Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯ В ИЗОЛЯЦИОННОМ ПОКРЫТИИ ОПОРНОЙ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДА




Сжимающая нагрузка на покрытие нижней части трубопровода складывается из собственного веса трубопровода, силы вертикального давления грунта и веса транспортируемого продукта:

, (11)

где GT - вес трубопровода ( );

GГ - сила вертикального давления грунта, рассчитанная по формуле (2) если производится рекультивация земель, или по формуле (10), если рекультивация земель не производится (см. табл. 1);

GПР - вес транспортируемого продукта ( );

γПР - удельный вес транспортируемой нефти или нефтепродукта. Для приближенных расчетов принимаем γПР = 10000 Н/м3;

γСТ - удельный вес стали; γПР = 7,8ּ103 Н/м3;

δСТ - толщина стенки трубы.

При расчете сжимающей нагрузки на газопровод учитывают действие первых двух сил, а весом транспортируемого газа обычно пренебрегают. При строительстве трубопровода сжимающая сила, действующая на изоляционное покрытие опорной части, представлена только собственным весом трубопровода.

Под действием вертикальной сжимающей силы в изоляционном покрытии возникают нормальные напряжения сжатия и касательные напряжения сдвига.

При укладке трубопровода на жесткое основание в первом приближении можно считать вертикальную нагрузку равномерно распределенной по горизонтальной проекции дуги опирания (рис. 2,а). В этом случае распределение нормальных и касательных напряжений на поверхности опирания можно представить, считая поверхность трубопровода наклонной плоскостью с переменным углом наклона β (рис. 3), следующим образом.

(12)

Рис 2. Эпюры нормальных напряжений сжатия в изоляцион-ном покрытии опорной части трубопровода Рис. 3. Схема к расчету напряжений в изоляционном покрытии опорной части трубопровода

 

, (13)

где G - суммарная вертикальная нагрузка на изоляционное покрытие трубопровода;

β - угол между вертикальным диаметром и радиусом, проведенным к точке, в которой определяется напряжение;

l - горизонтальная проекция дуги опирания

;

α - угол опирания трубопровода на грунт (α=300).

Сравним значение максимальных нормальных и максимальных касательных напряжений. Для этого приравняем к нулю первые производные

. (14)

(15)

Решая (14) и (15), находим, что имеет максимальное значение при β =0, а τ имеет максимум при β =45°. Так как cos2 0=1, a cos 45° sin 45°=0,5, то σNmax =2τmах.

Таким образом, нормальные напряжения сжатия в изоляционном покрытии опорной части трубопровода являются более опасными, чем касательные.

Рассчитать максимальные напряжения сжатия для условий, указанных выше (укладка трубопровода на недеформируемое основание), можно, подставляя в уравнение (12) значение β =0. Тогда

(16)

В реальных условиях основание под трубопроводом всегда деформируется в большей или меньшей степени вследствие способности грунта к осадке и консолидации (уплотнению). Давление на покрытие, а, следовательно, и напряжения в нем перераспределяются и возрастают по мере уплотнения грунта. Максимально грунт уплотняется в точке под нижним концом вертикального диаметра, поэтому положение точки приложения максимального нормального напряжения не изменяется, но значение максимального нормального напряжения возрастает, по сравнению с результатом, полученным по формуле (16).

Эпюра нормальных напряжений в изоляционном покрытии на опорной части реального трубопровода показана на рис. 2,б. Максимальное нормальное напряжение можно вычислить по формуле

, (17)

где Кк - коэффициент концентрации напряжений.

Коэффициент концентрации напряжений сжатия под трубопроводом определяется природой грунта, и установление его истинного значения в каждом конкретном случае представляет достаточно сложную экспериментальную задачу. Однако исходя из того, что значения коэффициента практически для всех грунтов лежат в пределах 1,5...2, рекомендуется для практических расчетов использовать значение Кк =2.

Задания для студентов №2

Таблица 2

№ варианта Тип грунта Диаметр трубопровода D, м Толщина стенки δСТ, мм Нормальные напряжения в изоляционных покрытиях σNmax (17), МПа
При эксплуатации трубо-провода, уложенного с рекультивацией земли При эксплуатации трубо-провода, уложенного без рекультивации земли
нефтепровод газопровод нефтепровод газопровод
песок 1,42        
1,22        
1,02        
0,82        
глина 1,42        
1,22        
1,02        
0,82        
сугли-нок 1,42        
1,22        
1,02        
0,82        

 

 







Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 206. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия