Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Рис. 10.5. Напряжения, действующие в трубопроводе
Расчет подземного трубопровода
Расчет стальных вертикальных резервуаров
Рис. 9.3. Цилиндрический сосуд
Рис. 9.2. Сферический сосуд
Рис. 9.1. Общий вид тонкостенной оболочки
Связь между меридиональными σти кольцевыми σt нормальными напряжениями (рис.9.1) описывается уравнением Лапласа:
где ρт и ρt – радиусы кривизны серединной поверхности меридионального и кольцевого сечений на уровне рассматриваемой точки;
р – интенсивность внутреннего давления.
Частные случаи.
Сферический сосуд под действием внутреннего давления газа (рис.9.2).
Благодаря симметричности сосуда
Цилиндрический сосуд под действием внутреннего давления газа (рис.9.3).
Для цилиндрической части сосуда имеем: , тогда
Напряжения в днищах определяются, как в сферическом сосуде:
Напряжения в стенке трубы определяются аналогично, как для цилиндрической части тонкостенного сосуда.
Сравнение формул показывает, что σt=2σт, т.е. напряжения, растягивающие стенки цилиндрической части сосуда, по окружности в 2 раза больше напряжений вдоль образующей. Поэтому разрушение котлов, труб обычно происходит от кольцевых напряжений вдоль образующей.
Расчет резервуара сводится к подбору его толщины стенки по поясам по безмоментной теории последующей проверке ее на устойчивость от действия боковых и осевых нагрузок. Основной эксплуатационной нагрузкой на стенку вертикального цилиндрического резервуара является гидростатическое давление столба жидкости и избыточное давление, при котором продукт хранится.
Определение толщины стенки ведется по формуле, получаемой для частого случая цилиндрических замкнутых безмоментных тонкостенных оболочек, находящихся под внутренним равномерным давлением из известного уравнения Лапласа:
(10.1)
где n1 – коэффициент перегрузки от действия гидростатического давления (n1=1,1);
n2– коэффициент перегрузки от действия избыточного давления (n2= 1,2);
γ– удельный вес продукта, Н/м3;
Н – высота резервуара, м;
х – расстояние по вертикали от днища до начала рассчитываемого пояса, м;
ризб – избыточное давление в газовом пространстве резервуара, Па;
r– радиус резервуара, м;
k– коэффициент безопасности по материалу (k=0,9);
т– коэффициент условий работы;
R– расчетное сопротивление стали растяжению-сжатию, Па.
Рис. 10.1. Расчетная схема вертикального цилиндрического резервуара
Напряжения, действующие в трубопроводе, представлены на рисунке 10.5.
Расчетную толщину стенки трубопровода следует определять по формуле
(10.13)
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия:
(10.14)
где n – коэффициент надежности по нагрузке – внутреннему рабочему давлению в трубопроводе [СНиП];
р – величина рабочего давления;
DBH – диаметр трубопровода внутренний;
δН– номинальная толщина стенки трубы;
R1– расчетное сопротивление трубной стали растяжению (сжатию), МПа, определяется по формуле:
(10.15)
где – нормативное сопротивление трубной стали, принимаемое равным временному сопротивлению;
m – коэффициент условий работы трубопровода;
k1 – коэффициент надежности по материалу;
kH – коэффициент надежности по назначению трубопровода.
ψ1 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:
(10.16)
где – продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений.
Толщину стенки труб, определенную по формулам (10.12) и (10.13), следует принимать не менее 1/140 DH, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее, и не менее 4 мм – для труб условным диаметром свыше 200 мм.
Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (4.18), должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на толщину стенки труб не учитывается.
(10.17)
где ψ2 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (σпр.N ≥ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (σпр.N< 0) определяемый по формуле
(10.18)
σКЦ – кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле:
(10.19)
Продольные осевые напряжения σпр.NМПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла. Расчетная схема должна отражать условия работы трубопровода и взаимодействие его с грунтом.
В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле
(10.20)
где α – коэффициент температурного расширения, α=1,2x10–5;
Е – модуль продольной упругости стали, Е = 2,06x105 МПа ;
∆t – расчетный температурный перепад;
μ – коэффициент Пуассона, μ=0,3.
Абсолютное значение максимального положительного ∆t(+) или отрицательного ∆t(–) температурного перепада, при котором толщина стенки определяется только из условия восприятия внутреннего давления, определяются для рассматриваемого частного случая соответственно по формулам:
(10.21)
Рекомендуемый температурный перепад равен = ±40 °С.
Конечно, для полного рассмотрения вопроса 'Подземные трубопроводы следует проверять на прочность в продольном направлении из условия', приведенной информации не достаточно, однако чтобы понять основы, её должно хватить. Если вы изучаете эту тему, с целью выполнения задания заданного преподавателем, вы можете обратится за консультацией в нашу компанию. В нашей команде работает большой состав специалистов, которые разбираются в изучаемом вами вопросе на экспертном уровне.
Хм, так же просматривали
