СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы, страница №5

e_i

—

интенсивность деформаций, определяемая по интенсивности напряжений в соответствии с диаграммой деформирования, рассчитываемой по нормированной диаграмме растяжения s—e по формулам:

(22);

; (23)

m₀	—	коэффициент поперечной деформации в упругой области;
E₀	—	модуль упругости, МПа.

Абсолютное значение максимального положительного Dt₍₊₎ или отрицательного Dt₍_-)температурного перепада, при котором толщина стенки определяетсятолько из условия восприятия внутреннего давления по формуле(12), определяются для рассматриваемого частного случаясоответственно по формулам:

;. (24)

Для трубопроводов, прокладываемых в районах горных выработок,дополнительные продольные осевые растягивающие напряжения ,МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта от горныхвыработок, определяются по формуле

(25)

где Е₀	—	обозначение то же, что в формуле (19);
l₀	—	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)

t_пр.гр	—	предельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода, МПа;
l	—	длина участка однозначных деформаций земной поверхности в полумульде сдвижения, пересекаемого трубопроводом, см;

, (28)

x₀	—	максимальное сдвижение земной поверхности в полумульде, пересекаемой трубопроводом, см;
d_н	—	обозначение то же, что в формуле (17);
u_макс	—	перемещение, соответствующее наступлению предельного значения t_пр.гр, см

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

, (29)

; (30)

где	—	максимальные (фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, определяемые согласно п. 8.27. МПа;
y₃	—	коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях принимаемый равным единице, при сжимающих - определяемый по формуле

, (31)

m, , k_н	—	обозначения те же, что в формуле (5);
	—	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);
d_н	—	обозначение то же, что в формуле (17).

8.27. Максимальные суммарные продольныенапряжения ,МПа, определяются от всех (с учетом их сочетания) нормативныхнагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещенийтрубопровода в соответствии с правилами строительной механики. Приопределении жесткости и напряженного состояния отвода следуетучитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннегодавления.

В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участковтрубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещенийтрубопровода, просадок и пучения грунта максимальные суммарныепродольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий- внутреннего давления, температурного перепада и упругогоизгиба ,МПа, определяются по формуле

, (33)

где m, a, E, Dt	—	обозначения те же, что в формуле (18);
	—	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 устойчивоститрубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшейжесткости 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 участковв плоскости изгиба трубопровода. Продольную устойчивость напрямолинейных участках подземных участков следует проверять ввертикальной плоскости с радиусом начальной кривизны5000 м.

8.29. Эквивалентное продольное осевоеусилие в сечении трубопровода Sследует определять от расчетных нагрузок и воздействий с учетомпродольных и поперечных перемещений трубопровода в соответствии справилами строительной механики.

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

(35)

где m, a, E, Dt	—	обозначения те же, что в формуле (18);
s_кц	—	обозначение то же. что в формуле (17);
F	—	площадь поперечного сечения трубы, см².

8.30*. Устойчивость положения (противвсплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участкахтрассы, следует проверять для отдельных (в зависимости от условийстроительства) 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;
k_н.в	—	коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным для участков перехода:
		через болота, поймы , 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 приравномерной балластировке по длине величина нормативной интенсивностибалластировки — вес на воздухе , Н/м, определяется из условия

, (37)*

где n_б	—	коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным:
		0,9 — для железобетонных грузов;
		1,0— для чугунных грузов;
k_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)

(длявогнутых 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.
g_б	—	нормативная объемная масса материала пригрузки, кг/м³;
g_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;
b	—	угол поворота оси трубопровода. рад;
r	—	обозначение то же, что в формуле (33).

8.31*. Вес засыпкитрубопроводов на русловых участках переходов через реки иводохранилища не учитывается. При расчетена устойчивость положения нефтепровода и нефтепродуктопроводов,прокладываемых на обводненных участках, удерживающая способностьгрунта учитывается. При проверке продольной устойчивости трубопроводакак сжатого стержня допускается учитывать вес грунта засыпки толщиной1,0 м при обязательном соблюдении требований п.6.6 в части заглубления трубопровода в дно не менее1 м.

8.32. Расчетная несущая способностьанкерного 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 ³ 2 и D_н / D_анк³ 3; а при z ³ 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 2.02.03-85;
k_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).

ПРОВЕРКАПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

8.33. Надземные (открытые) трубопроводыследует проверять на прочность, продольную устойчивость ивыносливость (колебания в ветровом потоке).

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

, (42)

где s_пр	—	максимальные продольные напряжения в трубопроводе от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемые согласно п. 8.36;
y₄	—	коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях (s_пр ³ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (s_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 n определяемый согласно СНиП II-23-81*;
s_кц	—	обозначение то же, что в формуле (17).

8.35. Расчет многопролетных балочныхсистем надземной прокладки при отсутствии резонансных колебанийтрубопровода в ветровом потоке, а также однопролетных прямолинейныхпереходов без компенсации продольных деформаций допускаетсяпроизводить с соблюдением следующих условий:

от расчетных нагрузок и воздействий

; (44)

; (45)

от нормативных нагрузок и воздействий

, (46)

где s_пр.N	—	продольные осевые напряжения, МПа, от расчетных нагрузок и воздействий (без учета изгибных напряжении) принимаются положительными при растяжении;
y₄	—	обозначение то же, что в формуле (43);
R₂	—	обозначение то же, что в формуле (5);
s_пр.М		абсолютная величина максимальных изгибных напряжений, МПа, от расчетных нагрузок и воздействий (без учета осевых напряжений);
y₃	—	обозначение то же, что в формуле (31);
m, k_н	—	обозначения те же, что в формуле (4);
	—	обозначение то же, что в формуле (5).

Примечания: 1. Если расчетное сопротивление R₂> R₁, то в формулах(42)—(45) вместо R₂следует принимать R₁.

2. Для надземных бескомпенсаторных переходов причисле пролетов не более четырех допускается при расчете по формулам(42), (44) и (45) вместо y₄ принимать y₃,определяемое по формуле (31).

8.36. Продольные усилия и изгибающиемоменты в балочных, шпренгельных, висячих и арочных надземныхтрубопроводах следует определять в соответствии с общими правиламистроительной механики. При этом трубопровод рассматривается какстержень (прямолинейный или криволинейный) .

При наличии изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальнойплоскостях расчет следует производить по их равнодействующей. Врасчетах необходимо учитыватьгеометрическую нелинейность системы.

8.37. При определении продольных усилий иизгибающих моментов в надземных трубопроводах следует учитыватьизменения расчетной схемы в зависимости от метода монтажатрубопровода. Изгибающие моменты в бескомпенсаторных переходахтрубопроводов необходимо определять с учетом продольно-поперечногоизгиба. Расчет надземных трубопроводов должен производиться с учетомперемещений трубопровода на примыкающих подземных участкахтрубопроводов.

8.38. Балочные системы надземных трубопроводов должнырассчитываться с учетом трения на опорах, при этом принимаетсяменьшее или большее из возможных значений коэффициента трения взависимости от того, что опаснее для данного расчетного случая.

8.39. Трубопроводы балочных,шпренгельных, арочных и висячих систем с воспринимаемым трубопроводомраспором должны быть рассчитаны на продольную устойчивость вплоскости наименьшей жесткости системы.

8.40. При скоростях ветра, вызывающихколебание трубопровода с частотой, равной частоте собственныхколебаний, необходимо производить поверочный расчет трубопроводов нарезонанс.

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

8.41. Расчет оснований, фундаментов исамих опор следует производить по потере несущей способности(прочности и устойчивости положения) или непригодности к нормальнойэксплуатации, связанной с разрушением их элементов или недопустимобольшими деформациями опор, опорных частей, элементов пролетныхстроений или трубопровода.

8.42. Опоры (включая основания ифундаменты) и опорные части следует рассчитывать на передаваемыетрубопроводом и вспомогательными конструкциями вертикальные игоризонтальные (продольные и поперечные) усилия и изгибающие моменты,определяемые от расчетных нагрузок и воздействий в наиболееневыгодных их сочетаниях с учетом возможных смещений опор и опорныхчастей в процессе эксплуатации.

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

8.43. Нагрузки на опоры, возникающие отвоздействия ветра и от изменений длины трубопроводов под влияниемвнутреннего давления и изменения температуры стенок труб, должныопределяться в зависимости от принятой системы прокладки икомпенсации продольных деформаций трубопроводов с учетомсопротивлений перемещениям трубопровода на опорах.

На уклонах местности и на участках со слабонесущими грунтами следуетприменять системы прокладок надземных трубопроводов с неподвижнымиопорами, испытывающими минимальные нагрузки, например, прокладкузмейкой с неподвижными опорами, расположенными в вершинах звеньев поодну сторону от воздушной оси трассы.

8.44. Нагрузки на неподвижные («мертвые») опорынадземных балочных систем трубопроводов следует принимать равнымисумме усилий, передающихся на опору от примыкающих участковтрубопровода, если эти усилия направлены в одну сторону, и разностиусилий, если эти усилия направлены в разные стороны. В последнемслучае меньшая из нагрузок принимается с коэффициентом, равным0,8.

8.45*.Продольно-подвижные и свободно-подвижные опоры балочных надземныхсистем трубопроводов следует рассчитывать на совместное действиевертикальной нагрузки и горизонтальных сил или расчетных перемещений(при неподвижном закреплении трубопроводов к опоре, когда егоперемещение происходит за счет изгиба стойки) . Приопределении горизонтальных усилий на подвижные опоры необходимопринимать максимальное значение коэффициента трения.

В прямолинейных балочных системах без компенсации продольныхдеформаций необходимо учитывать возможное отклонение трубопровода отпрямой. Возникающее в результате этого расчетное горизонтальноеусилие от воздействия температуры и внутреннего давления, действующеена промежуточную опору перпендикулярно оси трубопровода, следуетпринимать равным 0,01 величины максимальногоэквивалентного продольного усилия в трубопроводе.

8.46. При расчете опор арочных систем,анкерных опор висячих и других систем следует производить расчет навозможность опрокидывания и сдвиг.

КОМПЕНСАТОРЫ

8.47. Расчет компенсаторов на воздействиепродольных перемещений трубопроводов, возникающих от изменениятемпературы стенок труб, внутреннего давления и других нагрузок ивоздействий, следует производить по условию

, (47)

где s_комп	—	расчетные продольные напряжения в компенсаторе от изменения длины трубопровода под действием внутреннего давления продукта и от изменения температуры стенок труб, МПа;
s_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);
s_кц	—	обозначение то же, что в формуле (17).

Примечание. При расчете компенсаторов на участках трубопроводов,работающих при мало изменяющемся температурном режиме (на линейнойчасти газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов),допускается в формуле (47) вместо расчетногосопротивления R₂принимать нормативное сопротивление .

8.48. Величина расчетных продольныхнапряжений в компенсаторе s_компопределяется в соответствии с общими правилами строительной механикис учетом коэффициента уменьшения жесткости отвода k_жи коэффициента увеличения продольных напряжений m_k.

В частности, для П-, Z- и Г-образныхкомпенсаторов 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);
D_н	—	обозначение то же, что в формуле (12);
l_к	—	вылет компенсатора, см;
D_к	—	суммарное продольное перемещение трубопровода в месте примыкания его к компенсатору от воздействия температуры и внутреннего давления, см;
p_к	—	радиус изгиба оси отвода, см;
l_п	—	ширина полки компенсатора, см.

8.49. Коэффициенты уменьшения жесткостиk_жи увеличения напряжений m_kдля гнутых и сварных отводов компенсаторов при l_k< 0,3 определяются по формулам:

; (53)

; (54)

, (55)

где d_н	—	обозначение то же, что в формуле (17);
r_к	—	обозначение то же, что в формуле (49);
r_c	—	средний радиус отвода, см.

8.50. Реакция отпораH_к компенсаторов, Н, при продольныхперемещениях надземного трубопровода определяется по формулам:

для П- и Z-образных компенсаторов

; (56)

для Г-образных компенсаторов

, (57)

где W	—	момент сопротивления сечения трубы, см³;
s_комп, m_к , l_к	—	обозначения те же, что в формуле (48).

8.51. Расчетные величины продольныхперемещений надземных участков трубопровода следует определять отмаксимального повышения температуры стенок труб (положительногорасчетного температурного перепада) и внутреннего давления (удлинениетрубопровода), а также от наибольшего понижениятемпературы стенок труб (отрицательного температурного перепада) приотсутствии внутреннего давления в трубопроводе (укорочениетрубопровода) .

8.52. С целью уменьшения размеровкомпенсаторов следует применять предварительную их растяжку илисжатие, при этом на чертежах должны указываться величины растяжки илисжатия в зависимости от температуры, при которой производится сварказамыкающих стыков.

ОСОБЕННОСТИРАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ, ПРОКЛАДЫВАЕМЫХ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

8.53. Трубопроводы, прокладываемые всейсмических районах, независимо от вида прокладки (подземной,наземной или надземной), рассчитываются наосновные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмическихвоздействий согласно СНиП II-7-81*.

8.54. Трубопроводы и их элементы,предназначенные для прокладки в сейсмических районах, согласно п.5.31 следует рассчитывать:

на условные статические нагрузки, определяемые с учетом сейсмическоговоздействия. При этом предельные состояния следует принимать как длятрубопроводов, прокладываемых вне сейсмических районов;

на сейсмические воздействия, получаемые на основании анализа записейсейсмометрических станций (в виде акселерограмм, велосиграмм,сейсмограмм) , ранее имевших место землетрясенийв районе строительства или в аналогичных по сейсмическим условиямместностях. Величины принимаемых максимальных расчетных ускорений поакселерограммам должны быть не менее указанных в табл.14.

При расчетах на наиболее опасные сейсмические воздействия допускаетсяв конструкциях, поддерживающих трубопровод, неупругое деформированиеи возникновение остаточных деформаций, локальные повреждения и т. д.

Таблица 14

Сила землетрясения, баллы	7	8	9	10
Сейсмическое ускорение а_с, см/с²	100	200	400	800

8.55. Расчет надземных трубопроводов наопорах следует производить на действие сейсмических сил,направленных:

вдоль оси трубопровода, при этом определяются величины напряжений втрубопроводе, а также производится проверка конструкций опор надействие горизонтальных сейсмических нагрузок;

по нормали к продольной оси трубопровода (в вертикальной игоризонтальной плоскостях), при этом следуетопределять величины смещений трубопровода и достаточность длиныригелей, при которой не произойдет сброса трубопровода с опоры,дополнительные напряжения в трубопроводе, а также проверятьконструкции опор на действие горизонтальных и вертикальныхсейсмических нагрузок.

Дополнительно необходимо проводить поверочный расчет трубопровода нанагрузки, возникающие при взаимном смещении опор.

Сейсмические нагрузки на надземные трубопроводы следует определятьсогласно СНиП II-7-81*.

8.56. Дополнительные напряжения вподземных трубопроводах и трубопроводах, прокладываемых в насыпи,следует определять как результат воздействия сейсмической волны,направленной вдоль продольной оси трубопровода, вызванной напряженнымсостоянием грунта.

Расчет подземных трубопроводов и трубопроводов в насыпи на действиесейсмических нагрузок, направленных по нормали к продольной оситрубопровода, не производится.

8.57. Напряжения в прямолинейныхподземных или наземных (в насыпи) трубопроводах от действиясейсмических сил, направленных вдоль продольной оси трубопровода,следует определять по формуле

(58)

где m₀	—	коэффициент защемления трубопровода в грунте, определяемый согласно п. 8.58;
k₀	—	коэффициент, учитывающий ответственность трубопровода, определяемый согласно п. 8.59;
k_п	—	коэффициент повторяемости землетрясения, определяемый согласно п. 8.60;
а_с	—	сейсмическое ускорение, см/с², определяемое по данным сейсмического районирования и микрорайонирования с учетом требований п. 8.54;
Е₀	—	обозначение то же, что в формуле (19);
Т₀	—	преобладающий период сейсмических колебаний грунтового массива, определяемый при изысканиях, с;
с_р	—	скорость распространения продольной сейсмической волны вдоль продольной оси трубопровода, см/с, в грунтовом массиве, определяемая при изысканиях; на стадии разработки проекта допускается принимать согласно табл. 15.

8.58. Коэффициент защемления трубопровода в грунте m₀следует определять на основании материалов изысканий. Дляпредварительных расчетов допускается принимать по табл.15.

При выборе значения коэффициента m₀необходимо учитывать изменения состояния окружающего трубопроводгрунта в процессе эксплуатации.

СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы.