Таблица 9

5.5. При определении деформаций от действия расчетных нагрузок на трубопроводы, транспортирующие вещества с температурой до 40°С, величины коэффициента Пуассона m должны приниматься равными:

0,42-0,44 для труб из полиэтилена низкого давления,

0,44-0,46 для труб из полиэтилена высокого давления,

0,40-0,42 для труб из полипропилена,

0,35-0,38 для труб из поливинилхлорида.

Для трубопроводов, транспортирующих вещества с температурой свыше 40°С, величину коэффициента Пуассона допускается принимать равной 0,5.

 

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

 

5.6. При расчете трубопроводов следует учитывать нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытания и эксплуатации, согласно требованиям главы СНиП на нагрузки и воздействия, при этом коэффициенты перегрузки следует принимать по табл. 10.

 

Таблица 10

 

Характер	Нагрузки и воздействия	Способ прокладки трубопровода		Коэффициент
нагрузок и воздействий		подземный, наземный (в насыпи)	надземный	перегрузки n
Постоянные	Масса трубопровода и обустройств	+	+	1,1 (1)
	Давление грунта	+	-	1,2 (0,8)
	Гидростатическое давление грунтовых вод	+	-	1,2 (0,8)
Временные длительные	Внутреннее давление транспортируемого вещества	+	+	1,0
	Масса транспортируемого вещества	+	+	1 (0,9)
	Температурные воздействия	+	+	1,0
	Давление от нагрузок на поверхности грунта	+	-	1,4
	Нагрузки от колонн автомобилей	+	-	1,4
	Колесные или гусеничные нагрузки	+	-	1,1
Кратковременные	Нагрузки и воздействия, возникающие при монтаже и испытании трубопроводов	+	+	1
	Снеговая нагрузка	-	+	1,4
	Ветровая нагрузка	-	+	1,2
	Гололедная нагрузка	-	+	1,3

 

Примечания: 1. Знак «+» - нагрузки и воздействия учитываются, знак «-» - не учитываются.

2. Значения коэффициентов перегрузки, указанные в скобках, должны приниматься в тех случаях, когда уменьшение нагрузки вызывает ухудшение работы трубопровода.

 

5.7. Нормативную нагрузку от массы 1 м трубопровода , (кгс/м), следует рассчитывать по формуле

(3)

 

где g_т - плотность материала трубопровода, H/м³ (кгс/м³); Д - наружный диаметр трубы, м; d - толщина стенки трубы, м

 

В тех случаях, когда для трубопровода требуется устройство наружной изоляции, в нормативную нагрузку следует включать нагрузку от массы изолирующего слоя.

5.8. Нормативная вертикальная нагрузка от давления грунта на трубопровод , Н/м² (кгс/м²) должна определяться по формуле

 

(4)

 

где g_гр - плотность грунта, Н/м³ (кгс/м³); h - расстояние от верха трубопровода до поверхности земли, м, назначаемое из условия исключения возможности воздействия на трубопровод динамических нагрузок.

5.9. Нормативную нагрузку от гидростатического давления грунтовых вод, вызывающую всплытие трубопровода, , Н/м³ (кгс/м³) следует определять по формуле

 

(5)

 

где g_в - плотность воды с учетом растворенных в ней солей, Н/м³ (кгс/м³), Д_н - наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия, м.

5.10. Рабочее (нормативное) внутреннее давление транспортируемого вещества устанавливается проектом.

5.11. Нормативную нагрузку от массы транспортируемого вещества в 1 м трубопровода q_т.в, Н/м³ (кгс/м³) следует определять по формуле

 

(6)

 

где g_т.в - плотность транспортируемого вещества, Н/м³ (кгс/м³);

d - внутренний диаметр трубы, м.

5.12. Нормативный температурный перепад в материале стенок труб Dt, °С следует принимать равным разнице между максимально (или минимально) возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей (или наибольшей) температурой окружающей среды, при которой осуществляется замыкание трубопровода или его части в законченную систему (производится монтаж замыкающих стыков). При определении максимальных и минимальных температур стенок труб и окружающей среды следует руководствоваться указаниями главы СНиП по строительной климатологии и геофизики.

5.13. Нормативная равномерная нагрузка от подвижных транспортных средств , Н/м² (кгс/м²), передаваемая на трубопровод через грунт при прокладке его под дорогами промышленных предприятий с нерегулярным движением транспорта, должна определяться в виде нагрузки Н-18 от колонн автомобилей или НГ-60 от гусеничного транспорта, при этом следует принимать наибольшую из них. Значения нагрузок Н-18 и НГ-60 допускается определять по графикам рис. 1.

 

 

Рис. 1 Зависимость нормативного равномерно распределенного давления транспорта от глубины заложения трубопровода

1 - для нагрузки от автомобильного транспорта Н-18; 2 - для нагрузки от гусеничного транспорта НГ-60

 

Для трубопроводов, укладываемых в местах, где движение автомобильного транспорта невозможно, в качестве нормативной следует принимать равномерную нагрузку от пешеходов 5000 Н/м² (500 кгс/м²).

5.14. Нормативные нагрузки от атмосферных воздействий (снеговая, ветровая, гололедная и др.) должны приниматься в соответствии с указаниями главы СНиП на нагрузки и воздействия.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДОВ

 

5.15. Толщину стенки трубопровода (номинальную) d, см, следует определять по формуле

 

(7)

 

где Д - наружный диаметр трубы, см; Р - рабочее (нормативное) давление в трубопроводе, МПа (кгс/см²); n_q - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе, принимаемый по табл. 10; R - расчетное сопротивление материала труб, МПа (кгс/см²), определяемое в соответствии с п. 5.3.

 

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

 

5.16. Надземные (открытые) трубопроводы следует проверять на прочность, жесткость и общую устойчивость в продольном направлении.

5.17. Проверка прочности надземных трубопроводов должна производиться по условию

 

s_пр £ R, (8)

 

где s_пр - полное расчетное приведенное (эквивалентное) напряжение, МПа (кгс/см²), определяемое согласно указаниям п. 5.18; R - расчетное сопротивление материала труб, МПа (кгс/см²), определяемое в соответствии с п. 5.3.

 

5.18. За полное расчетное приведенное (эквивалентное) напряжение s_пр следует принимать максимальное из действующих нормальных напряжении в стенке трубы, вычисляемое с учетом всех нагрузок и воздействии на рассматриваемом участке трубопровода в наиболее опасных сочетаниях.

5.19. Усилия (напряжения), возникающие в трубопроводе от воздействия расчетных нагрузок, должны определяться согласно общим правилам строительной механики. При этом трубопровод следует рассматривать как упругий стержень (прямолинейный или криволинейный), у которого при приложении нагрузки поперечное сечение остается плоским и сохраняет свою круговую форму, а модуль ползучести зависит как от продолжительности действия нагрузки, так и от температуры.

5.20. Нормальные напряжения в стенке трубы в кольцевом направлении s_j, МПа (кгс/см²), от действия расчетного внутреннего давления следует определять по формуле

 

(9)

 

где n_q, Д, d - обозначения те же, что и в формуле (7).

5.21. Нормальные растягивающие или сжимающие напряжения в стенке трубы в продольном (осевом) направлении s_z, МПа (кгс/см²), от действия расчетных нагрузок для прямолинейного и упруго-изогнутых участков трубопроводов следует рассчитывать по формулам:

от действия внутреннего давления

 

(10)

 

где n_q, Д, P, d - обозначения те же, что и в формуле (7);

 

от действия продольного усилия N_t, вызванного температурными изменениями,

 

(11)

 

где N_t - продольное усилие, H (кгс), определяемое в соответствии с п. 5.22, F - площадь поперечного сечения трубы, м² (см²);

от действия поперечных и продольных изгибающих моментов М, H/м (кгс/см),

 

(12)

 

где W - момент сопротивления поперечного сечения трубы, м³ (см³).

5.22. Расчетные значения продольных усилий N_t, возникающих в трубопроводе при изменении температуры, без учета компенсации температурных деформаций в продольном направлении должны определяться по формуле

 

(13)

 

где: a - коэффициент линейного температурного расширения материала трубы, град^-1, принимается по табл. 11; Dt - расчетный температурный перепад, °С, определяемый по п. 5.12; Е - модуль ползучести материала трубы, МПа (кгс/см²), определяемый п. 5.4; n_t - коэффициент перегрузки температурных воздействий принимается по табл. 10; F - площадь поперечного сечения трубы, м² (см²)

 

Таблица 11

 

Материал труб	Коэффициент линейного температурного расширения a, град-1
ПНД	2,2 × 10-4
ПВД	2,2 × 10-4
ПП	1,5 × 10-4
ПВХ	0,8 × 10-4

 

5.23. Расчет трубопроводов на продольно-поперечный изгиб от действия продольных усилий N_t и равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q от массы трубопровода и транспортируемого вещества следует производить для наиболее неблагоприятного случая - полного отсутствия компенсации температурных удлинений с учетом максимально возможного перепада температур.

5.24. Величину допустимого пролета трубопровода l, м (см), для случая, указанного в п. 5.23, следует определять по формулам:

для вертикальных трубопроводов

 

(14)

 

для горизонтальных трубопроводов исходя из допустимой к концу срока эксплуатации стрелы прогиба f = 1/700,

 

(15)

 

В формулах (14) и (15) m₁ и m₂ - коэффициенты, учитывающие геометрические параметры трубы, принимаются по табл. 12. b - коэффициент, определяемый по графикам рис. 2 в зависимости от параметра А_t

 

Таблица 12

 

Коэффициенты m1 и m2	Материал труб
для труб из различных	ПНД, ПП			ПВД			ПВХ
материалов	Тип труб
	Л	СЛ, С	Т	Л	СЛ, С	Т	СЛ	С, Т	ОТ
m1	1,08	1,05	1,00	1,06	1,00	0,95	1,10	1,07	1,05
m2	1,40	1,35	1,30	1,35	1,30	1,20	1,40	1,35	1,30

 

Вспомогательный параметр A_t вычисляется па формуле

 

(16)

 

где , (17)

 

(18)

 

В формулах (14)-(18) Е, a, Dt, Д, d, d, g_т, g_т.в - обозначения те же, что и в формулах (3), (6) и (13), при этом g_т и g_т.в имеют размерное Н/м³ (кгс/см³), в формуле (17) параметр В_t имеет размерность м (см).

 

Примечание. Допускается в предварительных расчетах величины пролетов для вертикальных и горизонтальных участков трубопроводов определять по таблицам прил. 2, которые рассчитаны для максимального срока службы трубопровода, а Dt отсчитан от 0 °С.

 

 

 

Рис. 2. Зависимость коэффициента b от параметра А_t

а - для интервала А_t=0-0,05;

б - для интервала А_t=0,05-0,5;

в - для интервала А_t=0,5-3

 

КОМПЕНСАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

 

5.25. Определение усилий, возникающих в отдельных элементах трубопровода от воздействия температурных и других перемещений, необходимо производить методами строительной механики (расчет статически неопределимых стержневых систем), при этом входящие в расчетные уравнения механические характеристики (расчетные сопротивления, модули ползучести) принимаются с учетом их зависимости от продолжительности действия нагрузки и от температуры согласно требованиям пп. 5.3-5.5.

5.26. Компенсация температурных удлинений должна осуществляться, как правило, за счет самокомпенсации отдельных участков трубопровода. Установку компенсирующих устройств следует предусматривать в тех случаях, когда расчетом выявлены недопустимые напряжения в элементах трубопровода или недопустимые усилия на присоединенном к нему оборудовании, кроме случаев подземной бесканальной прокладки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Основные геометрические параметры

а - гнутого отвода; б - П-образного компенсатора;

в - лирообразного компенсатора

 

5.27. Расчетные величины продольных перемещений участков трубопровода следует определять от максимального повышения температуры стенок труб (положительного расчетного температурного перепада) и внутреннего давления (удлинение трубопровода) и от наибольшего понижения температуры стенок труб (отрицательного расчетного температурного перепада) при отсутствии внутреннего давления в трубопроводе (укорочение трубопровода).

5.28. Компенсирующая способность гнутого отвода под углом 90° должна определяться по формуле

 

(19)

 

где Dl - максимально допустимое продольное перемещение трубопровода от действия температуры, которое может быть компенсировано отводом, см; l₁ - длина прилегающего к отводу прямого участка трубопровода, .воспринимающего перемещение Dl, см; r - радиус изгиба отвода, см; Д - наружный диаметр трубы, см; R - расчетное сопротивление материала труб, МПа (кгс/см²), определяемое в соответствии с требованиями п. 5.3; Е - модуль ползучести, МПа (кгс/см²), определяемый согласно требованиям п. 5.4.

Основные геометрические параметры гнутого отвода показаны на рис. 3, а.

5.29. Максимально допустимое расстояние от конца отвода до места неподвижного закрепления l, см (рис. 3, а) следует определять по формуле

 

(20)

 

где Dl - компенсируемое отводом продольное перемещение трубопровода от действия температуры, определяемое по формуле (19); a, Dt - обозначения те же, что и в формуле (13).

5.30. Компенсирующая способность П-образного компенсатора определяется по формуле

 

(21)

 

где Dl - максимально допустимое продольное перемещение трубопровода от действия температуры, которое может быть воспринято компенсатором, см; h - полный вылет компенсатора, см; а - длина прямого участка компенсатора, см; r - радиус изгиба компенсатора, см; Д - наружный диаметр трубы, см; R - расчетное сопротивление материала трубы, МПа (кгс/гм²), определяемое в соответствии с требованиями п. 5.3; Е - модуль ползучести, МПа (кгс/см²), определяемый согласно требованиям п. 5.4.

Основные геометрические параметры П-образного компенсатора h, r и а показаны на рис. 3, б.

5.31. Максимально допустимые расстояния от компенсатора до места неподвижного закрепления трубопровода l, см (рис. 3, б) должны вычисляться по формуле

 

(22)

 

где Dl - воспринимаемое компенсатором продольное перемещение трубопровода от действия температуры, определяемое по формуле (21); a, Dt - обозначения те же, что и в формуле (13).

5.32. Для компенсации температурных деформаций прямолинейных участков трубопроводов длиной до 12 м размеры лирообразного компенсатора (рис. 3, в) следует принимать исходя из следующих соотношений: r₁ = 5Д, r₂ = 3,5Д, В = 3Д, h = 15Д.

5.33. Расстояние от осей тройников (ответвлений) или от концов отводов до мест неподвижного закрепление трубопровода следует принимать равным

 

(23)

 

где К - коэффициент, принимаемый равным: для труб из ПВХ-25; ПНД-10; ПП-12,5; ПВД-5; Dl, Д - обозначения те же, что в формуле (19).