Розрахунок

Вихідні дані: трубопровід зовнішнім діаметром D_з = 1,22 м, товщина стінки δ = 13,4 мм, площа поперечного перетину стінки труби F = 0,045 м², момент інерції труби I = 5,712 ּ10^-3 м⁴, вага одного погонного метра труби q_тр= 4144 Н/м, робочий тиск в трубопроводі Р = 6,7 МПа, температурний перепад Δt = 40 °С, питома вага ґрунту із якого влаштований насип γ_гр= 10,8 кН/м³ , кут внутрішнього тертя ґрунту φ_гр. = 24° сила зчеплення ґрунту С_гр= 0,78 кПа, довжина ділянки 2650 м.

Визначаємовнутрішнійдіаметр трубопроводу за формулою

Кільцеві напруження, що виникають в стінці трубопроводу від дії внутрішнього тиску знайдемо за формулою

Еквівалентне повздовжнє зусилля від дії внутрішнього тиску та додатнього температурного перепаду, буде

Визначаємо значення h₁яе рівне відстані від підошви насипу до верхньої поверхні трубопроводу, відповідно до СНиП 2.05.06.-85 визначається, як

Висоту валикаh_в визначимо за формулою

Знаходимо половину ширини валика на рівні верху твірної трубопроводу

Тоді половину ширини валика по верху знайдемо за формулою

Приймаємо b = 1.5м (згідно СНиП 2.05.06-85 повинна задовольняти умову, що 1,5D_з<b> 1,5м).

Визначаємо h₂ за формулою

Середній тиск ґрунту валика на верхню частину трубопроводу визначаємо за формулою (2.10) (при трапецієподібному профілі валика)

Визначаємо граничний опір грунту валика поперечному переміщенню трубопроводу ( пасивний опір ґрунту )

Сила тертя поверхні труби по ґрунту при горизонтальному поперечному переміщенні трубопроводу буде рівною

Значення опору горизонтальному поперечному переміщенню трубопроводу визначаємо за формулою

Граничні дотичні напруження по контакту трубопроводу з ґрунтом розраховуємо за формулою

Опір ґрунту повздовжньому переміщенню відрізку трубопроводу одиночної довжини визначаємо за формулою

Критичне значення повздовжньої сили буде

Перевіряємо виконання умови

S ≤ mּN_кр= 0,75ּ 18,712 = 14,034

Умова виконується, відповідно, стійкість наземного трубопроводу при заданих розмірах валика забезпечується.

Розрахунок стійкості прямомінійних ділянок трубопроводу укладеного у валик приведений у додатку А.

2.2 Розрахунокстійкості трубопроводу укладеного у валик на поворотах у горизонтальнійплощині

На дільницяхповоротів трубопроводу в горизонтальнійплощинірозміриваликаповинніперевірятисяізумовистійкості трубопроводу на зсув в сторону разом з грунтом, розташованим над ним та зісторони, щоперешкоджаєзсуву на виконанняумови. Розрахункова схема представлена на рисунку2.3.

Рисунок 2.3 – Схеманавантажень при визначенні опору трубопроводу зсуву в сторону

Тобто, на виконаннянаступноїумови (2.18)

(2.18)

де ρ - радіус згину трубопроводув горизонтальній площині;

k_зс - коефіцієнт запасу на зсув грунту, приймається рівним 1,25;

q_зс - опір фунту зсуву трубопроводу разом з частиною насипу, віднесеного до одиночної довжини труби розраховується за формулою(2.19)

(2.19)

де - коефіцієнт тертя грунту на зсув, рівний або приймається згідно табличних даних;

ƒ_mр -коефіцієнттертя трубопроводу по грунті, рівний 0,25 - 0,36 або приймається згідно табличних даних (таблиця 2.1);

а - половина ширининасипу по низу, знаходимо за формулою (2.20).

Таблиця2.1 – Характеристикиущільненихвологихґрунтів.

Тип грунту	Властивості грунту
	φгр ,град	=	Сгр, кПа
Гравелистний
пісок	36-40	0,7 - 0,8	0-2
Пісоксередньої
крупнисті	33-38	0,65 - 0,75	1-3
Дрібнийпісок	30-36	0,6 - 0,7	2-5
Пороховий
пісок	28-34	0,55 ~ 0,65	2-7
Супісі	21-25	0,35 - 0,45	4-12
Суглинки	17-22	0,3-0,4	6-20
Глини	15-18	0,25 - 0,35	12-40
Торфи	16-30	0,3-0,5	0,5-4

Для нашого мінерального грунту за значенням φ_гр= 24° , приймаємо величину ƒ_гр = 0.45 і приймаємо, що ƒ_mр= 0.32. Після чого визначаємо половину ширини валика по низу за формулою (2.20)

(2.20)

Перевіряємо виконання умови (2.18)

Якщо умова стійкості трубопроводу в горизонтальній площині виконується. То розрахунок проведений вірно.