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 sпр.N	—	продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое согласно п. 8.25;
y2	—	коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (s пр. N ³ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (s пр. N < 0) определяемый по формуле

 

, (16)

 

R 1	—	обозначение то же, что в формуле (4);
sкц	—	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);
D вн	—	обозначение то же, что в формуле (6);
dн	—	номинальная толщина стенки трубы, см.

8.25. Продольные осевые напряжения s_{пр. N} МПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической 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)

 

a	—	коэффициент линейного расширения металла трубы, град-1;
Е	—	переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа;
Dt	—	расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С;
m	—	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);
dн	—	обозначение то же, что в формуле (17);
si	—	интенсивность напряжений, определяемая через главные напряжения; для данного частного случая по формуле

 

; (21)

 

ei

—

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;
E 0	—	модуль упругости, МПа.

Абсолютное значение максимального положительного Dt ₍₊₎ или отрицательного Dt _(-) 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 , МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта от горных выработок, определяются по формуле

 

(25)

 

где Е 0	—	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)

tпр.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;
dн	—	обозначение то же, что в формуле (17);
u макс	—	перемещение, соответствующее наступлению предельного значения tпр.гр, см

8.26. Для предотвращения недопустимых пластических 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);
dн	—	обозначение то же, что в формуле (17).

8.27. Максимальные суммарные продольные напряжения , 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 , 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 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 m, a, E, Dt	—	обозначения те же, что в формуле (18);
sкц	—	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;
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 при равномерной балластировке по длине величина нормативной интенсивности балластировки — 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)

(для 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.
gб	—	нормативная объемная масса материала пригрузки, кг/м3;
gв	—	плотность воды, принимаемая по данным изыскания (см. п. 8.14*), кг/м3;

В формулах (38) - (39):

Е 0	—	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 засыпки трубопроводов на русловых участках переходов через реки и водохранилища не учитывается. При расчете на устойчивость положения нефтепровода и нефтепродуктопроводов, прокладываемых 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 ³ 2 и D н / D анк ³ 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).