Система нормативных документов в строительстве

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОНТАЖ
ВОДОПРОВОДНЫХ
И КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУБ
ИЗ ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

СП 40-109-2006

Москва
2006

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ООО «Аквадизайн-А» при участии МГУП «Мосводоканал», ГУП «МосводоканалНИИпроект», МГСУ, НИИМосстрой, ОАО «Липецкий металлургический завод «Свободный Сокол», Минсельхоза России

2 ОДОБРЕН Федеральным агентством по строительству и ЖКХ России и рекомендован к применению в качестве нормативного документа приказом № 39 от 26.02.2006 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий Свод правил содержит указания по проектированию и монтажу подземных трубопроводов водоснабжения и канализации с использованием труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Выполнение этих указаний обеспечит соблюдение обязательных требований к наружным системам водоснабжения и канализации, установленных СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», СНиП 3.05.04-85* «Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации», СНиП 2.04.03-85 «Канализация, наружные сети и сооружения» и СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы».

В Своде правил рассмотрены вопросы, касающиеся применения труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, изготовляемых ОАО «Липецкий металлургический завод "Свободный Сокол"». Приведены основные показатели труб, соединительных частей и способы их соединения, рассмотрены также правила хранения и транспортировки труб, вопросы монтажа и испытания трубопроводов, а также техники безопасности при их монтаже. Приведены методики расчета на прочность подземных трубопроводов при комбинированных нагрузках от воздействия внутреннего давления наполнителя, приведенных внешних нагрузках от грунта и транспорта, определены коэффициенты запаса прочности при работе трубы в пределах упругости. Приведены методики гидравлического расчета трубопроводов водоснабжения, а также выбора типоразмеров труб для напорных трубопроводов при подземной прокладке в грунте.

Свод правил СП 40-109-2006 одобрен Федеральным агентством по строительству и ЖКХ России и рекомендован к применению на всей территории Российской Федерации (приказ № 39 от 26.02.2006 г.).

Свод правил разработан ООО «Аквадизайн-А» авторским коллективом в составе: канд. техн. наук, ст. научн. сотр. А.Д. Алиференков (ООО «Аквадизайн-А») - руководитель разработки, канд. техн. наук С.В. Храменков (МГУП «Мосводоканал»), д-р. техн. наук, проф. О.Г. Примин (ГУП «МосводоканалНИИпроект»), канд. техн. наук, проф. В.А. Орлов (Московский государственный строительный университет), канд. техн. наук А.А. Отставнов (НИИМосстрой), инж. А.И. Волков (Росстрой), инж. А.В. Минченков, инж. И.Н. Шищук (ОАО «Липецкий металлургический завод "Свободный Сокол"»), д-р с-х. наук Г.Г. Гулюк, канд. с-х. наук Ю.А. Духанин (Минсельхоз России).

СП 40-109-2006

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

Дата введения 2006-06-01

1 Область применения

1.1 Настоящий Свод правил (СП) распространяется на проектирование, строительство, монтаж и последующую эксплуатацию вновь строящихся, реконструируемых и модернизируемых сетей холодного водоснабжения и напорной канализации, а также их ремонт с обеспечением последующей эффективной работы, надежной и безопасной эксплуатации.

1.2 Положения СП распространяются на проведение работ на всей территории России независимо от организационно-правовой формы и формы собственности: общественных и жилых территориях (районах, микрорайонах и на отдельных участках).

1.3 Положения СП не распространяются на проектирование, монтаж, ремонт и эксплуатацию сетей горячего водоснабжения, а также систем производственной канализации.

1.4 Положения СП обязательны для применения всеми юридическими и физическими лицами (включая зарубежные фирмы, а также совместные предприятия с участием зарубежных партнеров), осуществляющими проектирование, монтаж, ремонт и эксплуатацию сетей и сооружений водоснабжения и напорной канализации на территории России.

1.5 СП содержит обязательные, а также рекомендуемые и справочные положения по проектированию, монтажу, ремонту и эксплуатации водопроводных и канализационных трубопроводов, выполняемых из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), независимо от предприятий - изготовителей трубных изделий, проектных, монтажных и эксплуатирующих организаций, предприятий и фирм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем СП представлены ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП 2.04.03-85 Канализация, наружные сети и сооружения

СНиП 3.05.04-85* Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации

СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение, наружные сети и сооружения

СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы

СНиП 3.01.04-87 Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения

СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство

ГОСТ 9.602-89* ЕСКЗС. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 1497-84* Металлы. Методы испытания на растяжение

ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки

ГОСТ 9012-59* Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 10692-80 Трубы стальные, чугунные и соединительные части к ним. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна. Методы механических испытаний

ТУ 1461-037-50254094-2004 Трубы чугунные высоконапорные

ТУ 1461-050-50254094-2002 Трубы чугунные напорные высокопрочные для гидромелиоративного строительства и сетей сельскохозяйственного водоснабжения

ТУ 1460-035-50254094-2000 Части соединительные литые из высокопрочного чугуна для напорных трубопроводов

ТУ 1468-041-50254094-2001 Части соединительные сварные из высокопрочного чугуна для напорных трубопроводов

РД 153-39.4-091-01 Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии

ISO 2531 (ИСО 2531) Трубы, фасонные части, арматура из ВЧШГ и их соединения для водо- и газоснабжения

ISO 8179-1 Трубы из ковкого чугуна - внешнее покрытие цинком. Часть 1: Нанесение слоя металлического цинка и завершающего покрытия

ISO 8179-2 Трубы из ковкого чугуна - внешнее покрытие цинком. Часть 2: Нанесение краски, обогащенной цинком, и завершающего покрытия

ISO 8180 Трубы из чугуна с шаровидным графитом - полиэтиленовый рукав

DIN EN 545 Трубы, фасонные части, оснастка из ВЧШГ и их соединения для водопроводов

3 Общие положения по применению труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и основные требования к прочностным характеристикам

3.1 Производство и области применения труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

3.1.1 Мировой опыт производства и применения раструбных труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) насчитывает более 50 лет; основными производителями и потребителями труб из ВЧШГ являются США, европейские страны (Франция, Германия, Испания и др.), а также КНР и Индия. В России трубы из ВЧШГ начали выпускаться с 90-х гг. прошлого века.

3.1.2 Трубы из ВЧШГ поставляются (в зависимости от требований потребителей) с внутренним (в том числе цементно-песчаным) и наружным покрытием нетоксичными материалами, разрешенными к применению санитарными органами, и без покрытия.

3.1.3 Трубы из ВЧШГ находят применение в системах водоснабжения и канализации (для прокладки наружных сетей, в том числе в сейсмически активных районах); в противопожарных системах водоснабжения; на промышленных опреснительных установках; в системах горячего водоснабжения (наружные сети горячего водоснабжения и тепловые сети с температурой воды до 150 °С); при строительстве трубопроводов для транспортировки нефтесодержащих жидкостей (в нефтеперерабатывающей, химической и горнодобывающей промышленности), содержащих углекислый газ и сероводород природного или бактериального происхождения до 0,1 мольных процента; при строительстве зданий и сооружений (для устройства фундаментных свай с бетонными наполнителями).

3.1.4 Трубы из ВЧШГ прокладывают с помощью традиционных траншейных, а также бестраншейных методов благодаря специальным конструкциям раструбов и замковых соединений.

3.2 Основные прочностные характеристики труб и методики их оценки

3.2.1 Чугун с шаровидным графитом (зарубежный термин «пластичный чугун») в отличие от серого чугуна имеет микроструктуру не в виде графитовых пластинок (рисунок 3.1), а с углеродными компонентами в виде шаров (рисунок 3.2), что ведет к резкому снижению его ломкости (хрупкости). Данные свойства материала обеспечиваются посредством добавки в расплав серого чугуна в качестве модификатора металлического магния.

Рисунок 3.1 - Примерная структура серого чугуна при увеличении шлифа в 100 раз

Рисунок 3.2 - Примерная структура чугуна с шаровидным графитом при увеличении шлифа в 100 раз

Диаграммы при чистом растяжении образцов из ВЧШГ показаны на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Диаграммы растяжения образца из ВЧШГ при заводских испытаниях ОАО «Липецкий металлургический завод "Свободный Сокол"»

Как видно из диаграмм, материал ВЧШГ не обладает площадкой текучести и из упругой стадии (0,7σ_р) плавно переходит в стадию разрушения.

Для прочностных расчетов в СП используются значения предела упругости. Значение R_р (расчетное сопротивление) определено в 300 МПа с доверительной вероятностью р* = 0,999 при статических и малоцикловых нагрузках.

Другими основными показателями прочности ВЧШГ являются:

1) при напряжениях в циклическом режиме при R_p = (0,95-0,97) σ_в прочность ВЧШГ возрастает на 40 %, чего нет у стали и других конструкционных материалов, используемых для изготовления напорных труб;

2) снижение предела выносливости ВЧШГ при 10 млн. циклов ниже, чем у сталей;

3) ВЧШГ не склонен к деформационному старению, термическое старение невелико и начинается только при t = 450-550 °С;

4) порог хладоломкости находится в пределах минус 60 °С (т.е. ударная прочность остается постоянной).

3.2.2 В обязанности лабораторий заводов по производству чугуна должны входить регулярные испытания на структуру ВЧШГ, твердость металла, прочность на чистое растяжение, ударную вязкость и удлинение по стандартным методикам в соответствии с ТУ 1461-037-50254094 (и аналогичным европейским нормам EN 545).

3.2.3 Изготовление и испытание образцов труб проводят согласно ГОСТ 1497 и ГОСТ 27208, а металла фланцев и стопоров - согласно ГОСТ 7293 и ГОСТ 9012.

3.2.4 Механические свойства металла труб, фланцев и стопоров, определяемые при испытании образцов на чистое растяжение, должны быть не менее:

Указанные выше требования к механическим свойствам материала согласуются с требованиями зарубежных стандартов (EN 545, ISO 2531).

3.3 Общие сведения о поставщиках и классификация труб (по диаметрам, толщинам стенок, рабочим давлениям, качеству внутренней и наружной поверхности)

3.3.1 При проектировании сетей водоснабжения и напорной канализации должны использоваться трубы из высокопрочного чугуна, имеющие основные показатели свойств, соответствующие требованиям ISO 2531.

3.3.2 В качестве поставщиков труб могут быть как отечественные предприятия, организации или фирмы, так и зарубежные, продукция которых удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым настоящим СП.

3.3.3 При соответствующем обосновании для устройства сетей водоснабжения (напорной канализации) могут использоваться трубы зарубежного производства диаметром до 1800 мм.

3.3.4 При устройстве наружных сетей систем водоснабжения (напорной канализации) в первую очередь следует рассматривать возможность применения отечественных труб из высокопрочного чугуна, в том числе с внутренним цементно-песчаным покрытием, внешним цинковым покрытием и внешним покрытием полиэтиленовым рукавом.

3.3.5 Размеры труб, выпускаемых ОАО «Липецкий металлургический завод "Свободный сокол"», указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Размеры труб, выпускаемых ОАО «Липецкий металлургический завод "Свободный Сокол"», мм

3.3.6 Трубы из высокопрочного чугуна зарубежного производства, в том числе с защитными покрытиями наружной поверхности (цинком, полиэтиленовым рукавом и другими материалами), можно предусматривать в проектах строительства (реконструкции и восстановления) сетей водоснабжения (наружной канализации) только при наличии соответствующего сертификата.

3.3.7 В заводских условиях трубы из ВЧШГ подвергаются следующим видам контроля: визуальному, измерительному, неразрушающему (по методике завода-изготовителя), а также контролю твердости и механических свойств (по ГОСТ 1497, ГОСТ 27208 и ГОСТ 9012), гидравлическим испытаниям (по методике ISO 2531).

3.3.8 Гидравлическому испытанию на гидропрочность, визуальному, измерительному и неразрушающему контролю должна быть подвергнута каждая труба.

3.3.9 Проверка твердости и механических свойств металла проводится на образцах, изготовленных из любой трубы в проверяемой партии.

3.3.10 Проверка механических свойств фланцев и стопоров из ВЧШГ проводится на одном изделии от партии или отдельно отлитом образце.

3.3.11 При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей производятся повторные испытания по этому показателю удвоенного количества образцов, взятых из той же партии.

Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

При неудовлетворительных результатах повторных испытаний допускается подвергать каждое изделие поштучному контролю на соответствующий показатель.

3.3.12 Результаты гидравлических испытаний труб на гидропрочность считаются удовлетворительными, если на их наружной поверхности не обнаружено видимой протечки, выпотевания или другого признака повреждения.

3.3.13 Толщина цементно-песчаного покрытия должна быть проверена не менее чем на одной трубе каждого диаметра от соответствующей партии.

3.4 Конструкции и типы соединений труб, фасонные соединительные части

3.4.1 При устройстве сетей водоснабжения (напорной канализации) из труб ВЧШГ следует предусматривать, как правило, использование фасонных соединительных частей из высокопрочного чугуна.

3.4.2 Для трубопроводов, как правило, следует использовать литые соединительные фасонные части из ВЧШГ, выпускаемые по ТУ 1460-035-50254094. Допускается использование сварных фасонных частей, изготавливаемых по ТУ 1468-041-50254094.

3.4.3 Номенклатура фасонных частей приведена в таблице 3.2, а типоразмеры фасонных частей - в ТУ 1460-035-50254094 и ТУ 1468-041-50254094.

Таблица 3.2 - Соединительные части из ВЧШГ

3.4.4 Виды соединений труб, размеры труб, а также размеры основных литых фасонных частей приведены в таблицах А.1-А.12 и на рисунках А.1-А.12, А.18-А.20 приложения А.

3.4.5 Для трубопроводов из ВЧШГ большего диаметра следует использовать литые соединительные фасонные части зарубежного производства, изготовленные из ВЧШГ, отвечающие требованиям стандарта ISO 2531 и имеющие сертификат качества.

3.4.6 Для сборки труб из ВЧШГ используют следующие конструкции и типы соединений: раструбные с уплотнительными резиновыми кольцами («Тайтон», «ВРС», «Универсал»), сварное нахлестное («Н3»), фланцевые и муфтовые.

3.4.7 Для сборки раструбных труб из ВЧШГ между собой и с соединительными фасонными частями следует использовать уплотнительные резиновые кольца (рисунки А.13-А.17, таблицы А.13-А.17 приложения А).

4 Проектирование трубопроводов из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

4.1 Общие положения по расчету и проектированию трубопроводов из ВЧШГ

4.1.1 В соответствии с общими требованиями СНиП 2.04.02 и СНиП 2.05.06 расчет подземных трубопроводов из различных материалов должен производиться по предельным состояниям: на прочность (деформативность) и водонепроницаемость. Возможность достижения того или иного предельного состояния зависит от ряда факторов, из которых важнейшими являются: технология изготовления труб, качество и механические свойства материалов, из которых изготовлена труба, а также условия последующей работы трубопровода.

4.1.2 Проверке на герметичность (гидропрочность) в заводских условиях должны подлежать 100 % труб заводского изготовления внутренним гидравлическим давлением не менее 5,0 МПа независимо от диаметра и класса труб. Данные требования регламентированы ТУ 1461-037-50254094 и другими ТУ.

4.1.3 При проектировании напорных сетей из ВЧШГ должна использоваться методика расчета подземных трубопроводов на прочность путем сопоставления несущей способности труб с результирующими данными по приведенным нагрузкам при различных условиях работы трубопровода.

4.1.4 В качестве нагрузок, действующих на подземный трубопровод из труб ВЧШГ, следует принимать:

- внутреннее давление транспортируемой воды;

- давление грунтовой засыпки;

- давление подвижных транспортных средств, передающееся на трубопровод через фунт;

- собственный вес трубопровода;

- массу транспортируемой воды.

4.1.5 Таблицы с результатами расчетов, проведенных в соответствии с рекомендуемой методикой при различных сочетаниях действующих на трубопровод нагрузок, должны содержать значения допустимого внутреннего давления воды, исходя из несущей способности труб на прочность и водонепроницаемость при укладке трубопровода:

- в траншеях с вертикальными стенками на плоское основание;

- в грунтах шести категорий (пески крупные, мелкие, пылеватые, сухие, суглинки, глины);

- на глубинах от 1,0 до 3,0 м, считая от верха трубы;

- на грунты и основания средней прочности при нормальной степени уплотнения засыпки;

- при действии транспортной нагрузки Н-18.

4.1.6 Расчет необходимо производить на совместное (комбинированное) воздействие внутреннего давления и внешних нагрузок, учитывая следующие случаи:

- на трубопровод действует внутреннее давление воды и внешняя нагрузка от давления грунта;

- на трубопровод действует внутреннее давление воды при гидравлическом ударе и внешняя нагрузка от давления грунта.

В качестве расчетного принимается случай, когда трубопровод подвергается наибольшему силовому воздействию.

4.1.7 Коэффициент перегрузки для определения расчетных нагрузок на трубу принимается равным:

- для вертикального давления грунта - 1,2;

- для горизонтального давления - 0,8;

- для вертикального давления транспорта (колонны автомобилей Н-18) - 1,4.

Величины остальных коэффициентов принимаются равными 1.

Учет внутреннего давления транспортируемой воды

4.1.8 Величина внутреннего давления воды в трубопроводе устанавливается на основании гидравлических расчетов с учетом реальных данных проектирования.

Гидравлический расчет трубопроводов систем водоснабжения производится в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02 (приложение 10).

4.1.9 Величина расчетного внутреннего давления Р_р согласно СНиП 2.04.02, п. 8.22 принимается с учетом или без учета гидравлического удара. При отсутствии в проекте величины гидравлического расчетного давления испытательное давление Р_исп принимается в соответствии с п. 10 таблицы 5 (СНиП 3.05.04, п. 7.7) не более 0,6 заводского испытательного давления. При Р₀ = 5,0 МПа Р_исп для всех труб диаметрами 100-600 мм должно быть равно 3,0 МПа.

4.1.10 Величина рабочего давления не должна превышать: для труб под соединение «Тайтон» и «Универсал» - 1,6 МПа; для труб под соединение «ВРС»: 6,4 МПа (Д_у 100); 5,0 Мпа (Д_у 150); 4,0 МПа (Д_у 200); 3,5 МПа (Д_у 250); 3,0 МПа (Д_у 300), для труб с фланцевыми соединениями - до 4,0 МПа.

Расчет внешней приведенной нагрузки от грунта и транспорта

4.1.11 Расчетные вертикальные нагрузки от давления грунта:

Q₁^T=1,15 γ Н В K_тр ψ - укладка в траншее;                                   (4.1)

Q₁^н = 1,15 γ Н D_н K_н - укладка в насыпи.                                     (4.2)

4.1.12 Расчетные Горизонтальные нагрузки от давления грунта:

Q_1r = 0,8 γ H D_н K_трλ_тр,                                                                   (4.3)

Q_1r = 0,8 γ (H+D_н/2) D_н λ_н.                                                             (4.4)

4.1.13 Расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки от давления транспорта:

Q₂ = 1,4 q D_н μ K_н,                                                                          (4.5)

Q_2r = 1,0 q D_н λ.                                                                              (4.6)

4.1.14 Расчетные вертикальные нагрузки от собственной массы трубопровода и наполнителя:

Q₃ = 1,1 π λ_т h D_ср;                                                                          (4.7)

Q₄ = 0,25 π λ_н h D_н².                                                                       (4.8)

4.1.15 Максимальные расчетные изгибающие моменты в стенке лотка трубы при укладке трубопровода на плоское основание:

М = М_в^¢+М_в^²+М_r;                                                                             (4.9)

М_в^¢ = 0,235 (Q₁+Q₂) r_ср;                                                                  (4.10)

М_в^² = 0,18 (Q₃+Q₄) r_ср;                                                                    (4.11)

М_r = -0,125 (Q_1r+Q_2r) r_ср.                                                                (4.12)

 

4.1.16 Внешняя приведенная нагрузка, действующая на трубопровод,

.                                                                               (4.13)

В этих формулах:

D_н - наружный диаметр трубы, см;

Н - глубина засыпки труб, м;

γ - объемный вес грунта засыпки, тс/м³.

Значения γ лежат в пределах 1,7-1,9 тс/м³ и зависят от категории грунта;

В - ширина траншеи, наименьшая ширина траншеи составляет D_н + 600 мм.

4.1.17 Коэффициент K_тр, учитывающий действие сил трения между засыпкой и стенками трубы, определяется по таблице 4.1 в зависимости от категории грунтов и отношения H/D.

Таблица 4.1 - Значения коэффициента К_тр

4.1.18 Коэффициент ψ, учитывающий разгрузку трубы от бокового давления грунта засыпки, определяется по формуле

,                                                                    (4.14)

где Р_л - параметр, характеризующий жесткость трубопровода, определяемый по формуле

,                                                                         (4.15)

где Е - модуль упругости Юнга, для ВЧШГ - 1,7·10⁵ кгс/см²;

ν - коэффициент Пуассона, равный 0,3. Для трубопровода, прокладываемого звеньями, ν = 0;

χ - коэффициент выступания трубы, при опирании на плоское основание χ = 0,98;

Р_гр - параметр, характеризующий жесткость грунта засыпки, зависящий от модуля упругости грунта Р_гр = 0,125Е_гр.

4.1.19 Коэффициент концентрации давления грунта в насыпи K_н при укладке труб на ненарушенный грунт зависит от отношения H/D_н и прочности грунтов основания. Значения этого коэффициента лежат в пределах 1-1,4 при укладке труб на плоское основание.

4.1.20 Коэффициенты бокового давления грунта λ_тр и λ_н для грунтов Г-III...Г-V составляют 0,05-0,2.

4.2.21 Равномерно распределенное давление q (тс/м²) от наземного транспорта Н-18, передаваемое на трубы через грунт, принимается в зависимости от диаметра и глубины заложения труб и определяется по таблице 4.2.

Рассмотренные выше формулы по определению давления внешних нагрузок, определению изгибающих моментов от действия этих нагрузок справедливы при расчете труб на изгиб поперечного сечения трубы (кольца) внешними приведенными нагрузками с одновременным воздействием внутреннего давления. Эти формулы приняты по монографии проф. Г.К. Клейна «Расчет подземных трубопроводов» (М., 1969).

Для труб диаметром 100 м дополнительный расчет на поперечный изгиб от действия внешних нагрузок с одновременным воздействием внутреннего давления является поверочным.

Таблица 4.2 - Равномерно распределенное давление q (тс/м²) от транспортной нагрузки Н-18 при наружном диаметре трубопровода D_H, м

Внешние нагрузки и внутреннее давление

4.1.22 Значения внешней приведенной нагрузки от воздействия грунта и транспорта для труб диаметрами 100-300 мм следует принимать по таблицам 4.3-4.7. Здесь коэффициенты запаса прочности K_в = Q⁰/Q, где Q⁰ - несущая способность трубы, Q - внешняя приведенная нагрузка.

Таблица 4.3 - Значения внешней приведенной нагрузки Q, кН/м, действующей на трубопровод из труб диаметром 100 мм. Коэффициенты запаса прочности на внешнюю нагрузку (в скобках)

Таблица 4.4 - Значения внешней приведенной нагрузки Q, кН/м, действующей на трубопровод из труб диаметром 150 мм. Коэффициенты запаса прочности на внешнюю нагрузку (в скобках)

Таблица 4.5 - Значения внешней приведенной нагрузки Q, кН/м, действующей на трубопровод из труб диаметром 200 мм. Коэффициенты запаса прочности на внешнюю нагрузку (в скобках)

Таблица 4.6 - Значения внешней приведенной нагрузки Q, кН/м, действующей на трубопровод из труб диаметром 250 мм. Коэффициенты запаса прочности на внешнюю нагрузку (в скобках)

Таблица 4.7 - Значения внешней приведенной нагрузки Q, кН/м, действующей на трубопровод из труб диаметром 300 мм. Коэффициенты запаса прочности на внешнюю нагрузку (в скобках)

Оценивая отношение Q⁰/Q = K_в как коэффициент запаса прочности (Q⁰ - несущая способность, a Q - величина внешних нагрузок на разных уровнях засыпки), необходимо констатировать, что запас прочности для труб диаметром 100 мм в диапазоне залегания 1-3 м (в грунтах категории I-IV) составляет соответственно 14,7-12,5, для труб диаметром 300 мм на глубине 2 м - 2,7-4,0.

4.1.23 Величины запаса прочности K_в на внешнюю нагрузку при укладке труб на различные глубины при воздействии транспортной нагрузки Н-18 позволяют производить укладку труб на плоское основание.

4.1.24 Коэффициенты запаса прочности труб на внутреннее давление, равное Р⁰/Р_р = 5,0/1,6 = 1,2-3,1, где Р⁰ - давление водонепроницаемости (гидропрочности), гарантированное заводами-изготовителями, Р_р - допустимое рабочее давление. Для раструбных труб Р_р = 1,6 МПа, муфтовых и фланцевых - 4,0 МПа.

Расчет на прочность трубопроводов из ВЧШГ

4.1.25 Расчет труб из ВЧШГ производится как для жестких труб при работе материала труб в упругой стадии. Значения расчетного напряжения R_р = 300 МПа (30 кгс/мм²).

4.1.26 При совместном воздействии внешних приведенных нагрузок от грунта и транспорта и внутреннего гидравлического давления зависимость между ними является прямолинейной. Максимальные напряжения в стенке трубы в лотке и шелыге в этом случае суммируются.

В общем случае эта зависимость имеет вид

,                                                                          (4.16)

где Р_пр - величина внутреннего давления при Q_пр, МПа;

Q_пр - величина приведенной внешней нагрузки, кН;

Р⁰ - несущая способность трубы на внутреннее гидростатическое давление, МПа;

Q⁰ - несущая способность трубы на внешнюю приведенную нагрузку от грунта и транспорта, кН/м.

Значения Р⁰ получены по формуле

,                                                                                  (4.17)

где R_р = 300 МПа (при доверительной вероятности 0,999), расчетная прочность, МПа;

r₀ - внутренний радиус трубы, см;

h - толщина стенки трубы, см.

Значения Q⁰ получены по формуле

,                                                                          (4.18)

где b - условная длина трубы, равная 1 м;

r_с - радиус срединной поверхности трубы, см.

Значения Р⁰ и Q⁰ для труб из ВЧШГ приведены в таблице 4.8

Таблица 4.8 - Несущая способность на прочность труб из ВЧШГ на внешнюю нагрузку (Q⁰) и внутреннее давление (Р⁰)

В таблицах 4.9-4.13 приведены величины допускаемого внутреннего давления, исходя из условия прочности труб. Эти величины получены из уравнения (4.17).

Таблица 4.9 - Значения допускаемого внутреннего давления, МПа, для труб диаметром 100 мм из условия прочности

Таблица 4.10 - Значения допускаемого внутреннего давления, МПа, для труб диаметром 150 мм из условия прочности

Таблица 4.11 - Значения допускаемого внутреннего давления, МПа, для труб диаметром 200 мм из условия прочности

Таблица 4.12 - Значения допускаемого внутреннего давления, МПа, для труб диаметром 250 мм из условия прочности

Таблица 4.13 - Значения допускаемого внутреннего давления, МПа, для труб диаметром 300 мм из условия прочности