Расчет оболочки реакторного отделения АЭС в APM Civil Engineering
Защитная оболочка реакторного отделения
Герметичная защитная оболочка (ЗО) предназначена для предотвращения или ограничения распространения радиоактивных веществ или излучений, выделяющихся при авариях, за установленные проектом границы.
ЗО представляет собой герметичный объём, состоящий из вертикальной железобетонной цилиндрической части (монолитный железобетонный предварительно напряжённый цилиндр) и сферического (шарового) преднапряжённого купола.
ЗО установлена на фундаментную негерметичную часть здания (фундаментную плиту). Сопряжение цилиндра и сферического купола выполнено с применением утолщённого опорного кольца.
Цилиндрическая и купольная части ЗО армированы арматурными канатами (армоканатами).
Цилиндрическая часть
Основанием для цилиндрической части служит монолитный железобетонный стилобат. Конструкция цилиндрической части ЗО является предварительно напряжённой. Предварительное напряжение цилиндрической части обеспечивается с помощью геликоидально-петлевого армирования. Анкеровка арматурных канатов в нижней зоне цилиндрической части осуществляется в стилобат, а в верхней – в монолитный кольцевой карниз.
Купольная часть
Купольная часть ЗО также представляет собой предварительно напряжённую железобетонную конструкцию. Предварительное напряжение обеспечивается за счёт ортогонально-петлевого армирования. Анкеровка арматурных канатов купольной части осуществляется в кольцевой карниз.
Расчет здания выполнялся согласно:
- Справочное пособие «Проектирование подпорных стен и стен подвалов» к СНиП 2.09.03-85 «Сооружение промышленных предприятий».
- ДБН В.2.1-10-2009 «Основания и фундаменты зданий и сооружений».
- ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования».
- NUREG/CR-0098 «Development of criteria for seismic review of selected nuclear power plants».
- ДБН В.1.1-12-201Х «Строительство в сейсмических районах Украины».
- МТ-Т.0.03.326-13 «Методика расчётного анализа сейсмостойкости элементов действующих АЭС в рамках метода граничной сейсмостойкости».
- ДСТУ Б В.2.6-156:2010 «Бетонные и железобетонные конструкции из тяжёлого бетона. Правила проектирования».
- ДБН В.2.6-198:2014 «Стальные конструкции. Нормы проектирования».
Целью расчета является проведение расчета на сейсмические воздействия.
Расчет проводился в программном продукте APM CivilEngineering.
Исходные данные
При расчете оболочки необходимо учесть следующие нагрузки, приведенные ниже.
Постоянные нагрузки
К постоянным нагрузкам относится собственный вес несущих конструкций.
Переменные нагрузки
1. Переменные длительные нагрузки
К данным нагрузкам относится температура окружающей среды в режиме НУЭ внутри защитной оболочки, вызванная технологическим воздействием.
2. Переменные кратковременные нагрузки
К кратковременным нагрузка следует относить снеговую нагрузку, при этом закон изменения снеговой нагрузки на купольной части герметичной оболочки задаётся в соответствии с требованиями ДБН В.1.2-2:2006.
Эпизодические нагрузки
1. К эпизодическим нагрузкам, действующим на конструкцию герметичной оболочки, относятся сейсмические воздействия. Исходными данными для выполнения расчёта линейно-спектральным методом являются обобщённые спектры ответа (в рассматриваемом случае графики зависимости ускорения, передаваемого на сооружение, от частоты собственных колебаний).
2. Нагрузки в режиме нарушения нормальных условий эксплуатации: полное внутреннее давление среды и повышенная температура внутри защитной оболочки.
Расчетная модель
Расчётная модель ЗО построена в соответствии с опалубочными рабочими чертежами, полученными от Заказчика.
При построении расчётной модели для цилиндрической и купольной части ЗО использовались четырёхузловые и трёхузловые пластинчатые конечные элементы. При построении кольцевого карниза использовались объёмные четырёхузловые конечные элементы, а для арматурных канатов – конечный элемент «канат».
Армирование купольной части ЗО задавалось в соответствии с арматурными рабочими чертежами.
Силовые граничные условия на конструкции ЗО реакторного отделения задавались в соответствии с нормативными документами.
Кинематические граничные условия задавались в виде жёсткого защемления узлов цилиндрической части защитной оболочки в местах её опирания на стилобат.
Результаты расчета
Расчёт на сейсмические воздействия проводился линейно-спектральным методом с использованием спектров горизонтальных и вертикальных ускорений. Собственные частоты и соответствующие им формы колебаний ЗО определялись МКЭ. Количество собственных частот, учитываемых в расчёте на сейсмические воздействия определялось в соответствии с требованиями ДБН В.1.1-12-201Х «Строительство в сейсмических районах Украины». В качестве результатов расчета приведены максимальные главные растягивающие напряжения (σ1) и перемещений ЗО, а также её элементов в отдельности.
Выполнен проверочный расчёт купольной и цилиндрической части по первой группе предельных состояний на сочетания нагрузок НУЭ+МРЗ и ННУЭ+МРЗ.
По результатам расчета радиального и кольцевого армирования выведены коэффициенты использования арматуры.
Выведены результаты расчёта интегрального параметра сейсмостойкости HCLPF согласно с МТ-Т.0.03.326-13 «Методика расчётного анализа сейсмостойкости элементов действующих АЭС в рамках метода граничной сейсмостойкости».
В рамках выполнения проекта представлены результаты расчёта задачи нестационарной теплопроводности для режимов работы НУЭ и ННУЭ. По результатам расчёта получено распределение температурных полей по толщине стенки цилиндрической и купольной частей защитной оболочки.
Итоги выполненного проекта
Выполнен расчёт на сейсмические воздействия герметичной оболочки реакторного отделения энергоблока АЭС.
Из результатов выполненных расчётов следует, что прочность герметичной оболочки при сейсмических воздействиях отвечает требованиям ДБН В.1.1-12-201Х, МТ-Т.0.03.326-13, ДСТУ Б В.2.6-156:2010, ПНАЭ Г-10-007-89.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа ответственных железобетонных конструкций.
