ar-net.ru6.2 Основные положения расчета на прочность труб из ВЧШГ для надземной прокладки
Рассматривается основной вариант расчетной схемы на опорах - трубопровод из отдельных раструбных труб из ВЧШГ.
Расчетная схема представлена на рисунке 6.1.
 | |
| 1393 × 601 пикс. Открыть в новом окне | |
Изгибающий момент М, , определяется по формуле
, (6.1)
где - моменты в середине пролета l от действия распределенной нагрузки q;
- реакция на опорах и ;
- реакция на опорах и ;
,
где - вес трубы длиной l, м;
- вес воды в трубе;
- изгибающие моменты на опору от воздействия опорных реакций, .
6.2.1 Для определения напряжений изгиба , в раструбном трубопроводе отдельная труба рассматривается как разрезная балка кольцевого поперечного сечения, в которой возникает изгибающий момент М.
6.2.2 Напряжения в стенке трубы от поперечного момента будут
, (6.2)
где - момент сопротивления, .
6.3 Расчет раструбных труб на поперечный изгиб
6.3.1 Основными расчетными нагрузками являются собственный вес трубы и вес воды. Линейные нагрузки q, кН/м, для каждого диаметра приведены в таблице 6.2.
6.3.2 Величины напряжений изгиба рассчитываются по формуле (6.2), а прогибы трубы f в середине пролета - по формуле
, (6.3)
где q - линейная нагрузка, кН/м;
l - пролет трубчатой балки, м;
Е - модуль упругости, равный МПа;
I - момент инерции сечения, ; .
Таблица 6.2 - Нагрузки от труб класса К-9 диаметрами 80-500 мм длиной 6 м
, мм | Вес трубы, кН | Вес воды, кН | Вес трубы с водой, кН | Нагрузка q, кН/м |
80 | 0,9 | 0,45 | 1,35 | 0,22 |
100 | 1,12 | 0,53 | 1,65 | 0,27 |
125 | 1,4 | 1,25 | 2,65 | 0,44 |
150 | 1,7 | 1,34 | 3,04 | 0,51 |
200 | 2,3 | 2,3 | 4,6 | 0,77 |
250 | 3,0 | 3,6 | 6,6 | 1,10 |
300 | 3,8 | 4,7 | 8,5 | 1,42 |
350 | 4,9 | 6,8 | 11,7 | 1,95 |
400 | 5,9 | 8,0 | 13,9 | 2,32 |
500 | 8,0 | 12,3 | 20,3 | 3,38 |
В таблице 6.3 приведены расчетные данные, а также коэффициент запаса прочности - при поперечном изгибе, где МПа.
Таблица 6.3 - Поперечный изгиб и прогиб f раструбных труб в середине пролета l = 6 м от воздействия приведенной линейной нагрузки q
, мм | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | 500 |
W, | 39,9 | 59,6 | 126,7 | 230,8 | 330,4 | 600,7 | 1126,9 | 1932,5 |
I, | 183,5 | 333,7 | 1039,0 | 2492,6 | 4472,4 | 9791,4 | 27721,2 | 50534,9 |
q, кН/м | 0,22 | 0,27 | 0,51 | 0,77 | 1,10 | 1,42 | 2,32 | 3,38 |
, МПа | 24,8 | 18,87 | 16,69 | 13,84 | 14,07 | 10,00 | 9,66 | 1,83 |
f, см | 0,5 | 0,70 | 0,45 | 0,20 | 0,195 | 0,136 | 0,082 | 0,066 |
K | 12,0 | 16,0 | 18,0 | 21,6 | 21,4 | 30,0 | 31,0 | 16,3 |
| Примечание - При необходимости величины напряжений изгиба для труб диаметрами 125 и 350 мм могут быть определены по вышеприведенным формулам. | ||||||||
6.3.3 Как видно из таблицы 6.3, величины напряжений поперечного изгиба и прогиба трубчатой балки f для труб диаметрами 80-500 мм незначительны и в расчетах труб на поперечный изгиб трубчатой балки могут не учитываться.
6.3.4 От воздействия внутреннего давления в стенке трубы возникают кольцевые напряжения, определяемые по формуле
, (6.4)
где - внутреннее давление воды, МПа;
- внутренний диаметр трубы, см;
h - толщина стенки трубы, см.
6.3.5 Кроме напряжений поперечного изгиба и окружных нормальных напряжений от внутреннего давления в трубе возникают еще окружные нормальные напряжения от поперечных моментов на опорах.
6.3.6 На рисунке 6.2 показана расчетная схема трубопровода на отдельных опорах, которые его обхватывают снизу на протяжении дуги с центральным углом . Расстояние между опорами равно l, а ширина опор в направлении вдоль оси трубопровода равна a.
Суммарную нагрузку на единицу длины трубы обозначим через , где - вес трубы, - вес воды.
 | |
| 1421 × 607 пикс. Открыть в новом окне | |
Изгибающие моменты на опорах от воздействия нагрузки Q в характерных сечениях кольца выражаются формулами [1]:
;
; (6.5)
,
где Q - суммарная нагрузка на опору, кН;
r - срединный радиус трубы, см.
Эпюра изгибающих моментов от воздействия силы Q при опирании трубы на плоскость приведена в таблице 6.4.
Таблица 6.4 - Значения коэффициентов и для различных нагрузок, действующих на трубопровод круглого сечения, опертый на нижнюю образующую
 | |
| 1425 × 1086 пикс. Открыть в новом окне | |
6.3.7 Моменты от опорных реакций на опорах определяются из таблицы 6.5 в зависимости от коэффициентов при опирании трубы на плоскость и спрофилированные фундаментные бетонные опоры с углом охвата трубы .