2. Розрахунок стійкості трубопроводу проти всплиття

Стійке положення (проти всплиття) трубопроводу необхідно перевіряти для окремих дільниць (в залежності від умов будівництва) згідно вимог СНиП 2.05.06.85 на виконання умови

(8.10)

де Q_акт – сумарне розрахункове навантаження на трубопровід, яке діє вверх, включаючи пружний відпір при прокладанні трубопроводу методом вільного згину;

Q_пас – сумарне розрахункове навантаження на трубопровід, яке діє вниз, включаючи власну вагу трубопроводу;

К_н.в – коефіцієнт надійного стійкого положення трубопроводу проти всплиття, приймається згідно табл. 8.1.

В окремому випадку при укладанні трубопроводу методом вільного згину при рівномірному баластуванні по довжині величина нормативного баластування – вага у воді визначається із умови

(8.11)

де – нормативна вага балансу у воді;

п_б – коефіцієнт надійності з навантаженню; 0,9 – для залізобетонних привантажувачів, 1,0 – для чавунних привантажувачів;

q_в – розрахункова виштовхуюча сила води, що діє на на одиницю довжини трубопрову, рівна

(8.12)

q_згин – розрахункове навантаження від пружного відпору при вільному згині трубопроводу, що відповідає рельєфу дна траншеї, визначається відповідно за формулами для:

• випуклих дільниць

(8.13)

• вгнутих дільниць

(8.14)

q_тп – розрахункова вага одного погонного метра трубопроводу на повітрі з врахуванням ізоляційного покриття при коефіцієнті надійності по вазі рівному 0,95;

q_доп – розрахункова вага продукту, що транспортується по трубопроводу.

Таблиця 8.1 – Значення коефіцієнта стійкості проти всплиття трубопроводу

Тип дільниць переходу	Значення коефіцієнту Кн.в
За межами ведення підводно-технологічних робіт	1,05
Через річки шириною до 200 м по середньому рівню, включаючи приберегові ділянки в межах ведення підводно-технологічних робіт	1,10
Через ріки та водосховища шириною більше 200 м, а також гірські річки	1,15

При визначенні необхідного баласту для газопроводів не враховується, а для нафто- та нафтопродуктопроводів вага продукту враховується, але якщо при експлуатації трубопроводів можливе їхнє випорожнення із заміною продукту на повітря. То в даному випадку необхідно передбачити додаткове балансування з коефіцієнтом: K_н.в=1,03;

Е – модуль пружності матеріалу труби;

І – момент інерції перетину труби, рівний

(8.15)

β – кут повороту осі трубопроводу в вертикальній площині на випуклих і вгнутих ділянках рельєфу (приймається в радіанах);

ρ – радіус кривизни рельєфу дна траншеї, котрий повинен бути більший або рівний мінімальному радіусу пружного згину осі трубопроводу, який приймається згідно СНиП – ІІІ-42-80.

При балансуванні одиночним привантажувачами основними параметрами є відстань між ними (точніше між їхніми центрами) та необхідна кількість для баластування даної дільниці трубопроводу.

Відстань між привантажувачами обчислюється за формулою

(8.16)

де Q_в, ν_в – середня маса та об’єм одного привантажувача, які в залежності від типу беруться згідно табл. 8.2, 8.3, 8.4, 8.5.

Інколи в розрахунках необхідно знати нормативну вагу баласту на повітрі значення якої розраховується за формулою

(8.17)

де γ_δ – нормативна питома вага матеріалу бетону γ_δ = (2,3-2,5)·10⁴ Н/м³;

γ_в –питома вага води із врахуванням розчинених в ній солей, приймається рівною γ_в = (1,1-1,15)·10⁴ Н/м³.

Таблиця 8.2–Характеристика залізобетонних сідлоподібних привантажувачів

Dз, мм	Вага приванта-жувача,кг	Розміри, мм
		a	b	c	d	Rг	Δ	h
325 426 529 720 820 1020 1220 1420	300 500 1500 3000 3000 3000 4000 4000	840 1080 1320 1540 1640 1840 2000 2100	590 760 900 1120 1210 1430 1600 1750	400 400 800 1200 1100 900 1050 1000	200 260 330 340 340 340 320 250	220 280 330 430 480 580 580 800	40 40 40 40 40 40 50 90	170 220 240 340 390 500 500 620

Необхідно відмітити, що вагу конструкцій привантажувача можна визначити через об’єм витісненої води даною конструкцією згідно формул для:

• залізобетонних сідлоподібних (рис.8.3)

(8.18)

1 – привантажувач; 2 – трубопровід; 3 – захисна прокладка.

Рисунок 8.3 – Залізобетонний сідлоподібний привантажувач

• залізобетонних обхоплюючих привантажувачів типу УБО (рис. 8.4)

(8.19)

Таблиця 8.3 – Характеристика привантажувачів типу УБО

Марка приван-тажу- вача	Dз , мм	Габаритні розміри блоку, мм			Загаль-ний об’єм приванта- жувача м3	Загальна маса приванта-жувача, т
		b	c	a
УБО-1 УБО-2 УБО-3 УБО-3 УБО-3 УБО-4	1420 1220 1020 820 720 530	1600 1400 1100 1100 1100 750	1200 1350 1500 1500 1500 1500	600 600 550 550 550 400	1,872 1,843 1,455 1,455 1,455 0,750	4,305 4,238 3,346 3,346 3,346 1,725

1 – блок залізобетонний; 2 – трубопровід; 3 – стальний з’єднувальний пояс; 4 – монтажна петля; 5 – скоба

Рисунок 8.4 – Привантажувач бетонний обхоплюючий УБО

• чавунних кільцевих привантажувачів (рис. 8.5):

(8.20)

Таблиця 8.4 – Характеристика чавунних кільцевих привантажувачів

Dз , мм	Вага привантажу-вача ,кг	Розміри, мм
		R1	R2	R3	A	M	d	l
325 377 426 478 529 630 720 830 1020	250 300 350 400 450 500 1100 1100 1100	275 305 330 355 385 435 480 530 635	210 245 264 294 320 373 415 465 570	150 175 200 230 255 280 310 360 405	260 285 310 335 360 410 455 505 610	400 450 500 500 500 500 960 870 725	20 20 20 20 20 20 24 24 24	120 130 130 140 170 170 180 180 180

Рисунок 8.5 – Чавунний кільцевий привантажувач

А для залізобетонних кільцевих привантажувачів значення Q_в, ν_в беруться із табл. 8.5.

Таблиця 8.5 –Характеристика залізобетонних кільцевих привантажувачів типу УТК

Dз , м	Марка привантажувача	Маса на повітрі, кг	Об’єм, м3	Тов-щина , м	Шири-на, м	Зовн. діа-метр, м
0,53 0,72 0,82 1,02 1,22 1,42	УТК 530-12-1 УТК 530-12-2 УТК 720-18-1 УТК 720-18-2 УТК 820-18-1 УТК 820-18-2 УТК 1020-24-1 УТК 1020-24-2 УТК 1220-24-1 УТК 1220-24-2 УТК 1420-24-1 УТК 1420-24-2	450 658 1100 2000 1564 2300 3174 4048 4508 5658 5700 8240	0,178 0,28 0,46 0,68 0,88 1,00 1,38 1,76 1,96 2,46 2,48 3,58	0,07 0,105 0,120 0,165 0,165 0,165 0,200 0,195 0,240 0,210 0,285 0,665	1,2 1,2 1,8 1,8 1,8 1,8 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4	0,76 0,81 0,96 1,12 1,12 1,22 1,43 1,50 1,78 1,79 1,93 2,08

Число привантажувачів, необхідне для баластування дільниці трубопроводу довжиною L, визначається за формулою

. (8.21)

Отримане значення заокруглюється в більшу сторону до цілого числа.