Напружений стан трубопроводу

 

Навантаження та впливи зумовлюють зусилля в стінці труби. Зусилля, які діють вздовж повздовжньої осі трубопроводу називаються повздовжніми. Повне повздовжнє зусилля віднесене до площі поперечного перерізу трубопроводу називається повздовжнім напруженням .

Зусилля, які діють в трубопроводі в дотичному напрямі називається дотичними зусиллями, а відповідні їм напруження кільцевими .

Схематично напружений стан трубопроводу наведено на рисунку 2.1.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Схема напруженого стану трубопроводу

 

Напруження від навантажень та впливів під час експлуатації трубопроводу не є постійними.

Розрізняють такі напруження:

- стабілізовані, які встановилися в будь-який момент часу в тому чи іншому перерізі трубопроводу під впливом всіх навантажень та впливів і далі не змінюються;

- нестабілізовані, які змінюються в часі внаслідок зміни навантажень і впливів. Нестабілізовані напруження можуть виникати в трубопроводі також при постійних зовнішніх навантаженнях і впливах внаслідок явищ повзучості металу труб та зміни в часі фізико-механічних властивостей ґрунтів (ущільнення засипки, зміни вологості тощо);

- початкові, які встановилися в трубопроводі до моменту його випробовування на міцність. [16]

Розглянемо напружений стан трубопроводу, який знаходиться під дією внутрішнього тиску та температури.

Трубопровід прямолінійний нескінченої довжини.

Нескінченою називається оболонка довжина якої більша ( – радіус трубопроводу, – номінальна товщина стінки трубопроводу). Для визначення напружень в трубопроводі від внутрішнього тиску розглянемо його півкільце одиничної довжини завантажене рівномірно розподіленим навантаженням від внутрішнього тиску (рисунок 2.2).

 

 

 

Рисунок 2.2 – Розрахункова схема для визначення напружень в трубопроводі

 

Від внутрішнього тиску в стінці труби одиничної довжини виникає зусилля . Півкільце наведене на рисунку 2.2 буде знаходитись в рівновазі за умови

, (2.23)

де – внутрішній діаметр трубопроводу.

Звідки

. (2.24)