Проверка прочности и устойчивости

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

 

5.34. Подземные трубопроводы следует проверять по прочности и деформациям поперечного сечения.

5.35. Расчетные сопротивления материала труб для подземного трубопровода следует определять по формуле

 

R₁ = RK₁ (24)

 

где R - расчетное сопротивление материала труб, определяемое согласно п. 5.3; К₁ - коэффициент условий прокладки подземного трубопровода, принимаемый равным 0,8 - для трубопроводов, прокладываемых в местах, труднодоступных для рытья траншей в случае его повреждения; 0,9 - для трубопроводов, прокладываемых под усовершенствованными покрытиями; 1,0 - для остальных трубопроводов.

5.36. Несущая способность подземных трубопроводов должна проверяться путем сопоставления предельно допустимых расчетных характеристик материала трубопровода с расчетными нагрузками на трубопровод, при этом внешние нагрузки приводятся к двум эквивалентным противоположно направленным вдоль вертикального диаметра линейным нагрузкам.

5.37. Полная расчетная приведенная (эквивалентная) линейная нагрузка Р_пр, Н/м (кгс/м) должна определяться по формуле

 

(25)

 

где Q - равнодействующие расчетных вертикальных нагрузок, H/м (кгс/м), определяемые в соответствии с требованиями п.п. 5.44-5.48; b - коэффициент приведения нагрузок, определяемый согласно указаниям п. 5.38; h - коэффициент, учитывающий боковое давление грунта на трубопровод, определяемый в соответствии с указаниями п. 5.39.

5.38. Значение коэффициента приведения нагрузок b следует принимать в зависимости от способа опирания трубопровода на грунт:

а) для нагрузок от давления грунта: при укладке на плоское основание - 0,75; при укладке на спрофилированное основание с углом охвата трубы 2a = 70° - 0,55, 2a = 90° - 0,50, 2a = 120° - 0,45;

б) для нагрузок от массы трубопровода и транспортируемого вещества: при укладке на плоское основание - 0,75, при укладке на спрофилированное основание с углом охвата трубы 2a = 75° - 0,35, 2a =90° - 0,30, 2a= 120° - 0,25.

5.39. Величину коэффициента h, учитывающего боковое давление грунта на трубопровод, следует принимать в зависимости от степени уплотнения засыпки в пределах от 0,85 до 0,95.

5.40. Несущую способность подземных трубопроводов по условию прочности следует проверять на действие только внутреннего давления транспортируемого вещества, при этом полное расчетное приведенное (эквивалентное) напряжение s_пр, МПа (кгс/см²), вычисленное в соответствии с требованиями п. 5.18 должно удовлетворять неравенству

 

s_пр £ R₁, (26)

 

где R₁ - расчетное сопротивление материала труб для подземного трубопровода, МПа (кгс/см²), определяемое согласно п. 5.35.

5.41. Несущую способность подземного трубопровода по условию предельно допустимой величины овализации поперечного сечения трубы (укорочения вертикального диаметра) следует определять по формуле

 

(27)

 

где ×100% - относительная деформация вертикального диаметра трубы, %, Р_пр - расчетная внешняя приведенная нагрузка на трубопровод, Н/м (кгс/см), определяемая в соответствии с требованиями п. 5.37; Р_л - параметр, характеризующий жесткость трубопровода, МПа (кгс/см²), вычисляемый по формуле (38); Д - наружный диаметр трубопровода, м (см); x - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки и опорной реакции, который следует принимать: при укладке трубопровода на плоское основание - 1,3, при укладке на спрофилированное основание 1,2; q - коэффициент, учитывающий совместное действие отпора грунта и внутреннего (внешнего) давления, вычисляемый по формуле

 

(28)

 

[e_j] - предельно допустимая величина овализации поперечною сечения трубы, %, принимаемая для труб из полиэтилена высокого и низкого давления - 5%, полипропилена - 4%, поливинилхлорида - 3,5%.

В формуле (28) Р_гр - параметр, учитывающий отпор грунта, определяемый по формуле (37); Р - внутреннее давление транспортируемого вещества (считается положительным) или внешнее равномерное радиальное давление (считается отрицательным), которое может быть атмосферным (при образовании в трубе вакуума) или гидростатическим (при прокладке трубопровода ниже уровня воды) или давлением грунта.

5.42. Несущую способность подземного трубопровода по условию устойчивости круглой формы поперечного сечения следует проверять соблюдением неравенства

 

(29)

 

где Р_кр - предельная величина внешнего равномерного радиального давления, МПа (кгс/см²), которое труба способна выдержать без потери устойчивости круглой формы поперечного сечения; К₂ - коэффициент условий работы трубопровода на устойчивость, принимаемый равным К₂ £ 0,6; Р_пр - расчетная внешняя приведенная нагрузка, Н/м (кгс/см), вычисляемая в соответствии с требованиями п. 5.37; Р_вак - величина возможного на расчетном участке трубопровода вакуума, МПа (кгс/см²); Р_г.в - внешнее гидростатическое давление грунтовых вод на трубопровод, МПа (кгс/см²), определяемое по формуле

 

Р_г.в = g_вН_г.в (30)

 

Д - наружный диаметр трубопровода, м (см);

В формуле (30) g_в - плотность воды, с учетом растворенных в ней солей, Н/м³ (кгс/см³); Н_г.в - высота столба грунтовой воды над верхом трубопровода, м (см).

5.43. За критическую величину предельного внешнего равномерного радиального давления следует принимать меньшее из значений, вычисленных по формулам:

 

, (31)

 

Р_кр = Р_л + 1,143Р_гр, (32)-(33)

 

где Р_гр, Р_л - параметры, определяемые соответственно по формулам (37) и (38).

5.44. Расчетная нагрузка на трубопровод от давления грунта Q_гр, Н/м (кгс/см) должна определяться по формулам:

при укладке в траншее

 

Q_гр = n_грВК_гр (34)

 

при укладке в насыпи

 

Q_гр = n_грДК_н (35)

 

где n_гр - коэффициент перегрузки давления грунта, принимаемый по табл. 10; - нормативная вертикальная нагрузка от давления грунта, Н/м² (кгс/см²), определяемая согласно п. 5.8; В - ширина траншеи на уровне верха трубопровода, м (см); Д - наружный диаметр трубопровода, м (см); К_гр - коэффициент вертикального давления грунта, определяемый по табл. 13; К_н - коэффициент концентрации давления грунта в насыпи, определяемый по формуле

 

(36)

 

Таблица 13

 

Глубина заложения	Коэффициент вертикального давления Кгр для грунтов
трубопровода, Н, м	Пески, супеси, суглинок твердый	Суглинок пластинчатый, глина твердой консистенции
0,5	0,82	0,85
1,0	0,75	0,78
2,0	0,67	0,70
3,0	0,55	0,58
4,0	0,49	0,52
5,0	0,43	0,46
6,0	0,37	0,40
7,0	0,32	0,34
8,0	0,29	0,32

 

В формуле (36): Р_гр - параметр, характеризующий жесткость засыпки, МПа (кгс/см²), рассчитываемый по соотношению

 

Р_гр = 0,125Е_гр; (37)

 

Р_л - параметр, характеризующий жесткость трубопровода, МПа (кгс/см²), рассчитываемый по формуле

 

(38)

 

В формулах (37) и (38): Е_гр - модуль деформации грунта засыпки, принимаемый в зависимости от степени уплотнения грунта: для песчаных грунтов - от 8,0 до 16,0 МПа (от 80 до 160 кгс/см²), для супесей и суглинков - от 2,0 до 6,0 МПа (от 20 до 60 кгс/см²), для глин - от 1,2 до 2,5 МПа (от 12 до 25 кгс/см²); Е - модуль ползучести материала труб, МПа (кгс/см²), определяемый в соответствии с требованиями п. 5.4.

5.45. Расчетная нагрузка на трубопровод от транспорта Н/м (кгс/см) должна определяться по формуле

 

Q_тр = n_трД, (39)

 

где n_тр - коэффициент перегрузки от транспортных нагрузок, принимаемый по табл. 10; - нормативное равномерно распределенное давление от транспорта, Н/м² (кгс/см²), определяемое в соответствии с п. 5.13; Д - наружный диаметр трубопровода, м (см).

5.46. Расчетная нагрузка на трубопровод от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки Q_р, Н/м (кгс/см), должна определяться по формуле

 

Q_р = n_рq_рДК_н (40)

 

где n_р - коэффициент перегрузки от нагрузок на поверхности грунта, принимаемый по табл. 10; q_р - интенсивность равномерно распределенной нагрузки, Н/м² (кгс/см²); Д - наружный диаметр трубопровода, м (см); К_н - коэффициент, вычисляемый по формуле (36).

5.47. Расчетные нагрузки на основание траншеи от массы трубопровода и транспортируемого вещества должны рассчитываться по формулам (3) и (6) с учетом соответствующих коэффициентов перегрузки.

5.48. Расчетную нагрузку, вызывающую всплытие трубопровода, от давления грунтовых вод Q_г.в, Н/м (кгс/см) следует определять по формуле

 

Q_г.в = n_г.в (41)

 

где n_г.в - коэффициент перегрузки от гидростатического давления грунтовых вод, принимаемый по табл. 10; - нормативная нагрузка от гидростатического давления грунтовых вод, Н/м (кгс/м), определяемая в соответствии с п. 5.9.

5.49. При укладке трубопроводов в малосвязных грунтах, не обеспечивающих надлежащего защемления его грунтом, и при отсутствии компенсации температурных удлинений необходимо предусматривать мероприятия, препятствующие выпучиванию трубопровода: увеличивать глубину заложения трубопровода (до 50%), избегать укладки криволинейных участков с малым радиусом изгиба и пр.

 

Раздел 6. «Тепловая изоляция» отменен