8.1.3. Кратковременные нагрузки.

• Гололедные нагрузки. Если возможно обледенение трубопровода, то нормативное значение гололедного давления на поверхность определяется по формуле 14 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»

(8.20) где – толщина стенки гололеда, превышаемая раз в пять лет;

– коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте, для трубопроводов принимается равным единице = 1,0;

– коэффициент, учитывающий отношение площади элемента, подверженного обледенению, к полной площади элемента, для трубопровода = 0,6;

- плотность льда;

.

Нормативные нагрузки от обледенения на один метр трубы вычисляются по формуле

, (8.21)

которая после подстановок может быть представлена так, как в СНиП 2.05.06-85

(8.22)

где – толщина льда в ;

– диаметр наружный трубы или изоляции в .

Коэффициент надежности по нагрузке для гололеда =1,3.

• Нормативная снеговая нагрузка на горизонтальную проекцию надземного трубопровода

(8.23)

где – коэффициент перехода от веса снегового покрытия горизонтальной поверхности земли к снеговой нагрузке на трубопровод ( =0,4);

– нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, которое выбирается по таблице 4 для соответствующего снегового района Российской Федерации;

– диаметр изоляции или наружный диаметр трубы.

Таблица 4. Нормативные значение веса снегового покрова (таблица 4 СНиП 2.01.07-85)

Снеговые районы Российской Федерации	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кПа	0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0	4,8	5,6

• Ветровая нагрузка действует перпендикулярно осевой вертикальной плоскости одиночно проложенного трубопровода

(8.24)

где – наружный диаметр с учетом изоляции;

, – нормативное значение статической и динамической составляющих ветровой нагрузки, Н/м² (СНиП 2.01.07-85 “ Нагрузки и воздействия”).

Статическую составляющую ветровой нагрузки определяют по величине скоростного напора

(8.25)

где – нормативное значение ветрового давления;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

– аэродинамический коэффициент лобового сопротивления надземного трубопровода.

Величина скоростного напора определяется в зависимости от района расположения трубопровода (таблица 5).

Таблица 5. Нормативные значения ветровой нагрузки (таблица 5 СНиП 2.01.07-85)

Ветровые районы СССР	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w0, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

В некоторых случаях нормативное значение ветрового давления допускается устанавливать на основе данных метеостанций Госкомгидромета, а также результатов обследования районов строительства с учетом опыта эксплуатации сооружений. При этом нормативное значение ветрового давления , Па, следует определять по формуле

(8.26)

где - численно равно скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли наибольший за пять лет.

Аэродинамический коэффициент определяется в зависимости от числа Рейнольдса (критерий подобия в гидроаэродинамике) по диаграмме на рисунке 23.

Число Рейнольдса определяется по законам гидроаэродинамики

(8.27)

где – скорость ветра, м/с;

– характерный линейный размер, м;

– кинематическая вязкость воздуха (при t=15^oC и Pатм=1000 гПа принимают =0,146^.10^-4 м²/с).

Если число Рейнольдса Re>35^.10⁵, принимают аэродинамический коэффициент =0,7.

Рисунок 23. Диаграмма для определения аэродинамического коэффициента.

Динамическую составляющую ветровой нагрузки определяют по формуле

(8.28)

где – коэффициент пульсации скоростного напора (СНиП 2.01.07-85);

ξ – коэффициент динамичности, зависящий от периода колебаний участка трубопровода , соответствующего второй форме свободных горизонтальных колебаний и от логарифмического декремента колебаний надземного трубопровода ∂ (рисунок 24).

Рисунок 24. Диаграмма для определения коэффициента динамичности.

Если период колебаний <0,25с, то динамическая составляющая не учитывается, т.е. =0.

Логарифмический декремент колебаний трубопровода зависит от конструктивной схемы надземного перехода и может определяться по записям виброграмм свободных затухающих колебаний (рисунок 25).

Рисунок 25. Диаграмма свободных затухающих колебаний.

Амплитуды последовательных периодов затухающих колебаний образуют геометрическую прогрессию

(8.29)

где – неизвестная постоянная определяемая опытным путем так же, как период колебаний .

Тогда логарифмический декремент колебаний будет определяться

. (8.30)

Для предварительных расчетов (пока не известны все необходимые размеры) логарифмический декремент колебаний принимается для горизонтальных колебаний =0,05, а для вертикальных колебаний =0,03-0,05.

Для определения периода собственных колебаний находят частоту собственных изгибных колебаний . Тогда .

Коэффициент надежности для ветровой нагрузки =1,2.

• Нагрузка, вызываемая морозным растрескиванием грунта. Коэффициент надежности по нагрузке = 1,2.

• Нагрузки и воздействия, возникающие при пропуске очистных устройств. Коэффициент надежности по нагрузке = 1,2.

• Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов. Коэффициент надежности по нагрузке = 1,0.

• Воздействие селевых потоков и оползней. Коэффициент надежности по нагрузке = 1,0.