- •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.
Расчет угловых швов при прикреплении уголков.
При расчете прикрепления уголков угловыми сварными швами необходимо учитывать, что усилие, прикладываемое к уголку, действует вдоль его центральной несимметричной оси и при приварке уголка к фасонке распределяется между швами, выполненными по обушку и по перу уголка (рисунок 18).
Рисунок 18. Прикрепление уголка угловыми швами.
Усилие , приложенное к уголку вдоль центральной оси распределяется обратно пропорционально расстоянию от сварных швов до оси элемента. Если обозначить отношение расстояния к ширине полочки через , то усилия, воспринимаемые сварными швами на обушке и пере уголка , будут определяться из условия статического равновесия (рисунок 19)
; ;
; (7.6)
; ;
(7.7)
Рисунок 19. Схема расчета усилий в сварных швах уголка.
7.3.4. Расчет угловых швов при действии изгибающего момента и поперечной силы.
При действии изгибающего момента М в плоскости, перпендикулярной к плоскости расположения швов (рисунок 20) расчет сварных швов выполняется по двум сечениям по формуле
, (7.8)
где – момент сопротивления для угловых швов.
При действии изгибающего момента М в плоскости, совпадающей с плоскостью расположения шва (рисунок 21) расчет прочности шва проводится по формуле
, (7.9)
где – моменты инерции расчетных сечений конфигурации сварных швов в плоскости действующего момента относительно главных осей;
– координаты точки, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения.
Рисунок 20. Изгибающий момент в плоскости перпендикулярной к плоскости расположения сварных швов.
При совместном действии изгибающего момента и поперечной силы (рисунок 21) угловые швы рассчитываются по касательным напряжениям , равным векторной сумме напряжений, возникающих от действия момента и силы
Рисунок 21. Изгибающий момент и поперечная сила в плоскости
расположения сварного шва.
. (7.10)
Напряжения от поперечной силы вычисляются по формуле
(7.11)
где – общая длина сварных швов.
8. Расчет магистральных трубопроводов на прочность.
Важнейший задачей расчета магистрального трубопровода является обеспечение его надежности. В строительных нормах (СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы») содержатся требования по оптимальным соотношениям предела текучести т к пределу прочности , максимальной ударной вязкости оптимальному относительному удлинению при разрыве .
Выполнение требований СНиП 2.05.06-85 позволяет предотвратить хрупкое разрушение магистрального трубопровода в процессе его эксплуатации.
Повышенные требование при проектировании трубопроводов предъявляются к сварочным материалам и технологии сварки, они должны обеспечивать равнопрочность сварных стыков основному материалу.
Магистральный трубопровод рассчитывают по методу предельных состояний – рассматривается такое напряженное состояние, характеризуемое величиной , при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной. Первое предельное состояние магистрального трубопровода наступает при его разрушении под действием внутреннего давления. Характеристикой несущей способности магистрального трубопровода в этом случае является расчетное сопротивление , которое назначается по пределу прочности металла трубы
. (8.1)
Второе предельное состояние наступает, когда в стенке трубопровода появляются пластические деформации. В этом случае расчетное сопротивление назначается по пределу текучести материала т
. (8.2)
Для обеспечения надежной работы магистрального трубопровода при определении расчетного сопротивления вводят ряд коэффициентов отражающих вероятностный характер различных факторов, влияющих на несущую способность магистрального трубопровода
(7.3)
, (7.4)
где - нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла трубы;
– коэффициент условий работы магистрального трубопровода;
– коэффициент надежности по материалу;
– коэффициент надежности по назначению трубопровода.
Нормативные сопротивления металла трубы и сварных соединений и следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы.
Коэффициент условий работы трубопровода m показывает возможное несоответствие принятой расчетной схемы реальной конструкции, а также отражает влияние последствий разрушения магистрального трубопровода на здоровье людей и стоимость выплаты ремонтно-восстановительных работ.
Коэффициент условий работы трубопровода при его расчете на прочность, устойчивость и деформативность принимается по таблице 1 СНиП 2.05.06-85 в зависимости от категории трубопровода и его участка. Категория участка магистрального трубопровода принимается по таблицам 2,3 в зависимости от назначения участка трубопровода.
В зависимости от указанных факторов установлены три значения коэффициента условий работы m:
=0,9 – для обычной линейной части магистрального трубопровода (категории участков III –IV);
=0,75 – для переходов магистрального трубопровода через водные преграды, железнодорожные и автомобильные дороги, трудно проходимые болота; для участков примыкающих к компрессорным станциям, узлам пуска и приема очистных устройств (категории участков I – II).
=0,6 – для наиболее ответственных участков: трубопроводов внутри зданий, в пределах территорий компрессорных, газораспределительных и нефтеперекачивающих станций, станций подземного хранения газа; для переходов нефтепроводов диаметром 1020 мм и более через водные преграды (категория участка В).
Коэффициент надежности по материалу отражает: возможное уменьшение предела прочности металла по сравнению с нормативным значением; возможность уменьшения толщины стенки трубы по сравнению с номинальным значением; надежность конструкции трубы (зависит от технологии производства, т.е. способа изготовления, уровня контроля сварных соединений и основного металла); пластичность свойств трубных сталей. Таким образом, коэффициент отражает, как качество металла трубы, так и уровень технологического обеспечения трубного производства. Коэффициент надежности по материалу принимается по таблицам 9, 10 СНиП 2.05.06-85.
Коэффициент надежности по назначению трубопровода впервые был введен в 1975 г. в связи с увеличением диаметра сооружаемых магистральных трубопроводов и увеличением рабочего давления продукта. Коэффициент принимается по таблице 11 СНиП 2.05.06-85.
Коэффициент надежности учитывает следующие эксплуатационные факторы:
с увеличением диаметра трубы возрастает поверхность контакта с грунтом; поэтому при деформациях грунта магистральный трубопровод большого диаметра находятся в более тяжелых условиях;
с увеличением диаметра трубы резко возрастает её изгибная жесткость, поэтому при укладке может не обеспечиваться опирание трубы на дно траншеи по всей длине. В связи с этим возможно возникновение дополнительных изгибных напряжений;
с увеличением диаметра возрастает металлоемкость трубопровода, общая длина сварных стыков и объем наплавленного металла, поэтому вероятность возникновения технологических дефектов повышается;
с увеличением внутреннего давления продукта и диаметра магистрального трубопровода возрастает пропускная способность системы, отказ которой может привести к большим экономическим потерям.