Задача №4 Нагрузки на трубопровод при надземной прокладке. Проверка прочности надземных трубопроводов

1. Собственный вес трубы:

, (4.1)

где - соответственно наружный и внутренний диаметры трубы, м;

=7850 кг/м³ – удельный вес стали.

2. Вес изоляции и различных устройств, которые могут быть на трубопроводе: q 0,1q , (4.2)

3. Вес транспортируемого продукта:

- для нефте- продуктопроводов: , (4.3)

- для газопроводов: n_pP , (4.4)

где - удельный вес нефти или нефтепродуктов;

= 1,15 – коэффициент запаса;

Р- величина давления, МПа.

3. Нагрузка от обледенения и снега.

Для трубопровода нагрузка от обледенения больше, чем от снега. (Нагрузка от снега значительна для пешеходных мостиков вдоль трубопровода). Для трубы вес обледенения подсчитывается по формуле:

, (4.5)

где n_лед=1,1-1,3 – коэффициент запаса по гололедности;

- толщина слоя льда;

- удельный вес льда.

Толщину слоя льда принимают в соответствии с картой климатических районов гололедности (СНиП П-6-74 «Нагрузки и воздействия»): I и II районы см; III район 1,5 см; IV район 2 см.

Для отдельно расположенного трубопровода (без примыкающего настила мостика) при коэффициенте перегрузки n=1,2:

, (4.6)

где - коэффициент, принимаемый для районов гололедности [кг/м²]: I – 25, II – 35, III – 50, IV - 65.

Снеговая нагрузка для одиночно прокладываемого трубопровода:

, (4.7)

где - коэффициент перегрузки для снега;

- коэффициент, зависящий от формы поверхности;

- нормативный вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности;

- коэффициент, принимаемый по районам [кг/м²]: I район – 25; II район – 35; III и IV районы – 50.

3. Ветровая нагрузка (направленная горизонтально).

Величина ее зависит от района строительства, высоты сооружения над землей и формы его поверхности. На одиночный трубопровод перпендикулярно его оси действует ветровая нагрузка:

; (4.8)

где с- аэродинамический коэффициент (для одиночной трубы с=0,6);

=1,2 - коэффициент перегрузки для ветра;

- скоростной напор ветра [кг/м²], принимается для: I района – 25; II района – 35; III района –45; IV района – 55.

Суммарная нагрузка подсчитывается по формуле:

. (4.9)

Проверка прочности надземных трубопроводов.

Проверку на прочность надземного трубопровода ведется по формуле:

; (4.10)

где - абсолютное значение максимальных суммарных продольных напряжений в трубопроводе от нагрузок и воздействий (от давления, температурных воздействий, упругого изгиба):

, (4.11)

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб. При , , в противном случае:

, (4.12)

, (4.13)

- расчетное сопротивление материала труб:

, (4.14)

- нормативное сопротивление металла трубы.

Исходные данные к задаче №4.

Основные характеристики участка трубопровода, а также значения коэффициентов , принять по вариантам задачи №3. Для всех вариантов принять условие – труба одиночная. Дополнительно принять для решения задачи данные по вариантам, приведенные в табл. 4.4.

Таблица 4.4

№ варианта	, см	, кг/м2	, кг/м2	, кг/м2
1	1	25	25	25
2	1	35	35	35
3	1,5	50	50	45
4	2	65	50	55
5	1	25	25	25
6	1	35	35	35
7	1,5	50	50	45
8	2	65	50	55
9	1	35	50	55
10	2	50	50	35