Динамика сооружений и оборудования АЭС при экстремальных внешних воздействиях

• Автор: Петренко, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ И ОСОБЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.

1.1 Сейсмические расчеты сооружений и оборудования по спектрам отклика

1.2 Гипотсза о статистической независимости поэтажных акселерограмм при расчетах оборудования на сейсмостойкость
1.3 Зависимость интенсивности колебаний сооружений и нагрузок на оборудование АЭС от жесткости грунтового основания при расчетах на землетрясение, падение самолета и действие воздушной ударной волны.
1.4 Использование высоковязких демпферов для снижения интенсивности колебаний сооружений и оборудования АЭС при землетрясении и других особых динамических воздействиях.

1.4.1 Современные методы активной сейсмозащиты.

1.4.2 Технология высоковязких демпферов, их применение для оборудования и трубопроводов

1.5 Постановка задач исследования

Глава 2 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ МЕТОДОВ СУММИРОВАНИЯ МОДАЛЬНЫХ

ОТКЛИКОВ ПРИ РАСЧЕТЕ КОНСТРУКЦИЙ ПО ЛСТ

2.1 Предварительные замечания
2.2 Зависимость модальной корреляции от частоты и демпфирования
2.3 Зависимость модальной корреляции от длительности землетрясения.
2.4 Зависимость модальной корреляции от формы спектра землетрясения
2.5 Недостатки и достоинства рассматриваемых методов суммирования модальных откликов.
2.5.1 Методы близости
2.5.2 Методы Двойных сумм и СС.
2.5.3 Метод Гупты
2.5.4 Упрощения метода Гупты.
2.5.5 Эффекты, учитываемые методами
2.6. Примеры расчетов
2.6.1 Опыт предыдущих исследований.
2.6.2 Пример расчета трубопровода АЭС
2.6.3 Пример расчета подогревателя низкого давления АЭС
2.6.4 Пример расчета цилиндра низкого давления турбоагрегата АЭС
2.6.5 Пример расчета здания реакторного отделения 1 АЭС.
2.6.6 Пример расчета здания реакторного отделения 2 АЭС.
2.7 Выводы по главе 2.
Глава 3 ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ О СТАТИСТИЧЕСКОЙ НЕЗАВИСИМОСТИ КОМПОНЕНТ АКСЕЛЕРОГРАММ ПРИ РАСЧЕТАХ СООРУЖЕНИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ НА СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ.
3.1 Коэффициенты корреляции компонент акселерограммы и их зависимость от выбора системы координат
3.2 Причины возникновения корреляции компонент поэтажных акселерограмм
3.3 Определение коэффициентов корреляции компонент ПА на примере зданий реактора АЭС
3.4. Зависимость коэффициентов корреляции компонент ПА от конкретной реализации сейсмического воздействия
3.5 Влияние грунтовых условий на эффект возникновения статистической зависимости компонент поэтажных акселерограмм.
3.6 Влияние статистической зависимости компонент ПА на результаты сейсмического расчета оборудования, установленного в зданиях и сооружениях
3.7 Выводы.
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНТЕНСИВНОСТИ КОЛЕБАНИЙ
СООРУЖЕНИЙ И ИНЕРЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ОБОРУДОВАНИЕ ОТ ЖЕСТКОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПРИ ОСОБЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
4.1 Предварительные замечания
4.2 Расчетная модель сооружения и свойства грунтового основания
4.3 Зависимость ПСО при сейсмическом воздействии от жесткости грунтового основания
4.4 Зависимость ПСО при воздействии воздушной ударной волны от жесткости грунтового основания.
4.5 Зависимость ПСО при ударе самолета от жесткости грунтового основания
4.6 Выводы.
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ДЕМПФЕРОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ
ИНТЕНСИВНОСТИ КОЛЕБАНИЙ СООРУЖЕНИЙ И НАГРУЗОК НА ОБОРУДОВАНИЕ
АЭС ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВНЕШНИХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
5.1 Конструктивные особенности здания реакторного отделения АЭС.ИЗ
5.2 Изучение эффективности демпфера ВД на примере системы с двумя степенями свободы
5.3 Изучение эффективности демпфера ВД с помощью стержневой и
пространственной моделей здания РО.
5.4 Изучение поведения здания РО с вязкоупругой связью при землетрясении,
воздействии воздушной ударной волны и падении самолета.
5.4.1 Сейсмическое воздействие.
5.4.2 Воздействие при падении самолета.
5.4.3 Воздействие воздушной ударной волны
5.4.4 Обобщенные спектры ответа при землетрясении, падении самолета и ВУВ .
5.4.5 Нагрузки на демпферы при экстремальных внешних воздействиях
5.5 Альтернативный вариант установки связи с демпферами
5.6 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Сейсмическое воздействие на сооружение может быть задано законом колебаний поверхности грунта. Наиболее часто для этой цели используются акселерограммы на грунте. На поверхности грунта компоненты сейсмических колебаний могут считаться статистически независимыми, о чем свидетельствуют многочисленные исследования, основанные на записях сейсмических акселерограмм , . На основе этого в нормативные документы введено требование статистической независимости компонент сейсмических акселерограмм на грунте 4,,. Р 1ГГЕх1т1Кхт 7
где Е символ математического ожидания, т1 и т, математические ожидания случайных величин ускорений X и X соответственно, а 6 и их среднеквадратическис отклонения. Коэффициент корреляции между компонентами акселерограммы на грунте при сейсмическом воздействии должен быть близок к нулю, и, в соответствии с нормативными документами 4, , , его модуль не должен превышать 0. При этом, например, в показано, что статистическая зависимость горизонтальной и вертикальной компонент землетрясения, не изменяет напряженнодеформированное состояние для здания реакторного отделения АЭС по сравнению со случаем независимых соответствующих компонент. По нормативным документам России , США 4, рекомендациям МАГАТЭ динамический расчет оборудования на сейсмическое воздействие может проводиться с помощью классического подхода интегрирования уравнений движения или в рамках Л СТ. Для этого можно рассматривать оборудование совместно с основным сооружением зданием, подверженным колебаниям поверхности грунта. Иначе допускается использование записей движения точек сооружения в местах крепления оборудования, т. ПА и перемещений при расчете многоопорных конструкций. Кроме того, могут вычисляться поэтажные спектры ответа ПСО. Для расчета по ЛСТ элемента оборудования, не являющегося многоопорной конструкцией, достаточно иметь ПСО в трех ортогональных двух горизонтальных и вертикальном направлениях. При этом используется предположение о статистической независимости компонент сейсмического отклика например, ПА, по которым получены ПСО 4,, 0. На практике часто приходится рассчитывать однотипное оборудование, расположенное в разных точках основной системы. ПА во многих точках сооружения. Выполняют расчет элемента оборудования по ЛСТ на один обобщенный трехкомпонентный ПСО. Иначе допускается по обобщенному ПСО синтезировать ПА, с использованием которой проводится классический динамический расчет. Нормы сейсмостойкого проектирования США 4, предписывают синтезировать сейсмические ПА с модулем коэффициента корреляции не более 0. ПА. Таким образом, при динамическом расчете оборудования на сейсмическое воздействие часто приходится использовать предположение о статистической независимости компонент сейсмического отклика. Однако сейсмические колебания грунта, проходя через упругую систему сооружение и его основание, видоизменяются. Поэтому гипотеза о статистической независимости компонент ПА требует проверки. Учет грунтового основания в модели при динамическом анализе зданий несомненно является одним из самых ответственных моментов. При таких расчетах определяются ПСО в качестве нагрузок на оборудование. Но если общепризнанно существенное влияния основания на ПСО при расчете на сейсмическое воздействие, то бытует мнение об их слабой зависимости от вариации грунтовых условий при таких высокочастотных ЭВДВ, как взрывная ударная волна ВУВ и удар самолета УС . Наряду с сейсмическим воздействием они способны создавать наибольшие нагрузки на конструкции, а их ПСО играют решающую роль при проектировании оборудования ,. Грунты представляют собой нелинейные среды, для которых соотношение между напряжениями и деформациями зависит от пути нагружения . Но в практических расчетах обычно грунт рассматривают как некоторую эквивалентную линейную вязкоупругую среду , 2. Для его задания в модели системы зданиеоснование необходимо определить динамические характеристики основания ДХО обобщенные жесткости и демпфирования для трех поступательных и трех вращательных движений. В общем случае, ДХО являются частотнозависимыми.