РАСЧЕТЫ МЕХАНИКИ И ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ


Расчет на сейсмические воздействия энергоблока АЭС

Описание конструкции

     Серийная атомная электростанция состоит из энергоблоков, размещенных в отдельных зданиях, представляющих собой моноблоки. Каждый моноблок состоит из реакторного отделения, машинного зала, деаэраторного отделения и помещения блочного щита управления. Реакторное отделение предназначено для размещения ядерной установки и вспомогательного оборудования.
     Здание реакторного отделения представляет собой монолитную железобетонную конструкцию, в его состав входит герметичная защитная оболочка и обстройки, расположенной вокруг оболочки. Размеры здания составляют 66х66 м, верху обстройки соответствует отметка +49,800 м. Здание обстройки реакторного отделения – это многоэтажная конструкция, выполненная из сборно-монолитного железобетона. Применяется бетон класса B15 и B20, арматура АI и AIII.
     Герметичная защитная оболочка предназначена для предотвращения или ограничения распространения радиоактивных веществ или излучений, выделяющихся при авариях. Защитная оболочка представляет собой герметичный объём, состоящий из вертикальной монолитной железобетонной предварительно напряженной цилиндрической части и сферического преднапряженного купола. Диаметр цилиндрической части – 47,4 м, верху защитной оболочки соответствует отметка +66,450 м. Применяется бетон класса B30, арматура АI и AIII.

Методика расчета

     Расчет зданий и сооружения с учетом сейсмических нагрузок производится согласно требованиями, установленным соответствующими нормами – СП 14.13330 для Российской Федерации и ДБН В.1.1-12-201 для Украины. В соответствии с ними задаются нагрузки, сочетания нагрузок для расчетов и вычисления характеристики граничной сейсмостойкости (HCLPF).
     Система автоматизированного проектирования строительных объектов гражданского и промышленного назначения APM Civil Engineering позволяет выполнить построение модели, достоверно описывающей геометрии и поведение реального сооружения с последующим расчетом методом конечных элементов. При построении используются стержневые элементы (балки, канаты, трубы), трехузловые и четырехузловые пластинчатые элементы, и объемные 4-х, 8-ми, 10-ти узловые конечные элементы.
     Расчетный модуль APM Structure 3D, входящий в программный комплекс, позволяет рассчитывать напряженно-деформированное состояние конструкции при статическом и динамическом нагружении, выполнять расчет устойчивости, собственных частот и вынужденных колебаний, и другие расчеты. Расчет на сейсмические воздействия проводится линейно-спектральным методом с использованием спектров горизонтальных и вертикальных ускорений. В APM Structure 3D есть возможность выполнять проектировочные и проверочные расчеты армирования в конструкции, расчеты трещиностойкости, расчеты по первой и второй группе предельных состояний.
     Модуль APM Structure 3D имеет аттестационный паспорт №330 от 18 апреля 2013, выданный Ростехнадзором, а также сертификат соответствия таким нормативным документам, как СП 20.13330, СП 14.13330, СП.15.13330, СП16.13330, СП-52-101, СП-50-101, СП-50-102.

 

Расчет здания реакторного отделения

     При построении расчетной модели здания реакторного отделения использовались пластинчатые элементы для стен, перекрытий, покрытий и фундаментной плиты, стержневые элементы для колонн внутри гермообъема, и объемные элементы для шахты реактора.
     На рисунке 1 представлена конечно-элементная модель здания реакторного отделения.
     В результате расчета были получены карты распределения напряжений и перемещений в элементах конструкции (рисунок 2), собственный частоты и формы колебаний (рисунок 3).

 

Рисунок 1 – Конечно-элементная модель здания реакторного отделения

Рисунок 2 – Результаты расчёта максимальных главных напряжений в здании реакторного отделения

Рисунок 3 – Седьмая собственная форма колебаний

Рисунок 4 – Конечно-элементная модель герметичной оболочки

Расчет герметичной защитной оболочки

     При построении расчётной модели использовались пластинчатые конечные элементы для цилиндрической и купольной части защитной оболочки, объёмные элементы для кольцевого карниза использовались, а для арматурных канатов – конечный элемент «канат».
     На рисунке 4 представлена конечно-элементная модель герметичной оболочки реакторного отделения.
     В результате расчета были получены карты распределения напряжений и перемещений в элементах конструкции (рисунок 5), собственный частоты и формы колебаний (рисунок 6).

Рисунок 5 – Распределение напряжений в элементах защитной оболочки:
а) приведенные напряжения (по Мизесу) в арматурных канатах;

Рисунок 5 – Распределение напряжений в элементах защитной оболочки:
б) главные напряжения σ1 в защитной оболочки

Рисунок 6 –Формы собственных колебаний:
а) третья форма;

Рисунок 6 –Формы собственных колебаний:
б) шестнадцатая форма

Заключение

     Из результатов расчета были сделаны выводы о прочности здания реакторного отделения при сейсмических воздействиях согласно требованиям норм строительства в сейсмических районах.
     Полученные результаты показывают, что система автоматизированного проектирования строительных объектов гражданского и промышленного назначения APM Civil Engineering может применяться для расчетов зданий и сооружений на сейсмические воздействия.

 

© ООО НТЦ "АПМ" 2018. Все права защищены
Создание сайтов
Студия дизайна «Веб-Арена»