Transcript о методах расчета

Расчеты на прочность
трубопроводов тепловых сетей
к.т.н. Магалиф Виктор Яковлевич
Заместитель директора ООО «НТП
Трубопровод», г. Москва
n [email protected]
n http://www.truboprovod.ru
Программа «СТАРТ»
Расчет прочности и жесткости трубопроводов
Расчет трубопроводов различного назначения на прочность и
жесткость при статическом и циклическом нагружении
Программа «СТАРТ»
Назначение
По программе рассчитываются следующие
трубопроводы:
n надземные, подземные в канале, с участками,
защемленными в грунте (бесканальная
прокладка);
n плоские, пространственные, неразветвленные
и разветвленные, с замкнутыми контурами,
практически любой сложности;
n с различными конструкциями концевых и
промежуточных опор;
n с различными воздействиями (расширения от
температеуры и давления, сосредоточенные и
распределенные нагрузки, смещение опор,
растяжка - сжатие).
Программа «СТАРТ»
Назначение
Программа рассчитывает:
 самокомпенсирующиеся трубопроводы
(компенсация температурных расширений
обеспечивается гибкостью самой трассы)
 трубопроводы со специальными
компенсирующими устройствами: волнистыми
(сильфонными), линзовыми и сальниковыми
компенсаторами
Программа «СТАРТ»
Назначение
В расчете учитываются нелинейности,
обусловленные:
n трением в опорах скольжения;
n отклонением тяг подвесок от вертикального
положения;
n односторонними связями, присутствующими в
реальных конструкциях опор;
n взаимодействием трубопровода с грунтом на
участках бесканальной прокладки.
n при необходимости ПС осуществляет
автоматический подбор пружин упругих опор и
расчет их затяжки.
Новые нормативные документы
ГОСТ Р 55596-2013
СЕТИ ТЕПЛОВЫЕ.
Нормы и методы
расчета на
прочность и
сейсмические
воздействия
веден с 1.05.2014
Утратили силу:
СТО 10.001-2009
РД 10-400-01
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Термопласты – современные
материалы для тепловых сетей и
систем горячего водоснабжения
n Преимущества:
- небольшой удельный вес,
- хорошие тепло- и
электроизоляционные свойства,
- стойкость против коррозии.
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Недостатки
- более низкие, по сравнению с
металлами, характеристики
прочности
- неспособность противостоять
высоким температурам
n Область применения:
внутриквартальные теплопроводы
и трубопроводы ГВС
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Гибкие - геометрически
изменяемые. Каждому виду нагрузки
здесь соответствует своя форма
деформации.
n Жесткие - геометрически не
изменяемые. Форма меняется
только в результате малых
деформаций элементов
конструкции.
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Допускаемые напряжения
определяется по эталонным кривым
длительной прочности
n Специфика состоит в том, что эти
напряжения зависят от
температуры в довольно узком
диапазоне ее изменения.
n Например, при разности
температуры всего 10°С
допускаемые напряжения могут
меняться на 30%.
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Эталонные
кривые
длительной
прочности
для
пропилена
марки PPR80
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Для каждой температуры Тi
допускаемое напряжение σi,
умножается на коэффициент запаса
n Затем определяется время
непрерывного действия ti, которое
материал может выдержать до
разрушения.
n Далее рассчитываются суммарная
повреждаемость и срок службы
трубопровода при переменном
температурном режиме
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n Если этот срок не соответствует
заданному, процедура поиска
допускаемого напряжения
продолжается, пока требуемый срок
не будет получен.
n Для гибких трубопроводов на этом
оценка прочности заканчивается
n Для жестких трубопроводов
допускаемое напряжение служит
критерием оценки несущей
способности трубопровода как
конструкции.
Трубопроводы из полимерных
материалов (термопластов)
n В настоящее время разрабатывается
СТО на трубопроводы тепловых
сетей и горячего водоснабжения из
термопластов на основе ГОСТ Р
52134-2003*.
n СТО предназначено для расчета на
прочность как гибких, так и жестких
трубопроводов
n Реализация в ПС Старт намечена на
первое полугодие следующего года.
Трубопроводы из армированного
стеклопластика
n По сравнению с не армированными
трубопроводами из термопластов
обладают более высокой
прочностью.
n Существенная особенность –
материал ортотропный: упругие
свойства продольном и поперечном
направлениях различны.
n В зарубежной практике для оценки
прочности используется стандарт ISO
14692 для трубопроводов нефтяной и
газовой промышленности.
Трубопроводы из армированного
стеклопластика
Осевые напряжения
Огибающая отказов
 aeff , p
 sa (1:1)
 sh (1:1)
 al (0:1)
f scale
 al (1:1)
 hl (1:1)
 sa (0:1)
 sa (2:1)
 sh (2:1)
 al (2:1)
 hl (2:1)
f2
 ap
2
3
A1 A2 A3
 ab
1
4
5
 heff , p
Кольцевые напряжения
1 – реальная кратковременная огибающая отказов, 2 – идеализированная
кратковременная огибающая отказов, 3 – идеализированная долговременная
огибающая отказов, 4 – нефакторизованная расчетная огибающая отказов, 5 факторизованная расчетная долговременная огибающая отказов
Трубопроводы из армированного
стеклопластика
 heff , p
 aeff , p

Критериями оценки прочности являются
эффективные напряжения в сечении
трубопровода
 heff  A1 A2 A3 f 2 hl(2:1)

 aeff  A1 A2 A3 f 2 al(0:1)
Разработку СТО для трубопроводов
тепловых сетей из армированного
стеклопластика (в том числе с ППУ –
изоляцией) планируется завершить в
первом квартале следующего года.
 Реализация в ПС Старт планируется во
втором полугодии следующего года
Работа с проектироывщиками
n На сегодня у программы Старт около 2000
конечных пользователей. Примерно
половина из них – это тепловые сети.
n Применение программы сделало расчеты
прочности и надежности сложных
трубопроводов общедоступными
n «Камнем преткновения» стала
недостаточная квалификация рядового
пользователя
n В течение года через три
сертифицированных учебных центра
переподготовку проходят около 100
специалистов – проектировщиков
тепловых сетей.
Работа с надзорными органами
n В настоящее время строительство,
реконструкция и эксплуатация тепловых
сетей находятся в ведении
Ростехнадзора.
n Но практика общения проектных
организаций с его отделениями в регионах
различна.
n Требования инспекторов к оценке
прочности в ряде случаев не вполне
обоснованы.
n Образовательная работа должна вестись и
на этом фронте