Таблица напряжений в трубопроводе

Таблицы напряжений выглядят по разному, в зависимости от выбранного в общих данных нормативного документа и режима расчета:

Описание таблицы напряжений, для режима распространения сейсмических норм в грунте приведено в соответствующем разделе.

В таблице "напряжения в трубопроводе" выдаются результаты по тем расчетным состояниям, которые являются обязательными для соответствующего нормативного документа.

Могут быть показаны напряжения как для каждого отдельного рабочего режима, так и максимальные напряжения из всех режимов, чтобы оценить работу трубопровода в целом во всех режимах. Максимальные напряжения и соответствующие им допускаемые напряжения в каждой ячейке выдаются из того режима, в котором отношение расчетного напряжения к допускаемому имеет наибольшее значение.

Напряжения рассчитываются в прямых трубах (в начале и конце каждого участка), отводах (в начале и конце) и тройниках (в трех сечениях). См. раздел "внутренние усилия в участках трубопровода". Поэтому для более точного вычисления напряжений следует разбивать длинные участки (вводить промежуточные узлы), защемленные в грунте (длиной более 150 диаметров). Также рекомендуется вводить промежуточные узлы в середине пролета между опорами на надземных участках для более точного вычисления напряжений.

Если условия прочности не выполняются, соответствующая ячейка закрашивается красным цветом, а в последней графе таблицы появляется номер примечания, текст которого можно прочитать, подведя курсор к этому номеру (см. рис. ниже). В распечатке тексты примечаний располагаются внизу под таблицей. При соблюдении условий прочности графа «примечания» остается пустой.

Критерии прочности по РД 10-249-98 п. 5.1 и 5.2

Кнопка

Параметр

Описание

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок (I этап расчета)

Допускаемое напряжение от весовых нагрузок

1.1[σ]раб

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии (II этап расчета)

В соответствии с требованиями РД 10-249-98, п. 5.2 для низкотемпературных трубопроводов напряжения в рабочем и холодном состоянии от всех воздействий не определяются и не оцениваются.

Допускаемое напряжение для всех воздействий в рабочем состоянии

1.5[σ]раб. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии (IV этап расчета)

В соответствии с требованиями РД 10-249-98, п. 5.2 для низкотемпературных трубопроводов напряжения в рабочем и холодном состоянии от всех воздействий не определяются и не оцениваются.

Допускаемое напряжение для всех воздействий в холодном состоянии

1.5[σ]20. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Повреждаемость

При расчетах по п. 5.1 (оценка циклической прочности) суммарная повреждаемость (III этап расчета) равна

Расчетная амплитуда напряжений

Расчетная амплитуда напряжений (п. 5.2.7.3)

В соответствии с требованиями РД 10-249-98, п. 5.2 для высокотемпературных трубопроводов оценка усталостной прочности не производится, поэтому расчетная и допускаемая амплитуды не вычисляются.

Допускаемая амплитуда напряжений

Допускаемая амплитуда напряжений (п. 5.2.7.3):

Расчетное количество циклов не может быть менее 3000, поэтому амплитуда всегда задается не менее чем при 3000 циклах.

В соответствии с требованиями РД 10-249-98, п. 5.2 для высокотемпературных трубопроводов оценка усталостной прочности не производится, поэтому расчетная и допускаемая амплитуды не вычисляются.

[σ]раб - допускаемое напряжение при рабочей температуре Tраб, [σ]20 - допускаемое напряжение при нормальной температуре

Критерии прочности по ГОСТ Р 55596-2013 и ГОСТ 32388-2013, режим ПДН

Кнопка

Параметр

Описание

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Допускаемое напряжение от весовых нагрузок

1.1[σ]раб

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Соблюдение условий прочности от всех воздействий в рабочем и холодном (при наличии растяжки) состояниях обязательно только для труб и не обязательно для отводов и тройников (врезок)

Допускаемое напряжение для всех воздействий в рабочем состоянии

1.5[σ]раб. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Соблюдение условий прочности от всех воздействий в рабочем и холодном (при наличии растяжки) состояниях обязательно только для труб и не обязательно для отводов и тройников (врезок)

Допускаемое напряжение для всех воздействий в холодном состоянии

1.5[σ]20. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Эквивалентное напряжение от всех воздействий  при испытаниях

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок при испытаниях

Допускаемое напряжение  от всех воздействий при испытаниях

1.5[σ]исп

Для тройников, отводов и переходов 1.5([σ]исп+[σ]20)

Размах напряжений при переходе из рабочего в холодное состояние

Размах напряжений при переходе из рабочего в холодное состояние

Допускаемый размах напряжений

Минимальное значение из двух величин

1.5([σ]20+[σ]раб)

и

 

Допускаемое эквивалентное число полных циклов для трубопровода

Допускаемое эквивалентное число полных циклов

[σ]раб - допускаемое напряжение при рабочей температуре Tраб, [σ]20 - допускаемое напряжение при нормальной температуре

Критерии прочности по ГОСТ Р 55596-2013 и ГОСТ 32388-2013, режим ПДКОН

Следует иметь в виду, что режим ПДН является обязательным для ГОСТ Р 55596-2013. При этом учитываются только постоянные и длительные временные нагрузки. Режим ПДК является дополнительным. Допускаемые напряжения при этом принимаются выше, но должны обязательно учитываться дополнительные нагрузки (кратковременные).

Кнопка

Параметр

Описание

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Допускаемое напряжение от весовых нагрузок

1.5[σ]раб. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Допускаемое напряжение для всех воздействий в рабочем состоянии

1.9[σ]раб. В случае, когда согласно нормам напряжения не проверяются, выводится "Нет"

Для тройников, отводов и переходов 1.5([σ]раб+[σ]20)

ГОСТ 32388-2013 Пластиковые трубопроводы

Кнопка

Параметр

Описание

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Допускаемое напряжение от весовых нагрузок

Kу - коэффициент условий работы трубопровода

Kc - коэффициент прочности соединения труб и деталей

Kх - коэффициент химической стойкости

Kп - коэффициент условий прокладки

- нормативное длительное сопротивление разрушению

где коэффициенты A,B,G,J - характеристики материала из базы данных по материалам,

- срок службы, заданный в общих данных,

- рабочая температура, задаваемая в свойствах участка,

- соответствующий рабочей температуре коэффициент запаса из базы данных по материалам.

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Допускаемое напряжение для всех воздействий в рабочем состоянии

Kт - коэффициент для самоуравновешенных нагрузок

Kц - коэффициент циклической прочности

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Допускаемое напряжение для всех воздействий в холодном состоянии

Вычисляется аналогично допускаемым напряжениям от всех воздействий, но

- монтажная температура, задаваемая в общих данных,

- соответствующий монтажной температуре коэффициент запаса из базы данных по материалам.

Эквивалентное напряжение от всех воздействий  при испытаниях

Эквивалентное напряжение от весовых нагрузок при испытаниях

Допускаемое напряжение от всех воздействий при испытаниях

Kу=1, Kх=1, Kп=1

= 24 часа

- температура испытаний, задаваемая в общих данных

= коэффициент запаса прочности из базы данных по материалам для испытаний

Эквивалентное напряжение от не самоуравновешенных кратковременных нагрузок (режим ПДКОН)

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии от кратковременных нагрузок (режим ПДКОН)

Допускаемое напряжение

Kу=1, Kх=1, Kп=1

= 24 часа

- рабочая температура, задаваемая в свойствах участка,

= коэффициент запаса прочности из базы данных по материалам для ПДКОН (max2)

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии от кратковременных нагрузок (режим ПДКОН)

Эквивалентное напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии от кратковременных нагрузок (режим ПДКОН)

Допускаемое напряжение

Kу=1, Kх=1, Kп=1

= 24 часа

- рабочая температура, задаваемая в свойствах участка,

= коэффициент запаса прочности из базы данных по материалам для ПДКОН (max2)

Критерии прочности по СНиП 2.05.06-85 / СП 36.13330.2012 / СП 33.13330.2012

К сожалению, критерии прочности, приведенные в СНиП 2.05.06-85 обладают существенными недостатками, связанными с тем, что документ разрабатывался в основном для линейной части. А именно: в стандарте не учитываются касательные напряжения от кручения и отсутствует методика расчета тройников и отводов. Если же расчетная схема трубопровода представляет собой пространственную стержневую конструкцию (сложные узлы трубопровода, обвязка насосных или компрессорных станций), то касательные напряжения от кручения могут существенно влиять на прочность, а также необходимо производить оценку прочности отводов и тройников.

Автором СНиП 2.05.06-85 Айнбиндером А.Б. была выполнена доработка, суть которой состоит во введении дополнительных критериев, учитывающих касательные напряжения от кручения. В таком виде они и реализованы в СТАРТ-ПРОФ и позволяют оценивать прочность произвольных пространственных систем трубопроводов.

Таблица напряжений для СНиП 2.05.06-85 выглядит следующим образом:

 

Кнопка

Параметр

Описание

Кольцевое напряжение расчетное и допускаемое

Для любых трубопроводов п. 8.22 формула (12), п. 8.63 формула (59) СНиП 2.05.06-85, п. 12.3 формула (10), п. 12.8.1 формула (51) СП 36.13330.2012:

Кольцевое напряжение нормативное и допускаемое

Для подземных труб условие п. 8.26 формула (30) СНиП 2.05.06-85, п. 12.4.2 формула (12) СП 36.13330.2012:

Продольное осевое напряжение расчетное и допускаемое

п. 8.24 формула (15) СНиП 2.05.06-85:

,

N - усилие из расчета на расчетные нагрузки с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и с учетом распорных усилий от давления

В СП 36.13330.2012 данное условие прочности отсутствует, но по личной рекомендации автора СНиП 2.05.06-85 Айнбиндера А.Б. (в 2015 году) проверка этого условия была сохранена в СТАРТ-ПРОФ для СП 36.13330.2012.

Продольное фибровое напряжение (приведенное)

Максимальное фибровое эквивалентное напряжение в крайних волокнах сечения, вычисляется отдельно для сжатой и отдельно для растянутой зоны поперечного сечения

  • Для надземных труб (п. 8.34 формула (42) с учетом примечания 1 п. 8.35 СНиП 2.05.06-85, п. 12.5.2 формула(33) СП 36.13330.2012) используется условие:

,

,

что аналогично условию

отличие заключается только в дополнительном учете касательного напряжения от кручения.

Также коэффициент кси4 с учетом касательных напряжений от кручения может быть записан в виде:

Продольные напряжения вычисляются по формуле

усилия определяются из расчета на расчетные нагрузки (с учетом коэффициентов надежности по нагрузке).

N - продольная сила, вычисленная с учетом распорных усилий от внутреннего давления. Добавка от давления получается автоматически и отличается для защемленных и не защемленных труб.

,

,

что аналогично условию

,

отличие заключается только в дополнительном учете касательного напряжения от кручения.

Коэффициент кси3 с учетом касательных напряжений от кручения может быть записан в следующем виде:

усилиям определяются из расчета на нормативные нагрузки (без учета коэффициентов надежности по нагрузке).

,

где - максимальные нормативные эквивалентные напряжения, вычисляются по специализированной методике с учетом геометрических размеров отводов и тройников. Напряжения вычисляются по усилиям, полученным из расчета на нормативные нагрузки (без учета коэффициентов надежности по нагрузке)

  • Для отводов в СНиП 2.05.06-85 и СП 36.13330.2012 отсутствуют какие-либо указания. В программе используется та же формула, что и для тройников

  • В режиме строительства допускаемые напряжения принимаются согласно 10.4.3 СП 86.13330.2014

0.8R2н при s/D > 1/30

0.7R2н при 1/30 >= s/D > 1/80

0.6R2н при s/D <= 1/80

Расчетное сопротивление R1

Расчетное сопротивление по пределу прочности

Расчетное сопротивление R2

Расчетное сопротивление по пределу текучести

 

- для надземных трубопроводов (воздушной прокладки), - для трубопроводов, защемленных в грунте, - для тройников и отводов

 

ГОСТ Р 55989-2014

Продольное напряжение в трубе от осевой силы, вызванной температурными расширениями, весом и прохождением сейсмической волны должны быть меньше предела текучести

 

ГОСТ Р 55990-2014

Продольное напряжение в трубе от осевой силы, вызванной температурными расширениями, весом и прохождением сейсмической волны должны быть меньше предела текучести

 

СП 284.1325800.2016

 

Критерии прочности по ISO 14692:2002

 

Полная огибающая отказов

1 – реальная кратковременная огибающая отказов, 2 – идеализированная кратковременная огибающая отказов, 3 – идеализированная долговременная огибающая отказов, 4 – нефакторизованная расчетная огибающая отказов,  – факторизованная расчетная долговременная огибающая отказов

Упрощенная огибающая отказов

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

Упрощенная огибающая отказов для соединительных деталей и стыков при r=1

1 – линия соотношения напряжений от давления (2:1), 3 – идеализированная долговре-менная огибающая отказов, 4 – нефакторизованная расчетная огибающая отказов, 5 – фак-торизованная расчетная долговременная огибающая отказов

Упрощенная огибающая отказов для соединительных деталей и стыков при r>1

1 – линия соотношения напряжений от давления (2:1), 3 – идеализированная долговре-менная огибающая отказов, 4 – нефакторизованная расчетная огибающая отказов, 5 – факторизованная расчетная долговременная огибающая отказов

Кнопка

Параметр

Описание

Напряжение от весовых нагрузок Sheff

Кольцевое эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Допускаемое от весовых нагрузок [Sh]

Для труб , для деталей . Коэффициент принимается 0.67, коэффициент при рабочей температуре

Напряжение от весовых нагрузок Saeff

Осевое эквивалентное напряжение от весовых нагрузок

Допускаемое от весовых нагрузок [Sa]

Коэффициент принимается 0.67, коэффициент при рабочей температуре

Для труб при использовании полной огибающей отказов:

 

если

 

если

 

Для труб при использовании упрощенной огибающей отказов:

Для деталей при r1:

Для деталей при r>1:

Напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии Sheff

Рассчитывается аналогично, но от всех воздействий в рабочем состоянии

Допускаемое от всех воздействий в рабочем состоянии [Sh]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при рабочей температуре

Напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии Saeff

Рассчитывается аналогично, но от всех воздействий в рабочем состоянии

Допускаемое от всех воздействий в рабочем состоянии [Sa]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при рабочей температуре

Напряжение от всех воздействий в холодном состоянии Sheff

Рассчитывается аналогично, но от всех воздействий в холодном состоянии

Допускаемое от всех воздействий в холодном состоянии [Sh]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при монтажной температуре

Напряжение от всех воздействий в холодном состоянии Saeff

Рассчитывается аналогично, но от всех воздействий в холодном состоянии

Допускаемое от всех воздействий в холодном состоянии [Sa]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при монтажной температуре

Напряжение от всех воздействий в состоянии испытаний Sheff

Рассчитывается аналогично, но для состояния испытаний

Допускаемое от всех воздействий в состоянии испытаний [Sh]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при температуре испытаний

Напряжение от всех воздействий в состоянии испытаний Saeff

Рассчитывается аналогично, но для состояния испытаний

Допускаемое от всех воздействий в состоянии испытаний [Sa]

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при температуре испытаний

 

ISO 14692:2017

Кнопка

Параметр

Описание

Напряжение от весовых нагрузок

Коэффициент принимается 0.67, коэффициент при рабочей температуре

- кольцевое изгибное напряжение, вычисляемое по МКЭ

Для труб при использовании полной огибающей отказов:

Для труб при использовании упрощенной огибающей отказов:

Напряжение от всех воздействий в рабочем состоянии

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при рабочей температуре

Напряжение от всех воздействий в холодном состоянии

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при монтажной температуре

Напряжение от всех воздействий в состоянии испытаний

Рассчитывается аналогично, но коэффициент принимается 0.83, коэффициент при температуре испытаний

 

Примечания

Примечание

Нормативный документ

Описание

N218

Температурный перепад превышает предельный

СНиП 2.05.06-85 / СП 36.13330.2012

Не выполнено условие прочности

N219

Недостаточна толщина стенки

СНиП 2.05.06-85 / СП 36.13330.2012

Не выполнено условие прочности ,

N221

Конструкция не удовлетворяет условиям прочности

СНиП 2.05.06-85 / СП 36.13330.2012

Не выполнено одно из условий прочности , ,

N265

Условия прочности от веса в рабочем состоянии не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие прочности σрасчетное≤[σ]допускаемое

N268

Условия прочности от всех воздействий в рабочем состоянии не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие прочности σрасчетное≤[σ]допускаемое

N269

Условия прочности от всех воздействий в холодном состоянии не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие прочности σрасчетное≤[σ]допускаемое

N284

Условия циклической прочности не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие циклическое прочности

N676

Условия местной устойчивости при испытании не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие устойчивости

N677

Условия местной устойчивости от всех воздействий в рабочем состоянии не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие устойчивости

N678

Условия местной устойчивости от всех воздействий в холодном состоянии не выполнены

Все остальные

Не выполнено условие устойчивости

Доступ из меню

После выполнения расчета: Результаты > Напряжения в трубопроводе