ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Расчет трубопровода на прочность и устойчивость.
Расчет толщины стенки нефтепровода ведется по методике, отраженной в разделе 12 СП 36.13330.2012.
Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) R1 и R2 следует определять по формулам (2.1.1), (2.1.2.):
(2.1.1)
(2.1.2)
где R1н = вр – нормативное сопротивление растяжению металла трубы, МПа;
R2н = пр – нормативное сопротивление сжатию металла трубы, МПа;
m – коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.2.;
k1, k2 – коэффициенты надежности по материалу, принимаемые соответственно по таблицам из СП 36.13330.2012, 2.1.3 и 2.1.4;
kн – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.5.
Таблица 2.1.1. Категории магистральных нефтепроводов. СП 36.13330.2012.
| Назначение трубопровода | Категория трубопровода при прокладке |
| подземной | |
| диаметр 720 мм | III |
Согласно таблице 2.1.1, рассматриваемый нефтепровод относится к трубопроводу II категории.
Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величины испытательного давления приведены в таблице 2.1.2.
Таблица 2.1.2. Магистральные трубопроводы и их участки. СП 36.13330.2012.
| Категория трубопровода и его участка | Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, m |
| II | 0,825 |
Таблица 2.1.3. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.
| Характеристика труб | Значение коэффициента надежности по материалу k1 |
| 1.Сварные из контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и подвергнутые автоматическому контролю в объеме 100% на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами | 1,34 |
Таблица 2.1.4. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.
| Характеристика труб | Значение коэффициента надежности по материалу k2 |
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой и низколегированной стали с отношением 
| 1,15 |
Таблица 2.1.5. Коэффициент надежности по назначению трубопровода. СП 36.13330.2012.
| Номинальный диаметр трубопроводамм | Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода kн | |||
| для газопроводов в зависимости от внутреннего давления р | для нефтепроводов и нефтепродукто-проводов | |||
| р £ 5,5 МПа | 5,5 <р£ 7,5 МПа | 7,5 < р £ 10 МПа | ||
| 600-1000 | 1,100 | 1,100 | 1,155 | 1,100 |
Принимаем k1 = 1,34, k2 = 1,15 и kн = 1,100.
Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R1н и R2н следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы. Таблица 2.1.6.
Таблица 2.1.6. Временное сопротивление и предел текучести. ТУ 1381-012-05757848-2005.
| Класс прочности | Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (в. Н/мм2 (кгс/мм2) | Предел текучести, т, Н/мм2 (кгс/мм") |
| К55 |
Расчетную толщину стенки трубопровода d, следует определять по формуле (2.1.3.):
(2.1.3)
Определим необходимую толщину стенки трубопровода:
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусматриваемого ГОСТ и ТУ, принимаем 10 мм.
Внутренний диаметр трубопровода вычисляется по формуле (2.1.4.):
(2.1.4)
По таблице 2.1.7. находим теоретическую массу трубы, при известном диаметре нашей трубы.
Таблица 2.1.7. Теоретическая масса труб. ТУ 1381-012-05757848-2005.
| Толщина стенки труб, мм | Теоретическая масса 1м труб, кг, при наружном диаметре, 720 мм, (кг) |
| 10,0 | 175,09 |
По формуле (2.1.5.) найдем массу всего трубопровода, при известной теоретической массы трубопровода за 1м/кг.
(2.1.5)
Находим относительное удлинение, по данному классу прочности, в таблице 2.1.8.
Таблица 2.1.8. Механические свойства основного металла труб.
| Класс Прочности | Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (в. Н/мм2 (кгс/мм2) | Предел текучести, т, Н/мм2 (кгс/мм") | Относительное удлинение, (5), % |
| не менее | |||
| К55 |
ТУ 1381-012-05757848-2005.
Таблица 2.1.9. Расчетные параметры.
| Наименование | , мм | Теор. Масса 1м трубы, кг | Lтрубы, м | Мтрубы, кг | в Н/мм2 | т Н/мм2 | Рраб, МПа | Dвнутр., мм | Удельная вязкость Дж/см2 | Относительное удлинение (5), % |
| Труба стальная, электросварная прямошовная с наружным диаметром 720 мм, К55 | 175,09 | 6,5 | 39,2 |
Таблица 2.1.10. Базовый химический состав по анализу ковшевой пробы.
| Класс/кат. прочности трубопровода | Массовая доля элементов, % | ||||||
| Углерод (С) | Марганец (Mn) | Кремний(Si) | Сера(S) | Фосфор(P) | Ванадий(V) | Ниобий(Nb) | |
| К55 | 0,15 | 1,65 | 0,60 | 0,007 | 0,025 | 0,06 | 0,10 |
Трубы должны изготавливаться из листового проката, поставляемого в горячекатаном состоянии, после контролируемой или нормализующей прокатки, контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением, а также в термически обработанном состоянии по режима изготовителя. Каждый лист должен быть подвергнут ультразвуковому контролю заводом изготовителем. Ультразвуковой контроль производится для всей площади листа. Ширина прикромочных зон - не менее 40 мм. По согласованию между заказчиком и изготовителем ультразвуковой контроль сплошности листа производят в соответствии с ГОСТ 22727-88.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАНШЕИ
Технологические параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов, устанавливаются в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи устанавливают в зависимости от назначения и внешних параметров трубопровода, вида балластировки, характеристики грунтов, гидрогеологических и рельефных условий местности.
Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин. Глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть (соответственно СНиП 2.05.06-85).
Трубопроводы с Dнаружным менее 1000мм, глубину траншеи принимаем равным 0,8м.
Минимальную ширину траншеи по низу назначается СНиП и принимается не менее Dнаружнего+300мм.
Ширину траншеи по низу найдем по формуле (2.1.2.1):
(2.1.2.1.)
Таблица 2.1.2. 1. Допустимая крутизна откосов траншей. СНиП 2.05.06-85
| Грунт | Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м | ||
| до 1,5 | до 3,0 | до 5,0 | |
| Глина | 1:0 | 1:0,25 | 1:0,75 |
Найдем площадь поперечного сечения, по формуле (2.1.2.2.):
(2.1.2.2)
Где,
a-ширина траншеи по низу, (м);
b-ширина траншеи по верху, (м);
h- глубина траншеи, (м).
Вычислим ширину траншеи по верху, по формуле (2.1.2.3.):
(2.1.2.3.)
Где,
k-отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, (м);
h-глубина траншеи, (м);
а-ширина траншеи по низу, (м).
Схема 2.1.2.1. Габариты траншеи
Таблица 2.1.2.2. Параметры траншеи
| Наименование | Глубина траншеи, м | Ширина траншеи по низу, м | Тип траншеи | Заложение откосов | Тип грунта | Площадь поперечного сечения, м2 |
| МН Dнаружный= 720мм | 1.52 | 1,02 | С вертикальными стенками | 1:0 | Глина | 1,581 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ
Земляные работы по сравнению с другими работами на строительной площадке являются наиболее трудоемкими и поэтому выполняются механизированным способом. Только в отдельных случаях, когда не представляется возможным использовать механизмы, применяется ручной труд в небольших объемах.
Объем разрабатываемого грунта определяется по формуле (2.1.3.1.):
(2.1.3.1.)
Ширину траншеи по дну и ее глубину определяют согласно
СНиП 3.02.01-87 в зависимости от конструктивных особенностей линейно-протяженного сооружения и методов производства работ.
При подсчете объемов земляных работ следует выделить объем избыточного грунта, вытесняемого трубопроводами, колодцами, камерами, подъем грунта, образовавшегося за счет остаточного рыхления, который в свою очередь, равен объему засыпки, умноженному на коэффициент остаточного разрыхления грунта.
Для получения объема планировочных работ всю площадь на плане с горизонталями (генплан трассы) разбивают на элементарные участки, по каждому из них подсчитывают объем грунта и результаты суммируют.
Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки (кроме собственного веса грунта), можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого следует определять с учетом последующей естественной осадки грунта. Наличие валика не должно препятствовать использованию территории в соответствии с ее назначением.
Засыпку магистральных трубопроводов, следует производить в соответствии с правилами работ, установленными соответствующими СНиП.
Для определения объема грунта при засыпке воспользуемся формулой (2.1.3.2.):
(2.1.3.2.)
Где,
D-наружний диаметр, (м);
L-общая длина трубопровода, м;
1,05-коэффициент увеличения вытесняемого грунта.
Определили объем земляных работ для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость транспортирования или возможности распределения вынутого из траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок.