Строительные конструкции (стр. 26 из 26)

где R₂^н – нормативное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу материала труб и сварных соединений, определяемое из условий достижение предела текучести, МПа

где

-предел текучести материала труб, МПа. (таблица 1)

Полученное значение

округляется до ближайшего большего по ГОСТ 10704 – 70.

В расчет принимается большее из значений

и .

2. Определение напряжения в трубопроводе.

Трубопровод уложенный в грунт, находится под воздействием внешних сил. Эти силы вызывают напряжения в теле трубы и стыковых соединениях.

В результате действия внутреннего давления в теле трубы возникают следующие главные нормальные напряжения:

продольное, кольцевое, радиальное

Рис.2.- Напряжения в теле трубы

2.1. Определяется радиальное напряжение, обусловленное внутренним давлением, равное ему по величине и противоположное по направлению

-р.

-5,6 МПа

2.2.Определяется по формуле Мариотта кольцевое напряжение, возникающее в трубе под действием внутреннего и внешнего давлений, МПа

где d – внутренний диаметр труб, м.

d = D – 2 ·

2.3. Определяется продольное напряжение, возникающее от внутреннего давления, МПа

где

коэффициент Пуассона. Для стали =0,3

2.4.Определяется по формуле Гука продольное напряжение, возникающее вследствие изменения температуры трубопровода, МПа

где

- коэффициент линейного расширения металла, град.^-1. Для стали =0,000012 град.^-1

Е – модуль упругости стали при растяжении, сжатие и изгибе трубы (Модуль Юнга), МПа

Е=2,1*10 ⁵МПа

Т₁ – наименьшая температура грунта на глубине укладки трубы, К;

Т₂ – температура воздуха во время укладки трубопровода в траншею, К;

2.5. Определяются продольные напряжения, появляющиеся в трубе при ее холодном упругом изгибе, который является следствием неровностей рельефа, МПа

где

- радиус изгиба трубы, м. В соответствии со СНиП III – 42.80 радиус изгиба трубы равен не менее 1000 * D_у, где D_у= условный диаметр трубопровода.

3. Проверка прочности трубопровода при эксплуатации.

При эксплуатации трубопровода совместное действие внутреннего давления и изгибающих усилий может вызвать гораздо большие суммарные напряжения в продольном направлении трубы, чем в момент испытаний. Уязвимым местом трубопровода в этом случае могут оказаться поперечные сварные швы. Прочность поперечных сварных швов в наиболее тяжелый период эксплуатации проверяют из условия, что суммарная продольная нагрузка должна быть меньше расчетного сопротивления трубы R₁ (так называемой несущей способности трубы)

[(m· p·d)(2·d)]· n_р + a·E·(T₂ - Т₁) ·n_t + [Е·D /(2·r_и)]·n_rи ≤ R₁,

где n_р, n_t, n_ри – коэффициенты перегрузки, которые при учете совместного действия могут быть приняты равными единице.

Тогда

Если это неравенство соблюдается, значит, прочность трубопровода при эксплуатации обеспечена.