Расчет на сейсмостойкость
Сейсмическая активность представляет серьезную угрозу для промышленных объектов, зданий и оборудования, особенно на атомных электростанциях (АЭС) и других критически важных сооружениях.
Расчет на сейсмостойкость — это обязательный этап проектирования, направленный на обеспечение надежности и безопасности при землетрясениях.
Данный этап проектирования оборудования, строительных конструкций и технологических систем является критически важным и от него напрямую зависит безопасность людей и сохранность имущества.
Что такое расчет на сейсмостойкость
Расчет на сейсмостойкость — это комплекс инженерных мероприятий, направленных на определение поведения конструкции или оборудования под действием сейсмических нагрузок. Такие расчеты позволяют оценить, выдержит ли объект заданное землетрясение, будут ли его деформации и перемещения допустимыми, не произойдет ли разрушение или потеря работоспособности.
Особенно важен сейсмический анализ для следующих объектов:
• Энергетическое оборудование, включая реакторные установки.
• Металлические и железобетонные строительные конструкции.
• Резервуары, трубопроводы, системы вентиляции и опоры оборудования.
• Промышленные и гражданские здания, расположенные в сейсмоопасных районах.
Особенно важен сейсмический анализ для следующих объектов:
• Энергетическое оборудование, включая реакторные установки.
• Металлические и железобетонные строительные конструкции.
• Резервуары, трубопроводы, системы вентиляции и опоры оборудования.
• Промышленные и гражданские здания, расположенные в сейсмоопасных районах.
Зачем нужен расчет на сейсмостойкость
Сейсмические колебания представляют серьезную угрозу для оборудования, зданий и сооружений. Даже относительно слабые землетрясения могут вызвать аварийные повреждения, деформации, разрушение опорных элементов, разгерметизацию трубопроводов, выход из строя систем управления. Особенно высоки риски на объектах повышенной опасности, таких как атомные станции, химические производства, энергетические и инфраструктурные объекты.
Расчет на сейсмостойкость позволяет:
• Оценить устойчивость оборудования и конструкций к сейсмическим нагрузкам.
• Выявить наиболее уязвимые элементы.
• Разработать мероприятия по усилению и защите.
• Обосновать надежность конструкции для экспертизы и надзорных органов.
Расчет на сейсмостойкость позволяет:
• Оценить устойчивость оборудования и конструкций к сейсмическим нагрузкам.
• Выявить наиболее уязвимые элементы.
• Разработать мероприятия по усилению и защите.
• Обосновать надежность конструкции для экспертизы и надзорных органов.
Что учитывается при расчете
Расчет на сейсмостойкость выполняется с учетом нормативных требований (СП 14.13330.2018, НП‑031‑01, ПНАЭ Г‑7‑002‑86, ГОСТ 30546.1‑98 и др.), параметров площадки строительства и характеристик проектируемого объекта. В анализ включаются:
• Сейсмичность района (балльность, спектры ускорений, грунтовые условия).
• Масса и конфигурация конструкции.
• Жесткость и демпфирование элементов.
• Особенности креплений, соединений и опор.
• Специфика технологических нагрузок.
• Режим работы оборудования и вероятность резонансных колебаний.
Для сложных объектов используются методы спектрального анализа, либо метод динамического анализа с использованием метода конечных элементов (МКЭ).
• Масса и конфигурация конструкции.
• Жесткость и демпфирование элементов.
• Особенности креплений, соединений и опор.
• Специфика технологических нагрузок.
• Режим работы оборудования и вероятность резонансных колебаний.
Для сложных объектов используются методы спектрального анализа, либо метод динамического анализа с использованием метода конечных элементов (МКЭ).
Методы расчета на сейсмостойкость
Нормативной документацией устанавливаются три метода обоснования прочности и работоспособности при сейсмических воздействиях:
1. Статический метод
При расчете статическим методом пренебрегают вынужденными колебаниями конструкции, то есть рассматривают ее как абсолютно твердое тело. Такое допущение может быть принято если все собственные частоты конструкции выше частот воздействия.
Такой расчет проводится путем приложения инерционной нагрузки, равной спектральному ускорению соответствующему, собственной частоте конструкции, либо ускорению нулевого периода (значение спектрального ускорения, при котором кривая спектра ответа приближается к горизонтальной прямой).
2. Линейно-спектральный метод
В настоящее время для сейсмических расчетов конструкции, в том числе сооружений и оборудования АЭС, наиболее широко применяется линейно-спектральный метод.
Данный метод основан на разложении системы дифференциальных уравнений движения по собственным формам. Для расчета используется исходное сейсмическое воздействие, заданное в виде спектров отклика.
3. Метод динамического анализа
Метод динамического анализа основан на интегрировании по времени уравнений движения конструкции. При динамическом анализе в качестве нагружающего фактора используются зависимости движения основания от времени.
Важнейшим параметром для динамического анализа является шаг интегрирования (приращение времени между расчетными моментами времени). Величина данного параметра должна выбираться аккуратно, так как это определяет точность решения. Размер шага интегрирования должен быть достаточно малым чтобы отследить частоту отклика, частоту контакта (при наличии), эффекты распространения волн (если необходимо учитывать), нелинейность отклика (пластичность, статус контакта).
1. Статический метод
При расчете статическим методом пренебрегают вынужденными колебаниями конструкции, то есть рассматривают ее как абсолютно твердое тело. Такое допущение может быть принято если все собственные частоты конструкции выше частот воздействия.
Такой расчет проводится путем приложения инерционной нагрузки, равной спектральному ускорению соответствующему, собственной частоте конструкции, либо ускорению нулевого периода (значение спектрального ускорения, при котором кривая спектра ответа приближается к горизонтальной прямой).
2. Линейно-спектральный метод
В настоящее время для сейсмических расчетов конструкции, в том числе сооружений и оборудования АЭС, наиболее широко применяется линейно-спектральный метод.
Данный метод основан на разложении системы дифференциальных уравнений движения по собственным формам. Для расчета используется исходное сейсмическое воздействие, заданное в виде спектров отклика.
3. Метод динамического анализа
Метод динамического анализа основан на интегрировании по времени уравнений движения конструкции. При динамическом анализе в качестве нагружающего фактора используются зависимости движения основания от времени.
Важнейшим параметром для динамического анализа является шаг интегрирования (приращение времени между расчетными моментами времени). Величина данного параметра должна выбираться аккуратно, так как это определяет точность решения. Размер шага интегрирования должен быть достаточно малым чтобы отследить частоту отклика, частоту контакта (при наличии), эффекты распространения волн (если необходимо учитывать), нелинейность отклика (пластичность, статус контакта).
Статьи на данную тему
Особенности обоснования сейсмостойкости оборудования АЭС
Поверочный расчет зданий и сооружений на контрольное землетрясение
Наши проекты
Расчет на прочность и сейсмостойкость теплообменника для АЭС
Расчет на прочность строительной металлоконструкции
Расчет на сейсмостойкость силоса для гипса
Расчет на прочность и сейсмостойкость мостового крана
Расчет на прочность арматуры для АЭС
Расчет на прочность сильфонных компенсаторов
Расчет на прочность дымовой трубы с учетом ветрового резонанса