Коэффициенты для расчета расположенных в грунте конструкций балочного типа [2]

Коэффициент	Индекс типа волны k
	1	2	3
k k	1,0 1,6	2,0 1,0	1,0 1,0

Максимальную скорость движения частиц грунта при землетрясении можно определить как

(10.5)

Значение v₀ следует выбирать в зависимости от категории грунта по сейсмическим свойствам:

для грунта I категории v₀ = 0,91 м/с;

для грунта II категории v₀ = 1,2 м/с.

Категорию грунта по сейсмическим свойствам следует принимать в соответствии с нормами [2, см. приложение 1].

Значение F_t получают по формуле

(10.6)

где f_t — максимальная сила трения между конструкцией и грунтом на единицу длины; _k — длина волны k-го типа.

Значение а принимают на основе сейсмологических исследований с учетом конкретных сейсмотектонических и грунтовых условий площадки АЭС, на стадии обоснования инвестиций — в соответствии с рекомендациями норм [2, см. приложение 3]. Значения V_k и _k задают по результатам определения динамических свойств грунта площадки АЭС [2]. Допускается принимать значение V₃ равным 0,9V₂.

11. Вибропрочность

11.1. Расчет на вибропрочность

Расчет на вибропрочность проводят применительно к элементам конструкций, подвергающихся вибрационному нагружению.

Расчет на вибропрочность содержит:

1) определение спектра собственных частот колебаний и проверку условия их отстройки от детерминированных частот возмущения;

2) проверку на отсутствие виброударных взаимодействий элементов с целью исключения повышенного износа;

3) расчет на циклическую прочность с учетом вибронапряжений.

Рекомендуемые методы расчетно-экспериментальной оценки вибропрочности, а также расчет на циклическую прочность с учетом вибронагруженности проводят в соответствии с нормами 1 и РТМ 108.302.03–86 9.

11.2. Расчетно-экспериментальные методы оценки вибропрочности типовых элементов конструкций

11.2.1. Общие положения

В данном разделе пособия приводятся рекомендуемые нормами [1] методы расчетной и экспериментальной оценки параметров вибраций и вибропрочности оборудования трубопроводов АЭС, включая методы расчетной оценки собственных частот колебаний типовых элементов и экспериментальные методы определения вибронапряженности узлов на моделях и натурных элементах конструкций.

Мы не рассматриваем здесь вопросы, связанные с истиранием и износом элементов, вызываемыми вибрациями, а также процессы, параметры которых не остаются постоянными в течение заданного ресурса конструкции.

Для оценки собственных частот колебаний элементов оборудования используется ряд расчетных схем, относящихся к наиболее типичным узлам, таким, как трубопроводы (стержневые системы) и пластинки (пологие оболочки рассмотрены в нормах [1]).

Для оценки уровня вибраций и вибронапряженности в случае отсутствия расчетных методик и сведений о параметрах действующих динамических нагрузок применяются методы экспериментальных исследований, которые проводятся во всех режимах, предусмотренных программой пусконаладочных работ, включая начальный этап эксплуатации установок в стационарных режимах.

В качестве основного условия вибропрочности элементов конструкций рекомендуется частотная отстройка собственных колебаний от частот детерминированного возбуждения.

На основании экспериментальных данных о вибронапряженном состоянии элементов конструкций проводится расчет их долговечности.

В качестве детерминированных частот возбуждения принимают:

основную частоту вала насоса

(11.1)

где n — число оборотов вала, мин^–1;

частоту электромагнитных сил, вызванную наличием пазов в статоре и роторе приводных электродвигателей насосов,

(11.2)

где Z_рот — число пазов ротора;

частоту гидродинамических сил, определяемую количеством лопаток Z рабочего колеса насоса,

(11.3)

частоту гидродинамических сил, связанную со срывом вихрей при поперечном обтекании теплоносителем элементов конструкций,

(11.4)

где Sh — безразмерное число Струхаля (например, для одиночного стержня или цилиндра (трубы) оно принимается равным 0,2 для чисел Рейнольдса 3·10²…5∙10⁵); v — скорость потока; d — характерный размер обтекаемого элемента в поперечном сечении.

Возбуждение, связанное с пульсациями давлений и скоростей потока теплоносителя, в частности возникающими при продольном и косом обтекании элементов конструкций, определяется как процесс нагружения с широкополосным спектром, имеющим случайный характер. Обычно нагружение конструкции потоком рассматривают с учетом ряда детерминированных составляющих. В этом случае вибропрочность оценивают расчетом долговечности элементов по значениям амплитуд переменных напряжений, полученным экспериментально на моделях или натурных конструкциях.

Для сложных случаев расчета собственных частот колебаний пространственных и разветвленных стержневых систем могут быть использованы приближенные методики и рабочие программы, основанные на энергетическом и других методах.

При составлении схем (моделей) для расчета собственных частот колебаний конструктивные узлы реакторов, парогенераторов и трубопроводов представляют в виде простых элементов, таких, как стержневые системы, пластинки и пологие оболочки.

Системы трубопроводов, трубки, сплошные цилиндры, несущие балки произвольного сечения в расчетах рассматривают как балки или стержневые системы с заданными граничными условиями. Тепловые экраны представляют как пологие оболочки. Пластины, опорные плиты рассматривают как пластинки.

Запорно-регулирующую арматуру, установленную на трубопроводах и других конструктивных элементах, учитывают в расчетах как сосредоточенные массы.

Расчет собственных колебаний элементов проводят с учетом присоединенной массы теплоносителя, но без учета его движения при условии, что скорость потока v  0,3v_kr, где — критическая скорость потока теплоносителя, при которой наступает потеря устойчивости прямолинейного шарнирно опертого элемента трубопровода с длиной пролета l; EI — изгибная жесткость стержня; m — погонная масса теплоносителя.

При наружном обтекании одиночного элемента присоединенная масса принимается равной массе вытесненной жидкости.

Расчет собственных частот изгибных колебаний проводят без учета демпфирования систем.