35. Нагрузки и воздействия Расчет толщины стенки трубопровода.

Нагрузки и воздействия.

К нагрузкам относят: вес т/п, вес грунта, давление.

К воздействиям: температура, сила ветра, оползни и т.д.

При расчётах используют расчётную или нормативную нагрузку:

- расчётная нагрузка, - нормативная нагрузка, устанавливаемая нормативными документами, n – коэф-т надёжности по нагрузке.

Все нагрузки и воздеиствия делятся на 4 группы:

1. Постоянные, которые деиствуют в течении всего срока эксплуатации т/п (вес т/п, вес грунта).

2. Временные длительные, которые деистввуют меньший срок, чем срок службы т/п(темпер-а, давление).

3. Кратковременные (сила ветра, снеговая нагрузка).

4. Особые нагрузки (оползни, осадка грунта, нагрузки при ремонте т/п).

Все расчёты производятся на еденицу длины, т.е 1 м.

Расчёт толщины стенки. Номинальная толщина стенки  трубопровода согласно СНиП 2.05.06-85^* определяется следующим образом:

,

где ₁ – коэффициент, учитывающий двуосное напряженное состояние металла труб, определяемый при сжимающих продольно осевых напряжениях (_{пр N}<0) по формуле:

,при _{пр N}0 ₁=1:

R₁ – расчетное сопротивление материала и рассчитывается по формуле:

,

 нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается =_в;

m – коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от категории т/п;

к₁ – коэффициент надежности по металлу, характеризует свойства сталей;

к_н – коэффициент надежности по назначению, зависит от вида перекачиваемого продукта, от диаметра т/п, для ГП – от диаметра и давления;

n_р – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления;

_{пр N} - продольное осевое напряжение:

,

t – расчетный перепад температур;

 - коэффициент Пуассона, =0,3;

_t – коэффициент линейного расширения металла, _t=1,210^-5 1/⁰С;

Е – модуль Юнга, Е=2,0610⁵ МПа;

n_t – коэффициент надежности по температуре, n_t=1.

t = t_Э - t_ЗШ

t_Э – эксплуатационная температура;

t_ЗШ – температура замыкания сварного шва;

, .

Порядок расчета толщины стенки т/п:

1. Выбирается марка стали, соответственно _т, _в, к₁.

2. Рассчитываем теоретическую толщину стенки при ₁=1:

3. Принимаем стандартную толщину стенки ^ГОСТ по сортаменту труб;

4. Расчетный перепад температур t:

5. Рассчитаем продольные напряжения _{пр N} :

6. Так как труба хуже работает на сжатие, чем на растяжение, то при значении _{пр N(-)}>0 расчет закончен, а для случая _{пр N(+)}<0 уточняем значения ₁ и .

7) Окончательно принимаем толщину стенки  по сортаменту труб.

36. Проверка трубопровода на прочность и деформацию

Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы по СНиП 2.05.06-85^* проверяются на прочность в продольном направлении и на отсутствие пластической деформации.

Прочность в продольном направлении проверяется по условию:

| _{пр N}|₂ R₁

_{пр N} - продольное осевое напряжение:

,

n_t – коэффициент надежности по температуре, n_t=1;

_t – коэффициент линейного расширения металла, _t=1,210^-5 1/⁰С;

t – расчетный перепад температур; t = t_Э - t_ЗШ

t_Э – эксплуатационная температура;

t_ЗШ – температура замыкания сварного шва; , ;

Е – модуль Юнга, Е=2,0610⁵ МПа;

 - коэффициент Пуассона, =0,3;

n_р – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления;

Р – давление в т/п;

D_ВН – внутренний диаметр трубопровода;

 - толщина стенки трубопровода;

R₁ – расчетное сопротивление материала и рассчитывается по формуле:

,

 нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается =_в;

m – коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от категории т/п;

к₁ – коэффициент надежности по металлу, характеризует свойства сталей;

к_н – коэффициент надежности по назначению, зависит от вида перекачиваемого продукта, от диаметра т/п, для ГП – от диаметра и давления;

₂ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях _{пр N}0 ₁=1, при сжимающих (_{пр N}<0) определяется по формуле:

,

_КЦ – кольцевые напряжения в стенке трубы от расчетного внутреннего давления, определяемые по формуле:

,

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов в продольном направлении проверку производят по условию:

;

- максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

,

_min – минимально допустимый радиус изгиба т/п;

_min =1000D_у - при изгибе в горизонтальной плоскости;

_min =5000 м - при изгибе в вертикальной плоскости;

₃ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

при 0, ₃ = 1, при <0: ,

- кольцевые напряжения от нормативных нагрузок; ,

- предел текучести;