Расчет стального газопровода на прочность и устойчивость пример

Обновлено: 28.04.2024

На странице 3 у вас N сумма горизонтальных и вертикальных сил?
И вы на эту нагрузку N проверяете стойку на центральное сжатие?
у вас там ограмный перерасход металла, кстати .
И про сплошное сечение А и не сплошное Ас не понял

Бегло пролистал. и сразу бросилось в глаза
1. Гибкость 108 трубы ( обычно на 5 м ставили 219 трубу)
2. Опрокидывание фундамента посчитано не "через ту точку"
3. Если будит пучинистые грунты, то все ваши опоры выдернет
C Миллером конечно прикольно

В плоскости трубы (плоскость, перпендикулярная оси трубы газопровода) Мю будет 2 и тут не с чем шаманить. Ну а в плоскости параллельной оси газопровода - может быть и можно по шаманить, но я бы не стал.

Alexmf, не согласен. Мю от 1.12 до 2 (плоскость, перпендикулярная оси трубы газопровода). В этих пределах и предлагается шаманить.

В учебниках по устойчивости стержневых систем, а граничные случаи в табл. 30 СП 16.13330 и табл. 71,а СНиП II-23-81.
Учитывается величина коэф. расч. длины консольной стойки в зависимости от распределения действующих на стойку нагрузок. Так для равномерно нагруженной по длине стойки будет 1,12, а для загруженной ТОЛЬКО на верхнем конце - 2. Соответственно, если вес стойки соизмерим в весом нагружающим стойку(газопровод со снегом и льдом), то коэф. будет менее 2. Вот только точно считать обычно лень или некогда, поэтому принимают 2 про запас. Но маневр для шаманства остается.

Не плохо бы проверить. Но из практики, при такой высоте стойки и вертикальной нагрузке первым делом подобрал бы по гибкости. Я думаю здесь это решающий фактор.

А где горизонтальные силы на опоры от температурного перепада? На сколько провиснет труба на пролете 10 м?

Пробовал такие рассуждения (вполне логичные, на мой взгляд) защищать в госэкспертизе Самары - не прокатило. Эксперт понимает 1,12 и 2 не как граничные значения, а как обязательные. Дословно: "1,12 - это для ненагруженных стоек, типа молниеотводов, стоек воздушников дренажек и т.д.".
По поводу самого расчета. Не учтена предельная гибкость (150), неверно посчитана вертикальная нагрузка (почему-то вычислена как сумма вертикальных и горизонтальных). Не увидел (может быть, проглядел), расчета по деформациям газовой трубы, 10,5 м для трубы 108х3,5, кажется, многовато. Повиснет как макаронина и будет собирать конденсат в местах провиса. По справочнику Николаева (для теплосетей) для сотки пролет не более 5 м.
Насчет расчета на опрокидывание есть сомнения. Я бы не стал так считать. Обычно считаю такой фундамент как сваю на горизонтальную нагрузку по прил. В СП 24.13330.2011, принимая предельное горизонтальное перемещение 1-2 см (нормируемого значения в НД не нашел). Экспертизу устраивает.
От морозного пучения спасут 2 слоя рулонной гидроизоляции, к расчету это не относится.

Господа, благодарю всех за уделенное время! I have no idea what I'm doing, поэтому не обессутьте. Исходный файл немного поправил (нашлась ошибка в вычислении тау_n для фундамента, не был произведен перевод в радианы). По порядку.

Про нагрузку N – да, на нее, при этом я не уверен в корректности. Сделано по аналогии с п. 7.1.5 СП 16.13330 в этой части:
При отсутствии планок или решеток такие элементы, помимо расчета по формуле (7) в главных плоскостях х-х и у-у, следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости по формуле (. )
Про сечения – в п. 7.2.1 СП 16.13330 сказано:
Расчет на прочность элементов сквозного сечения при центральном растяжении и сжатии следует выполнять по формуле (5), где Ап - площадь сечения нетто всего стержня.
Вы намекаете на то, что корректнее отдельно проверять по каждой плоскости отдельно? Но ведь силы будут слабее, могли бы вы ткнуть носом, где прочитать?

Про 1: действительно, многие применяют для высоких опор толстенные стойки. Но как следует из расчёта (в текущем его виде), стойка играет второстепенную роль – фундамент важнее. Далее, есть такая „газовая“ Серия 5.905-18.05, в которой для опор высотой выше 5 м положено применять стойку из трубы Ду150 вне зависимости от диаметра газопровода (до Ду350) с учетом приведенных в Серии рекомендуемых пролётов (они рекомендуются короче, чем расчитанные по условию статистической прочности из СП 42-102-2004). Всё это намекает на то, что не обязательно закладывть Ду200 или Ду150 просто исходя из высоты опоры. И работа призвана подкрепить расчётом это положение.
Про 2: можно учточнить – через какую тогда? В СП 35.13330 не нарисовано, поэтому скорее фантазировал. Точка опрокидывани внизу фундамента?
Про 3: согласен, необходимо было уточнить, что настоящий расчёт – для ненабухающих, непросадочных и непучинистых грунтов (эту тему по мере необходимости затрону в будущем).

Расчётную длину (lp=10 м при mu=2) стойки делил на радиус инерции сечения. Коэффициент mu определил из условий закрепления (4-й случай – верхушка не закреплена). Где ошибка?

Благодарю за пояснение. Я правильно понимаю, что „шаманство“ вокруг mu требуется для расчета минимально допустимого диаметра стойки, а при mu=2 будет некий запас? Или речь про что-то другое.

Действительно, этого нет. Если я верно понял, что для этого необходимо производить расчёт по разделу 8 СП 16.13330, то предпочёл бы избежать без крайней необходимости.

На всякий случай уточню: возможно, есть какая-то формула для определения условия необходимости расчета на изгиб?

Расчет с учетом фундамента

а это, скорее всего столб с альфа*L менее 2,5
ну просто шедевр.

Действительно, ничего там не предусмотрено внутри, кроме бетона. В силу специфичности для меня этого вопроса, выбрал наиболее респектабельное название. Корректнее называть столбом или не принципиально? Влечет ли это за собой необходимость расчёта фунамента по иной методике?

Про пределюную гибкость можно поподробнее – где посмотреть? Про ошибку с вертикальной нагрузкой – как предалагете считать? Я хоть и критически отношусь к формулам СП 42-102-2004, но здесь явно лучше принять большую нагрузку, чем меньшую (да и СП так говорит). Про деофрмацию: газ в распределительные газопроводы по умолчаюи поступает с ГРС осушенный, поэтому расчет на длину среднего пролёта при условии образования конденсата не проводился. Здесь, если не лень, у меня возник вопрос отстраненный. Взгляните, пожалуйста, на формулу п. 5.99 СП 42-102-2004 – выглядит ли она для вас, как тепловика, знакомой и корректной? Это как раз формула для случая с конденсатом в газопроводе, и по ней (из условия образования конденсата) пролёты действительно получаются очень короткие (2 м для Ду100). Насколько это корректно? Ведь если взять плотность транспортируемой среды, равной плотности воды, то расчёт из условия статистической прочности выполняется и при пролёте в те же 10,5 м. Где собака зарыта? За ссылку на СП 24.13330 спасибо, ознакомлюсь для общего развития. Но повторюсь, идея не в удовлетворении абстрактной экспертизы, а в проверке корректности решений (ну и оптимизации при явных неувязках и космических запасах прочности).

Как заметил уважаемый RrRR, надеюсь обойтись без этого в случае подвижной опоры. При понимании более простого случая, перейду к более комплексному – неподвижной опоре. Но во всем должна быть последовательность.

Расчет стального газопровода на прочность и устойчивость пример

Расчет выполнен по пособию "Газопроводы из полимерных материалов", выпущенному специалистами ОАО «ГИПРОНИИГАЗ».
Хочется проверить правильность расчета, т.к. он несколько отличается от расчета представленного в СП 42-103-2003.
Жду Ваших мнений, пожеланий, замечаний.

К теме добавляю, от себя любимого (просто от сердца отрываю ) пример расчёта
полиэтиленового газопровода на несущую способность в формате XLS
PS: Некоторые шрифты в колонке расчетные формулы могут не опознаться если не установлены в винде

Дружище, в твоём расчёте не разобрался ещё. На первый взгляд ништяк, но вот если нуно распечать - то рамка и штамп бы не помешали. А так, если ошибок в формулах нет - нормалёк. И смотрю я, твой расчёт скочали 20 челов за полдня, а только дружище Patorok ответил. Большинство же засранцы - трудно отписаться и выразить мнения "одобрямс"или "фи" .

Рамка и штамп не проблема, к тому же, насколько я знаю, обязательных требований к оформлению расчетов нет.
Важна правильность методики расчета.

Ну, зачем же так пессиместично относиться к своим познаниям? У всех есть опыт: большой, маленький - не важно, главное, чтобы это был опыт ПРАВИЛЬНОГО решения вопросов.

Да при чём тут мои познания? Мне просто обидно, что с единственного нормального интернет ресурса общения инженеров уходят специалисты. Вот и всё.
ЗЫ: шо-то мы зафлудили профильную тему. Прекращаем или переходим в беседку?

Пособие "Газопроводы из полимерных материалов", выпущенному специалистами ОАО «ГИПРОНИИГАЗ» содержит серьезные ошибки в части опредления нагрузок от грунта засыпки и транспорта (приведенные формулы справедливы только для мелких траншей с вертикальными стенками), рекомендую пользоваться для определения этих нагрузок ПОСОБИЕм по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации
(к СНиП 2.04.02-84 и СНиП 2.04.03--86)
Коэффициенты надежности по нагрузке учитываются только при расчете допустимой овализации, и не учитываются при определении допустимых напряжений.
Расчет для удобного пользования должен помещатся на экран (имхо), что бы можно было проверить все исходные цифры зараз.
Для более реалистичего представления о напряжениях в ПЭ газопроводе нужно использовать любую программу считающую трубопровод в балочном приближении Ansys, Autopipe, Caesar и т.д..

Нормативные и расчетные нагрузки от давления грунта (Пособие . к СНиП 2.04.02-84)
Равнодействующая нормативной вертикальной нагрузки на ед. длины трубопровода от давления грунта (при укладке в траншее): G=yп*h*b*a1*w
yп - нормативное значение удельного веса грунта засыпки;
h - глубина заложения до верха трубопровода;
b - ширина траншеи, на уровне верха трубопровода;
a1 - коэффициент, зависящий от отношения h/bm и от вида грунта засыпки;
w - коэффициент, учитывающий разгрузку трубы грунтом, находящимся в пазухах между стенками траншеи и трубопроводом.

То же самое по Пособию "Газопроводы из полимерных материалов"
Расчетная вертикальная нагрузка на ед. длины трубопровода от давления грунта: Qm=ym*qm*B*Kгр/De=ym*pm*Hг*B*Kгр
ym - коэффициент надежности по весу и давлению грунта;
pm - плотность грунта засыпки;
Hг - глубина заложения трубы;
В - ширина траншеи;
Кгр - коэффициент вертикального давления грунта засыпки.

Поправьте, если я не прав, но формулы равнозначны:
h=Hг, b=B, w=Кгр, yп=pm, a1 равнозначен ym т.к. оба коэффициента учитывают погрешности расчета давления грунта.
То же самое и по определению нагрузки от транспорта, где "Гипрониигазовский" коэффициент надежности равнозначен произведению коэффициентов a2 и m(мю), указанных в Пособие . к СНиП 2.04.02-84

Я согласен что методики расчета очень похожи но: "Пособие распространяется на проектирование подземных трубопроводов диаметром от 159 до 1620 мм, прокладываемых в грунтах с расчетным сопротивлением не менее 100 кПа, транспортирующих воду, бытовые и промышленные сточные воды при расчетном внутреннем давлении, как правило, до 3 МПа." Ссылаться на пособие при "расчетах газопроводов" никак нельзя.

С "Расчет для удобного пользования должен помещатся на экран (имхо)" абсолютно согласен.

"Коэффициенты надежности по нагрузке учитываются только при расчете допустимой овализации, и не учитываются при определении допустимых напряжений." Почему?

"Для более реалистичего представления о напряжениях в ПЭ газопроводе нужно использовать любую программу считающую трубопровод в балочном приближении Ansys, Autopipe, Caesar и т.д.." К сожалению ни одной из них не пользовался.

Неужели ни кто не пытался считать сам? Давайте сверим результаты и разберем разночтения.

где С - коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке на единицу поверхности трубопровода, который принимается равным 0,4 для одиночно прокладываемого трубопровода;

s - нормативное значение распределенного веса снегового покрова, МН/м , принимаемое согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [13].

где b - толщина слоя гололеда, м, принимаемая согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [13].

12.6 Температурный перепад в металле стенок труб следует принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема газопровода (свариваются захлесты, привариваются компенсаторы, производится засыпка газопровода и т.п., т.е. когда фиксируется положение статически неопределимой системы). При этом допустимый температурный перепад для расчета балластировки и температуры замыкания должен определяться раздельно для участков различных категорий.

12.7 Максимальную или минимальную температуру стенок труб в процессе эксплуатации газопровода следует определять в зависимости от температуры транспортируемого газа, грунта, наружного воздуха, а также скорости ветра, солнечной радиации и теплового взаимодействия газопровода с окружающей средой.

Принятые в расчете максимальная и минимальная температуры, при которых фиксируется расчетная схема газопровода, максимально и минимально допустимая температура газа на выходе из КС, должны указываться в проекте.

12.8 При расчете газопровода на прочность и устойчивость и выборе типа изоляции следует учитывать температуру газа, поступающего в газопровод, и ее изменение по длине газопровода в процессе транспортирования газа.

12.10 Для надземных газопроводов, подвергающихся пропуску ВТУ, следует дополнительно производить расчет на динамические воздействия от ВТУ.

12.11 Обвязочные трубопроводы КС следует дополнительно рассчитывать на динамические нагрузки от пульсации давления.

12.12 Нагрузки и воздействия, связанные с осадками и пучениями грунта, оползнями, перемещением опор и т.д., должны определяться на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе строительства и эксплуатации газопровода.

12.13 Для газопроводов, прокладываемых в сейсмических районах, расчетная интенсивность возможных землетрясений для различных участков газопроводов определяется согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [14], по картам сейсмического районирования и списку населенных пунктов, расположенных в сейсмических районах, с учетом данных сейсмомикрорайонирования.

12.14 При проведении сейсмического микрорайонирования необходимо уточнить данные о тектонике района вдоль всего опасного участка трассы в коридоре, границы которого отстоят от газопровода не менее чем на 15 км.

12.15 Расчетная интенсивность землетрясения для наземных и надземных газопроводов назначается согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [14].

Расчетную сейсмичность для подземных газопроводов и параметры сейсмических колебаний грунта назначают без учета заглубления газопровода как для сооружений, расположенных на поверхности земли.

13 Расчет газопроводов на прочность и устойчивость

13.1 Нормативные и расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей

13.1.1 При определении напряжений и в расчетах газопровода на прочность и устойчивость необходимо принимать следующие значения физических характеристик материала труб и соединительных деталей (в упругой области работы материала труб):

13.1.2 При анализе НДС газопровода в процессе его укладки и эксплуатации следует учитывать упругопластические свойства материала труб. В этом случае модуль деформации и коэффициент поперечной деформации следует определять в соответствии с диаграммой деформирования материала труб, в зависимости от уровня эквивалентных напряжений (интенсивности напряжений).

13.1.3 Значения нормативных сопротивлений материала труб и сварных соединений - нормативного предела текучести и нормативного предела прочности (временного сопротивления) - стали следует принимать по указанным в проекте стандартам и техническим условиям на трубы и соединительные детали.

13.1.4 При определении расчетных сопротивлений в настоящем стандарте используется система коэффициентов надежности согласно ГОСТ Р 54257.

13.1.5 Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) по прочности R и по текучести R следует определять по формулам:

Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

____________________________________________________________________
Текст Сравнения СНиП 2.04.12-86 с СП 33.13330.2012 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 1987-01-01

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИСТ Миннефтегазстроя (канд. техн. наук В.В.Рождественский - руководитель темы, канд. техн. наук В.П.Черний).

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (И.В.Сессин).

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 7 апреля 1986 г. N 41.

С введением в действие СНиП 2.04.12-86 "Расчет на прочность стальных трубопроводов" утрачивают силу "Указания по расчету стальных трубопроводов различного назначения" (СН 373-67).

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале "Бюллетень строительной техники", "Сборнике изменений к строительным нормам и правилам" и информационном указателе "Государственные стандарты РФ".

Настоящие нормы распространяются на стальные трубопроводы (в дальнейшем - трубопроводы) различного назначения условным диаметром до 1400 мм включ., предназначенные для транспортирования жидких и газообразных сред давлением до 10 МПа (100 кгс/см) и температурой от минус 70 до плюс 450 °С включ., и устанавливают требования к расчету их на прочность.

Настоящие нормы не распространяются на магистральные и промысловые газо- и нефтепроводы, технологические и шахтные трубопроводы, на трубопроводы, работающие под вакуумом и испытывающие динамические воздействия транспортируемой среды, трубопроводы особого назначения (атомных установок, передвижных агрегатов, гидро- и пневмотранспорта и др.), а также на трубопроводы, для которых проектирование или расчет на прочность регламентируется "Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды", утвержденными Госгортехнадзором СССР, и другими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Для трубопроводов следует применять трубы и соединительные детали, отвечающие требованиям государственных стандартов и технических условий, утвержденных в установленном порядке, что должно быть подтверждено сопроводительным документом (паспортом или сертификатом). При отсутствии указанного документа соответствие труб и соединительных деталей требованиям государственных стандартов или технических условий должно быть подтверждено испытанием их образцов в объеме, определяемом нормативными документами на соответствующие трубопроводы.

1.2. Расчет трубопроводов на прочность производится по методу предельных состояний и включает определение толщин стенок труб, тройников, переходов, отводов и заглушек, определение допустимых пролетов трубопроводов, проведение поверочного расчета принятого конструктивного решения трубопровода.

1.3. Поверочный расчет трубопроводов следует производить на неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий для конкретно принятого конструктивного решения с оценкой прочности и устойчивости продольных и поперечных сечений рассматриваемого трубопровода.

1.4. Буквенные обозначения величин в формулах, приведенных в настоящих нормах, указаны в обязательном приложении 1.

2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1. Расчет трубопроводов на прочность следует выполнять с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при их сооружении, испытании и эксплуатации.

Расчетные нагрузки, воздействия и их возможные сочетания необходимо принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

2.2. Коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать по табл.1.

Читайте также: