Прочностной и геометрический расчет надземной прокладки трубопровода со слабоизогнутыми участками

Площадь сечения трубы:

(3.4)

Осевой момент инерции трубы:

(3.5)

Момент сопротивления трубы

(3.6)

Нагрузка от собственного веса металла труба:

(3.7)

где – коэффициент по надежности по нагрузке от действия собственного веса, равный 1, 1;

– удельный вес материала, из которого изготовлены трубы (для стали Н/м³).

Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности на уровне прокладки трубопровода:

(3.8)

где – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли (для V снегового района );

– коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к весу снегового покрова на единицу поверхности площади на уровне прокладки трубопровода, для одиночного трубопровода

Ширина горизонтальной проекции надземного трубопровода:

(3.9)

Снеговая нагрузка:

(3.10)

где – коэффициент надежности по нагрузке от веса снегового покрова,

Нормативная гололёдная нагрузка:

(3.11)

где – толщина слоя гололеда, для II гололедного района РФ .

Расчетная гололёдная нагрузка:

(3.12)

где – коэффициент надежности по гололедной нагрузке.

Ветровую нагрузку примем Н/м.

Находим для района прокладки трубопровода

Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

(3.13)

(3.14)

Их расчетное значение:

(3.15)

(3.16)

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное и теплое время года:

(3.17)

(3.18)

где – максимальная и минимальная возможная температура стенок трубы в процессе эксплуатации (примем 5 º С).

Плотность нефти примем 870 кг/м³.

Продольные напряжения от внутреннего давления при :

(3.19)

.

Вес продукта:

(3.20)

Расчетный вес трубопровода:

(3.21)

Расчетное сопротивление трубной стали при 1, 15:

(3.22)

Величина пролета между опорами:

(3.23)

Принимаем длину компенсационного участка, равной

Фактическая длина слабоизогнутого компенсационного участка:

(3.24)

где – угол, принимаемый из условия прохождения очистного устройства, равный 12º.

Стрела изгиба трубопровода в середине компенсационного участка:

(3.25)

Расстояние между неподвижными опорами:

(3.26)

Округляем до числа, кратного :

Получаем м.

Фактическая длина трубопровода между неподвижными опорами:

(3.27)

Расстояние А'В':

(3.28)

Расстояние А'О:

(3.29)

Стрела изгиба трубопровода при повышении температуры:

(3.30)

Расстояние А''В'':

(3.31)

Расстояние А''О:

(3.32)

Стрела изгиба трубопровода при уменьшении температуры:

(3.33)

Минимальная ширина свободноподвижной опоры в вершине слабоизогнутого компенсационного участка [2; 42]: