Страница 4: ВСН 39-1.9-003-98. Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов (31308)

, (2.2)

где - ускорение свободного падения;

- плотность воды с учетом растворенных в ней солей;

- наружный диаметр газопровода с учетом изоляционного покрытия и футеровки.

При проектировании газопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидко-пластичное состояние, вместо плотности воды следует принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.

4.2.4. Расчетную интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе газопровода следует определять по формулам:

- для выпуклых кривых

; (2.3)

- для вогнутых кривых

, (2.4)

где - модуль упругости стали;

- момент инерции сечения газопровода;

- угол поворота оси газопровода;

- минимальный радиус упругого изгиба оси газопровода.

4.2.5. Расчетный погонный собственный вес газопровода определяется по формуле:

, (2.5)

где - плотность стали;

- наружный диаметр сечения трубы;

- внутренний диаметр сечения трубы;

- номинальная толщина стенки трубы;

- внутренний диаметр сечения газопровода.

4.2.6. При сплошном обетонировании газопровода требуемую минимальную толщину слоя бетона следует определять по формуле:

, (2.6)

где - нормативная интенсивность балластировки, определенная ранее по формуле (2.1);

- нормативная плотность бетона;

- наружный диаметр газопровода с учетом слоя изоляции.

Полученную по формуле (2.6) толщину слоя бетона следует округлить в большую сторону с точностью до 0,005 м.

4.2.7. При балластировке газопровода отдельными утяжелителями шаг утяжелителя L при их равномерной расстановке (расстояние между осями утяжелителей) следует определять по формуле:

(2.7)

где - нормативный вес одного утяжелителя;

- нормативная интенсивность балластировки, определенная ранее по формуле (2.1).

4.2.8. Балластирующая способность минеральных грунтов засыпки над утяжелителями УБО-М и УБО, установленными на газопроводе групповым способом, а также над утяжелителями типа УБГ и УБТ учитывается исходя из объема грунта (во взвешенном состоянии) непосредственно над утяжелителем в пределах его проекции на дневные отметки. При этом, в зависимости от физико-механических свойств грунтов засыпки и строительного сезона производства линейных работ проектной организацией вводятся понижающие коэффициенты от 0,4 до 0,9 и осуществляются мероприятия, обеспечивающие защиту грунта засыпки от размыва.

4.3. Анкерное закрепление газопроводов в талых грунтах

4.3.1. В талых грунтах закрепление газопроводов возможно винтовыми анкерами и свайными анкерами раскрывающегося типа.

4.3.2. Расчетную несущую способность одного анкерного устройства следует определять по формуле:

, (3.1)

где z - количество анкеров в одном анкерном устройстве;

- коэффициент условий работы анкерного устройства;

- расчетная несущая способность анкера.

4.3.3. Коэффициент условий работы анкерного устройства зависит от количества анкеров z и соотношения между диаметром газопровода и максимальным линейным размером габарита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость :

1) При z = 1

или

z=2 и (/) > 3: (3.2)

= 1;

2) При z2 и 1(/)3:

. (3.3)

При двух лопастях в анкерах раскрывающегося типа в качестве следует принимать максимальный линейный размер большей по диаметру лопасти анкера.

4.3.4. Расчетная несущая способность анкера зависит от несущей способности грунта основания и определяется из условия:

, (3.4)

где - несущая способность анкера;

- коэффициент надежности анкера.

4.3.5. Несущая способность анкера определяется расчетом или по результатам полевых испытаний статической нагрузкой согласно СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

4.3.6. Коэффициент надежности анкера принимается равным:

1,40 - если несущая способность анкера определена расчетом;

1,25 - если несущая способность анкера определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой.

4.3.7. Несущая способность анкера, определяемая расчетом, зависит от глубины погружения анкера.

В случае, если глубина заложения верхней лопасти анкера от уровня дна траншеи составляет от 6 до 8 ее диаметров, то несущую способность анкера следует определять по формуле:

, (3.5)

где i - номер лопасти анкера;

n - число лопастей по высоте анкера;

- коэффициент условий борьбы i-ой лопасти анкера;

- безразмерные коэффициенты;

- расчетное удельное сцепление пылевато-глинистого или параметр линейности песчаного грунта в рабочей зоне i-ой лопасти анкера;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунта;

- глубина залегания i-ой лопасти анкера от дна траншеи;

- площадь i-ой лопасти анкера.

4.3.8. Число лопастей анкера принимается равным:

- n = 1 - для винтовых анкеров;

- n = 2 - для раскрывающихся анкеров.

4.3.9. Коэффициент условий работы анкера принимается в зависимости от грунта равным:

Глины и суглинки:

- твердые, полутвердые, полупластичные и мягкопластичные 0,7

- текучепластичные 0,6

Пески и супеси:

- пески маловлажные и супеси твердые 0,7

- пески влажные и супеси пластичные 0,6

- пески водонасыщенные и супеси текучие 0,5

4.3.10. Безразмерные коэффициенты зависят от расчетного угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной ) в соответствии с табл.10.

Таблица 10

Примечания:

- характеристики грунтов, указанные в табл.10, относятся к грунтам, залегающим над лопастью анкера;

- расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта основания следует определять по указаниям СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений";

- при промежуточных значениях угла внутреннего трения грунта, не указанных в табл.10, значения коэффициентов следует определять линейной интерполяцией.

4.3.11. Усредненное расчетное значение удельного веса грунта находится с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

, (3.6)

где - удельный вес частиц грунта;

- удельный вес воды;

- коэффициент пористости грунта.

4.3.12. При глубинах погружения анкера, меньше указанных в п.4.3.7, следует применять только однолопастные анкеры. В этом случае несущую способность анкера необходимо определять по формуле:

, (3.7)

где - объем тела выпирания в форме усеченной пирамиды;

- площадь боковой поверхности усеченной пирамиды.

4.3.13. Для анкеров с круглой лопастью входящие в формулу (3.7) составляющие следует определять по формулам:

, (3.8)

, (3.9)

где

4.3.14. Расстояние между осями анкерных устройств (шаг анкерных устройств) должно удовлетворять условию;

, (3.10)

где - расчетная несущая способность анкерного устройства;

В - требуемое расчетное усилие анкерного устройства, приходящееся на единицу длины трубопровода и определяемое по формуле:

, (3.11)

в которой все условные обозначения указаны в п.4.2.1.

4.4. Анкерное закрепление газопроводов в вечномерзлых грунтах

4.4.1. Приведенная в данном разделе методика определения несущей способности дисковых и винтовых вмораживаемых анкеров не распространяется на анкеры указанных конструкций, находящиеся в грунтах с засоленностью более 0,1%, в мерзлых грунтах с льдистостью более 0,4 и в биогенных грунтах.

4.4.2. Расчетная несущая способность анкерного устройства, состоящего из двух вмораживаемых дисковых и винтовых анкеров, определяется по формуле (3.1), в которой следует принять:

z=2;

=1,0,

а расчетная несущая способность анкера определяется по формуле (3.4). Значения коэффициента надежности анкера в формуле (3.4) следует принимать в соответствии с п. 3.6.

4.4.3. Несущую способность вмораживаемого дискового и винтового анкера следует определять расчетом или на основании результатов полевых испытаний статической нагрузкой.

4.4.4. При определении расчетом несущей способности дискового и винтового анкера следует пользоваться формулой:

, (4.1)

где - коэффициент условий работы анкера, принимаемый равным 1,2;

i - номер диска (лопасти);

n - число дисков (лопастей);

- расчетное давление i-ого диска (лопасти) на мерзлый грунт или грунтовый раствор;

- площадь i-ого диска или лопасти (за исключением площади сечения стержня);

- коэффициент, зависящий от типа поверхности смерзания;

j - номер слоя грунта;

m - число слоев грунта;

- расчетное сопротивление j-ого слоя мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания со стержнем (тягой);

- площадь поверхности смерзания j-ого слоя с боковой поверхностью стержня.

4.4.5. Расчетное давление i-ого диска на мерзлый грунт или грунтовый раствор принимается равным давлению под концом сваи по СНиП 2.02.04-87 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах".

4.4.6. Значение определяется в зависимости от грунта (грунтового раствора) и максимальной температуры грунта на уровне диска (лопасти) в соответствии с табл. 11. Температура грунта определяется на основании теплотехнического расчета для наиболее неблагоприятного режима и времени эксплуатации трубопровода.

4.4.7. Расстояние между дисками (лопастями) должно быть не менее 4.

4.4.8. Расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания со стержнем принимается для середины каждого j-ого по температуре грунта слоя в соответствии со СНиП 2.02.04-87 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах". Значения в зависимости от грунтов и грунтовых растворов приведены в табл. 12 для льдистости грунтов 0,2. При льдистости мерзлого грунта приведенные в табл. 12 значения следует дополнительно умножать на коэффициент 0,9.

4.4.9. Коэффициент зависит от поверхности смерзания стержня с грунтом и принимается равным:

- 0,7 - для горячекатаного проката;

- 1,0 - для арматуры периодического профиля.

4.4.10. Несущую способность вмораживаемых анкеров следует также проверять из условия сдвига по боковой поверхности цилиндрического тела по формуле:

, (4.2)

где - расчетное сопротивление j-ого мерзлого слоя сдвигу по грунту или грунтовому раствору;

- площадь поверхности сдвига j-ого слоя.

4.4.11. Если раствор, заполняющий скважину, отличается от естественного грунта, то вычисление по формуле (4.2) производится для двух случаев сдвига по боковой поверхности цилиндрического тела с площадью сечения, равной:

- площади диска (сдвиг по раствору);

- площади сечения скважины (сдвиг по грунту - по боковой поверхности скважины) при расчете дисковых анкеров.

При использовании винтовых вмораживаемых анкеров вычисление по формуле (4.2) производится для случая сдвига по боковой поверхности цилиндрического тела с площадью сечения, равной диаметру винтовой лопасти (сдвиг по грунту).

4.4.12. Расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу в j-ом слое следует принимать при температуре, равной температуре в середине этого слоя (по СНиП 2.02.04-87 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"). Для обычных мерзлых (незасоленных и небиогенных) грунтов значение приведено в табл. 13.

Таблица 11