Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2001, Page 350

348 Árbók VFÍ/TFÍ 2000/2001
aðveituæðum að stöðvarhúsi. í orkuverum þar sem kalt vatn er hitað upp fyrir hitaveitukerfi,
er kalda vatnið ílutt að stöðvarhúsinu með kaldavatnslögn og síðan er hcita valnið ílutt með
aðveituæð til byggða. Jarðvarmaorkuver eru yfírleitt staðsett á jarðskjálftasvæðum þar sem
jarðhiti er oft tengdur virkni svæðisins. Við pípuhönnunina er jarðskálftaálag því oft ráðandi
hönnunarálag í stað vinds- eða snjóálags. Pípukerfí eru viðkvæm fyrir jarðhreyfíngum og
sveiflandi álagi, þar sem burðarvirkið er með lágar eigintíðnir og nær yfír mikið svæði.
Sérstaklega á það við um sprungusvæði þar sem undirstöður geta haft mismunandi
hreyfingu í jarðskjálfta. Hefðbundnar hönnunaraðferðir sem miðast við það að nota
hámarksgildi jarðskjálftaálags geta valdið því að pípukerfin verða of skorðuð eða of stíf
vegna aukins fjölda undirstaðna (Okeil og Tung, 1996). Það þýðir auknar spennur í rekstri
þar sem innri þrýstingur og varmaálag er ráðandi. Jafnframt er það vel þekkt að aukin stífni
og aukin þyngd er þvert á það sem mælt er með við jarðskjálftahönnun, þ.e. að hafa
burðarvirki létt og sveigjanleg.
A undanförnum árum hafa verið þróaðar nýjar aðferðir fyrir jarðskjálftahönnun. Þessar
aðferðir styðjast við áreiðanleika- og næmisgreiningu (de Lindt, 2000). Þar sem þessar
aðferðir eru frekar ilóknar, nota hönnuðir yfírleitt hcfðbundnar aðferðir. Með því að bera
saman tvær mismunandi leiðir til að reikna út jarðskjálftaálag á pípukerfí, þ.e.
stöðukraftaaðferð og svörunarrófsaðferð, er sýnt fram á að stöðukraftaaðferð getur gefíð
takmarkandi niðurstöður sem hafa áhrif á hönnunina. Nú eru það undirstöður og festur sem
flytja hreyfíngu jarðar yfír í pípukerfið í jarðskjálfta og því er mikilvægt að vanda til hönn-
unar á þeim. Rannsóknir, þar sem notuð er ímynduð massalaus undirstaða sem er gormur og
dempari, hafa sýnt að með því að minnka stífnina er hægt að minnka örvun kerfisins
(Jónsdóttir og Jónsson, 2001). 1 þessari grein er sýnt fram á það hvernig raunveruleg
undirstaða hefur áhrif á sveiflukerfíð og hvernig hönnun hennar getur dregið úr jarðskjálfta-
álaginu.
I greininni er byrjað á að lýsa mismunandi greiningaraðferðum fyrir jarðskjálftaálag. Því
næst er sett fram elementlíkan af þensluhlykk og undirstöðu. Elementgreiningin er gerð með
forritinu Ansys (Ansys, 2001). Samanburður er gerður fyrir pípukerfi með mismunandi
útfærslur fyrir undirstöður og helstu niðurstöður kynntar.
Samanburður á greiningaraðferðum
Þrjár meginaðferðir eru notaðar til að greina svörun pípukerfa við jarðskjálftaálagi,
stöðukraftaaðferð, svörunarrófsaðferð (e. response spectrum) og tímaháð greining.
Stöðukraftaaðferð og svörunarrófsaðferð byggjast á jarðskjálftasvörunarrófí, þar sem svörun
einnar frelsisgráðu kerfís fyrir þekkta jarðskjálfta er notað til að finna hröðun mann-virkisins
út frá hröðun jarðar (Housner, 1941). I stöðukraftaaðferð er hámarksgildi hröðunar í
svörunarrófi notað sem hröðun massans og ekki er tekið tillit til eigintíðna kerfísins.
Eigintíðnir burðarvirkis þurfa ekki að liggja á því bili sem gefur hámarkssvörun samkvæmt
svörunarrófi og þetta getur haft áhrif á hönnunarforsendur. í tímaháðri greiningu er
svörunarróf ekki notað heldur er jarðskjálftahröðun jarðar notuð beint sem álag á
undirstöður. I þessari grein gerum við eingöngu samanburð á stöðukraftaaðferð og svörunar-
rófsaðferð.