Расчетное сопротивление металла труб растяжению

Расчетное сопротивление стали растяжению R1 определяется по формуле:

, (1)

где — временное сопротивление разрыву, принимаемое по таблице 7 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы равным, ;

m — коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый равным m = 0,90 для трубопроводов III категории по таблице 1 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

k1 — коэффициент надежности по материалу, принимаемый равным k1 = 1,4 для труб, изготовленных из нормализованной, термически упрочненной стали по таблице 9 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

kн — коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый равным kн = 1 при наружном диаметре трубопровода 1020 мм и внутреннем давлении р = 7 МПа по таблице 11 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы.

Расчетная толщина стенки трубопровода d определяется по формуле:

, (2)

где n — коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в газопроводе, принимаемый равным n = 1,1 по таблице 13 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

р — рабочее (нормативное) давление, равное р = 7 МПа;

Dн— наружный диаметр трубы, равный Dн = 1220 мм;

R1 — расчетное сопротивление растяжению.

В соответствии с [1] принимаем d = 14 мм.

Проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия:

, (3)

где sпр.N — продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;

y2 — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

R1 — расчетное сопротивление растяжению.

Продольные осевые напряжения sпр.N определяются по формуле:

, (4)

где — коэффициент линейного расширения металла трубы, равный ;

Е — переменный параметр упругости (модуль Юнга);

Dt — расчетный температурный перепад, принимаемый Dt = 50ºС;

m — переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

n — коэффициент надежности по нагрузке;

р — рабочее (нормативное) давление;

Dвн — внутренний диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

Внутренний диаметр трубы Dвнопределяется по формуле:

, (5)

где Dн— наружный диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

Переменный параметр упругости Е (модуль Юнга) определяется по формуле:

, (6)

где si — интенсивность напряжений;

ei — интенсивность деформаций;

m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области, равный m0 = 0,3;

E0 — модуль упругости, равный E0 = 2,05×105МПа.

Переменный коэффициент поперечной деформации стали m (коэффициент Пуассона) определяется по формуле:

, (7)

где si — интенсивность напряжений;

ei — интенсивность деформаций;

m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области;

E0 — модуль упругости.

Интенсивность напряжений si определяется по формуле:

, (8)

где sкц — кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления;

m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области.

Кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления sкц определяются по формуле:

, (9)

где n — коэффициент надежности по нагрузке;

р — рабочее (нормативное) давление;

Dвн — внутренний диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

Нитенсивность напряжений si равна:

Интенсивность деформаций ei определяется по формуле:

, (10)

где si — интенсивность напряжений;

m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области;

E0 — модуль упругости.

Переменный параметр упругости Е равен:

Переменный коэффициент поперечной деформации стали m равен:

Продольные осевые напряжения sпр.N равны:

(11)

Условие прочности выполняется.

Источник

Расчет трубопровода на прочность и устойчивость.

Расчет толщины стенки нефтепровода ведется по методике, отраженной в разделе 12 СП 36.13330.2012.

Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) R1 и R2 следует определять по формулам (2.1.1), (2.1.2.):

(2.1.1)

(2.1.2)

где R1н = σвр – нормативное сопротивление растяжению металла трубы, МПа;

R2н = σпр – нормативное сопротивление сжатию металла трубы, МПа;

m – коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.2.;

k1, k2 – коэффициенты надежности по материалу, принимаемые соответственно по таблицам из СП 36.13330.2012, 2.1.3 и 2.1.4;

kн – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.5.

Таблица 2.1.1. Категории магистральных нефтепроводов. СП 36.13330.2012.

Назначение трубопровода	Категория трубопровода при прокладке
подземной
диаметр 720 мм	III

Согласно таблице 2.1.1, рассматриваемый нефтепровод относится к трубопроводу II категории.

Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величины испытательного давления приведены в таблице 2.1.2.

Таблица 2.1.2. Магистральные трубопроводы и их участки. СП 36.13330.2012.

Категория трубопровода и его участка	Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, m
II	0,825

Таблица 2.1.3. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.

Характеристика труб

Значение коэффициента надежности по материалу k1

1.Сварные из контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и подвергнутые автоматическому контролю в объеме 100% на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами

1,34

Таблица 2.1.4. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу k2
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой и низколегированной стали с отношением	1,15

Таблица 2.1.5. Коэффициент надежности по назначению трубопровода. СП 36.13330.2012.

Номинальный диаметр трубопроводамм	Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода kн
для газопроводов в зависимости от внутреннего давления р	для нефтепроводов и нефтепродукто-проводов
р £ 5,5 МПа	5,5 <р£ 7,5 МПа	7,5 < р £ 10 МПа
600-1000	1,100	1,100	1,155	1,100

Принимаем k1 = 1,34, k2 = 1,15 и kн = 1,100.

Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R1н и R2н следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы. Таблица 2.1.6.

Таблица 2.1.6. Временное сопротивление и предел текучести. ТУ 1381-012-05757848-2005.

Класс прочности	Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм»)
К55

Расчетную толщину стенки трубопровода d, следует определять по формуле (2.1.3.):

(2.1.3)

Определим необходимую толщину стенки трубопровода:

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусматриваемого ГОСТ и ТУ, принимаем 10 мм.

Внутренний диаметр трубопровода вычисляется по формуле (2.1.4.):

(2.1.4)

По таблице 2.1.7. находим теоретическую массу трубы, при известном диаметре нашей трубы.

Таблица 2.1.7. Теоретическая масса труб. ТУ 1381-012-05757848-2005.

Толщина стенки труб, мм	Теоретическая масса 1м труб, кг, при наружном диаметре, 720 мм, (кг)
10,0	175,09

По формуле (2.1.5.) найдем массу всего трубопровода, при известной теоретической массы трубопровода за 1м/кг.

(2.1.5)

Находим относительное удлинение, по данному классу прочности, в таблице 2.1.8.

Таблица 2.1.8. Механические свойства основного металла труб.

Класс Прочности	Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм»)	Относительное удлинение, (δ5), %
не менее
К55

ТУ 1381-012-05757848-2005.

Таблица 2.1.9. Расчетные параметры.

Наименование	Δ, мм	Теор. Масса 1м трубы, кг	Lтрубы, м	Мтрубы, кг	σв Н/мм2	σт Н/мм2	Рраб, МПа	Dвнутр., мм	Удельная вязкость Дж/см2	Относительное удлинение (δ5), %
Труба стальная, электросварная прямошовная с наружным диаметром 720 мм, К55		175,09					6,5		39,2

Таблица 2.1.10. Базовый химический состав по анализу ковшевой пробы.

Класс/кат. прочности трубопровода	Массовая доля элементов, %
Углерод (С)	Марганец (Mn)	Кремний(Si)	Сера(S)	Фосфор(P)	Ванадий(V)	Ниобий(Nb)
К55	0,15	1,65	0,60	0,007	0,025	0,06	0,10

Трубы должны изготавливаться из листового проката, поставляемого в горячекатаном состоянии, после контролируемой или нормализующей прокатки, контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением, а также в термически обработанном состоянии по режима изготовителя. Каждый лист должен быть подвергнут ультразвуковому контролю заводом изготовителем. Ультразвуковой контроль производится для всей площади листа. Ширина прикромочных зон — не менее 40 мм. По согласованию между заказчиком и изготовителем ультразвуковой контроль сплошности листа производят в соответствии с ГОСТ 22727-88.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАНШЕИ

Технологические параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов, устанавливаются в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи устанавливают в зависимости от назначения и внешних параметров трубопровода, вида балластировки, характеристики грунтов, гидрогеологических и рельефных условий местности.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин. Глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть (соответственно СНиП 2.05.06-85).

Трубопроводы с Dнаружным менее 1000мм, глубину траншеи принимаем равным 0,8м.

Минимальную ширину траншеи по низу назначается СНиП и принимается не менее Dнаружнего+300мм.

Ширину траншеи по низу найдем по формуле (2.1.2.1):

(2.1.2.1.)

Таблица 2.1.2. 1. Допустимая крутизна откосов траншей. СНиП 2.05.06-85

Грунт	Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м
до 1,5	до 3,0	до 5,0
Глина	1:0	1:0,25	1:0,75

Найдем площадь поперечного сечения, по формуле (2.1.2.2.):

(2.1.2.2)

Где,

a-ширина траншеи по низу, (м);

b-ширина траншеи по верху, (м);

h- глубина траншеи, (м).

Вычислим ширину траншеи по верху, по формуле (2.1.2.3.):

(2.1.2.3.)

Где,

k-отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, (м);

h-глубина траншеи, (м);

а-ширина траншеи по низу, (м).

Схема 2.1.2.1. Габариты траншеи

Таблица 2.1.2.2. Параметры траншеи

Наименование	Глубина траншеи, м	Ширина траншеи по низу, м	Тип траншеи	Заложение откосов	Тип грунта	Площадь поперечного сечения, м2
МН Dнаружный= 720мм	1.52	1,02	С вертикальными стенками	1:0	Глина	1,581

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ

Земляные работы по сравнению с другими работами на строительной площадке являются наиболее трудоемкими и поэтому выполняются механизированным способом. Только в отдельных случаях, когда не представляется возможным использовать механизмы, применяется ручной труд в небольших объемах.

Объем разрабатываемого грунта определяется по формуле (2.1.3.1.):

(2.1.3.1.)

Ширину траншеи по дну и ее глубину определяют согласно

СНиП 3.02.01-87 в зависимости от конструктивных особенностей линейно-протяженного сооружения и методов производства работ.

При подсчете объемов земляных работ следует выделить объем избыточного грунта, вытесняемого трубопроводами, колодцами, камерами, подъем грунта, образовавшегося за счет остаточного рыхления, который в свою очередь, равен объему засыпки, умноженному на коэффициент остаточного разрыхления грунта.

Для получения объема планировочных работ всю площадь на плане с горизонталями (генплан трассы) разбивают на элементарные участки, по каждому из них подсчитывают объем грунта и результаты суммируют.

Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки (кроме собственного веса грунта), можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого следует определять с учетом последующей естественной осадки грунта. Наличие валика не должно препятствовать использованию территории в соответствии с ее назначением.

Засыпку магистральных трубопроводов, следует производить в соответствии с правилами работ, установленными соответствующими СНиП.

Для определения объема грунта при засыпке воспользуемся формулой (2.1.3.2.):

(2.1.3.2.)

Где,

D-наружний диаметр, (м);

L-общая длина трубопровода, м;

1,05-коэффициент увеличения вытесняемого грунта.

Определили объем земляных работ для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость транспортирования или возможности распределения вынутого из траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок.

Дата добавления: 2017-02-25; просмотров: 1046 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Марки стали, заменяемые сталями по #m12291 901710462гост 27772-88#s

#G0Стали по#M12291 901710462ГОСТ 27772-88#S	Заменяемая марка стали	ГОСТ или ТУ
С235	ВСт3кп2 ВСт3кп2-1 18кп	ГОСТ 380-71** ТУ 14-1-3023-80 ГОСТ 23570-79
С245	ВСт3пс6 (листовой прокат толщиной до 20 мм, фасонный — до 30 мм) ВСт3пс6-1 18пс	ГОСТ 380-71** ТУ 14-1-3023-80 ГОСТ 23570-79
С255	ВСт3сп5, ВСт3Гпс5, ВСт3пс6 (листовой прокат толщиной св. 20 до 40 мм, фасонный — св. 30 мм), ВСт3сп5-1, ВСт3Гпс5-1, 18сп, 18Гпс, 18Гсп	ГОСТ 380-71** ТУ 14-1-3023-80 ГОСТ 23570-79
С275	ВСт3пс6-2	ТУ 14-1-3023-80
С285	ВСт3сп5-2, ВСт3Гпс5-2	ТУ 14-1-3023-80
С345, С345Т	09Г2	ГОСТ 19281-73, ГОСТ 19282-73
09Г2С, 14Г2 (листовой, фасонный прокат толщиной до 20 мм), 15ХСНД (листовой прокат толщиной до 10 мм, фасонный — до 20 мм)	ГОСТ 19282-73*
12Г2С гр. 1	ТУ 14-1-4323-88
09Г2 гр. 1, 09Г2 гр. 2, 09Г2С гр. 1, 14Г2 гр. 1 (фасонный — до 20 мм)	ТУ 14-1-3023-80
390	ТУ 14-15-146-85
ВСтТпс	ГОСТ 14637-79*
С345К	10ХНДП	ГОСТ 19281-73, ГОСТ 19282-73, ТУ 14-1-1217-75
С375, С375Т	09Г2С гр. 2	ТУ 14-1-3023-80
12Г2С гр. 2	ТУ 14-1-4323-88
14Г2 гр. 1 (фасонный прокат толщиной св. 20 мм), 14Г2 гр. 2 (фасонный прокат толщиной до 20 мм)	ТУ 14-1-3023-80
14Г2 (фасонный и листовой прокат толщиной св. 20 мм), 10Г2С1, 15ХСНД (фасонный прокат толщиной св. 20 мм, листовой — св. 10 мм), 10ХСНД (фасонный прокат без ограничения толщины, листовой — толщиной до 10 мм)	ГОСТ 19281-73, ГОСТ 19282-73
С390, С390Т	14Г2АФ, 10Г2С1 термоупрочненная, 10ХСНД (листовой прокат толщиной св. 10 мм)	ГОСТ 19282-73*
С390К	15Г2АФДпс	ГОСТ 19282-73*
С440	16Г2АФ, 18Г2АФпс, 15Г2СФ термоупрочненная	ГОСТ 19282-73*
С590	12Г2СМФ	ТУ 14-1-1308-75
С590К	12ГН2МФАЮ	ТУ 14-1-1772-76
Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по #M12291 901710462ГОСТ 27772-88#Sзаменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73. 2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по #M12291 901710462ГОСТ 27772-88#Sзаменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице. 3. Замена сталей по #M12291 901710462ГОСТ 27772-88#Sсталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Таблица 52*

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Таким образом, ранее принятая толщина стенки δ = 0,0168 м может быть принята как окончательный результат.

Принятая толщина стенки удовлетворяет условиям (1.7)

140Dн = 1140,22 = 0,00871;

0,00871 < 0,0168 > 0,004 м.

Контрольные вопросы.

1.От чего зависит толщина стенки труб?

2.В каких случаях учитывается коэффициент ψ1?

3.Каким образом коэффициент ψ1 влияет на толщину стенки?

4.От чего зависит расчетное сопротивление металла труб и сварных соединений?

5.Какому значению соответствует нормативное сопротивление металла труб и сварных соединений R1н ?

1.2. Проверка прочности и деформаций подземных и наземных трубопроводов

Прочность проверяется по условию [5]:

σпр N £ψ 2 × R1 , (1.8)

где σпрN и R1 – продольные осевые напряжения и расчетное сопротивление металла труб, определяемые соответственно по формулам (1.3) и (1.2);

ψ2 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (σпр N ³ 0) ψ2 = 1, при сжимающих (σпрN < 0) определяется по формуле:

σкцн

ψ 2 =

кц

ö2

кц

(1.9)

— 0,5

1- 0,75ç

где σкц – кольцевые напряжения в стенке трубы от внутреннего давле-

ния:

σкц

np × P × Dвн

(1.10)

2 ×δ

Проверка деформаций производится по следующим условиям:

£ψ

× Rн

(1.11)

пр

kн

кц

× Rн ,

(1.12)

kн

где С – коэффициент, принимаемый равным 1 для трубопроводов III и IV категорий; 0,85 – для I и II категорий и 0,65 для категории «В»;

kн — коэффициент надежности по назначению трубопровода (приложение 5);

R2н — нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, следует принимать равным минимальному значению предела текучести σТ, установленного государственным стандартам и техническим условиям на трубы ( приложение 2);

— кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления:

			σкцн =		P × Dвн	.	(1.13)

2 ×δ
σпрн	— абсолютное значение максимальных суммарных продольных

напряжений в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий.
σпрн = 0,15	P × Dвн	-α × E × Dt ±	E × Dн	,	(1.14)
	δ
2 × Rmin

где Rmin – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см. ψ3 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих максимальных суммарных продоль-

Расчетное сопротивление металла труб растяжению

ных напряжениях (σпрн ³ 0) ψ3 = 1, при сжимающих (σпрн < 0) определяется по формуле:

æ	ö2
ç	н	÷	н
ψ3	= 1- 0,75ç	σкц		÷	— 0,5	σкц		,	(1.15)

ç С			× Rн ÷			С	× Rн
ç
	2	÷	2
è kн			ø	kн

Если какое либо из проверяемых условий не выполняется, следует либо подобрать другую марку стали с лучшими механическими свойствами, либо увеличить толщину стенки трубы до ближайшей большей по сортаменту и повторить расчет.

Пример. Проверить на прочность и по деформациям трубопровод, рассчитанный в предыдущем примере.

Исходные данные: Dн = 1,22 м; P = 7,5 МПа; t = 48оС; δ = 0,0168 м; Dвн = 1,1864 м; kн = 1,05; R1 = 326,53 МПа; R2н = 412 МПа;

σпрN = — 33,569 МПа; Rmin = 1700 м.

Проверяем трубопровод на прочность по условию (1.8), предварительно рассчитав σкц по формуле (1.10) и ψ2 по формуле (1.9):

σкц = 1,1× 7,5×1,1864 = 291,303МПа, 2 × 0,0168

ψ 2 =	æ 291,303		ö2	291,303	;
	1- 0,75ç	÷ — 0,5		= 0,188
						326,53
è 326,53			ø
ψ 2 × R1 = 0,188		×326,53 = 61,387 МПа;
33,569		< 61,387 МПа.

Условие (1.8) выполняется, следовательно, прочность обеспечена. Для проверки по деформациям находим сначала

σ н = 7,5×1,1864 = 264,821 МПа; кц 2 ×0,0168

С	× Rн =		1	× 412 = 392,38 МПа;

2		1,05
kн

264,821 < 392,38 МПа.

Условие (1.12) выполняется.

Находим максимальное значение суммарных продольных напряжений в трубопроводе по формуле (1.14):

σпрн = 0,15	7,5×1,1864	-12 ×10−6 × 2,1×105 × 48 ±	2,1×105 ×1,22	= +33,839;-116,867 МПа.
0,0168	2 ×1700

Знак минус последнего результата указывает на то, что они будут сжимающими, следовательно:

æ	ö2
ç	264,821				÷	264,821
ψ3 =					ç			÷	= 0,365.
		1- 0,75		— 0,5
					1	÷	1
ç	× 412			× 412
ç					÷
						1,05	1,05
è	ø
ψ	×	С	× Rн = 0,365×			1		× 412 =143,219 МПа;
		kн
3	2		1,05

116,867 < 143,219 кгс/см2.

Условие (1.11) выполняется.

Контрольные вопросы.

1.Каким образом определяется прочность трубопроводов?

2.Какие напряжения в трубопроводе наиболее опасны?

3.От чего зависят кольцевые напряжения?

4.Что можно предпринять, если условие проверки деформаций не выполняется?

5.Какому значению соответствует нормативное сопротивление металла труб и сварных соединений R2н ?

1.3. Проверка общей устойчивости подземных трубопроводов в продольном направлении

Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы выполняется из условия [5]:

где S – продольное осевое усилие в сечении трубопровода, возникающее от расчетных нагрузок и воздействий;

m – коэффициент условий работы трубопровода (приложение 3); Nкр – продольное критическое усилие, при котором наступает по-

теря продольной устойчивости трубопровода, определяется по формулам (1.19) для прямолинейных и (1.30) для криволинейных участков трубопровода.

Для прямолинейных участков трубопровода и участков выполненных упругим изгибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта продольное осевое усилие в сечении трубопровода S определяется по формуле:

S = (α × E × Dt — μ ×σкц )× F ,					(1.17)
где µ — коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассо-
на), для стали µ = 0,3;
σкц – кольцевые напряжения в стенке трубы от внутреннего давле-
ния, определяемые по формуле (1.2.3);
F – площадь поперечного сечения стенок труб:
F = π (D2			— D2 ).		(1.18)
4		н	вн

Для прямолинейных участков подземных трубопроводов продольное
критическое усилие находится по следующей формуле [1]:
Nкр = 4 ×11				,	(1.19)
	р02 × qв4.п × F 2 × E5 × I 3

где I – осевой момент инерции поперечного сечения трубопровода:

I =	π	×(D4	— D4 ) .	(1.20)

64		н	вн

p0 – сопротивление грунта продольному перемещению трубы, при-
ходящееся на единицу длины трубопровода:
p0 = π × Dн ×τпр ,				(1.21)
где τпр – предельное сопротивление грунта сдвигу:
τпр = Pгр ×tgϕгр + Сгр ,				(1.22)

здесь φгр – угол внутреннего трения грунта (приложение 6); Сгр – коэффициент сцепления грунта (приложение 6);

Pгр – среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом:

n ×γ

D ö

45о —

гр

öù

гр

× h +

н + 2D ×ç h

н ÷

×tg2 ç

+ q

т.п

гр

2 ø

÷ú

Pгр =

øû

(1.23)

π × Dн

где nгр – коэффициент перегрузки веса грунта, принимаемый в расчетах на устойчивость равным 0,8;

γгр – объемный вес грунта;

h0 – высота слоя засыпки от верхней образующей до дневной поверхности, см;

qт.п – вес единицы длины трубопровода с перекачиваемым про-

дуктом:

qт.п = nтр × qтрн + nпр × qпрн ,

(1.24)

где nтр и nпр – коэффициенты перегрузки соответственно для собственного веса трубопровода и веса перекачиваемого продукта, при расчете на устойчивость nтр = 1, nпр = 0,95[1];

qнтр – нормативный вес единицы длины трубопровода:

qтрн = π × Dср ×δ ×γст ,	(1.25)
где Dср – средний диаметр трубопровода:
Dср = Dн -δ ;	(1.26)

γст – объемный вес материала трубы (для стали γст = 78500 Н/м3); qнпр – нормативный вес продукта, находящегося в трубопроводе

единичной длины:
при перекачке газа –
qпрн = nр × Р × Dвн2				×100 ,		(1.27)
при перекачке нефти, нефтепродуктов или воды –
qпрн	= γ н(в) ×	π × D2				(1.28)
		вн ,
4
где γн(в) – объемный вес транспортируемой нефти, нефтепродукта (или
закачанной в трубопровод воды).
qв.п – сопротивление грунта вертикальным перемещениям трубы:
æ	D		πD ö
qв.п = nгр ×γ гр	× Dвн ×çh0		+	н	—	н	÷ + qт.п ,	(1.29)
				2
è	8 ø

Для криволинейных участков трубопроводов, выполненных упругим изгибом, продольное критическое усилие подсчитывается по формуле [1]:

Nкр = βу × 3

qв2.п × E × I ,

(1.30)

Коэффициент βу находится по номограмме (приложение 7) в зависи-

мости от параметров Θ и Λ, вычисленных следующим образом:

Q =

(1.31)

R × 3

qв.п

E × I

p0 × F

L =

qв.п

× I

(1.32)

qв.п

Е × I

где R – радиус упругого изгиба трубопровода.

Пример. Проверить общую устойчивость в продольном направлении прямолинейных и упругоизогнутых участков газопровода III категории.

Исходные данные: Dн = 1,22 м; P = 7,5 МПа; t = 48оС; δ = 0,0168 м; Dвн = 1,1864 м; Rmin = 1700 м; σкц = 291,303 МПа; h0 = 1,1 м;

γгр =16000 Н/м3; φгр = 36о; Сгр = 0.

Площадь поперечного сечения трубы:

F = 3,414 × (1,222 -1,18642 )= 0,06347 м2.

Находим продольное осево?