Информационная система
«Ёшкин Кот»

XXXecatmenu

Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

Закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТАНДАРТ ЦКБА

СТ ЦКБА 092-2014

Арматура для магистральных
трубопроводов

НОРМАТИВНЫЕ НАГРУЗКИ
ОТ ТРУБОПРОВОДА

Методики расчета и численные значения

Санкт-Петербург

2015

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»)

2 УТВЕРЖДЁН И ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от «16» 05.2014 № 23

3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

4 ВЗАМЕН СТ ЦКБА 092-2010 «Арматура трубопроводная. Методика расчёта допустимых нагрузок от трубопроводов на патрубки арматуры для магистральных нефтепроводов»

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ с учетом изменения № 1, поправки № 1 в 2015 году

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 2

2 Нормативные ссылки. 2

3 Термины, определения и обозначения. 2

4 Общие положения. 3

5 Методики расчета нормативных нагрузок. 4

5.1 Допускаемые напряжения. 5

5.2 Методика расчета допускаемых нагрузок на произвольную арматуру. 5

5.3 Методика расчета нормативных изгибающих моментов на арматуру, имеющую расчетную толщину стенки патрубка. 6

5.4 Методика расчета нормативных изгибающих моментов на арматуру, имеющую технологическую толщину патрубка. 7

5.5 Методика расчета нормативного сжимающего температурного усилия на арматуру. 7

6 Численные значения нормативных нагрузок. 8

7 Оценка нагрузок, полученных из расчета трубопровода. 10

 

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура для магистральных
трубопроводов

НОРМАТИВНЫЕ НАГРУЗКИ
ОТ ТРУБОПРОВОДА

Методики расчета и численные значения

Дата введения - 01.07.2014

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на арматуру для магистральных трубопроводов, проектирование которых выполняется в соответствии с требованиями норм СНиП 2.05.06-85.

Стандарт содержит методики расчета и численные значения нормативных значений нагрузок, действующих на арматуру от трубопровода.

Стандарт может применяться при разработке арматуры всех видов и при проектировании трубопроводов.

2 Нормативные ссылки

2.1 В стандарте даны ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения

ГОСТ Р 52857.1-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Общие требования

ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок

СНиП 2.05.06-85 Магистральные трубопроводы

3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 24856.

3.2 В стандарте применены следующие основные обозначения:

DN - номинальный диаметр арматуры, мм;

PN - номинальное давление, МПа;

Dн - диаметр наружный патрубка и трубопровода, мм;

Dв - диаметр внутренний патрубка, мм;

δ - толщина стенки патрубка, мм;

δр - толщина стенки расчетная патрубка, мм;

δт - толщина технологическая патрубка, мм;

f - площадь поперечного сечения патрубка, мм2;

W - момент сопротивления изгибу поперечного сечения патрубка, мм3;

Rp02 - минимальное значение предела текучести материала патрубка при расчетной температуре, МПа;

Rm - минимальное значение предела прочности материала патрубка при расчетной температуре, МПа;

[σ] - номинальное допускаемое напряжение для материала патрубка, МПа;

Q - нормативное продольное сжимающее температурное усилие, определяемое из условий прочности расчетной модели патрубка арматуры Н;

Мв - нормативный изгибающий момент на арматуру от действия весовых нагрузок на трубопровод, Н·мм;

Мк - нормативный изгибающий момент на арматуру от сочетания нагрузок, вызванных весом и температурной компенсацией трубопровода, Н·мм;

Мс - нормативный изгибающий момент на арматуру от сочетания нагрузок, вызванных весом и температурной компенсацией, а также сейсмическими воздействиями на трубопровод интенсивностью до 9 баллов включительно, Н·мм;

Мсм - то же, что Мс, но при сейсмических воздействиях 10 баллов, Н·мм (моменты Мв, Мк, Мс и Мсм определяются из условий прочности расчетной модели патрубка арматуры);

Fp - продольное растягивающее напряжение на арматуру от действия номинального давления среды РN, Н;

Миз - изгибающий момент, действующий на арматуру от трубопровода, Н·мм;

Мкр - крутящий момент, действующий на арматуру от трубопровода (моменты Миз и Мкр определяются из расчета трубопровода), Н·мм;

4 Общие положения

4.1 Под нормативными нагрузками понимаются численные значения усилий и моментов, которые должны учитываться при конструировании арматуры и проектировании трубопровода. Нормирование нагрузок позволяет проводить независимую разработку арматуры и трубопроводов.

При конструировании арматуры должна быть подтверхщена расчетом прочность, герметичность и работоспособность арматуры при совместном воздействии давления среды и нормативной нагрузки от трубопровода.

При проектировании трубопровода должно быть подтверждено, что в местах установки арматуры внутренние усилия и моменты в трубопроводе, вызванные внешними нагрузками, не превышают нормативную нагрузку.

4.2 Нормативные нагрузки определяются исходя из условий прочности расчетных моделей патрубков арматуры. Для этого используются требования норм прочности, применяемые в арматуростроении (ГОСТ Р 52857.1, пункт 8 и ПНАЭ Г-7-002, пункты 5.4, 5.11). Учитывается сумма мембранных и общих изгибных напряжений. Приведенные напряжения определяются по теории наибольших касательных напряжений. Нормативные нагрузки принимаются с понижающим коэффициентом 0,7 по отношению к допускаемым нагрузкам на модели патрубков.

4.3 В качестве нормативной нагрузки рассматривается одна, наиболее значимая составляющая нагрузки, эквивалентная действию всех усилий и моментов.

В надземных и подземных трубопроводах, деформация которых не стеснена между опорами, или стеснена несущественно, в качестве нормативной нагрузки принимается изгибающий момент, представляющий наибольшую опасность. Рассматривается три типа нормативных моментов Мв, Мк, Мс или Мсм (обобщенное обозначение моментов Mi), возникающих в трех режимах нагружения, представляющих сочетания давления среды и веса трубопровода; давления, веса и температурной компенсации трубопровода; давления, веса, температурной компенсации и сейсмических воздействий на трубопровод.

В подземных трубопроводах, работающих в условиях стеснения продольных и поперечных перемещений, в качестве нормативной нагрузки принимается сочетание давления среды и сжимающего температурного усилия Q, соответствующего максимальной разности температуры элемента трубопровода в момент монтажа и в процессе эксплуатации.

4.4 Нормативные нагрузки определяются с использованием двух расчетных моделей патрубков, имеющих минимальные толщины стенок, предусмотренные в пункте 8.22 норм СНиП 2.05.06. Наружные диаметры Dн расчетных моделей патрубков определяются, как у стыкуемых труб, согласно ГОСТ 20295 и другой нормативной документации.

Первая модель патрубка имеет расчетную толщину стенки δр, которая определяется по формуле (12) норм СНиП 2.05.06 согласно условию прочности:

(1)

Вторая модель патрубка имеет технологическую толщину стенки δт, которая больше расчетной толщины δр, и назначается в случае, если расчетная толщина окажется недопустимо малой. Толщина δт, согласно пункту 8.22 норм СНиП 2.05.06, должна приниматься из равенства:

4.5 Нормативные нагрузки едины для арматуры, имеющей одинаковые основные параметры Dн и РN.

Согласно формуле (1), патрубки первой модели, имеющие одинаковые параметры Dн и РN, имеют также одинаковые произведения δр·([σ] + РN). Кроме того, зависимость между δр и [σ] близка к обратной пропорциональности, так как РN мало по сравнению с [σ]. Благодаря этому, нормативные нагрузки будут практически одинаковы для всех патрубков с одинаковыми параметрами Dн и РN.

Согласно равенству (2), патрубки второй модели имеют одну толщину δт для каждого Dн. Учитывая, что толщина стенки δт завышена, принимается единая категория прочности материала КП195 (минимальное значение, требуемое для арматуры нефтепроводов) для всех патрубков с технологической толщиной. Таким образом, в данном случае для каждого сочетания Dн и PN учитывается одно сочетание δр и [σ], и получается одно значение нагрузки.

4.6 При определении нормативных нагрузок не рассматривается возможное завышение толщин стенок, класса или категории прочности материала патрубка реальной арматуры или трубопровода.

5 Методики расчета нормативных нагрузок

Допускаемые нагрузки на патрубки произвольной арматуры зависят от четырех параметров - двух основных Dн и PN, и двух дополнительных δ и [σ]. Для арматуры с одинаковыми Dн и PN, но различными δ и [σ], допускаемые нагрузки могут значительно различаться.

Методика расчета допускаемых нагрузок на патрубки арматуры, имеющей произвольные значения δ и [σ] излагается в пункте 5.2.

Методики расчета нормативных нагрузок приводятся в пунктах 5.3 - 5.5. Они получены из методик расчета допускаемых нагрузок пункта 5.2 при использовании двух расчетных моделей патрубков, имеющих определенные значения δ и [σ], указанные в пункте 4.4.

Методики расчета нормативных нагрузок использованы в разделе 6 для определения численных значения нормативных нагрузок. Эти методики могут быть также использованы для определения значений нормативных нагрузок в случаях, когда в таблицах отсутствуют нужные сочетания параметров Dн и PN. Если неясно, какую из расчетных моделей патрубка применить, то расчет следует выполнить с использованием обеих моделей, и выбрать большее значение нагрузки.

5.1 Допускаемые напряжения

5.1.1 Ниже приводятся значения допускаемых напряжений, которые рекомендуются для применения при выполнении расчетов арматуры на прочность. Они же используются в стандарте для определения нормативных нагрузок.

Допускаемые напряжения даны для четырех типов сочетаний нагрузок от трубопровода, принятых в пункте 4.3 настоящего стандарта: вес трубопровода; вес и температурная компенсация трубопровода; вес, температурная компенсация и сейсмические воздействия на трубопровод; продольное сжимающее температурное усилие. Эти сочетания нагрузок представляют различную степень опасности для арматуры, поэтому для них используются различные допускаемые напряжения, обозначаемые соответственно, как [σ]в, [σ]к, [σ]с и [σ]пт (обобщенное обозначение [σ]i).

Допускаемые напряжения определяются как произведение

[σ]i = ki·[σ],

(3)

где [σ] - номинальное допускаемое напряжение, определяемое в зависимости от минимального предела текучести Rp02 и минимального предела прочности Rm материала патрубка при расчетной температуре (ГОСТ Р 52857.1, пункт 8):

[σ] = min [Rp02/1,5; Rm/2,4];

(4)

ki - обобщенное обозначение нормативных коэффициентов kв, kт, kс, и kпт, учитывающих различную степень опасности соответствующего режима.

5.1.2 Допускаемое напряжение [σ]в определяется согласно пункту 5.4 норм ПНАЭ Г-7-002:

[σ]в = 1,3·[σ], kв = 1,3.

(5)

5.1.3 Для допускаемого напряжения [σ]к принимается относительно невысокое значение с учетом того, что при температурной компенсации в трубопроводе может быть накоплена значительная энергия деформации:

[σ]к = 1,5·[σ], kк = 1,5.

(6)

5.1.4 Допускаемое напряжение [σ]с

[σ]с = 1,6·[σ], kс = 1,6.

(7)

Допускаемое напряжение [σ]с должно использоваться при выполнении расчетов арматуры на прочность и при определении допускаемого момента на арматуру от веса, температурной компенсации и сейсмических воздействий любой интенсивности. Оно используется также для определения нормативных моментов Мс, включающих сейсмические воздействия интенсивностью до 9 баллов.

Для сейсмичности 10 баллов нормативные моменты Мсм определяются с использованием допускаемого напряжения [σ]см

[σ]см = 1,8·[σ], kсм = 1,8.

(8)

5.1.5 Допускаемое напряжение [σ]пт принято с учетом опасности сочетания внутреннего давления и сжимающего температурного напряжения

[σ]пт = 1,3·[σ], kпт = 1,3.

(9)

5.2 Методика расчета допускаемых нагрузок на произвольную арматуру

5.2.1 Допускаемые изгибающие моменты на патрубок арматуры [Мi] определяются по приближенной формуле, следующей из условия прочности патрубка:

[Мi] ([σ]i - σпр)W,

(10)

где [Мi] - обобщенное обозначение допускаемых моментов [Мв], [Мк], [Мс] на патрубок арматуры от трубопровода;

[σ]i - обобщенное обозначение допускаемых напряжений [σ]в, [σ]к и [σ]с, используемых при определении допускаемых моментов [Мi], нормативных моментов Mi и при оценке прочности арматуры;

σпр - продольное напряжение в патрубке, вызываемое действием давления среды:

(11)

W - момент сопротивления изгибу поперечного сечения патрубка:

(12)

Dн, Dв, и δ - соответственно наружный и внутренний диаметры, а также толщина стенки патрубка.

5.2.2 Допускаемое сжимающее температурное усилие на патрубок арматуры [Q] определяется с использованием формулы (18) из норм СНиП 2.05.06

где σкц - кольцевое (окружное) напряжение в патрубке, вызываемое действием давления среды:

(14)

μ - коэффициент Пуассона материала патрубка;

f - площадь поперечного сечения патрубка:

(15)

5.3 Методика расчета нормативных изгибающих моментов на арматуру, имеющую расчетную толщину стенки патрубка

В данной методике используется условие равенства кольцевого напряжения σкц, вызванного давлением PN, номинальному допускаемому напряжению [σ]:

Формула для нормативного момента Мi, следует из формулы (10) при использовании положения пункта 4.2 и равенств (3), (11), (14), (16):

(17)

Представим Dв и W в виде:

Dв = Dн·(1 - 2а); W π·δр·Dн2·(1 - 3a)/4; a = δр/Dн.

(18)

Подставим (18) в (17), получим:

(19)

С помощью формулы (1) представим «а» в виде зависимости от PN и [σ], а также учтем, что [σ] PN

(20)

Из формул (19) и (20) видно, что влияние материала на момент Мi учитывается допускаемым напряжением [σ], содержащимся в множителе (1 - 5а), который близок к единице. Запишем множитель (1 - 5а) в приближенном виде, не содержащем в явном виде [σ]:

1 - 5а 1 - 0,014PN.

(21)

Погрешность такой замены незначительна.

После подстановки в формулу (19) значений ki согласно (11) - (14), а также равенства (21), получаем формулы для расчета нормативных моментов, зависящих в явном виде только от Dн и PN:

Мв = 0,070·π·Dн3 PN (1- 0,014PN);

(22)

Мв = 0,088·π·Dн3 PN (1- 0,014PN);

(23)

Мв = 0,096·π·Dн3 PN (1- 0,014PN);

(24)

Мв = 0,114·π·Dн3 PN (1- 0,014PN).

(25)

5.4 Методика расчета нормативных изгибающих моментов на арматуру, имеющую технологическую толщину патрубка

В данном случае для получения единых нормативных нагрузок для арматуры, имеющей одинаковые Dн и PN, нет необходимости исключать из формул толщину стенки δт, так как она однозначно связана с диаметром Dн. Кроме того, для всех типоразмеров данной арматуры принята одна категория прочности материала КП 195. Соответствующее значение номинальное допускаемое напряжение [σ] = 130 МПа.

Расчетная формула для данной арматуры следует из формулы (10) при учете положения пункта 4.2 и равенства (3):

Mi 0,7·([σki - σпрW.

(26)

После подстановки в (26) значений ki, согласно (11) - (14), и значения [σ] = 130,0 МПа, получаем формулы для расчета нормативных моментов:

Mв = 0,7·(169 - σпрW;

(27)

Mк = 0,7·(195 - σпрW;

(28)

Mс = 0,7·(208 - σпрW;

(29)

Mсм = 0,7·(234 - σпрW.

(30)

Продольное напряжение в патрубке σпр и момент сопротивления сечения патрубка W, представленные через δт и Dн имеют вид:

(31)

5.5 Методика расчета нормативного сжимающего температурного усилия на арматуру

5.5.1 Для арматуры, имеющей расчетную толщину стенки патрубка δр, используются упрощения, аналогичные пункту 5.3. Формула для усилия Q следует из (13), при учете равенства (9) и коэффициента Пуассона μ = 0,3:

(32)

5.5.2 Для арматуры, имеющей технологическую толщину стенки патрубка δт, усилие Q определяется аналогично указанному в пункте 5.5.1, при учете номинального допускаемого напряжения [σ] = 130 МПа:

6 Численные значения нормативных нагрузок

Численные значения нормативных нагрузок приведены в таблицах 1 - 5 для арматуры с параметрами от DN 50 до DN 1400 и от PN 1,2 МПа до PN 16 МПа. Нагрузки рассчитаны по формулам пунктов 5.3 - 5.5, в которых использованы модели патрубков с технологической δт или расчетной δр толщинами стенки.

Технологическую толщину δт имеют патрубки арматуры относительно малого диаметра DN и (или) малого давления PN. Ввиду того, что толщина δт завышена против расчетной толщины и одинакова для патрубков одного диаметра, номинальные нагрузки для этой арматуры падают по мере увеличения давления, что видно из формул (27) - (30), (33) и табличных данных.

Для арматуры, имеющей расчетную толщину патрубка δр, напротив, с увеличением давления нагрузки растут почти пропорционально, что видно из формул (22) - (25), (32) и табличных данных.

Границей между арматурой, имеющей технологическую δт и расчетную δр толщины патрубков, является зона перехода от снижения нагрузки к ее возрастанию.

Таблица 1 - Нормативный изгибающий момент Мв от весовых нагрузок

DN

Dн, мм

Нормативный изгибающий момент Мв от весовых нагрузок, кН·м при PN, МПа

1,2

1,6

2,5

4,0

6,3

8,0

10,0

12,5

15,0

16,0

50

57

0,75

0,74

0,73

0,70

0,66

0,63

0,59

0,54

0,50

0,51

80

89

1,90

1,87

1,80

1,68

1,50

1,36

1,33

1,60

1,84

1,93

100

114

3,14

3,07

2,91

2,65

2,25

2,32

2,80

3,36

3,86

4,05

150

159

6,07

5,87

5,47

4,69

5,08

6,28

7,60

9,12

10,5

11,0

200

219

15,3

14,8

13,6

11,7

13,3

16,4

19,9

23,8

27,4

28,7

250

273

23,4

22,4

20,1

16,9

25,7

31,8

38,5

46,1

53,0

55,6

300

325

32,6

30,8

26,9

28,5

43,4

53,6

64,9

77,9

89,5

93,7

350

377

42,9

40,1

33,9

44,5

67,7

83,7

101

122

140

146

400

426

53,5

49,5

41,0

64,2

97,7

121

146

175

202

211

500

530

78,6

70,8

78,9

124

188

233

282

338

388

407

600

630

123

110

133

208

316

391

473

567

652

68

700

720

200

181

198

310

472

583

706

847

973

1020

800

820

280

251

293

459

697

861

1040

1250

1440

1510

1000

1020

542

486

563

881

1340

1660

2010

2410

2770

2900

1050

1067

636

572

645

1010

1540

1900

2300

2760

3170

3320

1200

1220

931

835

963

1510

2290

2840

3430

4120

4730

4960

1400

1420

1560

1410

1520

2380

3620

4470

5410

6490

7460

7820

Таблица 2 - Нормативный изгибающий момент Мк от сочетания нагрузок весовых и температурной компенсации трубопровода

DN

Dн, мм

Нормативный изгибающий момент Мк от сочетания нагрузок весовых и тем­пературной компенсации трубопровода, кН·м при PN, МПа

1,2

1,6

2,5

4,0

6,3

8,0

10,0

12,5

15,0

16,0

50

57

0,87

0,86

0,85

0,82

0,78

0,74

0,71

0,66

0,62

0,64

80

89

2,21

2,18

2,10

1,99

1,81

1,67

1,68

2,01

2,31

2,42

100

114

3,65

3,59

3,43

3,17

2,77

2,91

3,52

4,22

4,85

5,09

150

159

7,09

6,89

6,45

5,71

6,38

7,90

9,58

11,5

13,2

13,8

200

219

17,9

17,4

16,2

14,3

16,7

20,6

25,0

30,0

34,4

36,1

250

273

27,5

26,5

24,2

21,2

32,3

40,0

48,4

58,0

66,7

69,8

300

325

38,4

36,6

32,7

35,8

54,5

67,4

81,6

97,9

113

118

350

377

50,8

48,0

41,8

55,9

85,1

105

127

153

176

184

400

426

63,6

59,6

51,6

80,7

123

152

184

220

253

265

500

530

94,3

86,5

99,3

155

236

292

354

424

488

511

600

630

148

135

167

261

397

491

595

713

819

858

700

720

240

220

249

390

593

733

887

1064

1220

1280

800

820

336

307

368

576

876

1080

1310

1570

1810

1890

1000

1020

651

595

708

1110

1690

2080

2520

3030

3480

3640

1050

1067

763

699

810

1270

1930

2390

2890

3460

3980

4170

1200

1220

1120

1020

1210

1900

2880

3570

4320

5180

5950

6230

1400

1420

1870

1720

1910

2990

4550

5620

6810

8160

9380

9830

Таблица 3 - Нормативный изгибающий момент Мс от сочетания нагрузок весовых, температурной компенсации и сейсмических до 9 баллов

DN

Dн, мм

Нормативный изгибающий момент Мс от сочетания нагрузок весовых, температурной компенсации и сейсмических до 9 баллов, кН·м при PN, МПа

1,2

1,6

2,5

4,0

6,3

8,0

10,0

12,5

15,0

16,0

50

57

0,93

0,92

0,90

0,88

0,84

0,80

0,77

0,72

0,66

0,69

80

89

2,36

2,33

2,26

2,14

1,96

1,83

1,83

2,19

2,52

2,64

100

114

3,91

3,84

3,69

3,43

3,03

3,17

3,84

4,61

5,30

5,55

150

159

7,60

7,41

6,96

6,22

6,96

8,61

10,4

12,5

14,4

15,1

200

219

19,2

18,7

17,5

15,6

18,2

22,5

27,2

32,7

37,5

39,3

250

273

29,6

28,5

26,2

23,2

35,3

43,6

52,8

63,3

72,7

76,2

300

325

41,3

40,0

35,6

39,1

59,5

73,6

89,0

107

123

129

350

377

54,7

51,9

45,7

61,0

93,0

115

139

167

192

201

400

426

68,7

64,6

56,3

88,0

134

166

201

240

276

290

500

530

102

94,0

108

170

258

319

386

463

532

558

600

630

160

147

182

285

433

536

649

778

894

936

700

720

260

240

243

425

647

800

968

1160

1330

1400

800

820

364

335

401

628

955

1180

1430

1720

1970

2070

1000

1020

705

650

772

1210

1840

2270

2750

3300

3790

3970

1050

1067

827

763

884

1380

2110

2600

3150

3780

4340

4550

1200

1220

1210

1120

1320

2070

3150

3890

4710

5650

6490

6800

1400

1420

2030

1880

2080

3260

4960

6140

7430

8900

10200

10700

Таблица 4 - Нормативный изгибающий момент Мсм от сочетания нагрузок весовых, температурной компенсации и сейсмических 10 баллов

DN

Dн, мм

Нормативный изгибающий момент Мсм от сочетания нагрузок весовых, температурной компенсации и сейсмических 10 баллов, кН·м при PN, МПа

1,2

1,6

2,5

4,0

6,3

8,0

10,0

12,5

15,0

16,0

50

57

1,05

1,04

1,02

1,00

0,95

0,92

0,88

0,84

0,79

0,82

80

89

2,67

2,64

2,64

2,45

2,26

2,13

2,17

2,60

3,00

3,14

100

114

4,43

4,36

4,20

3,94

3,54

3,77

4,56

5,47

6,29

6,59

150

159

8,63

8,43

8,00

7,25

8,27

10,2

12,4

14,9

17,1

17,9

200

219

21,8

21,3

20,1

18,2

21,6

26,7

32,4

38,8

44,6

46,7

250

273

33,6

32,6

30,3

27,5

41,9

51,8

62,7

75,2

86,4

90,5

300

325

47,1

45,4

41,4

46,4

70,6

87,3

106

127

146

153

350

377

62,6

59,8

53,6

72,5

110

136

165

198

227

238

400

426

78,7

74,7

66,8

105

159

197

238

286

328

344

500

530

118

110

129

201

306

379

459

550

632

662

600

630

185

172

216

338

514

636

770

924

1060

1110

700

720

300

280

322

505

768

950

1150

1380

1580

1660

800

820

421

392

476

746

1130

1400

1700

2040

2340

2450

1000

1020

815

759

917

1440

2180

2700

3270

3920

4500

4720

1050

1067

954

890

1050

1640

2500

3090

3740

4490

5160

5400

1200

1220

1400

1300

1570

2460

3740

4620

5590

6710

7710

8080

1400

1420

2340

2190

2470

3870

5890

7280

8820

10600

12100

12700

Таблица 5 - Нормативное продольное сжимающее температурное усилие Q

DN

Dн, мм

Нормативное продольное сжимающее температурное усилие Q, кН при PN, МПа

1,2

1,6

2,5

4,0

6,3

8,0

10,0

12,5

15,0

16,0

50

57

77,1

76,7

75,9

74,4

72,2

70,6

68,7

66,3

63,8

62,9

80

89

122

121

119

115

109

105

100

105

125

133

100

114

156

154

151

145

135

128

139

172

205

218

150

159

217

213

206

194

176

217

270

334

398

423

200

219

397

391

377

355

326

419

512

635

755

803

250

273

491

482

460

424

507

640

795

986

1170

1250

300

325

580

566

535

484

718

907

1130

1400

1660

1770

350

377

665

647

606

618

966

1220

1520

1880

2240

2380

400

426

745

722

669

789

1230

1560

1940

2400

2860

3040

500

530

907

871

788

1220

1910

2410

3000

3720

4430

4710

600

630

1210

1150

1080

1730

2700

3410

4230

5250

6250

6650

700

720

1700

1630

1480

2250

3520

4450

5530

6860

8170

8680

800

820

2100

2010

1830

2920

4570

5770

7170

8900

10600

11300

1000

1020

3260

3130

2840

4520

7070

8930

11100

13800

16400

17400

1050

1067

3650

3500

3170

4950

7740

9770

12100

15100

17900

19100

1200

1220

4690

4490

4060

6470

10100

12800

15900

19700

23400

24900

1400

1420

6700

6440

5850

8760

13700

17300

21500

26700

31800

33800

7 Оценка нагрузок, полученных из расчета трубопровода

7.1 Согласно требованию пункта 4.1, при проектировании трубопровода должно быть подтверждено, что воздействие усилий и моментов от трубопровода на арматуру не превышает воздействие нормативных нагрузок, предусмотренных настоящим стандартом.

В общем виде данное требование сводится к проверке выполнения условия

(σ)iТ ≤ (σ)i,

(35)

где (σ) - приведенные напряжения в поперечном сечении расчетной модели патрубка, вызываемые давлением среды совместно с внутренними усилиями и моментами, действующими в месте установки арматуры на трубопроводе;

(σ)i - напряжения, вызываемые давлением среды совместно с нормативными нагрузками.

7.2 В надземных и других трубопроводах, деформация которых не стеснена между опорами, на арматуру передаются составляющие векторов сил и моментов, вызываемых действием веса трубопровода (F, Fув, F, Мхв, Мув и M), веса и температурной компенсации трубопровода (Fxk, F, F, Мхк, Мук и M), а также веса, температурной компенсации и сейсмическими воздействиями на трубопровод (Fxc, Fyc, Fzc, Мхс, Мус и M, либо, в случае сейсмичности 10 баллов, Fxcм, Fycм, Fzcм, Мхсм, Мусм и Мzcм).

Оценку нагрузок на арматуру, полученных из расчета трубопровода, допускается ограничить двумя режимами нагружения:

- сочетание давления, веса и температурной компенсации трубопровода;

- сочетания давления, веса, температурной компенсации и сейсмических воздействий.

Составляющие векторов сил и моментов, действующих в произвольной точке оси трубопровода, показаны на рисунке 1 (обобщенные обозначения Fxi, Fyi, Fzi, Mxi, Мyi, и Mzi). Там же показана сила Fp, вызываемая действием номинального давления среды РN. Ось «х» совпадает с осью трубопровода, силы Fxi - продольные, а силы Fyi, Fzi - поперечные, моменты Myi и Mzi - изгибающие, а Mxi - крутящие. Ориентация осей «у» и «z» произвольная.

Рисунок 1

7.3 Проверка выполнения условия (35) для надземных трубопроводов упрощается, если пренебречь внутренними усилиями Fxi, Fyi и Fzi. Погрешность данного упрощения незначительна в случае, представляющем интерес, когда напряжения (σ)iT максимальны, то есть близки к соответствующим допускаемым напряжениям. В этом случае доля усилий в напряжениях (σ)iT меньше доли моментов в десятки раз.

С учетом названного упрощения условие (35) можно представить в следующем виде (индекс i для краткости опущен):

(36)

где Миз и Мкр - изгибающие и крутящие моменты в месте установки арматуры на трубопроводе:

(37)

М - нормативные изгибающие моменты, значения которых даны в таблицах 1 - 4.

При записи условия (36) использовано приближенное равенство, следующее из формул (12) и (15):

(38)

В случае, если крутящий момент Мкр не превышает половины изгибающего момента  условие (35) - (36) можно дополнительно упростить:

МизМ

(39)

7.4 Для подземных и других трубопроводов, деформация которых между опорами стеснена, продольное сжимающее температурное усилие в трубе Qт не должно превышать нормативное значение этого усилия Q, указанное в таблице 5:

QтQ

(40)

 

Генеральный директор
ЗАО «НПФ «ЦКБА»

_____________

подпись

В.П. Дыдычкин

 

 

 

Заместитель генерального директора -
главный конструктор

_____________

подпись

В.А. Горелов

 

 

 

Заместитель директора по научной работе

_____________

подпись

С.Н. Дунаевский

 

 

 

Начальник отдела технических расчётов

_____________

подпись

А.А. Чертенков

 

 

 

Исполнитель:

 

 

главный специалист
отдела технических расчётов

_____________

подпись

Р.А. Азарашвили

 

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

 

 

 

 

Председатель ТК 259

_____________

подпись

М.И. Власов


Лист регистрации изменений

Изм.

Номера листов (страниц)

Всего листов (стр.) в документе

№ документа

Вх. № документа и дата

Подпись

Дата

измененных

замененных

новых

аннулированных

-

-

7, 11

-

-

17

Поправка № 1

-

подпись

10.06.2014

1

-

с 2 по 17

18, 19, 20, 21

-

21

Изм. № 1

Пр. № 13 от 06.03.2015

подпись

01.04.2015

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



© 2013 Ёшкин Кот :-)