СНиП 2.04.12-86 Расчет на прочность стальных трубопроводов

1.1. Для трубопроводов следует применять трубы и соединительные детали, отвечающие требованиям государственных стандартов и технических условий, утвержденных в установленном порядке, что должно быть подтверждено сопроводительным документом (паспортом или сертификатом). При отсутствии указанного документа соответствие труб и соединительных деталей требованиям государственных стандартов или технических условий должно быть подтверждено испытанием их образцов в объеме, определяемом нормативными документами на соответствующие трубопроводы.

1.2. Расчет трубопроводов на прочность производится по методу предельных состояний и включает определение толщин стенок труб, тройников, переходов, отводов и заглушек, определение допустимых пролетов трубопроводов, проведение поверочного расчета принятого конструктивного решения трубопровода.

1.3. Поверочный расчет трубопроводов следует производить на неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий для конкретно принятого конструктивного решения с оценкой прочности и устойчивости продольных и поперечных сечений рассматриваемого трубопровода.

1.4. Буквенные обозначения величин в формулах, приведенных в настоящих нормах, указаны в обязательном приложении 1.

2.1. Расчет трубопроводов на прочность следует выполнять с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при их сооружении, испытании и эксплуатации.

Расчетные нагрузки, воздействия и их возможные сочетания необходимо принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

     2.2. Коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать по табл.1.

      Таблица 1

2.3. Нормативные нагрузки от собственного веса трубопровода, арматуры и обустройств, изоляции, от веса и давления грунта необходимо принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

2.4. Нормативное значение воздействия от предварительного напряжения трубопровода (упругий изгиб по заданному профилю, предварительная растяжка компенсаторов при надземной прокладке и др.) надлежит определять по принятому конструктивному решению трубопровода.

2.5. Нормативное значение давления транспортируемой среды устанавливается проектом.

2.6. Нормативную нагрузку от веса транспортируемой среды на единицу длины трубопровода следует определять по формулам:

для жидкой среды

,                                         (1)

для газообразной среды

.                                         (2)

2.7. Нормативный температурный перепад в трубопроводе надлежит принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок трубопровода в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема трубопровода.

2.8. Нормативную снеговую нагрузку на единицу длины горизонтальной проекции надземного трубопровода надлежит определять по формуле

.                                                  (3)

Вес снегового покрова следует принимать по СНиП 2.01.07-85

.

2.9. Нормативную нагрузку от обледенения на единицу длины надземного трубопровода следует определять по формуле

,                                                          (4)

где  - толщину слоя и - объемный вес гололеда необходимо принимать по СНиП 2.01.07-85.

2.10. Нормативную ветровую нагрузку на единицу длины надземного трубопровода , действующую перпендикулярно его осевой вертикальной плоскости, следует определять по формуле

     ,                                              (5)

где статическую и динамическую составляющие ветровой нагрузки следует определять по СНиП 2.01.07-85, при этом значение необходимо определять как для сооружения с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью.

2.11. Нормативные значения нагрузок и воздействий, возникающих при транспортировании отдельных секций, при сооружении трубопровода, испытании и пропуске очистных устройств, следует устанавливать проектом в зависимости от способов производства этих работ и проведения испытаний.

2.12. Сейсмические воздействия на надземные и подземные трубопроводы надлежит принимать согласно СНиП II-7-81.

2.13. Нагрузки и воздействия, вызываемые резким нарушением процесса эксплуатации, временной неисправностью и поломкой оборудования, следует устанавливать проектом в зависимости от особенностей технологического режима эксплуатации.

2.14. Нагрузки и воздействия от неравномерных деформаций грунта (осадок, пучения, селевых потоков, оползней, воздействий горных выработок, карстов, замачивания просадочных грунтов, оттаивания вечномерзлых грунтов и т.д.) надлежит определять на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе строительства и эксплуатации трубопроводов.

2.15. Нормативные нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке от подвижного состава железных и автомобильных дорог следует определять согласно СНиП 2.05.03-84.

3.1. Расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей по временному сопротивлению и пределу текучести при расчетной температуре следует определять по формулам:

      ;                                                          (6)

.                                                         (7)

3.2. Нормативные сопротивления и следует принимать равными минимальным значениям соответственно временного сопротивления и предела текучести материала труб и соединительных деталей по государственным стандартам или техническим условиям на трубы и соединительные детали, определяемым при нормальной температуре (20 °С

).

3.3. Значения коэффициента надежности по материалу труб и соединительных деталей надлежит принимать по табл.2. Значения коэффициентов надежности по материалу труб и соединительных деталей, изготовляемых по ряду государственных стандартов, допускается принимать по рекомендуемому приложению 2.

Таблица 2

3.4. Значения поправочных коэффициентов надежности по материалу труб и соединительных деталей и при расчетной температуре эксплуатации трубопровода следует принимать по табл.3.

Таблица 3

3.5. Расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, выполненных любым видом сварки и прошедших контроль качества неразрушающими методами, следует принимать равными меньшим значениям соответствующих расчетных сопротивлений соединяемых элементов.

При отсутствии этого контроля расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, следует принимать с понижающим коэффициентом 0,85.

4.1. Расчетные толщины стенок труб и соединительных деталей следует определять:

• при  

  ,                                                          (8)

  где

  ;                                                                      (9)

  при

  .                                                    (10)

• 4.2. Трубопроводы с толщиной стенки, определенной согласно настоящим нормам, не допускается применять для транспортирования сред, оказывающих коррозионное воздействие на металл и сварные соединения труб, если в проекте не предусмотрены решения по защите их от коррозии (антикоррозионные покрытия, ингибиторы и пр.) .

Увеличение толщины стенки трубопроводов (соединительных деталей) с целью защиты их от коррозии, а также трубопроводов, находящихся в особых условиях строительства или эксплуатации (например, при прокладке трубопроводов в сейсмических районах или особенностях технологии сварки, производства строительно-монтажных работ или значительных температурных перепадах в трубопроводе и др.), допускается только при условии, если это увеличение предусмотрено соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР.    

4.3. Значения коэффициента надежности по назначению трубопровода следует принимать по табл.4.

  Таблица 4

4.4. Значения коэффициента условий работы трубопровода необходимо принимать по табл.5.

Таблица 5

4.5. Коэффициент надежности для труб и соединительных деталей в расчетах по временному сопротивлению следует принимать равным 1,3.

4.6. Значения коэффициента несущей способности труб и соединительных деталей, конструктивные решения которых приведены в рекомендуемом приложении 3, надлежит принимать:

     для труб, заглушек и переходов ;

для тройниковых соединений и отводов - по формуле

,                                                                 (11)

Значения коэффициентов и в формуле (11) следует принимать: для тройниковых соединений - по табл.6; для отводов - по табл.7.

   Таблица 6

Таблица 7

4.7. Для подземных трубопроводов, имеющих отношение или укладываемых на глубину более 3 м или менее 0,8 м, следует соблюдать условие

.                                       (12)

Значения и (расчетное усилие и изгибающий момент в продольном сечении трубы единичной длины) необходимо определять в соответствии с правилами строительной механики с учетом отпора грунта от совместного воздействия давления грунта, нагрузок над трубой от подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта, возможного вакуума и гидростатического давления грунтовых вод.

5.1. Поверочный расчет трубопровода производится после выбора его основных размеров с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий для всех расчетных случаев.

5.2. Определение усилий от расчетных нагрузок и воздействий, возникающих в отдельных элементах трубопроводов, необходимо производить методами строительной механики расчета статически неопределимых стержневых систем.

5.3. Расчетная схема трубопровода должна отражать действительные условия его работы, а метод расчета - учитывать возможность использования ЭВМ.

5.4. В качестве расчетной схемы трубопровода следует рассматривать статически неопределимые плоские или пространственные, простые или разветвленные стержневые системы переменной жесткости с учетом взаимодействия трубопровода с опорными устройствами и окружающей средой (при укладке непосредственно в грунт). При этом коэффициенты повышения гибкости отводов и тройниковых соединений определяются согласно пп.5.5 и 5.6.

5.5. Значение коэффициента повышения гибкости гнутых и сварных отводов надлежит определять по табл.8.

Таблица 8

    Величина принимается по черт.1 в зависимости от геометрического параметра отвода и параметра внутреннего давления .

Черт.1. График для определения значений

Значения параметров и следует определять по формулам:

;                                                                    (13)

.                                                           (14)

Черт.2. График для определения значений коэффициента

Значения принимаются по черт.2 в зависимости от параметров тройникового соединения, определяемых по формулам:

;                                                (22)

.                   (23)

Примечание. При определении значений параметров магистральной части тройникового соединения и используются первые индексы, ответвления  тройникового соединения и   - вторые индексы.

1. Равнопроходные и переходные тройниковые соединения (тройники):

• бесшовные, получаемые выдавливанием или экструзией ответвления в горячем состоянии, и штампосварные, получаемые сваркой по образующим двух несимметричных частей, одна из которых имеет цельноштампованное ответвление (черт.1,а). Радиус должен быть не менее толщины стенки тройника;

• сварные, получаемые путем врезки одной трубы (или трубной обечайки) в другую под прямым углом  (черт.1, б), и тройники сварные, усиленные накладками (черт.1, в),  которые целесообразно применять при мм. При этом для тройников с отношением диаметров ответвления к магистрали накладки не ставятся, а при накладка ставится только на магистрали. Ширина накладок (черт.1, в) должна быть на магистральной части тройника , на ответвлении - . Толщина накладок должна быть равна толщине стенки магистральной части тройника.

Черт.1. Тройники

а - бесшовный и штампосварной; б - сварной без усиливающих элементов; в - сварной, усиленный
 накладками;  1 - магистральная часть тройника; 2 - ответвление; 3 - накладка

Черт.2. Концентрический переход

Черт.3. Заглушка эллиптическая

Черт.4. Отводы

a - бесшовный и штампосварной; б - сварной

1. Значения пролетов надземных трубопроводов, определяемые настоящим приложением, следует принимать для трубопроводов, укладываемых на опоры с самокомпенсацией температурных удлинений (например, путем установки П-образных или  -образных компенсаторов), и для трубопроводов с линзовыми компенсаторами.

2. При определении пролетов трубопроводов различаются средние и крайние пролеты (см. чертеж) .

Схема прокладки трубопровода на опорах

1 - средние пролеты; 2 - крайние пролеты; 3 - компенсирующие устройства