Снип 2.05.06-86 Строительные нормы и правила. Магистральные трубопроводы

 — переменный коэффициент попереч­ной деформации стали (коэффициент Пуассона);

n — обозначение то же, что в формуле (12);

р — обозначение то же, что в формуле (7);

D_вн— обозначение то же, что в формуле (6);

_н— обозначение то же, что в формуле (17);

_i — интенсивность напряжений, опреде­ляемая через главные напряжения;

для данного частного случая по фор­муле

(21)

_i — интенсивность деформаций, опреде­ляемая по интенсивности напряже­ний в соответствии с диаграммой деформирования, рассчитываемой по нормированной диаграмме растя­жения — по формулам

(22); ; (23)

₀ — коэффициент поперечной деформа­ции в упругой области;

E₀ — модуль упругости, МПа.

Абсолютное значение максимального положи­тельного t_(-) или отрицательного t₍₊₎ темпера­турного перепада, при котором толщина стенки определяется только из условия восприятия внут­реннего давления по формуле (12), определяются для рассматриваемого частного случая соответст­венно по формулам

(24)

Для трубопроводов, прокладываемых в районах горных выработок, дополнительные продольные осевые растягивающие напряжения ^г_пр.N, МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта от горных выработок, определяются по формуле

(25)

где Е₀ — обозначение то же, что в формуле (19);

₀ — максимальные перемещения трубо­провода на участке, вызываемые сдвижением грунта, см, определя­ются по формуле

(26)

l_m — длина участка деформации трубопро­вода с учетом его работы за преде­лами мульды сдвижения, см;

(27)

_пр.гр— предельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубо­провода, МПа;

l— длина участка однозначных дефор­маций земной поверхности в полу­мульде сдвижения, пересекаемого трубопроводом, см;

(28)

₀ — максимальное сдвижение земной по­верхности в полумульде, пересекае­мой трубопроводом, см;

_н— обозначение то же, что в формуле (17);

u_макс— перемещение, соответствующее на­ступлению предельного значения _пр.гр, см

8.26. Для предотвращения недопустимых пласти­ческих деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов проверку необходимо производить по условиям

(29)

(30)

где _пр^н — максимальные (фибровые) суммар­ные продольные напряжения в трубо­проводе от нормативных нагрузок и воздействий, определяемые согласно п. 8.27. МПа;

₃—коэффициент, учитывающий двух­осное напряженное состояние ме­талла труб; при растягивающих про­дольных напряжениях (_пр^н  О) принимаемый равным единице, при сжимающих (_пр^н< 0) - опреде-ляемый по формуле

(31)

m, R₂^н, к_н— обозначения те же, что в формуле (5);

_кц^н — кольцевые напряжения от норматив­ного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле

(32)

р — обозначение то же, что в формуле (7);

D_вн— обозначение то же, что в формуле (6);

_н— обозначение то же, что в формуле (17).

8.27. Максимальные суммарные продольные напряжения _пр^н , МПа, определяются от всех (с учетом их сочетания) нормативных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений трубопровода в соответствии с пра­вилами строительной механики. При определении жесткости и напряженного состояния отвода сле­дует учитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннего давления.

В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков трубопроводов при отсут­ствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунта макси­мальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий - внутрен­него давления, температурного перепада и упру­гого изгиба _пр^н, МПа, определяются по формуле0

(33)

где , а, — обозначения те же, что в формуле Е, t (18);

_кц^н — обозначение то же, что в формуле (30);

D_н— обозначение то же, что в формуле (12);

р — минимальный радиус упругого из­гиба оси трубопровода, см.

8.28. Проверку общей устойчивости трубопро­вода в продольном направлении в плоскости наи­меньшей жесткости системы следует производить из условия

(34)

где S — эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода, Н, определяемое согласно п. 8.29;

m — обозначение то же, что в формуле (4);

N_кр— продольное критическое усилие, Н, при котором наступает потеря про­дольной устойчивости трубопровода. N_кр следует определять согласно правилам строительной механики с учетом принятого конструктивного решения и начального искривления трубопровода в зависимости от глубины его заложения, физико-механических характеристик грунта, наличия балласта, закрепляющих устройств с учетом их податливости. На обводненных участках следует учитывать гидростатическое воздей­ствие воды.

Продольную устойчивость следует проверять для криволинейных участков в плоскости изгиба трубо­провода. Продольную устойчивость на прямолиней­ных участках подземных участков следует прове­рять в вертикальной плоскости с радиусом началь­ной кривизны 5000 м.

8.29. Эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S следует определять от расчетных нагрузок и воздействий с учетом продоль­ных и поперечных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики.

В частности, для прямолинейных участков трубо­проводов и участков, выполненных упругим из­гибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубо­провода S, Н, определяется по формуле

(35)

где , a — обозначения те же, что в формуле E, t (18);

_кц — обозначение то же. что в формуле (17);

F— площадь поперечного сечения трубы, см².

8.30. Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных (в зависимости от условий строительства) участков по условию

(36)

где Q_акт — суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругий отпор при про­кладке свободным изгибом, Н;

Q_пас — суммарная расчетная нагрузка, дей­ствующая вниз (включая массу — собственный вес), Н;

к_н.в— коэффициент надежности устойчи­вости положения трубопровода против всплытия, принимаемый рав­ным для участков перехода:

через болота, пойма , водоемы при

отсутствия течения, обводненные и

заливаемые участки в пределах ГГВ

1- обеспеченности —1,05

русловых через реки шириной до 200

м по среднему межен­ному уровню,

включая приб­режные участки в границах

производства подводно-технических работ —1,10

через реки и водохранилища шириной

свыше 200 м, а также горные реки —1,15

Нефтепроводов и нефтепродуктопроводов,

для которых возможно их опорожнение и

замещение продукта воздухом —1,03

В частном случае при укладке трубопровода сво­бодным изгибом при равномерной балластировке по длине величина нормативной интенсивности балластировки — вес на воздухе q_балл^н , Н/м, опре­деляется из условия

(37)

где n_б — коэффициент надежности по нагруз­ке, принимаемый равным:

0,9 — для железобетонных грузов;

1,0— " чугунных грузов;

к_н.в — обозначение то же, что в формуле (36);

q_в— расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, Н/м;

q_изг - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода, Н/м, опреде­ляемая по формулам:

(для выпуклых кривых); (38)

вогнутых кривых) ; (39)

q_тр — расчетная нагрузка от массы трубы. Н/м;

q_доп— расчетная нагрузка от веса продукта, Н/м, которая учитыва­ется при расчете газопроводов и при расчете нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, если в процессе их эксплуатации невозможно их опорожнение и замеще­ние продукта воздухом.

_б— нормативная объемная масса мате­риала пригрузки, кг/м³;

_в— плотность воды, принимаемая по дан­ным изыскания (см. п. 8.14) , кг/м³;

В формулах (38) - (39) :

Е₀— обозначение то же, что в формуле (19);

I— момент инерции сечения трубопро­вода на рассматриваемом участке, см⁴;

— угол поворота оси трубопровода. рад;

— обозначение то же, что в формуле (33).

8.31. Вес засыпки трубопроводов на русловых участках переходов через реки и водохранилища не учитыва­ется. При расчете на устойчивость положения нефте­провода и нефтепродуктопроводов, прокладываемых на на обводненных участках, удерживающая способность грунта учитывается. При проверке продольной устойчивости трубо­провода как сжатого стержня допускается учиты­вать вес грунта засыпки толщиной 1,0 м при обяза­тельном соблюдении требований п. 6.6 в части заглубления трубопровода в дно не менее 1 м.

8.32. Расчетная несущая способность анкерного устройства, Б_анк, Н, определяется по формуле

(40)

где z— количество анкеров в одном анкер­ном устройстве;

m_анк— коэффициент условий работы анкер­ного устройства, принимаемый рав­ным 1,0 при z = 1 или при z  2 и D_н / D_анк  3; а при z  2 и 1  D_н / D_анк  3

P_анк— расчетная несущая способность анкера, Н, из условия несущей спо­собности грунта основания, опреде­ляемая из условия

(41)

D_н— обозначение то же, что в формуле (12);

D_анк— максимальный линейный размер габа­рита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость, см;

Ф_анк— несущая способность анкера, Н, опре­деляемая расчетом или по резуль­татам полевых испытаний согласно СНиП ІІ-17-77;

к_н— коэффициент надежности анкера, принимаемый равным 1,4 (если несу­щая способность анкера определена расчетом) или 1,25 (если несущая способность анкера определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой).

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 8.33. Надземные (открытые) трубопроводы сле­дует проверять на прочность, продольную устой­чивость и выносливость (колебания в ветровом потоке).

8.34. Проверку на прочность надземных трубо­проводов, за исключением случаев, регламентиро­ванных п. 8.35, следует производить из условия

(42)

где _пр— максимальные продольные напря­жения в трубопроводе от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, опре­деляемые согласно п. 8.36;

₄— коэффициент, учитывающий двух­осное напряженное состояние ме­талла труб; при растягивающих продольных напряжениях (_пр0) принимаемый равным еди­нице, при сжимающих (_пр<0) — определяемый по формуле (с уче­том примечания к п. 8.35)

(43)

R₂— расчетное сопротивление, МПа, опре­деляемое по формуле (5). При рас­чете на выносливость (динамическое воздействие ветра) величина R₂ понижается умножением на коэффи­циент  определяемый согласно СНиП ІІ-23-81;

_rw — обозначение то же, что в формуле (17).

8.35. Расчет многопролетных балочных систем надземной прокладки при отсутствии резонансных колебаний трубопровода в ветровом потоке, а также однопролетных прямолинейных переходов без компенсации продольных деформаций допус­кается производить с соблюдением следующих условий:

от расчетных нагрузок и воздействий

(44)

(45)

от нормативных нагрузок и воздействий

(46)

где _пр.N — продольные осевые напряжения, МПа, от расчетных нагрузок и воз­действий (без учета изгибных напря­жении) принимаются положитель­ными при растяжении;

₄— обозначение то же, что в формуле (43);

R₂— обозначение то же, что в формуле (5);

_пр.М абсолютная величина максимальных изгибных напряжений, МПа, от рас­четных нагрузок и воздействий (без учета осевых напряжений);

₃— обозначение то же, что в формуле (31);

m, k_н— обозначения те же, что в формуле (4);

R₂^н — обозначение то же, что в формуле (5).

Примечания: 1. Если расчетное сопротивление R₂ > R₁, то в формулах (42)—(45) вместо R₂ следует приниматьR₁ .

2. Для надземных бескомпенсаторных переходов при числе пролетов не более четырех допускается при расчете по формулам (42), (44) и (45) вместо ₄ принимать ₃, определяемое по формуле (31 ) .

8.36. Продольные усилия и изгибающие моменты в балочных, шпренгельных, висячих и арочных надземных трубопроводах следует определять в соответствии с общими правилами строительной механики. При этом трубопровод рассматривается как стержень (прямолинейный или криволиней­ный) .

При наличии изгибающих моментов в вертикаль­ной и горизонтальной плоскостях расчет следует производить по их равнодействующей. В расчетах необходимо учитывать геометрическую нелиней­ность системы.

8.37. При определении продольных усилий и изгибающих моментов в надземных трубопроводах следует учитывать изменения расчетной схемы в зависимости от метода монтажа трубопровода. Изгибающие моменты в бескомпенсаторных пере­ходах трубопроводов необходимо определять с учетом продольно-поперечного изгиба. Расчет над­земных трубопроводов должен производиться с учетом перемещений трубопровода на примыкаю­щих подземных участках трубопроводов.

8.38. Балочные системы надземных трубопро­водов должны рассчитываться с учетом трения на опорах, при этом принимается меньшее или боль­шее из возможных значений коэффициента трения в зависимости от того, что опаснее для данного расчетного случая.

8.39. Трубопроводы балочных, шпренгельных, арочных и висячих систем с воспринимаемым трубопроводом распором должны быть рассчитаны на продольную устойчивость в плоскости наимень­шей жесткости системы.

8.40. При скоростях ветра, вызывающих колеба­ние трубопровода с частотой, равной частоте собст­венных колебаний, необходимо производить пове­рочный расчет трубопроводов на резонанс.

Расчетные усилия и перемещения трубопровода при резонансе следует определять как геометричес­кую сумму резонансных усилий и перемещений, а также усилий и перемещений от других видов нагрузок и воздействий, включая расчетную ветро­вую нагрузку, соответствующую критическому скоростному напору.

8.41. Расчет оснований, фундаментов и самих опор следует производить по потере несущей спо­собности (прочности и устойчивости положения) или непригодности к нормальной эксплуатации, связанной с разрушением их элементов или недо­пустимо большими деформациями опор, опорных частей, элементов пролетных строений или трубо­провода.

8.42. Опоры (включая основания и фундаменты) и опорные части следует рассчитывать на передавае­мые трубопроводом и вспомогательными конструк­циями вертикальные и горизонтальные (продоль­ные и поперечные) усилия и изгибающие моменты, определяемые от расчетных нагрузок и воздействий в наиболее невыгодных их сочетаниях с учетом возможных смещений опор и опорных частей в процессе эксплуатации.

При расчете опор следует учитывать глубину промерзания или оттаивания грунта, деформации грунта (пучение и просадка), а также возможные изменения свойств грунта (в пределах восприятия нагрузок) в зависимости от времени года, темпера­турного режима, осушения или обводнения участ­ков, прилегающих к трассе, и других условий.

8.43. Нагрузки на опоры, возникающие от воз­действия ветра и от изменений длины трубопрово­дов под влиянием внутреннего давления и измене­ния температуры стенок труб, должны определяться в зависимости от принятой системы прокладки и компенсации продольных деформаций трубопроводов с учетом сопротивлений перемещениям трубо­провода на опорах.