Таблица 9
Материал труб |
Коэффициент Ке в зависимости от температуры, ??С |
||||||
|
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
ПВД |
1,0 |
0,75 |
0,60 |
0,45 |
0,40 |
— |
— |
ПНД |
1,0 |
0,80 |
0,65 |
0,50 |
0,40 |
— |
— |
ПП |
1,0 |
0,85 |
0,75 |
0,60 |
0,50 |
0,35 |
0,2 |
ПВХ |
1,0 |
0,90 |
0,85 |
0,80 |
0,70 |
— |
— |
5.5. При определении деформаций от действия расчетных нагрузок на трубопроводы, транспортирующие вещества с температурой до 40°С; величины коэффициента Пуассона ?? должны приниматься равными: 0,42—0,44 для труб из полиэтилена низкого давления, 44—0,46 для труб из полиэтилена высокого давления, 0,40—0,42 для труб из полипропилена, 0,35—0,38 для труб из поливинилхлорида.
Для трубопроводов, транспортирующих вещества с температурой свыше 40°С, величину коэффициента Пуассона допускается принимать равной 0,5.
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
5.6. При расчете трубопроводов следует учитывать нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытания и эксплуатации, согласно требованиям главы СНиП на нагрузки и воздействия, при этом коэффициенты перегрузки следует принимать по табл. 10.
Таблица 10
Характер нагрузок и воздействий |
Нагрузки и воздействия |
Способ прокладки трубопровода |
Коэффициент перегрузки n |
|
|
|
подземный, наземный (в насыпи) |
надземный |
|
Постоянные |
Масса трубопровода и обустройств |
+ |
+ |
1,1(1) |
|
Давление грунта |
+ |
|
1,2(0,8) |
|
Гидростатическое давление грунтовых вод |
+ |
— |
1,2(0,8) |
Временные длительные |
Внутреннее давление транспортируемого вещества |
+ |
+ |
-1,0 |
|
Масса транспортируемого вещества |
+ |
+ |
1 (0,9) |
|
Температурные воздействия |
+ |
+ |
1,0 |
|
Давление от нагрузок на поверхности грунта |
+ |
— |
1,4 |
|
Нагрузки от колонн автомобилей |
+ |
— |
1,4 |
|
Колесные или гусеничные нагрузки |
+ |
— |
1,1 |
Кратковременные |
Нагрузки и воздействия, возникающие при монтаже и испытании трубопроводов |
+ |
+ |
1 |
|
Снеговая нагрузка |
— |
+ |
1,4 |
|
Ветровая нагрузка |
— |
+ |
1,2 |
|
Гололедная нагрузка |
— |
+ |
1,3 |
Примечания: 1. Знак ??+»— нагрузки и воздействия учитываются, знак ??—» — не учитываются
2. Значения коэффициентов перегрузки, указанные в скобках, должны приниматься в тех случаях, когда уменьшение, нагрузки вызывает ухудшение работы трубопровода.
5.7. Нормативную нагрузку от массы 1 м трубопровода qHT, (кгс/м), следует рассчитывать по формуле
(3)
где ??T—плотность материала трубопровода, H/м3 (кгс/м3);
Д— наружный диаметр трубы, м;
??—толщина стенки трубы, м
В тех случаях, когда для трубопровода требуется устройство наружной изоляции, в нормативную нагрузку qHT следует включать нагрузку от массы изолирующего слоя.
5.8. Нормативная вертикальная нагрузка от давления грунта на трубопровод qHГР , Н/м3 (кгс/м3) должна определяться по формуле
(4)
где ??ГР— плотность грунта, Н/м3 (кгс/м3);
h—расстояние от верха трубопровода до поверхности земли, м, назначаемое из условия исключения возможности воздействия на трубопровод динамических нагрузок.
5.9. Нормативную нагрузку от гидростатического давления грунтовых вод, вызывающую всплытие трубопровода, qHГ.В , Н/м3 (кгс/м3) следует определять по формуле
(5)
где ??В — плотность воды с учетом растворенных в ней солей, Н/м3 (кгс/м3),
ДН — наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия, м.
5.10. Рабочее (нормативное) внутреннее давление транспортируемого вещества устанавливается проектом.
5.11. Нормативную нагрузку от массы транспортируемого вещества в 1 м трубопровода qТ.В, Н/м3 (кгс/м3) следует определять по формуле
(6)
где ??Т.В —плотность транспортируемого вещества, Н/м3 (кгс/м3);
d—внутренний диаметр трубы, м.
5.12. Нормативный температурный перепад в материале стенок труб ??t, °С следует принимать равным разнице между максимально (или минимально) возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей (или наибольшей) температурой окружающей среды, при которой осуществляется замыкание трубопровода или его части в законченную систему (производится монтаж замыкающих стыков). При определении максимальных и минимальных температур стенок труб и окружающей среды следует руководствоваться указаниями главы СНиП по строительной климатологии и геофизики.
5.13. Нормативная равномерная нагрузка от подвижных транспортных средств qНТР , Н/м2 (кгс/м2), передаваемая на трубопровод через грунт при прокладке его под дорогами промышленных предприятий с нерегулярным движением транспорта, должна определяться в виде нагрузки Н-18 от колонн автомобилей или НГ-60 от гусеничного транспорта, При этом следует принимать наибольшую из них. Значения нагрузок Н-18 и НГ-60 допускается определять но графикам рис. 1.
Для трубопроводов, укладываемых в местах, где движение автомобильного транспорта невозможно, в качестве нормативной следует принимать равномерную нагрузку от пешеходов 5000 Н/м2 (500 кгс/м2).
5.14. Нормативные нагрузки от атмосферных воздействий (снеговая, ветровая, гололедная и др.) должны приниматься в соответствии с указаниями главы СНиП на нагрузки в воздействия.
Рис. 1 Зависимость нормативного равномерно распределенного давления транспорта qНТР от глубины заложения трубопровода
1-для нагрузки от автомобильного транспорта Н -18; 2-для нагрузки от гусеничного транспорта НГ - 60
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДОВ
5.15. Толщину стенки трубопровода (номинальную) ??, см, следует определять по формуле
(7)
где Д—наружный диаметр трубы, см,
Р—рабочее (нормативное) давление в трубопроводе, МПа (кгс/см2);
nq—коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе, принимаемый по табл. 10;
R—расчетное сопротивление материала труб, МПа (кгс/см2), определяемое в соответствии с п. 5.3.
ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ НАДЗЕМНЫХ РУБОПРОВОДОВ
5.16. Надземные (открытые) трубопроводы следует. проверять на прочность, жесткость и общую устойчивость в продольном направлении.
5.17. Проверка прочности надземных трубопроводов должна производиться по условию
(8)
где — полное расчетное приведенное (эквивалентное) напряжение Мпа (кгс/см2), определяемое согласно указаниям п. 5.18;
R— расчетное сопротивление материала труб, МПа (кгс/см2), определяемое в соответствии с п. 5.3.
5.18. За полное расчетное приведенное (эквивалентное) напряжение ??пр следует принимать максимальное из действующих нормальных напряжении в стенке труби, вычисляемое с учетом всех нагрузок и воздействии на рассматриваемом участке трубопровода в наиболее опасных сочетаниях.
5.19. Усилия (напряжения), возникающие в трубопроводе от воздействия расчетных нагрузок, должны определяться согласно общим правилам строительной механики. При этом трубопровод следует рассматривать как упругий стержень (прямолинейный или криволинейный), у которого при приложении нагрузки поперечное сечение остается плоским и сохраняет свою круговую форму, а модуль ползучести зависит как от продолжительности действия нагрузки, так и от температуры.
5.20. Нормальные напряжения в стенке трубы в кольцевом направлении ???? , Мпа (кгс/см2), от действия расчетного внутреннего давления следует определять по формуле
(9)
где nq, Д, ?? —обозначения те же, что и в формуле (7).
5.21. Нормальные растягивающие или сжимающие напряжения в стенке трубы в продольном (осевом) направлении ??z, МПа (кгс/см2), от действия расчетных нагрузок для прямолинейного и упруго-изогнутых участков трубопроводов следует рассчитывать по формулам: от действия внутреннего давления
(10)
где nq, Д, P, ?? — обозначения те же, что и в формуле (7);
от действия продольного усилия Nt, вызванного температурными изменениями,
(11)
где Nt—продольное усилие, H (кгс), определяемое в соответствии с п. 5.22, F— площадь поперечного сечения труби, м2 (см2);
от действия поперечных и продольных изгибающих моментов М, H/м (кгс/см),
(12)
где W—момент сопротивления поперечного сечения трубы, м3 (см3).
5.22. Расчетные значения продольных усилий Nt , возникающих в трубопроводе при изменении температуры, без учета компенсации температурных деформаций продольном направлении должны определяться по формуле
(13)
где: а — коэффициент линейного температурного расширения материала трубы, град-1, принимается по табл. 11; ??t—расчетный температурный перепад, °С, определяемый по п. 5.12; Е—модуль ползучести материала трубы, МПа (кгс/см2), определяемый п. 5.4; nt— коэффициент перегрузки температурных воздействий принимается по табл. 10; F—площадь поперечного сечения трубы, м2(см2)
Таблица 11
Материал труб |
Коэффициент линейного температурного расширения а, град-1 |
Материал труб |
Коэффициент линейного температурного расширения а, град-1 |
ПНД |
2,2 • 10-4 |
ПП |
1,5 • 10-4 |
ПВД |
2,2 • 10-4 |
ПВХ |
0,8 •10-4 |
5.23. Расчет трубопроводов на продольно-поперечный изгиб от действия продольных усилий Nt и равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q от массы трубопровода и транспортируемого вещества следует производить для наиболее неблагоприятного случая—полного отсутствия компенсации температурных удлинении с учетом максимально возможного перепада температур.
5.24. Величину допустимого лролета трубопровода l, м (см), для случая, указанного в п 523, следует определять по формулам для вертикальных трубопроводов
' (14)
для горизонтальных трубопроводов исходя из допустимой к концу срока эксплуатации стрелы прогиба f=1/700,
(15)
В формулах (14) и (15) m1 и m2—коэффициенты, учитывающие геометрические параметры трубы, принимаются по табл. 12. ??—коэффициент, определяемый по графикам рис. 2 в зависимости от параметра Аt
Таблица 12
Коэффициенты |
Материал труб |
||||||||
m1 и m2 для труб |
ПНД, ПП |
ПВД |
ПВХ |
||||||
из различных |
Тип труб |
||||||||
материалов |
Л |
СЛ, С |
Т |
Л |
СЛ, С |
Т |
СЛ |
С, Т |
ОТ |
m1 |
108 |
1,05 |
1,00 |
1,06 |
1,00 |
0,95 |
1,10 |
1,07 |
1,05 |
m2 |
1,40 |
.1,35 |
1,30 |
1,35 |
1,30 |
1,20 |
1,40 |
1,35 |
1,30 |
Вспомогательный параметр At вычисляется па формуле
(16)
где (17)
(18)
В формулах (14)—(18) Е, а, ??t, Д, d, ??, ??т, ??т.в — обозначения те же, что и в формулах (3), (6) и (13), при этом ??т и ??т.в в имеют размерное Н/м3 (кгс/см3), в формуле (17) параметр Вt имеет размерность м (см).
Примечание Допускается в предварительных расчетах величины пролетов для вертикальных и горизонтальных участков трубопроводов определять по таблицам прил. 2, которые рассчитаны для максимального срока службы трубопровода, а ??t отсчитан от 0 ??С.
КОМПЕНСАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
5.25. Определение усилий, возникающих в отдельных элементах трубопровода от воздействия температурных и других перемещений, необходимо производить методами строительной механики (расчет статически неопределимых стержневых систем), при этом входящие в расчетные уравнения механические характеристики (расчетные сопротивления, модули ползучести) принимаются с учетом их зависимости от продолжительности действия нагрузки и от температуры согласно требованиям пп. 5.3—5.5.