Расчетные характеристики материалов труб

Определяющим фактором при прочностных расчетах труб из термопластов является расчет­ное сопротивление материала труб R, которое находится из выражения

R=R_HK_yK_c (3)

где R_н - нормативное длительное сопротивление мате­риала стенки трубы; К_у - коэффициент условий рабо­ты трубопровода; К_с - коэффициент прочности соеди­нения труб и соединительных деталей.

Нормативное длительное сопротивление ма­териала стенки определяют исходя из значения эквивалентного напряжения, получаемого по экспериментальным кривым длительной проч­ности труб с учетом коэффициента запаса проч­ности. Значения нормативного длительного сопротивления материала стенок труб из термо­пластов при транспортировке по ним воды приведены в таблице 1.

При транспортировке воды (или других веществ) с температурой ниже 20ºС рабочее давление принимают таким же, как при температуре 20°С.

Коэффициент условий работы для техноло­гических трубопроводов (таблица 2) принимают с учетом сложности их восстановления и последствий, которые может вызвать поврежде­ние, а также температуры транспортируемого ве­щества, материала и типа труб.

Для газопроводов коэффициент условий работы принимают равным 0,4, т.е. трубы типа С-ГАЗ и Т-ГАЗ пригодны для транспортировки газа при температуре 20°С с давлением 0,25 и 0,4 МПа. Трубы типа С-ГАЗ могут быть использова­ны для транспортировки газа давлением 0,3 МПа, а типа Т-ГАЗ - давлением 0,6 МПа. При этом Ку составит соответственно 0,5 и 0,6.

Для остальных трубопроводов коэффициент условий работы принимают равным: 0,6 - для трубопроводов, выход из строя которых грозит катастрофическими последствиями; 0,8 - для трубопроводов, прокладываемых в местах, труд­нодоступных для разработки траншей в случае повреждений, а также для дюкеров (трубопрово­ды I категории); 0,9 - для трубопроводов, про­кладываемых под усовершенствованными по­крытиями (трубопроводы II категории); 1 - для всех остальных условий прокладки трубопрово­дов (трубопроводы III категории).

В зависимости от используемых соединений и соединительных деталей коэффициент проч­ности соединений К_c следует принимать по таблице 3.

Основным видом нагружения пластмассовых труб является внутреннее гидростатическое дав­ление, поэтому для напорных труб в большин­стве случаев целесообразно использовать таблицу 4. в которой приведены значения рабочих давлений в зависимости от типа труб, срока службы трубопроводов и температуры транспор­тируемой по ним воды. При транспортировке по трубам вредных или горючих веществ можно пользоваться таблицей.5, а негорючих и невред­ных веществ, к которым материал труб химиче­ски относительно стоек, - таблицей 6. В двух последних таблицах значение рабочего давления снижено с учетом коэффициента K_у. Считается, что при изготовлении трубопроводов применены соединения и соединительные детали, равно­прочные с трубами. При использовании нерав­нопрочных с трубами соединений и соедини­тельных деталей значение рабочего давления следует снижать, умножая его на коэффициент K_c

Для расчетов трубопроводов по несущей способности необходимо знать расчетное сопро­тивление материала труб R, а по деформациям -модуль ползучести материала труб Е.

Модуль ползучести принимают с учетом его изменения при длительном действии нагрузки и температуры на трубопровод по формуле

E=k_lE_o (4)

где Е_o - модуль ползучести материала трубы при растяжении, принимаемый по таблице 7 в зависимости от проектируемого срока службы трубопровода и напряжения в стенке трубы; k_l коэффициент, учи­тывающий влияние температуры на деформационные свойства материала труб, принимаемый по таблице 8.

При определении деформаций от действия расчетных нагрузок на трубопроводы, транспор­тирующие вещества с температурой до 40'С, коэффициент Пуассона ц должен приниматься равным: 0,42-0,44 - для труб из ПНД и ПБ; 0,44-0,46 - для труб из ПВД; 0,40-0,42 - для труб из ПП и 0,35-0,38 - для труб из ПВХ.

Для трубопроводов, транспортирующих вещества с температурой выше 40ºС, коэф­фициент Пуассона допускается принимать равным 0,5.

Трубы из фторопласта обладают ярко выра­женной хладотекучестью. Несущая способность этих труб характеризуется деформацией ползу­чести. Принимается, что изменение геоме­трических размеров трубы не должно превышать допустимых для нормальной эксплуатации пре­делов, поэтому трубы из фторопласта в ос­новном используют в качестве футерующего слоя стальных труб и соединительных частей.

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

При расчете трубопроводов нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытании и эксплуатации, следует учитывать согласно СНиП 2.01.07-85, при этом коэффи­циенты перегрузки необходимо принимать по таблице 9.

Рабочее внутреннее давление транспор­тируемого вещества, нагрузки и воздействия, возникающие при монтаже и испытании трубо­провода, устанавливают проектом.

Температурные воздействия на трубо­проводы определяются далее, при этом тем­пературный перепад в материале стенок трубы А/, "С, следует принимать равным разнице меж­ду максимально (или минимально) возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей (или наибольшей) температурой окружающей среды, при которой производится замыкание трубопровода или его части в законченную систему (монтаж замыкающих стыков). При определении максимальных и минимальных температур стенок труб и окружающей среды надлежит руководствоваться СНиП 2.01.01-82.

Порядок определения нагрузок на под­земные трубопроводы от давления грунта в траншее и в насыпи, временных нагрузок на по­верхности земли, собственного веса труб и веса транспортируемого вещества приведен ниже.

При расчете внешних нагрузок следует иметь в виду, что на их значение существенно влияют следующие факторы: условия укладки труб в траншею, насыпь или узкую прорезь; способы опирания труб на основание: плоское грунтовое, грунтовое, спрофилированное по форме трубы (выкружка) или на бетонный фундамент; сте­пень уплотнения грунтов засыпки: нормальная, повышенная или плотная; глубина заложения,

определяемая высотой засыпки над верхом трубопровода.

При засыпке трубопровода должно производиться послойное уплотнение грунта с обеспечением коэффициента уплотнения не менее 0,85 - при нормальной степени уплот­нения и 0,93 - при повышенной. Повышенная степень уплотнения грунта достигается