3.7 Расчёт трубопровода на прогиб

Находим изгибающий момент газопровода от действий на него нагрузки q:

Определяем Y_max –максимальный прогиб в пролёте из условия

;

Отсюда находим максимальный прогиб в пролёте Y_max:

Проверяем полученный максимальный прогиб Y_max по СНиП 2.09.03-85, «Сооружение промышленных предприятий» п.14.26.

Допустимый прогиб равен ;

33,88 см < [35,33 см]; что допустимо. Т.О. условие выполняется.

3.8 Проверка трубопровода на прочность при действии сейсмической нагрузки. Особое сочетание нагрузок.

Расчёт на проверку прочности трубопровода производится по СНиП 2.04.12-86, п.5.8 – 5.11:

В каждом поперечном сечении трубопровода необходимо соблюдать условие, которое должно выполняться при сооружении, испытании, пропуске очистных устройств, хранение и транспортировка труб (секций), сейсмических воздействий, особых режимах эксплуатации, вызываемых резкими нарушениями технологического режима, временной неисправностью или поломкой оборудования:

; (3.8.1);

(3.8.2);

(3.8.3);

где R_Y, R_U– расчётные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести;

A, A_Y, A_U – значения коэффициентов загруженности поперечных сечений трубопровода, следует определять согласно пп.5.9 и 5.10;

(3.8.4);

где d_mt = d_e – t_пот = 1,008 м;

N_U, T_U – соответственно расчётные продольные усилие и крутящий момент в рассматриваемом сечении трубопровода от совместного действия веса трубопровода, изоляции, арматуры и обустройств, расположенных на трубопроводе, веса и внутреннего давления транспортной среды, снеговой, ветровой и гололёдных нагрузок;

η – коэффициент несущей способности труб и соединительных деталей конструктивные решения которые приведены в рекомендуемом прил. 3, надлежит принять  = 1 (см. п. 4.6);

(3.8.5);

где N_­y, M_1y, M_2y, T_y –соответственно расчётные продольное усилие, изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, крутящий момент в рассматриваемом поперечном сечении трубопровода от совместного действия веса трубопровода, изоляции, воздействия предварительного напряжения трубопровода(в том числе упорного изгиба по заданному профилю), веса, внутреннего давления и температурного воздействия транспортируемой среды, снеговой, ветровой и гололёдных нагрузок;

_f5(6) – коэффициент надёжности от собственного веса трубопровода, арматуры и обустройств; _f5(6) – 1,1;

m_s – коэффициент интенсификации напряжений, для прямой трубы m_s =1, определяется согласно п.5.11.

(3.8.6);

где N, M₁, M₂, T – соответственно расчётные усилие, изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, крутящий момент в рассматриваемом сечении трубопровода от действия нагрузок, возникающих при принятом в проекте способе производства работ и транспортирования труб (секций).

Значения коэффициента А для оценки прочности при сейсмических воздействиях следует вычислять по формуле (3.8.6), в которой при определении расчётных усилий и моментов к перечисленным нагрузкам и воздействиям добавляются сейсмические воздействия.

Коэффициенты для особого сочетаний нагрузок n_c, принимаем по табл.2, СНиП II–7–81:

постоянные нагрузки – n_c = 0,9;

временные длительные – n_c = 0,8;

кратковременные – n_c = 0,5;

Момент сейсмических нагрузок на трубопровод М_s и момент постоянных нагрузок М_пост -берём из расчёта ЭВМ. Данный расчёт берётся из программы «Borland C ++ Builder 5.0», под операционной системой «Red Hat Linux». M_S == 119,81 Нм, а М_пост = 1150,99 Нм.

Определяем момент кручения от ветровой нагрузки на трубопровод, по формуле:

М_кр = V_крi ·l²/8 ·0,5 = 453,4 ·53²/8 · 0,5 = 79600 = 79,6 кНм²;

Определяем изгибающий момент по оси OY:

М_у1 = 119,81 + 1150,99 · 0,9 + 79,6 = 1235,3 Нм²

Нормативную ветровую нагрузку на единицу длины надземного трубопровода w_n, действующую перпендикулярно его осевой вертикальной плоскости, следует определять по СНиП 2.04.12-86, формуле (3.8.7):

(3.8.7);

где статическую w_stc и динамическую w_dyn составляющие ветровой нагрузки следует определять по СНиП 2.01.07-85, при этом значения w_dyn необходимо определять как для сооружения с равномерно распределённой массой и постоянной жёсткостью.

Н/м;

Определяем динамическую ветровую нагрузку по формуле (3.8.8):

(3.8.8);

где w_p – нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки, на высоте z;

w_m – определяем в соответствии с п.6.3;

ζ – коэффициент пульсации давления ветра на уровне z, принимаемый по табл.7, ζ = 1,22

v –коэффициент пространственной пульсации давления ветра, v = 1 (см. п. 6.9).

w_dyn =214 · 1,22 · 1 = 261 Н/м.

Подставляем полученную динамическую ветровую нагрузку в формулу (3.8.7) и находим нормативную ветровую нагрузку:

w_n = (214 + 261)×1,02 · 0,5 = 242,2 кН/м.

Находим изгибающий момент ∑М_2у по оси ОУ:

кНм²,

Определяем продольное усилие N_­y,:

N_y = (2980 + 348,8)∙53 ∙ 0,3 ∙ 0,9 = 47635,13 = 47,6 кНм.

Определяем коэффициентов загруженности поперечных сечений трубопровода А_Y по формуле ():

І Вариант:

Расчёт ведётся при условии ;

кНм

ІІ Вариант:

Расчёт ведётся при условии ;

кНм

Подбираем расчётное сопротивление, по пределу текучести, для данной марки стали по ГОСТ 380-71; R_y = 215 МПа (см. СНиП II-23-81, табл.51а).

Делаем проверку для определения прочности трубопровода:

t_пот ≤1737/215 = 8 мм < 12мм.

Условие выполняется – проверка прочности трубопровода на действие основного сечения нагрузок в период эксплуатации, удовлетворяют требованиям СНиП 2.04.12-86.

3.9 Проверка прочности трубопровода на действие основного сечения нагрузок в период эксплуатации

Проверка на прочность трубопровода производится по СНиП 2.04.12-86.

При этом должны выполняться следующие условия:

(3.9.1);

(3.9.2);

где γ_u – коэффициент надёжности для труб и соединительных деталей в расчётах по временному сопротивлению, γ_u=1.3(см.п.4.5);

γ_n –коэффициент по назначению трубопровода, γ_n=1(см. табл.4).

Коэффициенты сочетаний принимаем по СНиП 2.01.07-85, п.1,12-1,13:

В основных сочетаниях нагрузок их расчётные значения и более кратковременных нагрузок их расчётные значения допускается на коэффициент сочетания ψ₂, принимаемый для первой (по степени влияния):

для постоянной нагрузки – ψ₁ = 1,0;

для кратковременной гололёдной нагрузки – ψ₂ = 1,0;

для второй – ветровой нагрузки – ψ₃ = 0,8;

для снеговой нагрузки –ψ₄ = 0,6.

R_y, R_u –нормативное сопротивление материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести, определяется из СНиП II-23-81*, табл.51:

R_y, = 215 (2200) МПа(кг/см²),

R_u = 350 (3550) МПа(кг/см²).

A_u, A_y –коэффициенты нагруженности поперечного сечения трубопровода, которые определяются по формулам (3.8.4) и (3.8.5):

Найдём расчётное продольное усилие в рассматриваемом сечении трубопровода от совместного действия нагрузок на трубопровод по формуле (3.9.3):

(3.9.3);

N_u = 0,3(2980 · 53 + 348,8 · 53 + 204 · 0,6 · 53) = 54874,1 Нм = 54,8 кНм.

Определяем коэффициент нагруженности A_u по формуле (3.9.3):

Проводим проверку условия (3.9.1):

м = 1,7мм < 12мм.

Условие выполняется.

Определяем момент действующей на трубопровод от гололёдной нагрузки,

Нм² = 122,5кНм².

Так же определяем момент действующий на трубопровод от снеговой нагрузки:

Нм² = 43кНм².

Так же находим изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

кНм²,

Нм²=133,4кНм²

По формуле (3.8.5) определяем коэффициент нагруженности трубопровода А_у:

Рассмотрим решение данного уравнения двумя случаями, при отрицательных и положительных условиях:

Ι Случаё:

Расчёт ведётся при условии ;

Нм,

ΙΙ Случай:

Расчёт ведётся при условии ;

Нм;

Выбираем больший коэффициент нагруженности: А_у =1799,98кНм.

Проводим проверку условия (3.9.2):

м = 11,96мм < 12мм.

Условие выполняется – проверка прочности трубопровода на действие основного сечения нагрузок в период эксплуатации, удовлетворяют требованиям СНиП 2.04.12-86.