Страница 8: ДСТУ-Н Б В.2.5-35:2007. СТУ-Н Б В.2.5-35:2007. Тепловые сети и сети горячего водоснабжения с использованием предварительно теплоизолированных трубопроводов. Установка из проектирование, монтажа, прием и эксплуатации (44071)

При двотрубному прокладанні у формулу (Б.1) замість B варто підставляти В/2.

Примітка. У цих та подальших розрахунках застосовується коефіцієнт перевантаження nj: 1,2 – до щільного ґрунту; 1,1 – до ваги труби, 1,2 – до ваги ізоляції; 1,0 – до внутрішнього тиску; 1,0 – до ваги транспортованого середовища (води).

Б.6Визначення товщини стінки згідно з ОСТ 108.031.09

Б.6.1Коефіцієнти зниження міцності

При розрахунку елементів, що мають зварні шви або отвори, варто враховувати коефіцієнти зниження міцності , що приймається найменшим із двох значень:

.(Б.5)

Коефіцієнти зниження міцності зварних швів , приймаються згідно з ОСТ 108.031.10.

Б.6.2Розрахункова й номінальна товщини стінок

Розрахункову товщину стінки труб і деталей трубопроводу еR варто обчислювати за формулами (Б.8) – (Б.28).

Номінальну товщину стінки труби або деталі трубопроводу еnCT, мм, варто визначати виходячи з умови

еnCT eR + c(Б.6)

округленням до значення найближчої більшої товщини стінки. Допускається округлення у бік меньшої товщини стінки, якщо різниця не перевищує 3 %.

Збільшення с варто визначати за формулою:

с = с1 +с2,(Б.7)

с1 – технологічне збільшення, яке приймається рівним від'ємному відхиленню товщини стінки за стандартами і технічними умовами;

с2 – збільшення на корозію й зношування, прийняте за нормами проектування з урахуванням розрахункового строку експлуатації.

Для труб-заготовок, що використовуються для згинання відводів на верстатах, збільшення с1 дорівнює сумі допусків на мінімальну товщину стінки труби-заготовки й максимальне потоншення при згинанні. Остання величина за відсутності спеціальних вказівок визначається як еnCT / (1 + 2R / dВН).

Для деталей трубопроводів, які виготовляються з труб шляхом зварювання (секторні відводи, зварні трійники), збільшення с1 дорівнює допуску на мінімальну товщину стінки труби-заготовки.

Для деталей трубопроводів, виготовлених із труб шляхом гарячого або холодного деформування крутогнуті відводи, штамповані трійники), збільшення с1 дорівнює допуску на мінімальну товщину стінки, зазначеному у відповідних технічних умовах.

Б.6.3Труби

Розрахункову товщину стінки труби варто визначати згідно з ОСТ 108.031.09.

Для трубопроводів безканальної прокладки в ґрунті, які мають відношення епCT / d3 < 0,015, повинна додатково виконуватися умова

,(Б.8)

g1 – навантаження на одиницю довжини трубопроводу від ваги ґрунту й продукту, що заповнює трубу. Навантаження від ваги ґрунту визначається згідно з Б.5;

g2 – навантаження на одиницю довжини трубопроводу від ваги труби й ізоляції.

,(Б.9)

.(Б.10)

Значення, що рекомендуються для k0u та k0гp, наведені в таблиці Б.5.

Таблиця Б.5

Б.6.4Відводи

Розрахункову товщину стінки відводів еR, мм, визначають за формулами:

,(Б.11)

або

.(Б.12)

Для безшовних і штампозварних відводів , а для гнутих, крутогнутих і секторних (рисунок Б.2, а, 6) значення , варто приймати відповідно до ОСТ 108.031.10.

Значення ki приймається:

• для гнутих і крутогнутих відводів – за таблицею Б.6;
• для секторних нормалізованих відводів, що складаються із секторів і напівсекторів з кутом скосу °:

,(Б.13)

• для штампозварних відводів при розташуванні зварних швів у площині кривизни (рисунок Б.2)

,(Б.14)

,(Б.15)

Коефіцієнт міцності , у формулах (Б.14) і (Б.15) приймається згідно з ОСТ 108.031.10.

Таблиця Б.6

Примітка. Для проміжних значень R / (d3-enCT) значення ki визначається лінійною інтерполяцією. R / (d3 enCT) < 1,0 варто приймати ki = 1,3.

Б.6.5Трійники та врізки

Розрахункова товщина стінки магістралі еR, мм, розраховується за формулою:

.(Б.16)

Коефіцієнт міцності приймається відповідно до Б.6.1. Коефіцієнт зниження міцності зварного шва , приймається:

• для зварного трійника – згідно з ОСТ 108.031.10;
• для штампозварного трійника – згідно з ОСТ 108.031.10;
• для штампованого трійника .

Розрахункову товщину стінки штуцера (відгалуження) eR, мм, визначають за формулою:

.(Б.17)

Коефіцієнт зниження міцності приймається згідно з Б.6.1 цих Норм. Коефіцієнт зниження міцності зварного шва визначається:

• для зварного трійника – як для магістралі;
• для штампозварного й штампованого трійника – згідно з ОСТ 108.031.10.

Коефіцієнт міцності за рахунок ослаблення отвором магістралі зварного трійника розраховується за формулою (рисунок Б.4, а):

,(Б.18)

де с – визначається згідно з формулою (Б.6);

 – сума зміцнювальних площ штуцера й накладки (якщо така є):

.(Б.19)

Для штампованих (штампозварних) трійників (рисунок Б.4, б) замість величини dвнВ формулу (Б.18) варто підставляти deq, мм:

,(Б.20)

причому r приймається за кресленням на конкретний трійник, але не менше .

Зміцнювальна площа штуцера визначається за формулами:

для зовнішніх штуцерів, конструкція яких відповідає рисунку Б.3, а:

,(Б.21)

де hb – висота штуцера, мм;

еb – товщина стінки штуцера, мм;

е0b – мінімально допустима товщина стінки штуцера, мм, що обчислюється за формулами (Б.16) – (Б.17) при значенні .

Для пропущених усередину магістралей штуцерів, конструкція яких відповідає рисунку Б.3, б,

,(Б.22)

де hb1 – довжина штуцера всередині магістралі;

Для витягнутої горловини штампованого (штампозварного) трійника, конструкція якого відповідає рисунку Б.4, б,

Аb = 2(hbs – hb)[(es – c) – e0s] + 2hb[(eb – c)  – e0b].(Б.23)

Мінімально допустима товщина стінки е0s визначається за формулами (Б.16) – (Б.17) при значенні φ = 1. Для штампованих трійників при визначенні e0b у формулу (Б.17) замість dвнВ варто підставляти dеq.

Розрахункове значення висоти штуцера hb, мм, приймається відповідно до розміру за кресленням на конкретний штуцер, але не більше певного за формулами:

;(Б.24)

.(Б.25)

При одночасному зміцненні отвору штуцером і накладкою (рисунок Б.4, а) висота зміцнювальна частини штуцера приймається без урахування товщини накладки:

.

Зміцнювальна площа накладки (рисунок Б.4, а), Ап, визначається за формулою:

Ап =2bnеп.(Б.26)

Використовуване в розрахунку значення ширини накладки bп повинне відповідати розміру за кресленням на конкретну накладку, але не більше певного за формулою

.(Б.27)

Якщо у зварних трійниках або врізках номінальна товщина стінки штуцера або приєднаної труби дорівнює е0b + с і відсутні накладки, варто приймати . У цьому випадку діаметр отвору повинен бути не більше обчисленого за формулою

.(Б.28)

Б.7Сила тертя між ґрунтом і трубою

Переміщення попередньо ізольованої труби в ґрунті внаслідок температурних видовжень при зміні температури теплоносія призводить до виникнення сили тертя між оточуючим ґрунтом і зовнішньою поверхнею трубопроводу Fтр , Н/м, що дорівнює:

,(Б.29)

де  – коефіцієнт тертя поліетиленової оболонки по ґрунту, при терті по піску допускається приймати = 0,40;

gтр – вага теплопроводу з водою, Н/м;

 – питома вага ґрунту й води, Н/м3;

h0 – глибина засипання стосовно осі труби, м;

Б.8Напруження в трубах, відводах і трійниках – згідно з ОСТ 108.031.09

Б.8.1Розрахункові напруження

При визначенні розрахункових напружень передбачається, що товщини стінок труб, відводів і трійників задовольняють вимоги розділу Б.6.

Середнє окружне напруження від внутрішнього тиску σp, МПа, визначається за формулою:

,(Б.30)

де dBH – внутрішній діаметр перерізу, що розраховується;

φ – коефіцієнт зниження міцності, обумовлений згідно з п.Б.6.1.

Середнє окружне напруження від тиску ґрунту в трубопроводах безканальної прокладки σu, МПа, визначається за формулою:

,(Б.31)

де g1 – навантаження на одиницю довжини трубопроводу від ваги ґрунту й продукту, що заповнює трубу. Навантаження від ваги ґрунту визначається згідно з розділом Б.5;

g2 – навантаження на одиницю довжини трубопроводу від ваги труби й ізоляції.

Сумарне середнє окружне напруження , МПа, варто визначати за формулою:

σφ = σp + σИ.(Б.32)

Сумарне середнє осьове напруження σz, МПа, від внутрішнього тиску, осьової сили і згинального моменту визначається за формулою:

σz = σpz ± σzz ± σb,(Б.33)

(знак "+" відповідає розтягу, а "–" – стиску)

де осьове напруження від внутрішнього тиску σpz, МПа:

,(Б.34)

напруження від осьової сили σzz, МПа:

,(Б.35)

осьове напруження від згинального моменту σb, МПа:

.(Б.36)

При визначенні напружень у трубах коефіцієнти інтенсифікації i0 та і1 приймаються рівними одиниці, тоді формула (Б.36) набуває виду:

.(Б.37)

Напруження від кручення

.(Б.38)

Радіальне напруження від внутрішнього тиску σr, МПа, визначається за формулою:

.(Б.39)

Характеристики перерізу W, см3; Аi, см2, визначаються за формулами:

.(Б.40)

Для розрахункового перерізу трубопроводу обчислюються три головних нормальних напруження, які являють собою алгебраїчну суму діючих в одному напрямку напружень від прикладених до перерізу навантажень.

Головні напруження обчислюються за формулами:

• за наявності моменту кручення:

.(Б.41)

Моменти кручення присутні тільки в тримірних трубопроводах, а в двомірних (площинних) трубопроводах τ = 0.

За відсутності моменту кручення:

.(Б.42)

Для забезпечення умови σ1, > σ2 > σ3 індекси при позначеннях остаточно встановлюються після визначення чисельних значень σφ і σz.

Еквівалентні напруження σeq, МПа, для розрахункового перерізу трубопроводу дорівнюють:

σeq = σ1 – σ3.(Б.43)

Б.8.2Допустиме еквівалентне напруження (ОСТ 108.031.09)

Величина нормативного напруження приймається згідно з ОСТ 108.031.08. Проміжні значення визначаються методом апроксимації.

Величина еквівалентного напруження σeq, МПа, у циліндричних колекторах, трубах та трубопроводах від дії внутрішнього тиску та вагових навантажень повинна відповідати умові

σeq 1,1[σ].(Б.44)

Величина еквівалентного напруження σeq, МПа, у трубах та трубопроводах від дії внутрішнього тиску, вагових навантажень та самокомпенсації теплових розширень повинна відповідати умові

σeq 1,5[σ].(Б.45)

Перевірочний розрахунок на міцність трубопроводів виконується спочатку на дію зусиль та моментів, викликаних ваговими навантаженнями, а потім на спільний вплив вагових навантажень та самокомпенсації теплових розширень.

Осьові напруження, а також крутні моменти при розрахунку на спільну дію ваги та самокомпенсації теплових розширень підсумовуються алгебраїчно.

Згинальні моменти при розрахунку на спільну дію ваги та самокомпенсації складаються алгебраїчно тільки в тому випадку, якщо ці моменти діють в одній площині поздовжнього перерізу трубопроводу. Якщо згинальні моменти виникають від дії вагових навантажень та від самокомпенсації теплових розширень, які діють в різних площинах, то складання моментів проводиться геометрично; при цьому необхідно визначити площину, в якій сумарний момент буде найбільшим.

Б.8.3Напруження у відгалуженнях

Напруження у відгалуженнях визначаються відповідно до Б.8.1 для двох крайніх перерізів А – А та Б – Б (рисунок Б.7). За розрахункове еквівалентне напруження приймається найбільше з двох значень. Характеристики перерізів W і Аi розраховуються за формулою (Б.40), а коефіцієнти i0 і ii – за формулами:

• для гнутих, крутогнутих і штампозварних відгалужень, що стикуються з трубами зварюванням:

;(Б.46)

• для відгалужень тих же конструкцій, що стикуються з трубами з використанням фланців:

;(Б.47)

• для відгалужень тих же конструкцій, що стикуються з трубами на фланці з одного кінця й зварюванням – з іншого:

;(Б.48)

• для секторних нормалізованих відгалужень, що стикуються з трубами зварюванням:

,(Б.49)

де

,(Б.50)

.(Б.51)