Расчет здания реакторного отделения АЭС в APM Civil Engineering
Здание реактоного отделения АЭС
Здание реакторного отделения представляет собой монолитную железобетонную конструкцию. В состав здания входит обстройка, расположенная вокруг герметичной защитной оболочки и собственно герметичная защитная оболочка. Конструкции обстройки отделены от герметичной защитной оболочки деформационным швом.
Здание обстройки РО представляет собой многоэтажную конструкцию, выполненную из сборно-монолитного железобетона. В качестве фундамента здания принята монолитная железобетонная плита. Наружные и внутренние стены обстройки выполнены из сборно-монолитного железобетона: наружных блок-ячеек заводского изготовления, служащих в качестве несъёмной опалубки и монолитного железобетона, уложенного между ними. Междуэтажные перекрытия выполнены из монолитного и сборно-монолитного железобетона. Перекрытия и стены образуют жёсткое соединение за счёт обеспечения длины анкеровки арматуры.
На определенном уровне в обстройке расположена монолитная железобетонная плита, которая совместно с фундаментом и вышележащими стенами образует жёсткую коробчатую конструкцию – стилобат, служащий основанием для герметичной защитной оболочки.
Защитная оболочка представляет собой герметичный объём, состоящий из вертикальной железобетонной цилиндрической части и сферического (шарового) предварительно напряжённого купола. Защитная оболочка установлена на монолитный железобетонный стилобат. Соединение герметичной защитной оболочки и стилобата выполнено жёстким.
Фундаментная часть (стилобат)
К фундаментной части здания относится стилобат, который состоит из собственно фундаментной плиты, монолитных стен и перекрытия жёстко соединённых между собой. Стены фундаментной части представляют собой конструкции, выполненные из монолитного железобетона с применением несъёмной опалубки в виде плоских железобетонных плит заводского изготовления.
Конструкции обстройки
Перекрытия обстройки
Перекрытия выполнены монолитными и сборно-монолитными, состоящими из сборных ребристых плит-оболочек и монолитного железобетона. Для сборно-монолитных перекрытий ребристые плиты-оболочки служат в качестве несъёмной опалубки.
Стены обстройки
Стенами обстройки служат монолитные и сборно-монолитные конструкции, состоящие из сборных блок-ячеек и уложенного между ними монолитного железобетона.
Конструкции герметичного объёма
Перекрытие герметичного объёма
Конструкции герметичного объёма расположены внутри защитной оболочки. Перекрытия внутри герметичного объёма выполнены из монолитного железобетона. Соединение монолитных перекрытий гермообъёма со стенами бассейна выдержки и перегрузки, шахтой «мокрой» перегрузки и шахтой реактора выполнено жёстким (за счёт обеспечения длины анкеровки арматуры).
Стены герметичного объёма
Стены герметичного объёма опираются на конструкцию стилобата и жёстко связаны с ним. Участки стен внутри герметичного объёма облицованы листовой углеродистой горячекатаной сталью.
Бассейн выдержки и перегрузки
Бассейн выдержки и мокрой перегрузки представляет собой монолитную железобетонную шахту. Шахта состоит из четырёх объединённых ячеек, составляющих совместно с шахтой реактора жёсткую железобетонную конструкцию.
Герметичность железобетонных конструкций обеспечивается за счёт устройства наружной и внутренней облицовки стальными листами. Внутренняя поверхность стен и днища дополнительно облицована листовой нержавеющей сталью толщиной. Облицовка из нержавеющей стали жёстко соединена с облицовкой из углеродистой стали за счёт приварки к закладным деталям.
Шахта «мокрой» перегрузки
Шахта «мокрой» перегрузки представляет собой монолитную железобетонную конструкцию, расположенную на стилобате.
Шахта реактора
Шахта реактора представляет собой цилиндрическую в плане монолитную железобетонную конструкцию. Стены шахты реактор облицованы листовой углеродистой сталью, которая использовалась в качестве несъёмной опалубки. По внутреннему объёму шахты реактора дополнительно устроена облицовка из коррозионностойкой стали.Конструкция шахты обеспечивает защиту энергетического оборудования от воздействий аварийных и сейсмических нагрузок, а также обеспечивает биологическую защиту во всех режимах эксплуатации.
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
Нагрузки на здание РО приняты в соответствии с требованиями ДБН В.1.2-2:2006, ДБН В.1.1-12-201Х, МТ-Т.0.03.326-13.
Расчёт на сейсмические воздействия проводится в соответствии с требованиями ДБН В.1.1-12-201Х, МТ-Т.0.03.326-13.
Значения прочностных характеристик бетона и арматуры применялись, в зависимости от коэффициента условий работы, учитывающие особенности работы бетона и арматуры в конструкции. Коэффициенты условий работы бетона и арматуры приняты на основании ДСТУ Б В.2.6-156:2010.
При расчете учитывались:
Постоянные нагрузки
- Собственный вес несущих конструкций;
- Боковое давление грунта на стены здания ниже отметки 0,000.
Переменные нагрузки
1. Переменные длительные нагрузки
- Вес стационарного оборудования
- Давление жидкости
2. Переменные кратковременные нагрузки
- Снеговая нагрузка
- Ветровая нагрузка
Эпизодические нагрузки
К эпизодическим нагрузкам, действующим на здание РО, 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).
Сочетания нагрузок для выполнения расчётов по первой и второй группам предельных состояний, а также для вычисления параметра HCLPF (характеристика граничной сейсмостойкости) выбираются в соответствии с требованиями ДБН В.1.2-2:2006, ДБН В.1.1-12-201Х, МТ-Т.0.03.326-13.
Проверка предельных состояний первой группы проводится на аварийное сочетание нагрузок, включающее предельные расчётные значения постоянных, длительных и кратковременных переменных нагрузок, а также нагрузок от сейсмических воздействий.
Проверка предельных состояний второй группы включает расчёт на аварийное сочетание, учитывающее эксплуатационные расчётные значения нагрузок.
Расчетная модель
Расчётная модель здания РО построена в соответствии с опалубочными рабочими чертежами, полученными от Заказчика.
Армирование несущих конструкций здания реакторного отделения задаётся в соответствии с арматурными рабочими чертежами.
При построении расчётной модели для стен, перекрытий, покрытия и фундаментной плиты использовались четырёхузловые и трёхузловые пластинчатые конечные элементы, для колонн внутри гермообъёма – стержневые конечные элементы. При построении шахты реактора использовались объёмные четырёхузловые конечные элементы.
Силовые граничные условия на конструкции здания РО задаются в соответствии с требованиями нормативных документов.
Кинематические граничные условия задаются в виде шарнирного закрепления узлов фундаментной плиты.
Результаты расчета
Расчёт на сейсмические воздействия проводится линейно-спектральным методом с использованием спектров горизонтальных и вертикальных ускорений. Собственные частоты и соответствующие им формы колебаний здания РО определялись МКЭ. Количество собственных частот, учитываемых в расчёте на сейсмические воздействия определялось в соответствии с требованиями нормативных документов.
В результате расчета определены максимальные главные растягивающие напряжения и вертикальные перемещения здания РО, а также его элементов.
Проведен расчёт вертикального и горизонтального армирования стен по первой группе предельных состояний для каждой отметки.
Выполнен расчёт по второй группе предельных состояний.
Итоги выполненного проекта
Выполнен расчёт на сейсмические воздействия здания реакторного отделения АЭС. Из результатов выполненных расчётов следует, что прочность здания РО АЭС при сейсмических воздействиях удовлетворяет требованиям ДБН В.1.1-12-201Х, МТ-Т.0.03.326-13 и ДСТУ Б В.2.6-156:2010.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа ответственных железобетонных конструкций.
