Различные системы координат используются при выводе перемещений, внутренних усилий, нагрузок на опоры, деформаций компенсаторов.
В СТАРТ-ПРОФ используется правая система координат. Система координат считается правой, если ось Y образуется поворотом оси X против часовой стрелки при взгляде с конца оси Z на угол 90 град. В принятой глобальной системе координат ось Z всегда направлена вверх. Сила тяжести действует по оси Z, но в противоположном направлении (рис. 1).
Все дополнительные нагрузки и воздействия (силы и перемещения) задаются в виде проекций на глобальные оси координат ОХ, ОY и ОZ, при этом положительными считаются направления, совпадающие с направлениями осей координат. Углы поворота и моменты считаются положительными, когда они направлены против часовой стрелки, если смотреть от конца оси, вокруг которой происходит поворот или действует момент.
Рис. 1. Глобальная (общая) система координат СТАРТ-ПРОФ и положительные направления сил, моментов, линейных перемещений и углов поворота
Нагрузки на опоры, перемещения узлов, деформации компенсаторов и внутренние усилия могут быть представлены в локальной системе координат Xm, Ym, Zm, связанной с осями участка (рис. 2).
Локальная ось Xm всегда направлена вдоль оси участка трубопровода, ось Zm перпендикулярна оси участка трубопровода и лежит в вертикальной плоскости, причем угол между глобальной осью Z и локальной Zm меньше или равен 900 (рис. 1, а). Ось Ym перпендикулярна осям Zm и Xm, образуя с ними правую тройку. Если участок вертикальный, то ось Xm совпадает с осью Z, ось Ym – с осью X, Zm – с осью Y (рис. 1, б).
В локальной системе координат удобно анализировать нагрузки на штуцера аппаратов, т.к. обычно требуются нагрузки вдоль оси штуцера, и поперек оси штуцера, причем штуцер может быть расположен в пространстве произвольно, в том числе и вертикально.
Также в локальной системе координат удобно анализировать деформации компенсаторов, т.к. обычно требуется определить осевую деформацию, угловую и поперечную.
Рис. 2. Глобальная (общая) система координат (X, Y, Z) и локальная (местная) система координат, связанная с осью участка (Xm, Ym, Zm)
Направления осей выбираются следующим образом:
вдоль оси - вдоль проекции оси трассы на горизонтальную плоскость (Xmm)
поперек - поперек оси трассы в горизонтальной плоскости (Ymm)
вертикальная (Zmm)
Локальные оси координат трассы не совпадают с локальными осями координат участков, примыкающих к опоре! Оси трассы всегда лежат в горизонтальной плоскости, и в вертикальной плоскости. Другими словами, независимо от того, с каким уклоном идет трубопровод, локальная система координат трассы остается неизменной.
В локальной системе координат креплений ("для строителей") удобно анализировать нагрузки на строительные конструкции, сваи и опоры линейных трубопроводов. Трубопровод часто идет с уклоном, а нагрузки на опоры требуются строго горизонтальные и строго вертикальные, поэтому локальная система координат ("для штуцеров") не подходит. Необходима нагрузка вдоль направления трассы, а не трубы. То есть вдоль проекции оси трубы на горизонтальную плоскость, а также строго вертикальная нагрузка и нагрузка поперек оси трассы.
