Расчёт трубопровода на устойчивость

Рассчитаем устойчивость трубопровода, сооружаемого на болоте при балластировки трубопровода винтовыми анкерными устройствами, приняв следующие исходные данные:

D_н*д=1020*14 мм;

площадь поперечного сечения стенок труб F:

F=р/4(D_н²-D_в²)=0,75*(102²-99,5²)=395,44 (см²).

Осевой момент инерции поперечного сечения трубопровода W:

W=2*I/102=р/64*(D_н⁴-D_в⁴)=2*0,049*(102⁴-99,5⁴)/102=9827,15 (см³).

собственный вес трубы q_св:

q_св = n_св*г_ст*F=1.1*0.785=341,46 (кгс/м) расчётное сопротивление материала труб R₂:

R₂ = R₂⁽ⁿ⁾*m/k₂*k_н=40*0,75/1,15*1,05=24,84 (кгс/м) расчётный вес продукта на воздухе, дополнительных обустройств в воде, а также облединения в воде при транспортировке продукта с отрицательной температурой q_доп:

q_доп=P*D_в²=54*0,995²=53,46 (кгс/м) вес изоляционного покрытия q_из:

q_из=q_л+q_бр=8,7 кгс/м толщина изоляционного покрытия.

д_из=0,65 мм диаметр трубы с изоляционным покрытием.

D_из=D_н+2*д_из=1020+2*0,65=1021,3 (мм) объёмный вес воды с учётом растворённых солей и взвешенных частиц грунта.

г_в=1100 кгс/м³

примем число анкеров в одном анкерном устройстве Z_анк=2; коэффициент условий работы анкерного устройства m_анк=0,5; грунт 11 категории; коэффициент несущей способности грунта k_гр=1; диаметр лопасти D_л=600 мм; максимальная (критическая) нагрузка на один винтовой анкер N_анк=12 000 кгс.

Расчётное усилие (допускаемая нагрузка) определяется по формуле:

Б_анк=Z_анк*k_гр*m_анкN_анк,.

Б_анк=2*1*0,5*1200=1200 (кгс) Расстояние между анкерами:

L_а=Б_анк/Б=1200/1*(1,05*0,8*1,0213²*1100−8,7−341,46−53,46)=12,14 (м) Объём воды, вытесненной 1 м трубы с учётом изоляции:

V_в=р*(1,02+2*0,65)²/4=0,819 (м³).

Положительная плавучесть:

Р_пл=1100*0,819−341,46−8,7=550,74 (кгс/м) = 5,507 (кгс/см) Дополнительно определяем расстояние между анкерами из условия прочности:

L_а=(12*2484*9827,15/5,507)^½=7293,3 (см)=72,93 (м).

72,93 м12,14 м, т. е. условие обеспечения прочности трубопровода выполняется.