книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов

где // - коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), для стали //=0,3.

Для участков подземного трубопровода у мест выхода на поверхность на поворотах, где не обеспечивается полное защемление грунтом, а также для надземных трубопроводов, в которых предусмотрена компенсация температурных деформаций

где ппр- коэффициент надежности по нагрузке от веса продукта (ппр=1,0), а при расчетах на продольную устойчивость и устойчивость положения (ляя=0,95);

р газ- плотность газа, кг/м3 при температуре 0 °С и давлении 0,1 МПа; g-

ускорение свободного падения, g= 9,81 м/с2; D en- внутренний диаметр трубы,

3. Температурные воздействия вызывают в полностью защемленном подземном или надземном трубопроводе продольные напряжения, определяемые при коэффициенте надежности по нагрузке я, =1,0 по формуле:

где а, - коэффициент линейного расширения металла труб, для стали <2^=0,000012 град"1; А/ - расчетный температурный перепад,

Здесь t3 - максимальная (или минимальная) возможная температура стенок трубы в процессе эксплуатации определяется в технологической части проекта; /ф наименьшая (/*) или наибольшая (tm) температура, при которой

фиксируется расчетная схема трубопровода (при известном календарном сроке замыкания трубопровода tф находится в Справочнике по климату России),

где /х,/,7 - нормативные температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года (Приложение П),

воздуха, принимаемые по СНиП 2.01.07-85* [112] или СНиП 23-01-99 [121] в

температурный перепад можно принять ± 40 °С, надземных - ± 50 °С.

К кратковременным относятся нагрузки и воздействия, действие которых может длиться от нескольких секунд до нескольких месяцев.

4. Снеговая нагрузка qc, приходящаяся на единицу длины надземного трубопровода, подсчитывается по формуле:

где пс- коэффициент надежности по нагрузке от веса снегового покрова,

пс=1,4; р" нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности на уровне прокладки трубопровода, Па; В г-

ширина горизонтальной проекции надземного трубопровода, В г = 0,77D ir

Значение р" находится следующим образом:

где р"„ - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по СНиП 2.01.07-85* [112] в зависимости от района строительства (Приложение П):

сс- коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к весу снегового покрова на единицу поверхности площади на уровне прокладки трубопровода, для одиночного трубопровода сс=0,4.

5. Гололедные нагрузки для случаев, когда возможно обледенение надземного трубопровода, рассчитываются по формуле:

где qned и q"ed - соответственно расчетная и нормативная нагрузки, Н/м;

плед - коэффициент надежности по гололедной нагрузке, ялвд=1,3; 6- толщина слоя гололеда, нм, принимаемая согласно СНиП 2.01.07-85* [112] в зависимости от района строительства (Приложение П):

где v - коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра, принимаемый для существующих диаметров в зависимости от длины трубопровода L :

Ç - коэффициент пульсаций давления ветра, принимаемый в зависимости от высоты положения трубопровода; £ коэффициент динамичности, определяемый по графику на рис.2.2 в зависимости от параметра

В формуле (2.28) значение ^'берется в Па, первая частота собственных колебаний / к- в Гц. Величину f K рассчитывают с учетом конструктивной схемы прокладки трубопровода. Так, для балочных систем с жесткими опорами

где t - расстояние между опорами, определяемое прочностным расчетом: / - осевой момент инерции поперечного сечения металла трубы,

g - ускорение свободного падения, м/с2; qmp - вес единицы длины трубопровода с продуктом, Н/м,

а - коэффициент, принимаемый в зависимости от характера закрепления на опорах, конструктивной схемы трубопровода и формы колебаний. Для первой формы колебаний значения а, приводятся в табл. 2.3 и на графиках (рис.2.3).

Для других конструктивных схем прокладки надземных переходов трубопроводов значение / определяется по формулам, приведенным в [66,92].

Предельное значение частоты собственных колебаний, при котором допускается не учитывать динамическую составляющую ветрового давления, определяется по СНиП 2.01.07-85*[112] в зависимости от района строительства при значении логарифмического декремента колебаний <?д=0,15.

Таблица 2.3

Коэффициент or,для балочных трубопроводов с разными пролетами,

лежащих на жестких опорах

Остальные нагрузки и воздействия, учитываемые при расчетах трубопроводов, будут рассматриваться по мере необходимости в других главах.

Нагрузки и воздействия обычно действуют на сооружения совместно в тех или иных сочетаниях. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или ее основания. По СНиП 2.0107-85* [112] устанавливаются основные сочетания нагрузок и воздействий, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных, и особые сочетания, включающие в себя, кроме нагрузок основного сочетания, одну из особых нагрузок, например, сейсмическую, взрывную, технологическую и т.п.

При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные:

в основных сочетаниях для длительных нагрузок у/сХ= 0,95; для кратковременных у/с2 = 0,9;

в особых сочетаниях для длительных нагрузок ^ с1 =0,95; для

кратковременных ^ с2 = 0,9; при этом особую нагрузку следует принимать без снижения.

При учете основных сочетании, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты у с\ и ¥ с2 вводить не следует.

2.2.Прочность подземных трубопроводов

Внастоящее время все металлические тонкостенные

листовые конструкции, включая магистральные и промысловые трубопроводы, рассчитываются по методике предельных состояний, при переходе в которые нормальная эксплуатация конструкции становится невозможной.

Расчет стальных подземных трубопроводов ведется только по 1

транспортируемого продукта с последующей проверкой против чрезмерных деформаций. При этом максимальное силовое воздействие должно быть меньше или равно минимальной несущей способности:

где N - внутреннее усилие в сечении трубопровода от суммарного действия расчетных нагрузок; Ф - несущая способность конструкции.

В развернутом виде выражение (2.32) запишется как

где n N H - расчетная нагрузка; п - коэффициент надежности по нагрузке; N n- нормативная нагрузка; /я- коэффициент условий работы трубопровода; к - коэффициент надежности по материалу; км- коэффициент надежности по

назначению; RM- нормативное сопротивление материала; F - геометрическая характеристика поперечного сечения трубы.

(2.34)

*A

Щт

(2.35)

kiK

где m - коэффициент условий работы трубопровода, равный 0,6 для участков трубопроводов категории «В»; 0,75 для участков категорий I и II; и 0,9 для участков категорий I и IV; кх и к2- коэффициенты надежности по материалу (табл.2.4, 2.5); кн- коэффициент надежности по назначению трубопровода (табл.2.6).

Таблица 2.6

Коэффициент надежности по назначению трубопровода, ^