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 Qакт — суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругий отпор при прокладке свободным изгибом, Н;
Qпас — суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз (включая массу — собственный вес), Н;
кн.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 qбаллн , Н/м, определяется из условия
(37)
где nб — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным:
0,9 — для железобетонных грузов;
1,0— " чугунных грузов;
кн.в — обозначение то же, что в формуле (36);
qв— расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, Н/м;
qизг - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода, Н/м, определяемая по формулам:
(для выпуклых кривых); (38)
вогнутых кривых) ; (39)
qтр — расчетная нагрузка от массы трубы. Н/м;
qдоп— 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, Банк, Н, определяется по формуле
(40)
где z— количество анкеров в одном анкерном устройстве;
mанк— коэффициент условий работы анкерного устройства, принимаемый равным 1,0 при z = 1 или при z ?? 2 и Dн / Dанк ?? 3; а при z ?? 2 и 1 ?? Dн / Dанк ?? 3
Pанк— расчетная несущая способность анкера, Н, из условия несущей способности грунта основания, определяемая из условия
(41)
Dн— обозначение то же, что в формуле (12);
Dанк— максимальный линейный размер габарита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость, см;
Фанк— несущая способность анкера, Н, определяемая расчетом или по результатам полевых испытаний согласно СНиП ????-17-77;
кн— 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 ????-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, kн— обозначения те же, что в формуле (4);
R2н — 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.
На уклонах местности и на участках со слабонесущими грунтами следует применять системы прокладок надземных трубопроводов с неподвижными опорами, испытывающими минимальные нагрузки, например, прокладку змейкой с неподвижными опорами, расположенными в вершинах звеньев по одну сторону от воздушной оси трассы.
8.44. Нагрузки на неподвижные (мертвые) опоры надземных балочных систем трубопроводов следует принимать равными сумме усилий, передающихся на опору от примыкающих участков трубопровода, если эти усилия направлены в одну сторону, и разности усилий, если эти усилия направлены в разные стороны. В последнем случае меньшая из нагрузок принимается с коэффициентом, равным 0,8.
8.45. Продольно-подвижные и свободно-подвижные опоры балочных надземных систем трубопроводов следует рассчитывать на совместное действие вертикальной нагрузки и горизонтальных сил или расчетных перемещений (при неподвижном закреплении трубопроводов к опоре, когда его перемещение происходит за счет изгиба стойки) . При определении горизонтальных усилий на подвижные опоры необходимо принимать максимальное значение коэффициента трения.
В прямолинейных балочных системах без компенсации продольных деформаций необходимо учитывать возможное отклонение трубопровода от прямой. Возникающее в результате этого расчетное горизонтальное усилие от воздействия температуры и внутреннего давления, действующее на промежуточную опору перпендикулярно оси трубопровода, следует принимать равным 0,01 величины максимального эквивалентного продольного усилия в трубопроводе.
8.46. При расчете опор арочных систем, анкерных опор висячих и других систем следует производить расчет на возможность опрокидывания и сдвиг.
КОМПЕНСАТОРЫ
8.47. Расчет компенсаторов на воздействие продольных перемещений трубопроводов, возникающих от изменения температуры стенок труб, внутреннего давления и других нагрузок и воздействий, следует производить по условию
(47)
где ??комп— расчетные продольные напряжения в компенсаторе от изменения длины трубопровода под действием внутреннего давления продукта и от изменения температуры стенок труб, МПа;
??м— дополнительные продольные напряжения в компенсаторе от изгиба под действием поперечных и продольных нагрузок (усилий) в расчетном сечении компенсатора, МПа, определяемые согласно общим правилам строительной механики;
R2 — обозначение то же, что в формуле (5);
??кц — обозначение то же, что в формуле (17).
Примечание. При расчете компенсаторов на участках трубопроводов, работающих при мало изменяющемся температурном режиме (на линейной части газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов), допускается в формуле (47) вместо расчетного сопротивления R2 принимать нормативное сопротивление R2Н.
8.48. Величина расчетных продольных напряжений в компенсаторе ??комп определяется в соответствии с общими правилами строительной механики с учетом коэффициента уменьшения жесткости отвода кж и коэффициента увеличения продольных напряжений mk.
В частности, для П-, Z- и Г-образных компенсаторов расчет производится по следующим формулам :
для П-образных
(48)
(49)
для Z-образных
(50)
(51)
для Г-образных
(52)
где E0 — обозначение то же, что в формуле (19);
Dн— обозначение то же, что в формуле (12);
lk— вылет компенсатора, см;
??k — суммарное продольное перемещение трубопровода в месте примыкания его к компенсатору от воздействия температуры и внутреннего давления, см;
pk— радиус изгиба оси отвода, см;
lп — ширина полки компенсатора, см.
8.49. Коэффициенты уменьшения жесткости кж и увеличения напряжений mk для гнутых и сварных отводов компенсаторов при ??k < 0,3 определяются по формулам:
(53)
(54)
(55)
где ??н — обозначение то же, что в формуле (17);
