Семейство программ СТАРТ. Назначение и состав

Программа СТАРТ предназначена для расчета прочности и жесткости трубопроводов различного назначения, имеющих произвольную конфигурацию в пространстве, при статическом и циклическом нагружении. Средствами программы рассчитываются как самокомпенсирующиеся трубопроводы, в которых компенсация температурных расширений обеспечивается гибкостью самой трубопроводной трассы, так и трубопроводы со специальными компенсирующими устройствами, выполненными в виде волнистых, линзовых или сальниковых компенсаторов.

Впервые программа СТАРТ была введена в промышленную эксплуатацию в 1967 году, а на современных персональных компьютерах эксплуатируется с 1992-го. На сегодня СТАРТ — одна из самых распространенных программ расчета прочности и жесткости трубопроводов различного назначения в России и странах СНГ. Ее используют более 600 организаций, общее число эксплуатирующихся копий превышает 1000. Пользователями программы являются ПКО крупных заводов, проектные организации химического, газового, энергетического профиля и ряда других отраслей. Широкое применение программа получила при проектировании, реконструкции и строительстве тепловых сетей.

Программа выпускается в четырех модификациях, различающихся по цене и количественным возможностям:

  • СТАРТ — для массового пользователя;
  • СТАРТ-Проф — для профессионалов, решающих большеразмерные задачи, а также для расчета трубопроводов, защемленных в грунте, длиной более километра;
  • СТАРТ-Лайт — облегченный вариант программы, предназначенный для решения небольших задач. Рекомендуется для использования в учебных целях (в вузах) и при подготовке исходных данных для последующего расчета с помощью СТАРТ;
  • СТАРТ-Экспресс — недорогой продукт, предназначенный для предварительных упрощенных расчетов на стадии конструирования трубопровода.

Требования, предъявляемые к расчетам прочности трубопроводов различного назначения, имеют свою специфику. Например, возможность рассчитывать трубопроводы, защемленные в грунте, важна для тех, кто имеет дело с магистральными нефтепроводами или тепловыми сетями новых конструкций, и практически не интересует тех, кто работает с трубопроводами воздушной прокладки (на опорах). Гибкая модульная архитектура программы позволяет соответствовать различным запросам и при покупке существенно экономить средства заказчика.

В основе программ СТАРТ, СТАРТ-Проф и СТАРТ-Лайт лежит обязательный базовый расчетный модуль. В программе СТАРТ это СТАРТ-Базовый, а в СТАРТ-Проф — СТАРТ-Базовый (вариант Проф).

При необходимости программная система может быть укомплектована дополнительными модулями, учитывающими специфические особенности проводимых расчетов. Дополнительные модули делятся на две категории: расчетные (СТАРТ-Грунт, СТАРТ — Назначенный ресурс и т. д.) и передачи (преобразования) данных (СТАРТ-DXF, СТАРТ-Word и т. д.). Набор этих модулей можно варьировать в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика. Состав и функциональные возможности дополнительных модулей подробно представлены на сайте www.truboprovod.ru.

Сам по себе базовый модуль уже позволяет выполнять расчеты трубопроводов произвольной конфигурации, но без участков бесканальной прокладки в грунте: такая возможность появляется при наличии дополнительного модуля СТАРТ-Грунт.

Помимо расчета трубопровода произвольной конфигурации существует рабочий инструментарий конструктора трубопровода — модуль СТАРТ-Элементы, который поставляется и в виде самостоятельной программы под названием СТАРТ-Экспресс.

Эта программа выполняет оценку прочности в объеме требований действующих норм для типовых схем: повороты Г- и Z-образной формы, участки с П-образными компенсаторами, а также типовые схемы врезок ответвлений в основную магистраль с учетом влияния длин прилегающих участков. Она также позволяет определять расстояние между опорами и расстояние между стартовыми компенсаторами, производить проверку местной и общей устойчивости труб, герметичности фланцевых соединений, определять толщину стенки и проверять на внутреннее давление трубы, различные типы отводов, тройников, переходов. Программа призвана полностью освободить проектировщика от необходимости применять ручные инструменты (номограммы, таблицы, пособия и т. д.) для оценки прочности и компенсирующей способности трубопроводов на стадии их конструирования. СТАРТ-Экспресс создан в расчете не только на опытного проектировщика, но и на исполнителя средней квалификации, который не обязательно должен ориентироваться во всех тонкостях применения нормативных документов, касающихся прочности трубопроводов.

Возможности СТАРТ 4.60

После почти года напряженной работы НТП «Трубопровод» завершает подготовку к выпуску новой версии программы — СТАРТ 4.60 — и, возможно, к моменту выхода этой статьи о завершении работ над этой версией уже будет объявлено официально. Долгое ожидание пользователей не было напрасным: по отношению к своим предшественницам это программа более высокого уровня. Реализованы совершенно новые возможности, а также полностью переработан пользовательский интерфейс. Среди всех изменений выделим наиболее существенные:
  • Разработана новая подробная контекстная справочная система (рис. 1). В ней не только содержится подробное описание интерфейса программы, но и представлены теоретические аспекты заложенных в СТАРТ алгоритмов (методическая часть), а также практические рекомендации по применению программы.
  • Теперь в графическом окне можно увидеть деформированный вид трубопровода от приложенных нагрузок и воздействий при различных расчетных состояниях трубопровода (рис. 2). Также доступна анимация деформаций трубопровода при переходе из монтажного в рабочее, а затем в холодное состояние. Деформированный вид трубопровода может быть изображен как в виде осевой линии, так и в объеме. Одновременно на схеме могут быть показаны осевые линии в монтажном, рабочем и холодном состояниях. Для любой точки на оси трубопровода можно по щелчку мыши увидеть значения перемещений.
  • Полностью переработан пользовательский интерфейс. Теперь он более «дружественный»: удобный, продуманный и интуитивно понятный (рис. 2−4).
Рис. 1. Контекстная справочная система СТАРТ
Рис. 1. Контекстная справочная система СТАРТ
Рис. 2. Исходный (осевая линия) и деформированный (в объеме) вид трубопровода, таблица напряжений в трубопроводе (внизу)
Рис. 2. Исходный (осевая линия) и деформированный (в объеме) вид трубопровода, таблица напряжений в трубопроводе (внизу)

Кроме того, в новой версии:

  • снято ограничение по количеству узлов. Теперь допустимое число узлов для всех программ семейства СТАРТ равно 32 000;
  • снято ограничение, требующее обязательного наличия в системе хотя бы одной мертвой опоры;
  • в модуле СТАРТ-Элементы добавлен расчет устойчивости криволинейных участков в грунте по СНиП 2.05.06−85;
  • в модуле СТАРТ-Элементы используется уточненная методика расчета расстояния между стартовыми компенсаторами. Теперь эти расстояния получаются больше;
  • изменена методика расчета напряжений в тройниках: усилия и напряжения теперь определяются не в точке пересечения осей ответвления и магистрали, а в точке примыкания ответвления к поверхности магистрали;
  • добавлен учет просадки грунта для трубопроводов бесканальной прокладки;
  • добавлена возможность раздельно задавать смещения опор от присоединенного оборудования в рабочем состоянии, в состоянии испытаний и от других воздействий (например, от просадки опор или оборудования);
  • добавлен контроль допустимых деформаций и перекоса для осевых, угловых и сдвиговых компенсаторов;
  • добавлена возможность вывода списка и количества всех элементов и деталей трубопровода;
  • улучшен логический контроль исходных данных перед расчетом, теперь программа предупреждает о возможных проблемах и неточностях в расчетной схеме.

Новый пользовательский интерфейс

Внешний вид интерфейса существенно переработан. Более продуманной стала структура меню, обновились пиктограммы на панели инструментов.

Таблицы результатов расчета (напряжений, нагрузок на опоры и т. д.) теперь могут быть показаны одновременно с расчетной схемой трубопровода в плавающем окне (рис. 2).

Добавлено окно Ошибки и предупреждения (рис. 3), в котором выводится список всех ошибок, обнаруженных модулем логической проверки исходных данных, выданных пользователю предупреждений, а также примечаний после выполнения расчета.

Если модуль логической проверки исходных данных обнаружил ошибки, то выполнение расчета невозможно до тех пор, пока они не будут устранены. Предупреждения служат для информирования расчетчика о возможных проблемах и неточностях, которые непосредственно не влияют на возможность выполнения расчета. При отсутствии ошибок и наличии предупреждений расчет может быть выполнен.

Примечания выводятся после расчета трубопровода и появляются в случае невыполнения условий прочности, жесткости, устойчивости, осевого хода компенсаторов и т. д. в участках и фасонных деталях трубопровода.

При выделении соответствующей строки списка ошибок и предупреждений (однократный щелчок мыши) в графическом окне автоматически выделяется соответствующий участок или узел, а при двойном щелчке открывается диалоговое окно редактирования свойств этого участка или узла. Для примечаний после двойного щелчка открывается таблица результатов (напряжений, нагрузок на опоры и т. д.) и выделяется соответствующая строка.

Благодаря перечисленным возможностям работать с программой СТАРТ стало намного удобнее и быстрее.

Рис. 3. Интерфейс программы СТАРТ, окно «Ошибки и предупреждения»

Обновились также модуль СТАРТ-Элементы и программа СТАРТ-Экспресс. Все доступные виды расчетов собраны в смысловые группы в виде дерева (рис. 4), удобно переключаться между различными нормативными документами.

Рис. 4. Интерфейс модуля СТАРТ-Элементы (и программы СТАРТ-Экспресс). Вычисление компенсируемой длины для П-образного компенсатора из труб

Также в новой версии:

  • добавлена возможность вставки фасонных деталей и опор сразу в группу выделенных узлов;
  • можно копировать фрагменты трубопровода из одного окна программы СТАРТ в другое через буфер обмена;
  • добавлены закладки для всех окон программы СТАРТ, стало удобнее переключаться между открытыми окнами;
  • в настройках программы добавлена опция Всегда вычислять перемещения в узлах. Эта возможность позволяет автоматически заказывать расчет перемещений в узлах трубопровода при их создании;
  • добавлена возможность выбора режима сохранения результатов в файл. Теперь пользователь имеет возможность самостоятельно выбирать, будет ли СТАРТ автоматически сохранять файл перед запуском расчета или нет;
  • добавлена возможность определения расстояния между любыми двумя узлами расчетной схемы;
  • в диалоговом окне свойств отвода появилась возможность увидеть значение веса отвода, вычисленного программой автоматически;
  • улучшен алгоритм выбора центра модели при вращении;
  • добавлена возможность вращения модели вокруг произвольной выбранной пользователем точки;
  • теперь можно выводить на печать таблицы перемещений, деформаций компенсаторов и нагрузок на опоры только в глобальной системе координат или одновременно в глобальной и локальной системах;
  • внесено множество других улучшений интерфейса, исправлены отдельные недостатки и неточности.

Что дальше?

Программа СТАРТ непрерывно развивается и совершенствуется. Многие изменения вносятся по просьбам и замечаниям пользователей. Присылайте пожелания!

В ближайших версиях планируется реализовать:

  • новый нормативный документ Ассоциации «Ростехэкспертиза» СА 03−003−07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов». Этот документ содержит изменения и дополнения к СТП 09−04−02 (001-СТП/A), выпущенному в 2004 году взамен РТМ 38.001−94 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов»;
  • новый стандарт по расчетам на прочность трубопроводов тепловых сетей (готовится к выпуску взамен РД 10−400−01), в том числе расчет на прочность трубопроводов из гибких полимерных труб;
  • расчет трубопроводов на сейсмические воздействия по методике, разработанной НТП «Трубопровод». Методика применима как для надземных трубопроводов в зданиях и на наружных установках, так и для протяженных трубопроводов, в том числе и защемленных в грунте. При этом методика учитывает тот факт, что длина трубопровода соизмерима c длиной сейсмических волн, когда неприменима гипотеза жесткой платформы;
  • расчет переходов и косых стыков на изгиб (учет концентрации местных напряжений);
  • дерево проекта, где в удобной форме будут представлены все исходные данные и результаты расчета;
  • построение эпюр внутренних усилий в трубопроводе.

Виктор Магалиф,
Алексей Матвеев,
Алексей Бушуев,
Евгений Шапиро
НТП «Трубопровод»
Тел.: (495) 737−3616
E-mail: start@truboprovod.ru
Internet: www.truboprovod.ru