ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 49
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
s
P
D
s
σ
=
−
, (
А
.1) где
P - максимальное рабочее давление
(
МОР
),
МПа
; н
D
- наружный диаметр трубопровода
, м
; s - толщина стенки трубопровода
, м
;
[ ]
σ
- расчетная прочность из условия длительной прочности
,
МПа
В
принятой в
настоящее время международной классификации маркировка труб производится по сериям "S" и
стандартному отношению "SDR", значения которых определяются по формулам
:
1 2
SDR
S
−
=
;
D
SDR
S
=
. (
А
.2,
А
.3)
Максимальное рабочее давление связано с "S" и "SDR" отношением
2
(
1)
MRS
P
c SDR
=
−
, (
А
.4) где
MRS - минимальная длительная прочность
,
МПа
; c - коэффициент запаса прочности
, устанавливается для каждого вида материала и
должен приводиться в
соответствующих сводах правил
Канализационные трубы подразделяются на классы по кольцевой жесткости
0
G
, кПа
3 0
0 1
12
(1
)
m
E
s
G
d
µ
=
−
, (
А
.5) где
0
E
- модуль упругости материала
, кПа
;
m
d
- средний диаметр сечения трубы
, м
;
µ
- коэффициент
Пуассона материала трубы
При
0
G
< 2500 труба считается "
нежесткой ", при
0
G
≅
2500 - 5000 - "
полужесткой ", при
0
G
=
5000 - 10000 - "
жесткой ".
Основные показатели свойств некоторых полимерных материалов труб приведены в
таблице
А
.1.
Таблица
А
.1
Физико
- механические показатели некоторых полимерных материалов
, применяемых при производстве труб и
соединительных деталей
(
справочные данные
)
┌──────────┬───────────────────────────────────────────────────────┐
│Показатель│
Величина показателя для материала
│
│
├─────────────┬──────┬─────┬─────┬──────┬──────┬────────┤
│
│
ПНД
│
ПВД
│
ПВХ
│
ПП
│Сшитый│Хлори
-
│Стекло
-
│
│
├──────┬──────┤
(
ПНП
)
│
│
│поли
-
│рован
-
│пластик
│
│
│
ПВП
│
ПСП
│
│
│
│этилен│ный
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│ПВХ
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Плотность
,
│
0,94 -
│
0,93 -
│
0,91 -
│
1,4
│
0,91
│
0,93 -
│
1,57
│
1,6 -
│
│г
/
см
3
│
0,96
│
0,94
│
0,93
│
│
│
0,95
│
│
2,2
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Предел
│
20 -
│
15 -
│
10 -
│
50 -
│
25 -
│
18 -
│
50 -
│
40 -
│
│текучести
│
25
│
18
│
12
│
56
│
28
│
26
│
55
│
200 <*>
│
│при рас
-
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│тяжении
,
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Удлинение
│
800
│
800
│
600
│
50
│
>200
│
200 -
│
70 -
│
0,4 -
│
│при раз
-
│
│
│
│
│
│
500
│
120
│
1,4
│
│рыве
, %
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Модуль
│
800
│
600
│
200
│
3000
│
1200
│
550 -
│
2900
│
5000 -
│
│упругости
,
│
│
│
│
│
│
800
│
│
25000
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
<**>
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Коэффици
-
│
2
│
2
│
2
│
0,7
│
1,5
│
1,2 -
│
0,62
│
0,18 -
│
│ент теп
-
│
│
│
│
│
│
1,4
│
│
0,3
│
│лового
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│линейного
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│расшире
-
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│ния
,
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│
-4 -1
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│
10 °
С
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Расчетная
│
5 -
│
5
│
2,5 -
│
10 -
│
5 -
│
6,3
│
10
│
10 -
│
│прочность
,
│
6,3
│
│
3,2
│
12,5
│
6,3
│
│
│
30 <**>
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┴──────┴──────┴──────┴─────┴─────┴──────┴──────┴────────┤
│
<*>
Для фенолформальдегидных
, полиэфирных и
эпоксидных смол
│
│
<**>
В
осевом направлении
│
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Приложение
Б
ПЕРЕЧЕНЬ
НОРМАТИВНЫХ
ДОКУМЕНТОВ
В
настоящих нормах даны ссылки на следующие нормативные документы
:
СНиП
2.04.01-85*.
Внутренний водопровод и
канализация зданий
СНиП
2.04.02-84*.
Водоснабжение
Наружные сети и
сооружения
СНиП
2.04.03-85.
Канализация
Наружные сети и
сооружения
СНиП
2.04.14-88*.
Тепловая изоляция оборудования и
трубопроводов
СНиП
2.07.01-89*.
Градостроительство
Планировка и
застройка городских и
сельских поселений
СНиП
3.01.01-85*.
Организация строительного производства
СНиП
3.01.04-87.
Приемка в
эксплуатацию законченных строительством объектов
Основные положения
СНиП
3.05.01-85*.
Внутренние санитарно
- технические системы
СНиП
3.05.04-85*.
Наружные сети и
сооружения водоснабжения и
канализации
СНиП
III-4-80*.
Техника безопасности в
строительстве
ГОСТ
2930-62.
Приборы измерительные
Шрифты и
знаки
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
18599-83
Постановлением
Госстандарта
РФ
от
23.03.2002 N 112- ст с
1 января
2003 года введен в
действие
ГОСТ
18599-2001.
ГОСТ
18599-83.
Трубы напорные из полиэтилена
Технические условия
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
29324-92
Приказом
Ростехрегулирования от
05.10.2004 N 24- ст с
1 апреля
2005 года введен в
действие
ГОСТ
ИСО
161-1-2004.
ГОСТ
29324-92.
Трубы из термопластов для транспортирования
(
ИСО
161/1-78) жидкостей
Номинальные наружные диаметры и
номинальные давления
Метрическая серия
Приложение
В
(
справочное
)
НОМОГРАММЫ
ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОТЕРЬ
НАПОРА
В
ТРУБАХ
Рисунок
В
.1.
Номограмма для определения потерь напора в
трубах диаметром
6 - 100 мм
(
при э
K
= 0,00002)
Рисунок
В
.2.
Номограмма для определения потерь напора в
трубах диаметром
100 - 1200 мм
(
при э
K
= 0,00002)
Рисунок
В
.3.
Номограмма для определения поправочного коэффициента
t
k
на температуру воды при расчете труб диаметром
6 - 100 мм
Рисунок
В
.4.
Номограмма для определения поправочного коэффициента
t
k
на температуру воды при расчете труб диаметром
100 - 1200 мм
Приложение
Г
(
справочное
)
НОМОГРАММА
ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДИАМЕТРА
КАНАЛИЗАЦИОННОГО
ТРУБОПРОВОДА
Рисунок
Г
.1.
Номограмма для определения диаметра канализационного трубопровода
Приложение
Д
МЕТОДИКА
ПРОЧНОСТНОГО
РАСЧЕТА
ТРУБОПРОВОДОВ
ИЗ
ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
ПРИ
ПОДЗЕМНОЙ
ПРОКЛАДКЕ
(
ОБЩИЕ
ПРИНЦИПЫ
)
Прочностной расчет трубопроводов из полимерных материалов
, уложенных в
земле
, рекомендуется сводить к
соблюдению неравенства
: для напорных трубопроводов p
c pp рп
1, 0
ε
ε ε
ε
ε
−
+
≤
; (
Д
.1) для самотечных трубопроводов p
c pp рп
1, 0
ε
ε
ε
ε
+
≤
; (
Д
.2) для дренажных трубопроводов
0 2
P
D
E
s
ε
=
⋅
; (
Д
.13) c
c
0 2
q
D
E
s
ε
=
⋅
; (
Д
.14)
0
pp з
σ
E K
τ
ε
=
, (
Д
.15) где
0
σ
- кратковременная расчетная прочность при растяжении материала трубы
,
МПа
;
0
E
,
E
τ
- кратко
- и
долговременное значения модуля упругости при растяжении материала трубы на конец срока службы эксплуатации трубопровода
,
МПа
0
pп
0
з
E K
σ
ε
=
, (
Д
.16) где з
K
- коэффициент запаса
, должен приводиться в
нормативных документах
Если в
результате расчетов значение левой части выражения
(
Д
.1) будет больше
1, то следует повторить расчеты при других характеристиках материала труб или укладки трубопровода
Далее проверяют устойчивость оболочки трубы против действия сочетания нагрузок
: для напорных сетей
- грунтовые и
транспортные c
q
, от грунтовых вод
, гв
Q
, а
также возможного возникновения вакуума вак
Q
в трубопроводе
, для самотечных сетей
- гр
q
+ гв
Q
, для дренажных сетей
- с
использованием выражения уг ов гр с
гв вак зу
(
)
K К
nE G
q
Q
Q
K
τ
≥
+
+
, (
Д
. 17) где уг
K
- коэффициент
, учитывающий влияние засыпки грунта на устойчивость оболочки
, можно принять
0,5, а
для соотношения гв
Q
:
т
q
= 4:1 - равным
0,07; ов
К
- коэффициент
, учитывающий овальность поперечного сечения трубопровода
, при ов
0 0, 05 К
ψ
≤ ≤
= 1 - 0,7
ψ
; зу
К
- коэффициент запаса на устойчивость оболочки на действие внешних нагрузок
, можно принять равным
3;
G
τ
- длительная кольцевая жесткость оболочки трубы
,
МПа
, определяется по формуле
3 2
4, 475
(1
)
E
s
G
D
s
τ
τ
µ
=
⋅
−
−
. (
Д
.18)
Пример расчета на прочность подземного канализационного трубопровода
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
18599-83
Постановлением
Госстандарта
РФ
от
23.03.2002 N 112- ст с
1 января
2003 года введен в
действие
ГОСТ
18599-2001.
Дано
Трубы с
наружным диаметром
1200 мм
,
ПНД
, среднелегкого типа с
толщиной стенки s
= 46,2 мм
(
ГОСТ
18599) укладываются в
траншею на глубину тр
Н
= 5 м
в сети самотечной канализации
В
условиях строительства по поверхности над трубопроводом возможно
P
D
s
σ
=
−
, (
А
.1) где
P - максимальное рабочее давление
(
МОР
),
МПа
; н
D
- наружный диаметр трубопровода
, м
; s - толщина стенки трубопровода
, м
;
[ ]
σ
- расчетная прочность из условия длительной прочности
,
МПа
В
принятой в
настоящее время международной классификации маркировка труб производится по сериям "S" и
стандартному отношению "SDR", значения которых определяются по формулам
:
1 2
SDR
S
−
=
;
D
SDR
S
=
. (
А
.2,
А
.3)
Максимальное рабочее давление связано с "S" и "SDR" отношением
2
(
1)
MRS
P
c SDR
=
−
, (
А
.4) где
MRS - минимальная длительная прочность
,
МПа
; c - коэффициент запаса прочности
, устанавливается для каждого вида материала и
должен приводиться в
соответствующих сводах правил
Канализационные трубы подразделяются на классы по кольцевой жесткости
0
G
, кПа
3 0
0 1
12
(1
)
m
E
s
G
d
µ
=
−
, (
А
.5) где
0
E
- модуль упругости материала
, кПа
;
m
d
- средний диаметр сечения трубы
, м
;
µ
- коэффициент
Пуассона материала трубы
При
0
G
< 2500 труба считается "
нежесткой ", при
0
G
≅
2500 - 5000 - "
полужесткой ", при
0
G
=
5000 - 10000 - "
жесткой ".
Основные показатели свойств некоторых полимерных материалов труб приведены в
таблице
А
.1.
Таблица
А
.1
Физико
- механические показатели некоторых полимерных материалов
, применяемых при производстве труб и
соединительных деталей
(
справочные данные
)
┌──────────┬───────────────────────────────────────────────────────┐
│Показатель│
Величина показателя для материала
│
│
├─────────────┬──────┬─────┬─────┬──────┬──────┬────────┤
│
│
ПНД
│
ПВД
│
ПВХ
│
ПП
│Сшитый│Хлори
-
│Стекло
-
│
│
├──────┬──────┤
(
ПНП
)
│
│
│поли
-
│рован
-
│пластик
│
│
│
ПВП
│
ПСП
│
│
│
│этилен│ный
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│ПВХ
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Плотность
,
│
0,94 -
│
0,93 -
│
0,91 -
│
1,4
│
0,91
│
0,93 -
│
1,57
│
1,6 -
│
│г
/
см
3
│
0,96
│
0,94
│
0,93
│
│
│
0,95
│
│
2,2
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Предел
│
20 -
│
15 -
│
10 -
│
50 -
│
25 -
│
18 -
│
50 -
│
40 -
│
│текучести
│
25
│
18
│
12
│
56
│
28
│
26
│
55
│
200 <*>
│
│при рас
-
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│тяжении
,
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Удлинение
│
800
│
800
│
600
│
50
│
>200
│
200 -
│
70 -
│
0,4 -
│
│при раз
-
│
│
│
│
│
│
500
│
120
│
1,4
│
│рыве
, %
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Модуль
│
800
│
600
│
200
│
3000
│
1200
│
550 -
│
2900
│
5000 -
│
│упругости
,
│
│
│
│
│
│
800
│
│
25000
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
<**>
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Коэффици
-
│
2
│
2
│
2
│
0,7
│
1,5
│
1,2 -
│
0,62
│
0,18 -
│
│ент теп
-
│
│
│
│
│
│
1,4
│
│
0,3
│
│лового
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│линейного
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│расшире
-
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│ния
,
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│
-4 -1
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│
10 °
С
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼──────┼──────┼────────┤
│Расчетная
│
5 -
│
5
│
2,5 -
│
10 -
│
5 -
│
6,3
│
10
│
10 -
│
│прочность
,
│
6,3
│
│
3,2
│
12,5
│
6,3
│
│
│
30 <**>
│
│МПа
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├──────────┴──────┴──────┴──────┴─────┴─────┴──────┴──────┴────────┤
│
<*>
Для фенолформальдегидных
, полиэфирных и
эпоксидных смол
│
│
<**>
В
осевом направлении
│
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Приложение
Б
ПЕРЕЧЕНЬ
НОРМАТИВНЫХ
ДОКУМЕНТОВ
В
настоящих нормах даны ссылки на следующие нормативные документы
:
СНиП
2.04.01-85*.
Внутренний водопровод и
канализация зданий
СНиП
2.04.02-84*.
Водоснабжение
Наружные сети и
сооружения
СНиП
2.04.03-85.
Канализация
Наружные сети и
сооружения
СНиП
2.04.14-88*.
Тепловая изоляция оборудования и
трубопроводов
СНиП
2.07.01-89*.
Градостроительство
Планировка и
застройка городских и
сельских поселений
СНиП
3.01.01-85*.
Организация строительного производства
СНиП
3.01.04-87.
Приемка в
эксплуатацию законченных строительством объектов
Основные положения
СНиП
3.05.01-85*.
Внутренние санитарно
- технические системы
СНиП
3.05.04-85*.
Наружные сети и
сооружения водоснабжения и
канализации
СНиП
III-4-80*.
Техника безопасности в
строительстве
ГОСТ
2930-62.
Приборы измерительные
Шрифты и
знаки
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
18599-83
Постановлением
Госстандарта
РФ
от
23.03.2002 N 112- ст с
1 января
2003 года введен в
действие
ГОСТ
18599-2001.
ГОСТ
18599-83.
Трубы напорные из полиэтилена
Технические условия
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
29324-92
Приказом
Ростехрегулирования от
05.10.2004 N 24- ст с
1 апреля
2005 года введен в
действие
ГОСТ
ИСО
161-1-2004.
ГОСТ
29324-92.
Трубы из термопластов для транспортирования
(
ИСО
161/1-78) жидкостей
Номинальные наружные диаметры и
номинальные давления
Метрическая серия
Приложение
В
(
справочное
)
НОМОГРАММЫ
ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОТЕРЬ
НАПОРА
В
ТРУБАХ
Рисунок
В
.1.
Номограмма для определения потерь напора в
трубах диаметром
6 - 100 мм
(
при э
K
= 0,00002)
Рисунок
В
.2.
Номограмма для определения потерь напора в
трубах диаметром
100 - 1200 мм
(
при э
K
= 0,00002)
Рисунок
В
.3.
Номограмма для определения поправочного коэффициента
t
k
на температуру воды при расчете труб диаметром
6 - 100 мм
Рисунок
В
.4.
Номограмма для определения поправочного коэффициента
t
k
на температуру воды при расчете труб диаметром
100 - 1200 мм
Приложение
Г
(
справочное
)
НОМОГРАММА
ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДИАМЕТРА
КАНАЛИЗАЦИОННОГО
ТРУБОПРОВОДА
Рисунок
Г
.1.
Номограмма для определения диаметра канализационного трубопровода
Приложение
Д
МЕТОДИКА
ПРОЧНОСТНОГО
РАСЧЕТА
ТРУБОПРОВОДОВ
ИЗ
ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
ПРИ
ПОДЗЕМНОЙ
ПРОКЛАДКЕ
(
ОБЩИЕ
ПРИНЦИПЫ
)
Прочностной расчет трубопроводов из полимерных материалов
, уложенных в
земле
, рекомендуется сводить к
соблюдению неравенства
: для напорных трубопроводов p
c pp рп
1, 0
ε
ε ε
ε
ε
−
+
≤
; (
Д
.1) для самотечных трубопроводов p
c pp рп
1, 0
ε
ε
ε
ε
+
≤
; (
Д
.2) для дренажных трубопроводов
p
c зд pp
1, 0
K
ε ε
ε
−
≤
, (
Д
.3) где p
ε
- максимальное значение деформации растяжения материала в
стенке трубы из
- за овальности поперечного сечения трубы под действием грунтов
(
гр
q
,
МПа
) и
транспортных нагрузок
(
т
q
,
МПа
);
ε
- степень растяжения материала стенки трубы от внутреннего давления воды в
трубопроводе
; с
ε
- степень сжатия материала стенки трубы от воздействия внешних нагрузок на трубопровод
; pp
ε
- предельно допустимое значение деформации растяжения материала в
стенке трубы
, происходящей в
условиях релаксации напряжений
; рп
ε
- предельно допустимая деформация растяжения материала в
стенке трубы в
условиях ползучести
; зд
К
- коэффициент запаса
, учитывающий вид перфорации в
стенках трубы
, который можно принять при круговом отверстии в
гладкостенной трубе
- 2,3; круговом отверстии в
стекло
-
(
базальто
)
пластиковой трубе
- 3,0; щелевом отверстии со скругленными углами
(
соотношение сторон
8:1, например
, 25 на
3) - 1,3; для других условий величина зд
К
должна приводиться в
нормативных документах
Значение р
ε
может быть определено по формуле р
з
4, 27
S
К
K
D
σ
ψ
ε
=
Ψ
, (
Д
.4) где
К
σ
- коэффициент постели грунта для изгибающих напряжений
, учитывающий качество уплотнения
, его можно принимать
: при тщательном контроле
- 0,75, при периодическом контроле
-
1,0, при отсутствии контроля
- 1,5; з
К
ψ
- коэффициент запаса на овальность поперечного сечения трубы
, принимается равным
:
1,0 - для напорных и
самотечных трубопроводов и
2 - для дренажных трубопроводов
;
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы в
грунте
, устанавливается как предельно допустимое значение гр т
м
ψ ψ
ψ ψ
=
+
+
, (
Д
.5) где гр
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы под действием грунтовой нагрузки
; т
ψ
- то же
, под действием транспортных нагрузок
; м
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы
, образовавшееся в
процессе складирования
, транспортировки и
монтажа
Его можно приближенно принимать по таблице
Д
.1.
Таблица
Д
.1 пси при степени уплотнения грунта м
Кольцевая жесткость
G
0 оболочек трубы
,
Па до
0,85 0,85 - 0,95 более
0,95
До
276000 0,06 0,04 0,03 276000 - 290000 0,04 0,03 0,02
Больше
290000 0,02 0,02 0,01
c зд pp
1, 0
K
ε ε
ε
−
≤
, (
Д
.3) где p
ε
- максимальное значение деформации растяжения материала в
стенке трубы из
- за овальности поперечного сечения трубы под действием грунтов
(
гр
q
,
МПа
) и
транспортных нагрузок
(
т
q
,
МПа
);
ε
- степень растяжения материала стенки трубы от внутреннего давления воды в
трубопроводе
; с
ε
- степень сжатия материала стенки трубы от воздействия внешних нагрузок на трубопровод
; pp
ε
- предельно допустимое значение деформации растяжения материала в
стенке трубы
, происходящей в
условиях релаксации напряжений
; рп
ε
- предельно допустимая деформация растяжения материала в
стенке трубы в
условиях ползучести
; зд
К
- коэффициент запаса
, учитывающий вид перфорации в
стенках трубы
, который можно принять при круговом отверстии в
гладкостенной трубе
- 2,3; круговом отверстии в
стекло
-
(
базальто
)
пластиковой трубе
- 3,0; щелевом отверстии со скругленными углами
(
соотношение сторон
8:1, например
, 25 на
3) - 1,3; для других условий величина зд
К
должна приводиться в
нормативных документах
Значение р
ε
может быть определено по формуле р
з
4, 27
S
К
K
D
σ
ψ
ε
=
Ψ
, (
Д
.4) где
К
σ
- коэффициент постели грунта для изгибающих напряжений
, учитывающий качество уплотнения
, его можно принимать
: при тщательном контроле
- 0,75, при периодическом контроле
-
1,0, при отсутствии контроля
- 1,5; з
К
ψ
- коэффициент запаса на овальность поперечного сечения трубы
, принимается равным
:
1,0 - для напорных и
самотечных трубопроводов и
2 - для дренажных трубопроводов
;
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы в
грунте
, устанавливается как предельно допустимое значение гр т
м
ψ ψ
ψ ψ
=
+
+
, (
Д
.5) где гр
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы под действием грунтовой нагрузки
; т
ψ
- то же
, под действием транспортных нагрузок
; м
ψ
- относительное укорочение вертикального диаметра трубы
, образовавшееся в
процессе складирования
, транспортировки и
монтажа
Его можно приближенно принимать по таблице
Д
.1.
Таблица
Д
.1 пси при степени уплотнения грунта м
Кольцевая жесткость
G
0 оболочек трубы
,
Па до
0,85 0,85 - 0,95 более
0,95
До
276000 0,06 0,04 0,03 276000 - 290000 0,04 0,03 0,02
Больше
290000 0,02 0,02 0,01
гр гр ок ж
0
гр гр
w
К К
q
К
К
G
K Е
τ
ψ
=
+
, (
Д
.6) где
К
τ
- коэффициент
, учитывающий запаздывание овальности поперечного сечения трубы во времени и
зависящий от типа грунта
, степени его уплотнения
, гидрогеологических условий
, геометрии траншеи
, может принимать значения от
1 до
1,5;
w
К
- коэффициент прогиба
, учитывающий качество подготовки ложа и
уплотнения
, можно принимать
: при тщательном контроле
- 0,09, при периодическом
- 0,11, при бесконтрольном ведении работ
- 0,13; гр
K
- коэффициент
, учитывающий влияние грунта засыпки на овальность поперечного сечения трубопровода
, можно принять равным
0,06; гр
Е
- модуль деформации грунта в
пазухах траншеи
,
МПа
; ж
К
- коэффициент
, учитывающий влияние кольцевой жесткости оболочки трубы на овальность поперечного сечения трубопровода
, можно принимать равным
0,15; гр тр
q
Н
γ
=
, (
Д
.7) где
γ
- удельный вес грунта
,
Н
/
м
3; тр
H
- глубина засыпки трубопровода
, считая от поверхности земли до уровня горизонтального диаметра
, м
;
0
G
- кратковременная кольцевая жесткость оболочки трубы
,
МПа
;
0 0
2 3
53, 7
(1
)(
)
E I
G
D
s
µ
=
−
−
, (
Д
.8) где
0
E
- кратковременный модуль упругости при растяжении материала трубы
,
МПа
;
I - момент инерции сечения трубы на единицу длины
, определяемый по формуле
3 12
s
I
=
, (
Д
.9)
µ
- коэффициент
Пуассона материала трубы
, приводится в
нормативной документации
; у
т т
ок ж
0
гр гр
К
q
К
K G
K nЕ
ψ
=
+
, (
Д
.10) где y
K
- коэффициент уплотнения грунта
; т
q
- транспортная нагрузка
, принимаемая по справочным данным для гусеничного
, колесного и
другого транспорта
,
МПа
; n - коэффициент
, учитывающий глубину заложения трубопровода
, при
H < 1 n = 0,5; ок
К
- коэффициент
, учитывающий процесс округления овализованной трубы под действием внутреннего давления воды в
водопроводе
(
Р
,
МПа
) ок c
1 1 2 /
К
Р
q
ψ
=
+
, (
Д
.11) где
c
q
- суммарная внешняя нагрузка на трубопровод
,
МПа
; c
гр т
q
q
q
=
+
; (
Д
.12)
0
гр гр
w
К К
q
К
К
G
K Е
τ
ψ
=
+
, (
Д
.6) где
К
τ
- коэффициент
, учитывающий запаздывание овальности поперечного сечения трубы во времени и
зависящий от типа грунта
, степени его уплотнения
, гидрогеологических условий
, геометрии траншеи
, может принимать значения от
1 до
1,5;
w
К
- коэффициент прогиба
, учитывающий качество подготовки ложа и
уплотнения
, можно принимать
: при тщательном контроле
- 0,09, при периодическом
- 0,11, при бесконтрольном ведении работ
- 0,13; гр
K
- коэффициент
, учитывающий влияние грунта засыпки на овальность поперечного сечения трубопровода
, можно принять равным
0,06; гр
Е
- модуль деформации грунта в
пазухах траншеи
,
МПа
; ж
К
- коэффициент
, учитывающий влияние кольцевой жесткости оболочки трубы на овальность поперечного сечения трубопровода
, можно принимать равным
0,15; гр тр
q
Н
γ
=
, (
Д
.7) где
γ
- удельный вес грунта
,
Н
/
м
3; тр
H
- глубина засыпки трубопровода
, считая от поверхности земли до уровня горизонтального диаметра
, м
;
0
G
- кратковременная кольцевая жесткость оболочки трубы
,
МПа
;
0 0
2 3
53, 7
(1
)(
)
E I
G
D
s
µ
=
−
−
, (
Д
.8) где
0
E
- кратковременный модуль упругости при растяжении материала трубы
,
МПа
;
I - момент инерции сечения трубы на единицу длины
, определяемый по формуле
3 12
s
I
=
, (
Д
.9)
µ
- коэффициент
Пуассона материала трубы
, приводится в
нормативной документации
; у
т т
ок ж
0
гр гр
К
q
К
K G
K nЕ
ψ
=
+
, (
Д
.10) где y
K
- коэффициент уплотнения грунта
; т
q
- транспортная нагрузка
, принимаемая по справочным данным для гусеничного
, колесного и
другого транспорта
,
МПа
; n - коэффициент
, учитывающий глубину заложения трубопровода
, при
H < 1 n = 0,5; ок
К
- коэффициент
, учитывающий процесс округления овализованной трубы под действием внутреннего давления воды в
водопроводе
(
Р
,
МПа
) ок c
1 1 2 /
К
Р
q
ψ
=
+
, (
Д
.11) где
c
q
- суммарная внешняя нагрузка на трубопровод
,
МПа
; c
гр т
q
q
q
=
+
; (
Д
.12)
0 2
P
D
E
s
ε
=
⋅
; (
Д
.13) c
c
0 2
q
D
E
s
ε
=
⋅
; (
Д
.14)
0
pp з
σ
E K
τ
ε
=
, (
Д
.15) где
0
σ
- кратковременная расчетная прочность при растяжении материала трубы
,
МПа
;
0
E
,
E
τ
- кратко
- и
долговременное значения модуля упругости при растяжении материала трубы на конец срока службы эксплуатации трубопровода
,
МПа
0
pп
0
з
E K
σ
ε
=
, (
Д
.16) где з
K
- коэффициент запаса
, должен приводиться в
нормативных документах
Если в
результате расчетов значение левой части выражения
(
Д
.1) будет больше
1, то следует повторить расчеты при других характеристиках материала труб или укладки трубопровода
Далее проверяют устойчивость оболочки трубы против действия сочетания нагрузок
: для напорных сетей
- грунтовые и
транспортные c
q
, от грунтовых вод
, гв
Q
, а
также возможного возникновения вакуума вак
Q
в трубопроводе
, для самотечных сетей
- гр
q
+ гв
Q
, для дренажных сетей
- с
использованием выражения уг ов гр с
гв вак зу
(
)
K К
nE G
q
Q
Q
K
τ
≥
+
+
, (
Д
. 17) где уг
K
- коэффициент
, учитывающий влияние засыпки грунта на устойчивость оболочки
, можно принять
0,5, а
для соотношения гв
Q
:
т
q
= 4:1 - равным
0,07; ов
К
- коэффициент
, учитывающий овальность поперечного сечения трубопровода
, при ов
0 0, 05 К
ψ
≤ ≤
= 1 - 0,7
ψ
; зу
К
- коэффициент запаса на устойчивость оболочки на действие внешних нагрузок
, можно принять равным
3;
G
τ
- длительная кольцевая жесткость оболочки трубы
,
МПа
, определяется по формуле
3 2
4, 475
(1
)
E
s
G
D
s
τ
τ
µ
=
⋅
−
−
. (
Д
.18)
Пример расчета на прочность подземного канализационного трубопровода
КонсультантПлюс
: примечание
Взамен
ГОСТ
18599-83
Постановлением
Госстандарта
РФ
от
23.03.2002 N 112- ст с
1 января
2003 года введен в
действие
ГОСТ
18599-2001.
Дано
Трубы с
наружным диаметром
1200 мм
,
ПНД
, среднелегкого типа с
толщиной стенки s
= 46,2 мм
(
ГОСТ
18599) укладываются в
траншею на глубину тр
Н
= 5 м
в сети самотечной канализации
В
условиях строительства по поверхности над трубопроводом возможно
перемещение тяжелого транспорта с
давлением на грунт т
q
= 0,01
МПа
Высота грунтовых вод
- 1 м
от поверхности земли
Требуется подобрать грунт для засыпки
Решение
Для засыпки на месте строительства принимаем грунт с
удельным весом
γ
= 18 кН
/
м
3.
Значения кратко
- и
долговременного модулей упругости
ПНД
-
0
Е
= 800
МПа и
Е
τ
= 200
МПа
1.
Определяем грунтовую нагрузку гр
q
= тр
Н
γ
= 18 х
5 = 90 кН
/
м
2 = 0,09
МПа
2.
Определяем общую нагрузку с
q
= гр
q
+ т
q
= 0,09 + 0,01 = 0,1
МПа
3.
Определяем кратковременную кольцевую жесткость оболочки трубы по
(
Д
.8,
Д
.9)
3 3
0 0
800 46, 2 53, 7 53, 7 0, 204 12 12 1200
E
s
G
D
=
=
=
МПа
4.
Определяем относительное укорочение вертикального диаметра трубы под действием грунтовой нагрузки по
(
Д
.6) при ок
К
= 1 ок гр гр ж
0
гр гр
1 1, 25 0,11 0, 09 0, 037 0,15 0, 204 0, 06 5
давлением на грунт т
q
= 0,01
МПа
Высота грунтовых вод
- 1 м
от поверхности земли
Требуется подобрать грунт для засыпки
Решение
Для засыпки на месте строительства принимаем грунт с
удельным весом
γ
= 18 кН
/
м
3.
Значения кратко
- и
долговременного модулей упругости
ПНД
-
0
Е
= 800
МПа и
Е
τ
= 200
МПа
1.
Определяем грунтовую нагрузку гр
q
= тр
Н
γ
= 18 х
5 = 90 кН
/
м
2 = 0,09
МПа
2.
Определяем общую нагрузку с
q
= гр
q
+ т
q
= 0,09 + 0,01 = 0,1
МПа
3.
Определяем кратковременную кольцевую жесткость оболочки трубы по
(
Д
.8,
Д
.9)
3 3
0 0
800 46, 2 53, 7 53, 7 0, 204 12 12 1200
E
s
G
D
=
=
=
МПа
4.
Определяем относительное укорочение вертикального диаметра трубы под действием грунтовой нагрузки по
(
Д
.6) при ок
К
= 1 ок гр гр ж
0
гр гр
1 1, 25 0,11 0, 09 0, 037 0,15 0, 204 0, 06 5
1 2 3 4 5