سازه‌های فولادی بندری و پلتفرم های دریایی از جمله سازه‌هایی هستند که برای ساخت و نگهداری بنادر و سازه‌های دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سازه‌ها از فولاد به عنوان ماده ساختاری استفاده می‌کنند به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت بالای آن. سازه‌های فولادی بندری شامل انواع سازه‌های دریایی می‌شوند که برای احداث بنادر، اسکله‌ها، گازرسانی دریایی، ترمینال‌های حمل و نقل دریایی و سایر تجهیزات و تاسیسات مرتبط با بنادر استفاده می‌شوند.
این سازه‌ها از جمله اسکله، موج‌شکن‌ها، پلتفرم‌ها، ریل‌های حمل و نقل بار، و سازه‌های مهم دیگری که برای بارگیری و تخلیه کشتی‌ها و همچنین حفاظت از بنادر در برابر امواج و جریانات دریا به کار می‌روند. پلتفرم‌های فولادی دریایی نیز سازه‌هایی هستند که در اقیانوس‌ها و دریاها برای مقاصد مختلف استفاده می‌شوند. این پلتفرم‌ها ممکن است در حوزه‌های نفت و گاز، برقابی، پتروشیمی، توربین‌های بادی، ایستگاه‌های نظارتی دریایی، تاسیسات دریایی پمپاژ، پلتفرم‌های نظامی و سایر فعالیت‌های دریایی مورد استفاده قرار بگیرند.
ساخت سازه‌های فولادی دریایی و بندری نیازمند تخصص و دانش فنی بالا، استفاده از استانداردهای مهندسی دقیق و همچنین رعایت مراحل ساخت و نصب به طور کامل است. همچنین، هماهنگی مطلوب بین مهندسان معماری، مهندسان سازه، نقشه‌برداران و سایر تخصص‌های مرتبط نیز بسیار حائز اهمیت است.
نقش فولاد در پلتفرم های دریایی
سازه‌های فولادی بندری و پلتفرم‌های فولادی دریایی از فولاد به عنوان ماده ساختاری استفاده می‌کنند. فولاد به دلیل خواص مکانیکی برجسته‌ای که شامل مقاومت بالا در برابر نیروها، انعطاف‌پذیری، سختی و دوام می‌شود، برای ساخت سازه‌های دریایی و بنادر بسیار مناسب است.
فولاد مورد استفاده در این سازه‌ها عموماً از نوع فولاد ساختمانی با خواص مکانیکی مناسب و مقاومت بالا در برابر فشار، کشش، خمش و شکست استفاده می‌شود. در برخی موارد، فولادهای خاصی مانند فولادهای مقاوم در برابر زنگ زدگی (استنلس استیل) نیز در بخش‌هایی از سازه‌های دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که به تماس مستقیم با آب و هوای دریا و زنگ زدگی ممکن است متعرض شوند.
استفاده از فولاد به دلیل وجود مزایایی مانند مقاومت بالا در برابر عوامل زیستی، قابلیت تحمل فشار و وزن بارها، قابلیت انعطاف‌پذیری در طراحی و ساخت، طول عمر طولانی، قابلیت بازیافت و قابلیت نصب و نقل آسان، بسیار شایع است و در صنعت ساخت تجهیزات صنعتی به طور گسترده استفاده می‌شود.
سازه‌های فولادی بندری و پلتفرم‌های فولادی دریایی به دلیل مزایایی نظیر مقاومت بالا در برابر نیروهای خارجی مانند امواج و جریانات دریا، دوام طولانی‌مدت، قابلیت تعمیر و نگهداری آسان، قابلیت حمل و نقل و نصب سریع و امکانات دیگر، در صنایع بندری و دریایی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چالش های مهندسی ساخت پلتفرم های دریایی
ساخت پلتفرم‌های دریایی چالش‌ها و پیچیدگی‌های خاص خود را دارد. سازه‌های دریایی و بندری در معرض شرایط سخت دریا قرار می‌گیرند از جمله امواج، جریانات، نیروهای حمله‌ای و شوری آب. این شرایط زمینه‌ساز تغییرات دینامیکی و نیروهای بزرگی است که سازه باید تحمل کند. پلتفرم های دریایی و بندری باید مقاومت و استحکام کافی برای تحمل نیروهای زیاد، فشار، خمش و لرزش‌های دریایی داشته باشند. طراحی و محاسبه سازه با دقت بالا و استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته برای تضمین استحکام و ایمنی سازه ضروری است.
سازه‌های دریایی و بندری باید تحمل برخورد با عوامل زیستی دریا مانند رسوبات، آبگریزی، زنگ زدگی و حشرات دریایی باشند. استفاده از مواد مقاوم در برابر زنگ زدگی و روش‌های محافظتی مناسب ضروری است. پلتفرم‌های فولادی دریایی دارای ابعاد و وزن بزرگی هستند و نیازمند روش‌های خاص ساخت و نصب هستند. انتقال، جابه‌جایی و نصب این سازه‌ها به کمک جرثقیل‌های بزرگ و سیستم‌های حمل و نقل ویژه صورت می‌گیرد.
ساخت سازه‌های دریایی نیازمند تأمین منابع و تجهیزات مناسب است که شامل فولاد مورد استفاده، تجهیزات جوشکاری، روش‌های بازیابی آب، سیستم‌های نصب و نقل و ابزارهای مهندسی مورد نیاز است. کلیه استراکچر های فولادی نیازمند رویکردهای خاص برای ایمنی و نگهداری طولانی‌مدت هستند. تعمیرات منظم، بازرسی‌های فنی، حفاظت مناسب در برابر زنگ زدگی و نگهداری از سازهبا توجه به طولانی بودن پاسخ قبلی، این پاسخ به دو بخش تقسیم می‌شود. ادامه می‌دهیم:
محاسبات طراحی سازه های دریایی
برای طراحی سازه‌های دریایی و پلتفرم‌های بندری، محاسبات مهندسی گوناگونی صورت می‌گیرد. این محاسبات شامل تعیین نیروهای عملیاتی و بارهای استاتیک و دینامیکی است که بر سازه‌های دریایی و پلتفرم‌های بندری عمل می‌کنند. این شامل نیروهای دریایی مانند امواج، جریانات، باد، جرم و نیروهای حمله‌ای می‌شود. برای اطمینان از ثبات سازه در مقابل نیروهای جانبی مانند باد و جریانات دریا، محاسبات سیلابسازی (hydrodynamic stability) صورت می‌گیرد. در این محاسبات، ثبات سازه در برابر اندازه‌های مختلف امواج و جریانات دریا بررسی می‌شود.
محاسبات مربوط به مقاومت سازه‌های دریایی و بندری شامل تحلیل لنگرزدایی (anchor handling analysis)، تحلیل نیروی برنده (wind loading analysis)، تحلیل جریانات آب (water flow analysis) و تحلیل جوشکاری (welding analysis) می‌شود. این محاسبات به منظور اطمینان از استحکام و سازگاری سازه با محیط دریایی و بارهای عملیاتی صورت می‌گیرد.
محاسبات مربوط به رفتار دینامیکی سازه‌های دریایی و پلتفرم‌های بندری شامل تحلیل لرزه‌ای (seismic analysis)، تحلیل دینامیکی جریانات آب (water flow dynamic analysis) و تحلیل پاسخ دینامیکی به امواج (wave response analysis) است. این محاسبات به منظور بررسی رفتار سازه در برابر نیروهای دینامیکی و ارتعاشات دریایی انجام می‌شود.
محاسبات مربوط به تنش و تغییرشکل سازه‌های دریایی و بندری شامل تحلیل استاتیکی و دینامیکی است. این محاسبات به منظور بررسی تحمل سازه در برابر نیروهای مختلف و نقاط ضعف پیش‌بینی شده صورت می‌گیرد. برای طراحی و ساخت سازه‌های دریایی و پلتفرم‌های بندری، محاسبات مربوط به پایه‌های فرآیندی و مدیریت پروژه نیز نیاز است. این شامل برنامه‌ریزی، کنترل هزینه و زمان، مدیریت ریسک و مدیریت کیفیت است.
فن آوری های نوین در ساخت پلتفرم های دریایی
در طراحی و ساخت پلتفرم‌های بندری و دریایی، روش‌ها و فن‌آوری‌های نوین متعددی در حال استفاده و توسعه هستند. استفاده از مواد ساختمانی مقاوم، مانند بتن خودتراکم، بتن فیبری، و پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی، می‌تواند عمر مفید سازه‌های دریایی و بندری را افزایش دهد و نیاز به تعمیرات و نگهداری مکرر را کاهش دهد. سامانه‌های مانیتورینگ هوشمند و استفاده از حسگرها و دستگاه‌های جمع‌آوری داده می‌تواند به طراحان و مدیران پلتفرم‌های بندری و دریایی کمک کند تا عملکرد سازه را در زمان واقعی نظارت کنند و در صورت لزوم اقدامات تعمیر و نگهداری را انجام دهند.
استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری و نرم‌افزارهای تحلیل و طراحی پیشرفته، امکان بهینه‌سازی طراحی سازه‌های دریایی و پلتفرم‌های بندری را فراهم می‌کند. این روش به مهندسان این امکان را می‌دهد تا مدل‌های دقیق تری از رفتار سازه در شرایط مختلف را بسازند و به طور مؤثر از نظر هزینه و زمان عملیات را بهینه کنند.
در طراحی پلتفرم‌های بندری و دریایی، استفاده از سیستم‌های تولید انرژی پاک مانند پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و سیستم‌های تولید انرژی امواج می‌تواند به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش آلاینده‌های محیطی کمک کند. استفاده از سیستم‌های انتقال هوشمند در پلتفرم‌های بندری و دریایی، امکان انتتوجه داشته باشید که این فقط برخی از روش‌ها و فن‌آوری‌های نوین در طراحی و ساخت پلتفرم‌های بندری و دریایی هستند و همچنین، جلوه‌های فن آورانه دیگری نیز در این صنعت وجود دارد که ممکن است با پیشرفت تکنولوژی وارد شوند.
جوشکاری و مونتاژ پلتفرم های دریایی
در ساخت و طراحی پلتفرم‌های دریایی و بندری، استفاده از مواد فولادی برای سازه‌ها بسیار رایج است. یکی از متریال‌های پر استفاده در صنعت ساختمان‌سازی و پلتفرم‌های دریایی است. به دلیل قیمت مناسب و خواص مکانیکی مناسب، برای سازه‌هایی که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا دارند، استفاده می‌شود. فولاد ضدزنگ، با افزودن عناصر آلیاژی مانند کروم و نیکل، مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی را دارد. بنابراین، برای سازه‌هایی که در معرض آب دریا یا محیط‌های خورنده قرار می‌گیرند، از آن استفاده می‌شود.
در روش جوشکاری آرک، با استفاده از قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار، جوشکاری صورت می‌گیرد. این روش در جوشکاری فولادهای ساختمانی و پلتفرم‌های دریایی استفاده می‌شود. جوشکاری مقاومتی، با استفاده از فشار و جریان بالای جریان الکتریکی انجام می‌شود. این روش برای جوشکاری قطعات فلزی با ضخامت کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سازمان API (American Petroleum Institute) استانداردهایی را برای طراحی و ساخت پلتفرم‌های نفتی و دریایی ارائه می‌دهد. این استانداردها شامل API RP 2A و API RP 2D می‌شوند. کمیته بین‌المللی DNV GL (Det Norske Veritas Germanischer Lloyd) استانداردهایی را برای طراحی و ساخت پلتفرم‌های دریایی ارائه می‌دهد. استانداردهای DNV شامل DNV-OS-C401، DNV-OS-C502 و DNV-OS-C503 هستند.
