Расчет нагрузок и воздействий

Снеговой район РФ — III, нормативное значение снегового покрова на 1,2 м² горизонтальной поверхности земли р^н_сп =1,26 кПа, коэффициент надежности по нагрузке от веса снегового покрова n_c=1,4 [11];

Гололедный район — III, толщина стенки гололеда 10 мм;

Ветровой район — I, нормативное ветровое давление 0,17кПа.

Площадь поперечного сечения металла трубы:

.

Осевой момент инерции поперечного сечения трубы:

Нагрузка от собственного веса трубопровода:

кН/м.

Нагрузка от веса изоляционного покрытия:

кН/м.

Нагрузка от веса продукта:

Снеговая нагрузка:

Гололедная нагрузка:

Ветровая нагрузка на трубопровод, действующая в горизонтальной плоскости перпендикулярно к его оси:

где n_вет=1,2 — коэффициент надежности по ветровой нагрузке; q^н_с — нормативное значение статической составляющей ветрового давления на трубопровод, происхождение которой обусловлено средней скоростью ветра; q^н_д — нормативное значение динамической составляющей ветрового давления на трубопровод, происхождение которой обусловлено пульсацией ветрового потока.

Нормативное значение статической составляющей ветрового давления подсчитываем по формуле:

где q^н₀=0,17 кПа — нормативное ветровое давление на вертикальную плоскость, принимаемое по СП 20.13 330.2011; k_в=1,0 — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и принимаемый для трубопроводов, расположенных в открытой местности; с_x — коэффициент лобового сопротивления трубопровода ветровому потоку, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса [1]:

Re=10•10⁵ с_х=0,6;

Нормативное значение динамической составляющей ветрового давления подсчитываем по формуле:

где н=0,524 — коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, принимаемый для существующих диаметров в зависимости от длины трубопровода [1]; ж=0,76 — коэффициент пульсаций давлений ветра, принимаемый в зависимости от высоты положения трубопровода; о — коэффициент динамичности, определяемый в зависимости от параметра:

где f_гор — первая частота собственных горизонтальных колебаний.

При определении частоты собственных горизонтальных колебаний рассматриваем трубу как многопролетную неразрезную балку с пролетами:

где l=200 м — длина пролета; q_о=10,705 кН/м — расчетная эксплуатационная нагрузка; б²₁/(2•р)=1,57 — коэффициент первой формы колебаний низшей частоты, принимаемый в зависимости от характера закрепления на опорах, конструктивной схемы трубопровода и формы колебаний.

Период собственных колебаний:

Так как период собственных колебаний больше 0,25 с, то при расчете интенсивности ветровой нагрузки необходимо учитывать динамическое воздействие порывов ветра.

е =0,0003 о=1,1;

Конструкцией перехода предусматривается люлька для осмотра, ремонта и покраски трубопровода. Люлька передвигается по монорельсу из двутавра, подвешенного снизу трубопровода. Ориентировочно рассчитаю монорельс из условия, что вес люльки с рабочими и оборудованием составляет 6000 Н и пролет между креплениями монорельса составляет 10 метров.

Наибольший изгибающий момент будет в середине пролета:

Профиль двутавра из условия:

где [у]=140 МПа для Ст3.

По ГОСТу 8239−89 выбираем профиль двутавра № 16 с W_x=109см³, масса одного погонного метра 15,96 кг/м.

Расчетная нагрузка от монорельса:

Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом: