サポートの設計は熱廃棄ボイラーの燃焼ガスノズル接続部の荷重を制限しなければなりません。ノズルの最大許容荷重は次のようになっています:
Faxial = 1500 lb.
Fshear = 500 lb.
Mtorsion = 10000 ft. lb.
Mbending = 5000 ft. lb.
この例では、構造物鋼材入力ファイル SUPP2.str をテキストファイルで作成します。構造物鋼材プロセッサは、このファイルを CAESAR II モデルに変換します。
配管系と構造物のチェックを次の 4つの図面から行います:
テキストエディタを用いて構造物入力の ASCII ファイルを作成する (Create the structural input ASCII file using a text editor)
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テキストエディタを用いて、モデルのパラメータを次のように入力します:
UNIT ENGLISH.FIL
;DEFINE SECTIONS
SECID 1 W24X104
SECID 2 W18X50
;DEFINE MATERIALS
MATID 1 YM=29E6 POIS=0.3 G=11.6E6 DENS=0.283
;COLUMN STRONG AXIS ORIENTATION
ANGLE=90
;VERTICAL COLUMNS
EDIM 230 235 DY=10-
EDIM 235 220 DY=13-10
EDIM 200 205 DY=10-
EDIM 205 210 DY=13-10
;SLOPED COLUMNS
EDIM 245 250 DX=8.392- DY=10-
EDIM 260 255 DX=8.392- DY=10-
EDIM 250 220 DX=11.608- DY=13-10
EDIM 255 210 DX=11.608- DY=13-10
MAKE BEAMS DEFAULT SECTION
DEFAULT SECID=2;
EDIM 235 240 DZ=-2.5-
EDIM 240 205 DZ=-2.5-
EDIM 220 215 DZ=-2.5-
EDIM 215 210 DZ= -2.5-
EDIM 250 255 DZ=-5-
;THE FINAL SET OF HORIZONTAL BEAMS
;ALONG THE X AXIS HAVE A
;STANDARD STRONG AXIS ORIENTATION
ANGLE=0
EDIM 250 235 DX=11.608-
EDIM 255 205 DX=11.608-
;ANCHOR THE BASE NODES
FIX 200 TO=260 BY=30 ALL
FIX 245 ALL
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データが処理されると、Microsoft社 の Notepad (メモ帳) ではこのファイルには改行が表示されず、有効なデータが残っていることがあります。もっと強力なエディターであれば、個々の行を表示できます。
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ASCII テキストの編集については、ASCII テキストファイルのルール (ASCII Text File Rules) を参照してください。
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ファイルを SUPP2.str と名前を付けて保存します。
構造物入力ファイルを構造物鋼材モデラーに読み込む (Import the structural input file into the Structural Steel Modeler)
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CAESAR II メインウィンドウリボンの ファイル (File) > 開く (Open) をクリックします。
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ファイルの種類 (File of type) を Structural (*.str) に変更し、作成したファイル SUPP2.str を選択します。開く (Open) をクリックします。
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CAESAR II メインウィンドウリボンの ホーム (Home) > 入力 (Input) > 構造物入力 (Structural Input) をクリックします。
構造物モデル SUPP2.str が開きます。
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モデルが正しいことを確認したら、File > Save を選択して Yes をクリックし、モデルを保存します。
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Model Generation Status ダイアログのすべてのチェックボックスを選択して、OK をクリックします。
CAESAR II が入力をチェックします。エラーチェックで致命的なエラーがなければ、ソフトウェアは実行ファイルを書き出します。ユーザーはモデルを配管系解析で使用したり、構造物モデルだけを単独で解析したりできます。この例では、構造物モデルを配管系モデルとともに解析します。
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CAESAR II Structural Modeler ダイアログを閉じて、CAESAR II メインウィンドウに戻ります。
例#2 に配管系データを入力する (Input piping data for Example #2)
次に、新しい配管系ジョブとして解析するための配管システムを入力します。
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CAESAR II メインウィンドウリボンの ファイル (File) > 新規作成 (New) をクリックします。
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ファイルの種類 (File of type) を Piping Input (*.c2) に変更して、この例ではファイル名を PIPE2 と入力します。
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CAESAR II データフォルダーを選択して、OK をクリックします。
ダイアログが表示されます。現在の単位系を表示 (Review Current Units) ダイアログが表示されます。
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現在の単位系が English であることを確認して、OK をクリックします。
配管系入力モデル PIPE2.c2 が開きます。
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グラフィックスビューの左にある 基本配管入力 (Classic Piping Input) タブをクリックします。
以下に示す入力エコー レポートを利用して、配管入力データを入力します。いかに早く配管入力データを入力するかについては、基本配管入力ダイアログでのファンクションキー操作 (Navigating the Classic Piping Input Dialog Box using the Function Keys) を参照してください。
PIPE DATA
From 5 to 10 DX= 6.417 ft.
PIPE
Dia = 30.000 in. Wall= .375 in.
GENERAL
T1= 850 F Mat= (186)A335 P5
Insul Thk= .000 in.
BEND at "TO" end
Radius= 45.000 in. (LONG)
RESTRAINTS
Node 5 ANC
ALLOWABLE STRESSES
B31.3 (2008)
----------------------------------------------------------
From 10 to 15 DY= -8.000 ft.
----------------------------------------------------------
From 15 to 20 DY= -13.833 ft
----------------------------------------------------------
From 20 to 25 DY= -8.000 ft.
BEND at "TO" end
Radius= 45.000 in. (LONG)
----------------------------------------------------------
From 25 to 30 DX= 10.000 ft.
RESTRAINTS
Node 30 +Y
----------------------------------------------------------
From 30 To 35 DX= 30.000 ft.
RESTRAINTS
Node 35 +Y
----------------------------------------------------------
From 35 To 40 DX= 10.000 ft.
BEND at "TO" end
Radius= 45.000 in. (LONG)
----------------------------------------------------------
From 40 To 45 DZ= -3.750 ft.
----------------------------------------------------------
From 45 To 50 DZ= -4.000 ft.
PIPE
Dia= 30.000 in. Wall= .375 in.
Insul Thk= .000 in.
REDUCER
Diam2= 36.000 in. Wall2= .375 in.
----------------------------------------------------------
From 50 To 55 DZ= -20.000 ft.
PIPE
Dia= 36.000 in. Wall= .375 in.
Insul Thk= .000 in.
----------------------------------------------------------
From 55 To 60 DZ= -20.000 ft.
----------------------------------------------------------
From 60 To 65 DZ= -10.000 ft.
RESTRAINTS
Node 65 ANC
----------------------------------------------------------
From 15 To 115 DX= -2.500 ft.
PIPE
Dia= 30.000 in. Wall= .375 in.
Insul Thk= .000 in.
RIGID Weight= .00 lb.
RESTRAINTS
Node 115 X Cnode 215
Node 115 Z Cnode 215
----------------------------------------------------------
From 20 To 120 DX= -2.500 ft.
RIGID Weight= .00 lb.
RESTRAINTS
Node 120 X Cnode 240
この配管入力例では、2つの重量を持たない剛体要素が、パイプの中心線から構造物の接続点までの節点 15 から 115 と節点 20 から 120 にあります。
データのエンド側にある 115 と 120 にある 2つの拘束はパイプの節点であり、その接続節点 (CNodes) である 215 と 240 が SUPP2 での構造物鋼材節点になります。
配管系を構造物に接続する (Connect the pipe to the structure)
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基本配管入力 (Classic Piping Input) ダイアログで 環境設定 (Environment) > 構造物モデルの取り込み (Include Structural Input Files) を選択します。
Include Structural Files ダイアログが表示されます。
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取り込む構造物モデルの名前 (この例では SUPP2) を入力します。
名前を入力して 追加 (Add) をクリックするか、または 参照 (Browse) をクリックしてファイル (.str または 圧縮された .c2s 拡張子のファイル) を選択し、OK をクリックします。
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配管と構造物がお互いに適切に配置されないときには、次のいずれかの状態になっていると考えられます:
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接続節点が正しく定義されていない。
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環境設定エディタ (Configuration Editor) で Connect Geometry Through CNodes オプションが True に設定されていない。詳細は、環境設定オプション (Configuration Options) の Connect Geometry Through CNodes (接続節点での接続形状) を参照してください。
Pipe2 では次のように配管と構造物が表示されます:
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配管と構造物がお互いに関連を持って配置されたら、配管系入力データの作成 (Generate piping input) ダイアログを終了して、エラーチェックを実行します。
エラーチェックは配管と構造物の両方に対して行われます。解析のための実行ファイルは構造物の情報を含んで作成されます。
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デフォルトの荷重ケースを用いて解析を実行します。
荷重ケース 1、W+T1 (OPE) の拘束レポートを以下に示します:
固定点 5 の荷重が許容値を超えています。構造物鋼材フレームと配管サポート構造は満足できるものではありません。
この例では、構造物の変形が配管の変形に比べて小さくなっています。配管はボイラーノズルから離れるように下向きに熱伸びが生じています。
配管が拘束のトップで構造物の上部を+X方向へ引っ張り、拘束のボトムで構造物を-X方向へ押していることがわかります。これらの変形はボイラーノズルの大きな荷重に起因しています。構造物の鉛直方向サポートは、さらに接近して見なければわかりません。
節点 30 と 35 の鉛直支持が影響していると思われるので、構造物の鉛直方向の支持位置を再配置することが望ましいでしょう。たとえば、配管の節点 25 から 40 のセンターラインに合うようにして、X方向の支持となるように構造物の下部支持節点 120 を下げてみてください。