8.9. Нормативную нагрузку от обледенения 1 м трубы qлед, Н/м, следует определять по формуле
(9)
где b — толщина слоя гололеда, мм, принимаемая согласно СНиП ????-6-74;
Dн — наружный диаметр трубы, см.
8.10. Нормативную снеговую нагрузку рсн Н/м2, на горизонтальную проекцию конструкции надземного трубопровода и примыкающего эксплуатационного мостика следует определять согласно СНиП ????-6-74.
При этом для одиночно прокладываемого трубопровода коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке на единицу поверхности трубопровода С?? принимается равным 0,4.
8.11. Нормативный температурный перепад в металле стенок труб следует принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема трубопровода (свариваются захлесты, привариваются компенсаторы, производится засыпка трубопровода и т.п., т.е. когда фиксируется статически неопределимая система). При этом допустимый температурный перепад для расчета балластировки и температуры замыкания должен определяться раздельно для участков ??, ???? и III, IV категорий.
8.12. Максимальную или минимальную температуру стенок труб в процессе эксплуатации трубопровода следует определять в зависимости от температуры транспортируемого продукта, грунта, наружного воздуха, а также скорости ветра, солнечной радиации и теплового взаимодействия трубопровода с окружающей средой.
Принятые в расчете максимальная и минимальная температуры, при которых фиксируется расчетная схема трубопровода, максимально и минимально допустимая температура продукта на выходе из КС и НПС должны указываться в проекте.
8.13. При расчете газопровода, нефтепровода и нефтепродуктопровода на прочность, устойчивость и выборе типа изоляции следует учитывать температуру газа, нефти и нефтепродуктов, поступающих в трубопровод, и ее изменение по длине трубопровода в процессе транспортировки продукта. .
8.14. Выталкивающая сила воды qв, Н/м, приходящаяся на единицу длины полностью погруженного в воду трубопровода при отсутствии течения воды, определяется по формуле
(10)
где Dн.и— наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия и футеровки, м;
??в— плотность воды с учетом растворенных в ней солей, кг/м3;
g — обозначение то же, что в формуле (6) .
Примечание. При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидко-пластическое состояние, ипри определении выталкивающей силы следует вместо плотности воды принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.
8.15. Нормативную ветровую нагрузку на 1 м qвет, Н/м трубопровода одиночной трубы перпендикулярно ее осевой вертикальной плоскости следует определять по формуле
(11)
где qнс— нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки, Н/м2, определяемое согласно СНиП ????-6-74;
qнд — нормативное значение динамической составляющей ветровой нагрузки, Н/м2, определяемое согласно СНиП ????-6-74 как для сооружений с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью;
Dн.и — обозначение то же, что в формуле(10).
8.16. Нагрузки и воздействия, связанные с осадками и пучениями грунта, оползнями, перемещением опор и т.д., должны определяться на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе строительства и эксплуатации трубопровода.
8.17. Обвязочные трубопроводы КС и НПС следует дополнительно рассчитывать на динамические нагрузки от пульсации давления, а для надземных трубопроводов, подвергающихся очистке полости, следует дополнительно производить расчет на динамические воздействия от поршней и других очистных устройств.
8.18. Для трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах, интенсивность возможных землетрясений для различных участков трубопроводов определяется согласно СНиП ????-7-81, по картам сейсмического районирования СССР и списку населенных пунктов СССР, расположенных в сейсмических районах, с учетом данных сейсмомикрорайонирования.
8.19. При проведении сейсмического микрорайонирования необходимо уточнить данные о тектонике района вдоль всего опасного участка трассы в коридоре, границы которого отстоят от трубопровода не менее, чем на 15 км.
8.20. Расчетная интенсивность землетрясения для наземных и надземных трубопроводов назначается согласно СНиП ????-7-81.
Расчетная сейсмичность подземных магистральных трубопроводов и параметры сейсмических колебаний грунта назначаются без учета заглубления трубопровода как для сооружений, расположенных на поверхности земли.
8.21. При назначении расчетной интенсивности землетрясения для участков трубопровода необходимо учитывать помимо сейсмичности площадки строительства степень ответственности трубопровода, устанавливаемую введением в расчет к коэффициенту надежности по нагрузке коэффициента к0, принимаемого в соответствии с п. 8.59 в зависимости от характеристики трубопровода.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДОВ
8.22. Расчетную толщину стенки трубопровода ??, см, следует определять по формуле
(12)
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия
(13)
где n — коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в трубопроводе, принимаемый по табл. 13;
р — обозначение то же, что в формуле (7);
Dн— наружный диаметр трубы, см;
R1 — обозначение то же, что в формуле (4);
??1— коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле
(14)
где ??пр.N— продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упруго-пластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений.
Толщину стенки труб, определенную по формулам (12) и (13), следует принимать не менее 1/140 Dн, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее, и не менее 4 мм — для труб условным диаметром свыше 200 мм.
При этом толщина стенки должна удовлетворять условию (66) , чтобы величина давления, определяемая по п. 13.16, была бы не менее величины рабочего (нормативного) давления.
Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (12) , должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на толщину стенки труб не учитывается.
ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЗЕМНЫХ И НАЗЕМНЫХ (В НАСЫПИ) ТРУБОПРОВОДОВ
8.23. Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы следует проверять на прочность, деформативность и общую устойчивость в продольном направлении и против всплытия.
8.24. Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия
(15)
где ??пр.N — продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое согласно п. 8.25;
??2 — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (??пр.N ?? 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (??пр.N< 0) определяемый по формуле
(16)
R1 — обозначение то же, что в формуле (4);
??кц — кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле
(17)
где n — обозначение то же, что в формуле (12);
р — обозначение то же, что в формуле (7);
Dвн — обозначение то же, что в формуле (6);
??н — номинальная толщина стенки трубы, см.
8.25. Продольные осевые напряжения ??пр.N МПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упруго-пластической работы металла. Расчетная схема должна отражать условия работы трубопровода и взаимодействие его с грунтом.
В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле
(18)
где (19)
(20)
а — коэффициент линейного расширения металла трубы, град-1;
Е — переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа;
??t— расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С;
?? — переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);
n — обозначение то же, что в формуле (12);
р — обозначение то же, что в формуле (7);
Dвн— 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 ??гпр.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)
lm — 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);
uмакс— 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 ??прн — 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 (??прн ?? О) принимаемый равным единице, при сжимающих (??прн< 0) - опреде-ляемый по формуле
(31)
m, R2н, кн— обозначения те же, что в формуле (5);
??кцн — кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле
(32)
р — обозначение то же, что в формуле (7);
Dвн— обозначение то же, что в формуле (6);
??н— обозначение то же, что в формуле (17).
8.27. Максимальные суммарные продольные напряжения ??прн , 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 ??прн, МПа, определяются по формуле0
(33)
где ??, а, — обозначения те же, что в формуле Е, ??t (18);
??кцн — обозначение то же, что в формуле (30);
Dн— 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);
Nкр— продольное критическое усилие, Н, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода. Nкр 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.
