Выбор и расчет защитного футляра (кожуха)

Определяет диаметр защитного футляра по формуле
Dк=Dн20,9∙Dн-85, (1)
где Dн – наружный диаметр трубопровода.
Подставляя исходные данные, получим
Dк=102020,9∙1020-85=1248 мм.
Для прокладки футляра принимаем трубы Челябинского трубного завода Dк=1220 мм, изготовленные по ТУ-14-3Р-04-94 из стали 12ГСБ.
Таблица 1 – Характеристика трубы
Наружный диаметр, мм Номинальная толщина стенки, мм Характеристика материала труб Коэффициент надежности по материалу, k2
Поставщик труб, №№ технических условий
Марка стали σвр, МПа σт, МПа
1220 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 12ГСБ 550 380 1,4 ЧТЗ, ТУ-14-3Р-04-94
Определяем расчетное сопротивление материала футляра по формуле
R2=R2н∙mk2∙kн, (2)
где R2н – нормативное сопротивление сжатию металла труб, равное минимальному значению предела текучести;
m – коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый по СП 36.13330;
k2 – коэффициент надежности по материалу, зависящий от метода изготовления трубы;
kн – коэффициент надежности по назначению, зависящий от рабочего давления и диаметра; согласно СП 36.13330.
Подставляя данные, получим
R2=380∙0,91,4∙1=244 МПа.
Определяем ширину свода обрушения по формуле
B=Dк1+tg45°-φгр2, (3)
где φгр – угол внутреннего трения грунта, принимаем по таблице 2.
Таблица 2 – Значения физико-механических характеристик грунтов
Грунт Удельный вес грунта γгр, кН/м3 Угол внутреннего трения φгр, градус Коэффициент крепости, fкр
Коэффициент постели при сжатии k0, МН/м3
Насыпной 17 27 0,5 5-30
Подставляя данные, получим
B=1,221+tg45°-27°2=1,97 м.
Определяем высоту свода обрушения по формуле
hсв=B2∙fкр, (4)
где fкр – коэффициент крепости грунта, принимаем по таблице 2.
Подставляя данные, получим
hсв=1,972∙0,5=1,97 м.
Так как hсв<H (1,97 м < 2,1 м), над футляром образуется свод естественного обрушения.
Определяем значения расчетной вертикальной нагрузки от действия грунта и расчетную величину бокового давления грунта по формулам
qгр.в=nгр∙γгр.ср∙hсв, (5)
где nгр – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаем nгр=1,2;
γгр.ср – средний удельный вес грунта в естественном состоянии, принимаем по таблице 2.
qгр.б=nгр∙γгр.ср∙hсв+DК2∙tg245-φгр2, (6)
Подставляя данные, получим
qгр.в=1.2∙17∙1.97=40,2 кПа.
qгр.б=1,2∙17∙1,97+1,222∙tg245-272=19,7 кПа.
Вычисляем момент инерции полотна дороги по формуле
Iп=b∙hпк212, (7)
где b – единичная ширина полотна дороги, принимаем равной 1;
hпк - толщина покрытия дороги, hпк=0,12 м.
Подставляя данные, получим
Iп=1∙0,12312=0,000144 м4.
7 . Определяем цилиндрическую жесткость полотна дороги по формуле
Dп=Eп∙Iп1-μ2, (8)
где Eп – модуль упругости материала полотна дороги, Eп=2,1∙107 кПа;
μ – коэффициент Пуассона, μ=0,3