ужено-деформованого стану трубопровідної системи методом кінцевих елементів.
· Відповідно до методики робота включає в себе наступні етапи:
· розрахунок допустимих рівнів напруг для даних трубопроводів;
· аналіз результатів геодезичної зйомки і визначення можливих кінематичних навантажень;
· проведення прямих вимірювань напруг;
· оцінка напружено-деформованого стану трубопроводів;
· розробка рекомендацій.
5. Навантаження і впливи в трубопроводі
Внутрішні зусилля в трубопроводах з'являються від зовнішніх і внутрішніх навантажень. Ці навантаження змінюються залежно від характеристик навколишнього середовища, параметрів перекачується продукту і т. Д. Для технологічної частини трубопроводів основними є з навантажень - внутрішній тиск, тиск грунту, власна вага труб і продукту, а з впливів - зміна температури, просадка і пученіє грунту , тиск сповзає грунтів.
Відповідно до прийнятої методики розрахунку міцності за граничними станами розрізняють розрахункові та нормативні навантаження. Під нормативними розуміють навантаження, встановлювані нормативними документами і які визначаються на підставі статистичного аналізу при нормальній експлуатації споруди. Розрахункової називають навантаження, враховує можливе відхилення від нормативної:, де n - коефіцієнт надійності по навантаженню. Коефіцієнти надійності n для різних видів навантаження і впливів регламентуються СНиП 2.05.06-85.
Всі навантаження і впливи на магістральний нафтопровід поділяються на постійні і тимчасові, які, у свою чергу, поділяються на тривалі, короткочасні й особливі.
. Постійні навантаження
До постійних навантажень і впливів відносять ті, які діють протягом усього терміну будівництва та експлуатації трубопроводу:
. Власна вага трубопроводу, що враховується у розрахунках як вага одиниці довжини трубопроводу
де n - коефіцієнт надійності по навантаженню (n=1,1); Dср - середній діаметр трубопроводу, м; d - товщина стінки труб, м; gст - питома вага сталі, Н/м3.
. Вага ізоляційного покриття і різних пристроїв, які можуть бути на трубопроводі. Для надземних трубопроводів орієнтовно можна приймати рівним, приблизно, 10% від власної ваги труби. Точніше вага ізоляційного покриття визначають за формулою
де n - коефіцієнт надійності по навантаженню (n=1,1); gіз - питома вага матеріалу ізоляції, Н/м3; Dіз і Dн - відповідно діаметр ізольованого трубопроводу і його зовнішній діаметр, м.
. Тиск грунту на одиницю довжини трубопроводу. Для практичних розрахунків можна визначати за формулою
де n - коефіцієнт надійності по навантаженню (n=1,2); Gгр - питома вага грунту, Н/м3; hср - середня глибина закладення осі трубопроводу, м; Dіз - діаметр ізольованого трубопроводу, м.
. Гідростатичний тиск води на одиницю довжини трубопроводу, яке визначається вагою стовпа рідини над підводним трубопроводом
де n - коефіцієнт надійності по навантаженню (n=1,0); gв - питома вага води з урахуванням засоленості і наявності зважених часток, Н/м3; h - висота стовпа води над розглянутої точкою, м; Dф - діаметр ізольованого і футерованого трубопроводу, м.
. Виштовхуюча сила води, що припадає на одиницю довжини повністю зануреного у воду трубопроводу
де dФ - зовнішній діаметр труби з урахуванням ізоляційного покриття і футеровки, м; gв - питома вага води з урахуванням засоленості і наявності зважених часток, Н/м3.
. Вплив попереднього напруження, створюване за рахунок пружного вигину при поворотах осі трубопроводу
де - максимальне поздовжнє напруга в стінках труби, обумовлене вигином трубопроводу, МПа; Е - модуль пружності (Е=206000 МПа); Dн - зовнішній діаметр трубопроводу, м; r - радіус вигину осі трубопроводу, м.
. Тривалі тимчасові навантаження
До тривалих тимчасових навантажень відносяться наступні:
. Внутрішній тиск, який встановлюється проектом. Внутрішній тиск створює в стінках трубопроводу кільцеві і поздовжні напруги. Кільцеві напруги визначають за формулою
де n - коефіцієнт перевантаження по внутрішньому тиску (n=1,1; 1,15); Р - нормативне значення внутрішнього тиску, МПа; Dвн - внутрішній діаметр труби, м; d - товщина стінки труби, м.
Поздовжні напруження в стінці труби від внутрішнього тиску визначаються за формулою
де m - коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона). Для сталей, тобто середнє значення.
. Вага перекачується продукту на одиницю довжин...
