8.10.2 Розрахункові положення

Трубопроводи, підвішені у вигляді провисаючої нитки, відносяться (згідно СНиП 2.05.06-85) до ділянок І категорії.

Розрахунок провисаючих ділянок трубопроводу для всіх частин одинакові. Розраховують трубопровід за першим граничним станом (за несучою здатністю, при цьому повинна бути забезпечена міцність при статичних та вібраційних навантаженнях, а також обмежено розвиток значних пластичних деформацій як в період експлуатації, так і під час монтажу.

Трубопровід розраховують:

а) на експлуатаційні навантаження і впливи в найбільш невигідній їх поєднанні. До експлуатаційних навантажень та впливів відносяться: власна вага трубопроводу; вага продукту, що транспортується, вплив внутрішнього тиску, температурні впливи. Вітрове навантаження і навантаження від обледеніння і снігу відноситься до короткотривалих. Всі інші є довготривалими навантаженнями на трубопровід;

б) на монтажні навантаження у відповідності з прийнятою схемою виконання робіт;

в) на випробувальні навантаження при частковому і повному заповненні трубопроводу;

Товщину стінки визначають в розрахунку на внутрішній тиск, і тільки при необхідності збільшують її на основі розрахунку труб вздовж їх осі.

Від внутрішнього тиску у зігнутому трубопроводі виникають поздовжні розтягуючі напруження

, (8.124)

де – внутрішній тиск у трубопроводі; Д_ВН – внутрішній діаметр трубопроводу; – товщина стінки труби.

Від вертикального навантаження трубопровід розтягується і згинається.

Оскільки діаметр трубопроводу по відношенню до прогону невеликий (як правило менше 1/200 прогону), то форма провисаючого трубопроводу є близькою до параболи, рівняння якої при однаковій висоті точок підвіски (8.123) буде,

; (8.125)

при різниці у висоті точок підвіски

, (8.126)

де − стрілка провисання; − прогін (віддаль між пілонами); − різниця у висоті точок підвіски трубопроводу.

Довжина провисаючого трубопроводу при різній висоті точок підвіски

, (8.127)

при однаковій висоті точок підвіски

, (8.128)

де − стрілка провисання; − прогін (віддаль між пілонами); − різниця у висоті точок підвіски трубопроводу; − кут нахилу прямої, що з’єднує точки підвіски трубопроводу, до горизонту.

Горизонтальна складова розтягуючого зусилля, як і в інших висячих системах, буде:

. (8.129)

де q − максимальне розрахункове навантаження (з врахуванням коефіцієнта перевантаження);

Якщо врахувати жорсткість нитки, то

, (8.130)

де Е − модуль пружності матеріалу труб; І − момент інерції поперечного перерізу труб;

Розтягуюче зусилля у трубопроводі змінюється по довжині

, (8.131)

де а – кут нахилу вісі трубопроводу до горизонту у даному перерізі.

У місці примикання до пілона значення розтягуючого зусилля у трубопроводі найбільше (при однаковій висоті точок підвіски).

. (8.132)

При різній висоті точок підвіски трубопроводу

; .(8.133)

Збільшення довжини осі провисаючого трубопроводу під навантаженням при відношенні можна визначити за наближеними формулами, приймаючи на всій довжині Т=Н:

• при розташуванні точок підвіски на одному рівні

, (8.134)

• при різній висоті точок підвіски

. (8.135)

Від зміни температури стінок труб збільшення довжини стінок труб складе:

, (8.136)

і від внутрішнього тиску продукту, що транспортуються

, (8.137)

де − довжина провисаючої ділянки трубопроводу між точками підвіски (по кривій згину); п − коефіцієнт перевантаження; Р − тиск у трубопроводі; Д_зв − внутрішній тиск; − товщина стінки труби.

Таким чином, всі формули без врахування жорсткості трубопроводу залишаються такими, як і для розрахунку несучих линв гнучкого одноланцюгового переходу. За наведеними формулами можна визначитих зміну стріл провисання трубопроводу від розтягуючи напружень і зміни температури.

Сумарні поздовжні напруження у трубопроводі від внутрішнього тиску, розтягу і згину.

(8.138)