stiffness, such as a structure . And all its points of attachment to the structure are seen in the model . Like pipelines .

In the case of suspended components, it should be possible to deal with adjacent components and its effects . Like the hinged cable lighting and tray systems .

Table 10 Reflection coefficients and behavior and architectural components

Table 11 Reflectance coefficients and behavior of mechanical equipments

Methods of analysis :

types of analyze The :

• analyze Linear

- Static

- Dynamic ( Dynamic) Spectrum And history Time )

• analyze Otherwise Linear

- Static ( analysis Cover Overs )

- Dynamic ( Dynamic Spectrum And history Time )

analyze Dynamic Linear history Time

- Loading Matching With reality Is .

- Behavior Materials Matching With reality Is .

- Do analyze complicated Is .

analyze Dynamic Linear Spectrum

- Loading almost With reality matching has it .

- Behavior Materials Matching With reality Is .

- Do analyze complicated is not .

analyze Static Linear

- Loading So much With reality matching does not have .

- Behavior Materials Matching With reality Is .

- Do analyze Simple Is .

To analyze the structure, one can use any of the equivalent static methods, the time history or the spectrum .

Static Equivalent Method :

In this method, the earthquake-induced force is determined as the equivalent of the earthquake, and applied to the structure, and in the structure Non-structured Point Effect this force And Or Distribution It's At Height Structure Dependent To Weight Component industrial At Comparison With Weight The whole will Was .

The use of this method has some limitations .

In regular structures with T <3.5 Ts ( If no specific site study has been done .)

In regular structures with a height less than 50 M from the base level ( if a specific site study is done .)

In irregular structures with a height less than 18 M ( if no specific site study has been done .)

Structures Irregular That Only have One From Irregularities At plan From Kind of " P " until the " C " Or have one From Irregularities At Height From Kind of " E " until the " What " And T <3.5 Ts ( If no specific site study has been done .)

In non-structural structures, this method can be used if the structure is in height and the plan is regular ( according to 2.1.2)

If Time Alternate main Fluctuate Structure From 0.5 Second Do not violate .

If Structure on Earth Kind of III, IV ( According to Standard 2800 Iran ) Deployed Is not . ( The land Type I And II With any structural system, you can use the same static analysis .)

At other Items Apply Method Dynamic Required Is . For Nonstructural structures Adhere to Criteria Season S Related too Essential Is .

In irregular structures At shape Geometric, hard Or Crime and so on Or At the face Existence Ander Action With Structure Adjoining should From Method Linear Dynamics Use Be.

For static generalized earthquake calculations, refer to the instructions published in the II-1550-903 Refer to .

In non-structural structures you can follow the instructions below .

Cu = Coefficient Earthquake According to Relation

W = Weight Effective Tremble You Structure Non-structured

this Weight Contains Bar is dead Structure the keeper And Bar is dead Component Or Components Industrial Deployed On It's And Also weigh Use Contents Component Industrial As Materials Inside Tanks Containers, Tubes And ... May Be . plus ride it At Computing W should Bar Snow Or Ice When That more From , 0.25 Be in consideration Taken To be .

= You Acceleration Spectral On According to Acceleration Gravity That From Study special Site To Hand May To come . Instead of anemia Power At Items Allowed From The spectrum Plan Standard 2800 Iran (Sa  Ab) Use Made .

= Rw Coefficient Behavior Structure

I = Coefficient importance Structure

In calculation Cu As from table 12 To calculate the coefficient of structural behavior, do not use

And if you have a special site study S1 ( Accelerate Spectral Like Time Alternate one Second On On Rock The resulting bed From Earthquake With Possibility It's over 2 Percent ) available and S1≥0.6g From

To be reduced . ( For tanks, containers And Chimney Deployed On Structure The maintainer is also used for this relationship .)

If there is no special study site available at a time of 1 second AB≥0.6g The following substitute Cu2 Is used .

And if it is from the table 13 to be used

And if S1≥0.6g From

Should not be reduced .

If there is no specific site study available at 1 second intervals AB≥0.6g The following substitute Cu2 Is used .

In non-structural type II, which weighs Component industrial Equals With one Fourth Weight whole Structure Non-structured And Or more If T <0.06 Second Be The force Cut it base To Designing The structure of the relationship Vu 0.3SDS IW That SDS Acceleration Spectral Like Time Alternate short, 0.2 Seconds by g At Face From 90 Maximum percentage Acceleration Spectral less Not .

analyze Dynamic Reactionary

Any Kind of Structure Non-structured Take May Power With Method Dynamic Reactionary analyze Made . analyze Resilient Dynamic Take May Power With Methods Different As analyze Spectral And Or analyze history Sometime According to The criteria of the relevant instruction and observance of the following parameters were done .

Coefficient Behavior Structure Com

Coefficient Behavior Structure Non-structured For Computing Cut it base Structure the keeper, At Structures That Every weight Component Industrial fewer From A quarter Weight whole Structure Non-structured Is, On Basis Coefficient Behavior Constructive structure is obtained . If weight Even One Component Industrial Deployed On It's Equals With A quarter Weight Total or more Is, Coefficient Behavior Structure Non-structured With Attention To the amount of Period of time Component Industrial Respective, Tp , Determines It will be .

- At Like Time Alternate Component Industrial To Addition connections It's Equals With 0.06 Second Or more Be the system Composite Structure the keeper And Component industrial To In a way United Modeling Have been And the amount of Com system Composite On Basis The least the amount of The result From Coefficient Behavior Structure Maintainer or Coefficient Behavior Component Will be industrial Was .

Values Coefficient Behavior Com , Coefficient Added Resistance 0 Ω and coefficient Magnification movement Cd The following table is used to determine the basic cutting, the design forces of the members and the displacement of the class is applicable . All designs must match the values in this table .

group Designed Seismic

group Designed Seismic For Any Structure To the face under description it is possible :

group Designed Seismic Three D3 : For Structures group User Kind of (IV) At areas With Acceleration Spectral ( in terms of g ) The result From analyze special Site For Time Alternate 1 Second Equals Or Bigger From 0.45 Earthquake Plan On on Substrate Rocky And Or the amount of AB soil Kind of I Standard 2800 For Time Alternate 1 second

group Designed Seismic Two D2 : For Structures other Groups User, At areas With Acceleration Spectral ( in terms of g ) The result From analyze special Site For Time Alternate 1 Second Equals Or Bigger From 0.45 Earthquake Plan On on Substrate Rocky And Or the amount of AB soil Kind of I Standard 2800 For Time Alternate 1 Second

group Designed Seismic one D1 : For Structures except Groups User D2 And D3

To Structures D1 At areas With Acceleration The basis Plan 0.2 Or less ( On Basis Standard 2800 In unauthorized cases, the permitted height can be up to 10 M considered .

Table 12 Seismic parameters of retaining structure

Table 13 Seismic parameters of industrial component

Time Alternate

A - Time Alternate Component industrial Tp

Conditional What Component Intended And fittings It's Take Can be With Approximation Can be Accept With mass And Springs With one Degree the freedom Model Made .

= Wp Weight Interest Take it Component industrial

Kp = Hardness Collection Component industrial And Connection It's To Structure, That Equals With Bar Arrived To The center mass Component for create movement the unit Ratio To Support May   Be .

Time Alternate Structure Non-structured

From Relationships Empirical Computing Time Alternate main The structure Building Do not Power For Computing Time Alternate The structure Non-structured Use Made . Time Alternate Structure Non-structured should With Attention To Specifications Dynamic Structure And features Changes Members Resistant Lateral It's With analyze Appropriate Computing Be. From Relation

In which :

Fi = The lateral forces entering the mass center of the episode i Structure

= Repositional displacement of the center of mass of part I Structure due to power distribution fi

wi = Seismic effective part weight portion i

n = Number of concentrated masses

Distribution The force Lateral

At Face Weight Component industrial less From quarter Weight whole Structure Non-structured Be Weight that Can be At Align Connection To Structure the keeper In terms of Made And At Face Weight Component industrial Equals With one Fourth Weight whole Structure Non-structured Or more Be Distribution The force Lateral should At Height Component industrial Also goal To be .

The force Lateral At Any Align From Relation Under calculation May To be .

Designed

Resistance Coefficients

Resistance coefficient

At elongated sections 0.9

At pressure levels

With torsion torsion 0.75

Other members of the armed forces 0.65

In the members under the cutting and twisting 0.65

Reasons Use From Coefficient confidence At Designed :

a - Lack of Certainty At Loading

B - Lack of Recognition Correct From Behavior Materials

C - Difficulties Executive

D - Simple Making At Formulas analyze And Designed

Methods actions Coefficient confidence At Designed :

a - Method increase Bar ( Method Resistance Final )

B - Method Decrease Resistance ( method Tension Allowed )

C - Method increase Bar And Decrease Resistance ( LRFD )

Design recommendations

It is better to have the beam reinforcement and the column symmetrical .

Arrow used as support equipment should be deep enough to bolt punching and depending on the size of anchor bolts if irrational July grew depth anchor bullets can be two-way ( according to the standard project ) be used .

It is necessary to check the angle of the bolts of the equipment and the longitudinal reinforcements ( pedestal or pedestal ) , which will prevent even the problems of the executive and the issuance of corrective orders .

One-way slabs have a bold behavior and are designed as a beam .

Slabs that are integrated with the beams will require a negative moment of the beam to be seen on the slab .

Around the openings in the slabs requires additional reinforcement, and if the opening is very large it is necessary to design around the beam .

The minimum reinforcement over the opening of the slabs should be in the amount of reinforcements that have been cut . These reinforcements are arranged diagonally around the openings .

The length of the span of the beam should not be exceeded 50 Is equal to the beam width .

Lateral support for lateral reinforcement :

The position of the crumbs must be such that each of the corners and other longitudinal joints are in the form of a gap in the narrow corner with an inner angle of maximum 135 Degrees . No distress should be greater than the free distance 150 The millimeter is placed in relation to the adjacent hinge located at the corner of the stench .

In the longitudinal sections, the reinforcement around a circular circumference can be used with a complete circular chamotte .

Cross-sectional reinforcement In order to enclose concrete in all concrete members, it is necessary to withstand the compressive strength of concrete and shell if it is left in concrete .

The method of design and determining the degree of ductility of the structure should be according to design criteria Defined in the project and recommended codes .

Designer is required before designing R Construct according to the weight of the equipment in particular Aircooler On the structure and the weight ratio of the structure and equipment, and in the case building Or nonbuilding Being the structure is the right decision .

Torsional control is very important due to the many horizontal loads applied to the beam sections . And it is necessary to apply and control the distance of horizontal load loading from the center of the beam by the user of the software .

Due to the size of concrete sections in piperack It is necessary to coordinate with PPD To prevent clash Probable ones .

To avoid increasing the size of the sections, it is better than the actual load PPD To the extent possible, it is to be ensured that the assumptions that impose additional unnecessary burdens on the structure are prevented .

In addition to controlling the displacement of the structure under all horizontal and sloping sections of the sections, in accordance with the design rules of the structure, it is necessary to consider the maximum permitted displacement of the equipment, and the sections that support the equipment and tubes in terms of horizontal and vertical shapes Controlled by the designer . Some of these maximum displacement values are design criteria But, if necessary, for the maximum limits, refer to the manufacturer's recommendation and the piping section .

Concrete Cover

Concrete coatings are used to protect the reinforcement against air and other environmental agents . This value is calculated from the back of the outer armature ( usually crumbly ) to the outer surface of the concrete .

Table 14 Structural Uncoated Components

Armature lengths

Anchorage length for tension reinforcements according to the following tables : (ACI 318 08-12.2)

Table 15: Length of reinforcement of reinforcement in tension fy = 4000 & f'c = 350

Table 16: Length of reinforcement of reinforcement in tension fy = 4000 & f'c = 300

Table 17 The length of the armature in the elasticity fy = 4000 & f'c = 250

Table 18 The length of the armature in the elasticity fy = 4000 & f'c = 210

Anchorage length for pressurized reinforcements according to the following table : (ACI 318 08-12.3)

Table 19 Inhibitory length of reinforcement in pressure fy = 4000

Anchorage lengths 300 Millimeters or more concrete may be on it 30% And decreases BOT Is considered .

Refer to the rules for calculating other values .

Overlapping length of reinforcement

To obtain the length of coating patches, values ld Obtained from the above tables in the coefficient 1.3 We multiply .

Requirements for spacing reinforcements

The following limitations are required to facilitate the movement of concrete between the reinforcement and preventing the formation of concrete, as well as to prevent the reinforcement of the reinforcement in a line that can cause cracking cracks or cracks resulting from falling .

The horizontal distance between the joints is equal to the diameter of each armature, which should not be 25mm To be reduced .

In the case of placement of parallel reinforcements in two or more layers of upper reinforcements, they must be placed directly on the lower layer ( in the same direction ) and the distance between them must not be 25mm To be reduced .

In tight-fitted compression members, the lengths of the longitudinal reinforcements shall not be of any of the two values 1.5d And 40mm Make it smaller .

All the above points in the patch patches must also be observed . (ACI 11-7.6)

Design guidelines

Control stress ratios

Ratio The allowed columns can be up to the boundary of ratio 1 , but it is recommended that in industrial work, given the unknowns of some probabilities, as well as the probability of changes in loading in the future development plan and ... instead 1 number 0.8 The criterion is the ultimate design .

Controlling the movement of the floor

Definition of floor decomposition = Relative displacement of structural classes in the sense of the ratio of the displacement of the floor to the height of the same floor. ( To calculate the displacement of the structure, it is necessary to consider the abandoned sections .)

According to the table 12.12.1 Regulations ASCE-07-10 The amount of gravity in the structures considered in this instruction is shown in the following table .

Table 20 Permitted Stacking

The relative movement of classes control over non-structural structures, with the exception of pipeline retaining structures, is not necessary . However, provided that it is shown in an appropriate analysis that exceeding the permissible limits does not compromise the stability of the structure and its components, such as pipes and pathways . Effect P - Δ In cases where structural stability or performance is determinative, it should be considered in structural analysis . (ASCE 07- 15.4-5)

To apply the effect P - Δ Refer to the relevant instructions .

Due to the interactions of the piping system in the structure, an incremental effect equivalent to the following value should be considered . (ASCE 07- 15.5.2-1)

= The displacement defined for the structure

Cd = The displacement increase coefficient is as follows

Ie = Important coefficient according to the table below

Frictional force (friction) The results of vertical load should not be considered to provide earthquake resistance .

Note : Due to the fact that in industrial structures, structural displacement is usually not determinative and there are no adjacent structures, only the displacement constraints of the industrial equipment and equipment installed on the structure can be the criterion for determining the maximum displacement of structural classes . The extent of these limitations can be derived from the manufacturer's documentation or piping section (PPD) Extracted .

Table 21 Seismic coefficients of non-structural structures similar to buildings

Controlled ceiling and permitted beams

Table 22 Maximum permitted displacement

Control of the minimum depth of the beam and non-pre-stressed slabs

Table 23 Minimum thickness for one-way gates and slabs

Table 24 The minimum thickness of the slabs without middle beam

The values obtained from the table for slabs with a length to width ratio of 2 No more, do not be out 125mm For slabs without inscriptions 100mm For insoles with inscriptions . For more information, see section 9.3.5 Letter of intent 318 ACI See .

Control the minimum armature required for sections

The armature of at least sections must be followed by at least two reinforcements in each and every one of the following quantities .

For the beam                             Asmin = (√f'c) bwd / 4fy, 1.4bwd / fy)

For the column                             Asmin = 0.01 Ag

For Dahl and Foundation

Minimum heat Below which should not be from 0.0014 Also decrease

In the case of use of the tensile reinforcement 280 MPa Or 350               0.0020

In the case of use of the tensile reinforcement 420 MPa 0.0018

If using reinforcement with stress, surrender more than 420

Intervals of reinforcement should not be due 5 Equal to slab thickness or 450mm More .

If the reinforcement values are used 30 Percentage higher than the amount of cross-section analysis is not required to meet the minimum requirements .

Minimal calculations of shear reinforcement of beams in section

(Av / S) 1. Display Design result / Design output / shear reinforcement

2. Display Design result / Design output / Tortion reinforcement (At / S)

Obtained a total " represents the amount of shear reinforcement . It should be noted designer Hrshakhh shear reinforcement should be able to cut the share of 1 And the whole cut caused by 2 Independently " tolerate .

Conformity conditions control

Details are given below .

Dampening conditions

Special Frame Requirements

column

The compressive force should not be due to Agf'c / 10 To be reduced .

Dimensions less than 300mm Not .

Small to small proportions less than 0.4 Not .

At least the longitudinal reinforcement of the column 0.01 And most of it ( including patches ) at each level 0.06 Is allowed .

Note :

Pillar reinforcement is recommended 3% But if necessary, the designer can do so 4.5% Emphasizing on an intermediate patch of columns ( without patching all reinforcements at one cross section ) reinforcement reinforcement . But according to the patch place in the column ( at 1 / 3 Middle ) in a special moment frame system, be sure the designer when distributing reinforcement, patch length and height floor to consider, in cases where administrative problems will follow from applying more 3% Armature in the column .

Minimum number of longitudinal reinforcements per circle 6 Pcs .

The patch of the column is the only patch of tensile cover and can be in the middle of the column, which is enclosed with closed clips .

Fig. 5 Longitudinal reinforcement criteria

Figure 6 General column rules

Reinforcement of the column

Diameter Silent fewer From 6 Not a millimeter .

Space Silent From On Leaning Sometimes more From 50 Millimeter Not be .

Figure 7. Transverse reinforcement measurements - rectangular tight rectangular reinforcement

Column reinforcements should be at least 300 The millimeter will continue to be in the foundation and cover at least three silvers .

Amount of distance s0 It depends on the amount of concrete enclosed . If the legs or legs of the overlapping stents are distributed in a way that their horizontal spacing is less than 200mm Can be s0 Instead of 100mm Equals 150mm Consider .

Figure 8: Reinforced tight rectangular cross-section reinforcement measurements

Fig. 9 Transverse reinforcements - spiral packed reinforcements

Control of weak pillar strong column

Discuss column strong March Weak means Detailed Plastic until the Somewhere That possibility has it At Column of create Do not be And its location To Mercury News To be transferred . means Destruction You must first be created in the beam, then in the column . About the plastic joint position in the beams and columns in the software sap2000 You can manually enter the desired number as usual 0.05 Ali 0.1 The span is on the sides of the beams .

According to the regulations ACI In each node it is necessary to provide this relationship. Otherwise, the strength and stiffness of the columns should not be considered in the calculation of hardness and structural resistance .

(M c1 + M c2) ≥ 1.2 (Mg1 + Mg2)

M c1 + M c2 The sum of the nominal bending resistances of the connected pins is calculated for the coefficient axial forces that are consistent with the direction of the lateral force and result in the least bending strength .

M g1 + M g2 The total bending strength of the girder connected to the knot is determined by the bending strength of the joints .

The designer must pay attention to the beams T The shape of the tensile slab resulting from the anchor in the knot face, the slab reinforcement must also be considered in the flexural strength of the beams . ( Note : Software does not interfere with the roof armature values in the calculations, and it is necessary to manually calculate and control the effective width of the slab and the reinforcement if there is a slab .)

Design of beams ( special )

The compressive force in the bending members of the special bending frames should not be exceeded Agf'c / 10 More .

Free distance of members ln , You should not be less effective than the effective depth .

Effective width should not be 0.3h And 250mm To be reduced .

The width of the beam shall not be greater than the following values .

The width of the support member, perpendicular to the longitudinal axis of the bending member C2 , Plus the width of the support member C2 , On each side of the support staff

Width of the support member plus 3/4 Another dimension is the backing member on each side .

Figure 10 General rules for beams

The positive anchor at the end of each node should not be less than half the negative resistance anchor .

Positive and negative resistance anchor during the member should not be 1/4 The maximum anchor of each node node is less .

Figure 11: Longitudinal reinforcement criteria

Reinforcement of girders

The armature must be kept at least for a long time According to paragraph ACI 318 21-5-2-1

Maximum reinforcement ratio of 0.0025 Do not go further .

Armature patches are not allowed in the following areas :

Inside the knot

in the distance 2d From the back

At critical points in the analysis, there is a possibility of steel surrender .

In the coating patch, the crumbling should be observed so that the distance between the raw materials and d / 4 And 100mm Do not go further .

Figure 12: Executive Summary of Covering Patches

Transverse reinforcements :

In addition to enclosing concrete, the transverse reinforcements provide the required shear strength and a lateral support for longitudinal reinforcements .

The ends of the bending members, which are likely to become ductile, require silk to ensure their shape .

In special frames, the cutter resists the use of closed shutters with a reciprocal support and at the following locations .

Longitudinal equivalent 2h From the back or sides of the section where the possibility of bending is due to the displacement of non-abrasive lateral surfaces .

The distance between the first one and the maximum is on the back 50mm Is.

Fig. 13. Details of the transverse reinforcement

Figure 14: Tight package details

Design of connecting nodes in special flexural frames

Since the sliding of the longitudinal reinforcement in the knot can increase the knot period, it is necessary :

The strands extend over the knot or in the enclosed core, the column is held in tension and pressure .

Shear force due to bending reinforcement 1.25fy To be calculated .

Minimum dimension of the column ( increase of fracture continuity )

With these cases in the event of severe earthquakes, reversible loads will occur at a point higher than the point of surrender and the probability of occurrence will decrease .

In cases where members are attached to four nodes, provided that the width of the beam is at least 3/4 The width of the column, it can be from half the enclosing cross-armature to the distance 150 Millimeter used . In other cases, the crumbs must be continued at a low distance and with special rules inside the node .

Figure 15 General specifications The details of the transverse reinforcement in the unconstrained nodes of the structural members

Figure 16 General specifications for the details of transverse reinforcement in the nodes enclosed by structural members

In cases where the width of the beam is larger than the corresponding column width, the resetting criteria are as shown below .

Figure 17: Details of the transverse beam reinforcement located outside the core of the enclosed column

Shear shear strength : The shear capacity of the node depends on the strength of the concrete and the knot surface Aj Is. If the minimum amount of clamping is observed in the knot, the shear reinforcement changes do not significantly change the shear resistance of the knot .

Assuming tension 1.25fy The probability of hardening of the strain and of the actual resistance is greater than the surrender in the node calculation, and as a result, the larger tensile force produced in the joints causes a greater shear force in the nodes .

To calculate the shear force of the node, follow the instructions for applying the seismic rules to the number II-1500-100 See .

The length of the barriers of mills

Figure 18: Inhibition of direct tensions

Medium bending frame

Beer Design

Figure 19 Flexible bending standards for bending frames

Fig. 20 Cross-armature measurements of modular bending frames

column

out of l0 The shear armature spacing should not be from d / 2 For unconnected members and from 0.75h For prestressed members, it should not be greater than 600mm Be assumed .

In the range of a node of a connection, there is no need to ignore if the condition is enclosed .

When the forward or lateral loads cause the anchor to move in the frame fittings, the shear force resulting from the anchor transfer must be considered in the design of the column silos .

Except for fittings that are not part of an earthquake resistant system, and from either side to beams or ramparts approximately equal to the height, other joints shall have a minimum diameter below the inside of the column at a height greater than the maximum connecting height of the frame members to the column. is .

Figure 21: Transverse reinforcement criteria for modular flexural frame columns

Foundations

Permitted loading capacity of the soil

The soil bearing capacity under the foundation can be in the case of occasional loads such as seismic loads, winds or forces surge In tubes, pure or in combination with others long term service loads To the extent 33% , And in quantities of hydrostatic compounds 20% Increase .

Allowed Soil Meeting

Allowed land meeting in the soil report of each project, which is usually limited to the structures in question. 2.5 Cm .

It should be noted that the permissible movement restrictions of the strucker or equipment located on the relevant foundation must be respected .

Soil strengthening

When soil improvement is required to increase soil strength or soil loss, the best method for soil modification should be selected by the consultant of the soil so that the most appropriate method for safety and cost is selected .

1. Replacement

2. Preloading

3. Dynamic Consolidation

4. Vibroflotation

5. Other Vibration Methods

The number of bumps must ultimately be approved by the employer .

Factor ensuring the stability of foundation

The foundation should be in a combination of different loads against overturning or slipping stability . The minimum coefficient of confidence is determined according to the soil report and the baseline studies of the project .

Surface Foundation

The minimum depth of the foundation is determined based on the depth of freezing reported in the soil information.

The " depth of the buried foundations in coordination with other sectors ( to prevent collisions foundation ground arrangements ) to determine that the project is generally number in the input document .

Deep foundations

The center of the center of the pile should not be less than three times the diameter of the pile, unless the effect of the pile group is observed .

Preferably " pile cap Minimum length 250mm But this amount of 150mm From the end of the last candle should not be less .

The thickness of the foundation or concrete cap on the piles should be such as to ensure the lateral strength of the piles and prevent excessive bending stress .

In cases where the use of a candle is unavoidable, it is necessary for the contractor to provide a candle making instruction to be approved by the employer .

For details, refer to the specific guidelines for the design of deep foundations .

French design

10% From the maximum strength of the vertical foundation of the tensile fountain

5% From the maximum strength of the vertical foundation of pressure friction

Effect of stress caused by foundation

In order to determine the stress caused by the foundation load on underground facilities, it is necessary to load the load with an angle 45 ( Or the angle recommended in the soil report ) from the underlying foundation to a depth of twice the foundation width . In the greater depth, we can ignore the weight of the load .

Tips :

In metal structures as well as in ladder & stair It is necessary to place the pillar on the surface above the level of the floor of the site . The height of the floor is according to the project agreement .

Under all foundations, concrete is required except in the least amount 50 Millimeter to be considered . Concrete tensile strength is specified only in the inputs of the project .

The foundation thickness is never lower than 300 The millimeter is not considered .

Concrete corners are better to run in the run . The amount of this is usually 25 Millimeters or according to project agreements .

It should even keep the foundation distance between the foundation and the dynamic equipment .

Modeling Foundation

In order to model the foundation, it is necessary to calculate the foot loads of the foundation, taking into account the estimated foundation heights ( foundation forces ) through SAP to SAFE Or ETABS / Expot to safe To the application SAFE We will transfer

We start to build the foundation of the foundation .

Slab We assign the appropriate estimated thickness .

We assign a wide load range proportional to the depth of the foundation and the load space .

Define and attribute the soil .

Design bands in two directions X And Y And we define the transverse dimension to obtain design results .

Foundation analysis

Analyze the model Run We .

Foundation design

First at Designe> design prefrences We make the rules for the rules .

Then in design combo We select the coefficient load components for designing the foundation .

The necessary controls for foundation design

Control of soil stress and foundation formation

From the section

Display> Show Table> Analysis Result> Analysis Result summary Tables> Soil pressure Exit the soil pressure by moving it to Exccel We find it the most and the least . Negative values indicate that the amount of allowable soil pressure and we had to stretch Mqadyrmsbt to the judge that if the appeal is in large part ( around 25% And more ) , the Foundation must be enlarged .

Foundation meeting control

From the address below :

Display> Show Table> Analysis Result> Analysis Result Summary Tables> Nodal Displacement Summery

The displacement values of points under the foundation are taken by transferring to the software Exccel We extract the maximum and minimum components of the right side . Negative values are indications of a seated position and the positive values indicate the rise of the foundation .

The maximum allowable sum of the sum of the sum of the sum of the foundation + the rate of rise of the foundation ( rotation of the foundation ) is available in the soil report to be controlled and corrected if the size of the foundation is exceeded in the event of a meeting or rotation .

Punch cut control

First, we control the punch cutting software and if N / A That is, the software can not reasonably calculate the reason for the cause, and if we can not solve it, we manually calculate the punch .

If d ≥ (La) / 4                             Need not control the punch

Cut environment Pc = ((a + d) + (b + d)) x 2

The level of the prism is cut Ac = (a + d) (b + d)

qu = (qu1 + qu2) / 2

Vcp = (Pu-qu.Ac / 0.85 (Pc.d)

Vcp ≤ 2vcr

(kg)

If the above relationship is not established, the thickness of the foundation will be increased .

One-way cutting control :

Cutting values are extracted in each design bar

Display> Show Table> Analysis Result> Analysis Result summary Tables> Strip Forces

Regarding the width of each bar, we compare the output values with the allowable value obtained from the following equation .

Permissible shear strength = 0.75 vcr. bw h

Width of design bar = bw

= Foundation height h

If the resulting number is not allowed in the range, then the thickness of the foundation should be increased .

Overturn control

Foundation landslide control

C = Soil adhesion coefficient

θ = Soil friction coefficient

P = Right friction force

Project approval values in different loading scenarios ( Erection And Test And Operating And Accidental Shutdown ) Is derived from the soil report and also the study documents of the project .

Design of foundation reinforcements

From the path Display> slab design

We compare the reinforcements of each tape with the minimum value and check the number and the appropriate number .

Note :

It is necessary to have at least a minimum of heat in all sections of the armature .

According to the ABA Code, it is necessary to limit the boundaries of the foundation to the maximum distance 300mm And to the amount below the round armature (face bar) To be placed .

Ab = Cross section of a threaded armature mirror mm2

dc = Distance of the center of the armature to the nearest wall of the pit mm

The junction of the column to the pivot, or the hinge, must be executed in such a way as to provide the necessary insertion .

Armature of at least bending members according to paragraph 1 Regulations ACI Must be respected . If the armature of the surface of the reinforcements passing through the contact surface for the columns or the pillars of the pillars should not be less than 0.005Ag Be that Ag Total member level relies .

Py design with a combination of coefficient loads and other controls, such as soil stress control, soil compaction, reversal, etc., is performed by combining non-coefficient loads .

Minimum thickness of soil 150mm And on the candle 300mm Is . ( ACI 15-7 )

Figure 22: Standards, Wide Peak, and Heads of Candles