- •Вансович к.А.
- •Часть 1
- •1. Требования, предъявляемые к строительным конструкциям
- •2. Расчет конструкций по предельным состояниям
- •3. Нагрузки и воздействия.
- •4. Стальные конструкции
- •6. Сортамент строительных сталей.
- •6.1. Сталь листовая.
- •6.2. Профильная сталь.
- •6.4. Гнутые профили.
- •7. Сварные соединения строительных конструкций.
- •7.1. Технология сварки.
- •7.2. Типы сварных швов и соединений.
- •Расчет сварных соединений.
- •7.3.1. Расчет стыковых швов при действии осевой нагрузки.
- •7.3.2. Расчет угловых швов при действии осевой силы.
- •Расчет угловых швов при прикреплении уголков.
- •7.3.4. Расчет угловых швов при действии изгибающего момента и поперечной силы.
- •8. Расчет магистральных трубопроводов на прочность.
- •8.1. Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете трубопроводов.
- •8.1.1. Постоянные нагрузки на магистральный трубопровод.
- •Временные длительные нагрузки и воздействия.
- •8.1.3. Кратковременные нагрузки.
- •Особые нагрузки.
- •8.2.1. Определение напряжений в стенке трубопровода.
- •8.2.2. Выбор толщины стенки магистрального трубопровода.
- •8.2.3. Проверка прочности трубопровода.
- •9.1. Деформации в прямых стержнях при растяжении – сжатии.
- •9.2. Сопротивление грунта продольным перемещениям трубы.
- •9.3. Определение продольного перемещения свободного конца трубы на участке подземного трубопровода.
- •9.3.1. Определение продольных перемещений подземного трубопровода при отсутствии участка предельного равновесия грунта.
- •9.4. Определение перемещений в месте выхода подземного участка трубопровода на поверхность.
- •9.4.1. Определение продольных перемещений трубопровода в месте его сопряжения с компенсатором.
- •10. Расчет компенсатора на жесткость и прочность.
- •10.1. Метод определения податливости конструкции.
- •10.2. Определение податливости и жесткости п-образного компенсатора.
- •10.3. Расчет на прочность п-образного компенсатора.
8.1. Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете трубопроводов.
При расчете магистрального трубопровода учитывают нагрузки и воздействия, возникающие при его сооружении, испытании и эксплуатации.
Для линейной части трубопровода основными нагрузками и воздействиями являются:
нагрузки от внутреннего давления продукта в трубе; давления грунта; собственного веса трубы и продукта;
воздействия от изменения температуры; просадки и пучения грунта; давления оползающих грунтов.
В соответствии с методикой расчета трубопроводов по предельным состояниям различают расчетные и нормативные нагрузки.
Нормативные нагрузки устанавливаются нормативными документами и определяются на основании статистического анализа при нормальной эксплуатации сооружений (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»).
Расчетные нагрузки определяются по нормативным нагрузкам с учетом коэффициента надежности по нагрузке
, (8.1)
где – коэффициент надежности по нагрузке принимается по таблице 13 СНиП 2.05.06-85.
Основная нагрузка на трубопровод нормативное рабочее давление транспортируемого продукта устанавливается проектом. Коэффициент перегрузки рабочего давления учитывает возможность увеличения этого давления и зависит от технологии перекачки.
Нормативные нагрузки на магистральный трубопровод устанавливает СНиП 2.05.06-85 с учетом требований СНиП 2.01.07-85.
8.1.1. Постоянные нагрузки на магистральный трубопровод.
Постоянные нагрузки действуют в течение всего срока строительства и эксплуатации трубопровода.
Собственный вес трубопровода – вес погонного метра трубы вычисляется по формуле
, (8.2)
где – коэффициент надежности по нагрузке, =1,1;
- удельный вес стали, ;
- наружный и внутренний диаметры трубы.
Вес одного метра изоляционного покрытия
, (8.3)
где = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;
- удельный вес изоляции;
- наружный диаметр изоляции.
Для предварительных расчетов ориентировочно можно принимать вес изоляции равным 10% от веса трубы.
Давление грунта на единицу длины трубопровода
, (8.4)
где = 1,2 – коэффициент надежности по давлению грунта;
- удельный вес грунта;
- средняя глубина заложения оси трубопровода.
Гидростатическое давление воды на единицу длины трубопровода, определяемое высотой столба жидкости над подводным трубопроводом
, (8.5)
где =1,0 – коэффициент надежности гидростатического давления воды;
- удельный вес воды с учетом засоленности и наличия взвешенных частиц;
– высота столба воды над рассматриваемой точкой трубы;
– диаметр изолированной и футерованной трубы.
Выталкивающая сила воды, приходящаяся на единицу длины трубопровода полностью погруженного в воду
, (8.6)
где = 1,0 – коэффициент надежности гидростатического давления воды.
Если магистральный трубопровод проложен на участках грунтов, которые при обводнении переходят в жидкопластическое состояние, то в формуле (8.16) вместо удельного веса воды принимают удельный вес разжиженного грунта, определяемый по результатам инженерных изысканий.
Предварительное напряжение, создаваемое за счет упругого изгиба при повороте оси трубопровода.
Определим деформации и напряжения в поперечных сечениях изогнутой трубы (рисунок 22).
Рисунок 22.
Рассмотрим деформацию волокна трубы с координатой y. Относительное удлинение волокна
, (8.7)
где - длина выделенного элемента трубы до деформации;
- длина элемента после деформации.
После того, как трубопровод получил упругий изгиб его деформации и напряжения являются функцией радиуса кривизны
; .
После подстановки этих значений в выражение (8.7) получаем выражение деформаций трубы через её радиус кривизны
. (8.8)
Напряжения получаем с учетом закона Гука
. (8.9)
Для точек наиболее удаленных от оси трубы . В этих точках соответственно возникают наибольшие растягивающие и наибольшие сжимающие напряжения
. (8.10)