Научная статья на тему 'Предложения по корректировке расчетных положений, касающихся вопросов укладки и балластировки обетонированного трубопровода'

Предложения по корректировке расчетных положений, касающихся вопросов укладки и балластировки обетонированного трубопровода Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
77
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЕТОНИРОВАННАЯ ТРУБА / CONCRETE WEIGHT COATED PIPE / РАДИУС УПРУГОГО ИЗГИБА / ELASTIC BEND RADIUS / ПОРОГОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОЛЩИНЫ БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ / CONCRETE COATING THICKNESS THRESHOLD VALUE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Великоднев В. Я., Погребняков П. В., Котишевский Г. В., Миклуш А. С., Подвойский А. О.

При строительстве подводных переходов - сложных, опасных и ответственных сооружений -особое значение имеют надежность и эксплуатационная безопасность. В связи с этим подводные переходы, как правило, строят с использованием труб, покрытых бетонным балластным покрытием, которое обеспечивает защиту магистрального трубопровода от механических повреждений. Основные расчетные положения, связанные с расчетом на прочность и устойчивость стального трубопровода (без бетонного покрытия) в различных условиях и на различных этапах строительства, подробно изложены в литературе, включая отечественные и зарубежные нормативные документы. Вместе с тем к стальным обетонированным трубопроводам в силу особенностей распределения полей напряжений и деформаций в зоне трубопровода без бетонного покрытия классические расчетные положения и методики не применимы. Многие вопросы, связанные с укладкой трубопровода из стальных обетонированных труб и расчетом устойчивости его положения против всплытия, недостаточно освещены в литературе, в частности: расчет минимально допустимого безопасного радиуса упругого изгиба обетонированного трубопровода и верхней границы радиуса упругого изгиба обетонированного трубопровода для вычисления интенсивности нагрузки от упругого отпора грунта методом последовательных приближений; расчет толщины бетонного покрытия обетонированного трубопровода с учетом влияния необетонированных концов трубы на отрицательную плавучесть трубопровода; выбор способа обеспечения отрицательной плавучести обетонированного трубопровода посредством увеличения толщины бетонного покрытия или посредством увеличения плотности бетонной смеси. В настоящей работе предлагаются решения указанных вопросов и рекомендации по корректировке отдельных расчетных положений ряда нормативных документов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Великоднев В. Я., Погребняков П. В., Котишевский Г. В., Миклуш А. С., Подвойский А. О.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Practical recommendations for adjusting the calculated provisions relating to the laying and ballasting of the pipeline with concrete weight coating

The reliability and operational safety are of particular importance in the construction of underwater transitions - complex, dangerous and responsible structures. In this connection, the underwater transitions are usually built with using the pipes with concrete ballast coating, which protects the main pipeline from mechanical damage. The main design provisions related to the calculation of the strength and stability of the steel pipeline (without concrete coating) under different conditions and at various stages of construction are detailed in the literature, including domestic and foreign regulatory documents. At the same time, the classical design positions and procedures are not applicable for the steel pipelines with concrete coating due to the specific features of distribution of stress and strain fields in the pipeline zone without a concrete coating. Many issues, related to the laying of the pipeline from steel encased pipes and the calculation of the stability of its position against surfacing, are insufficiently reviewed in the literature, in particular: the calculation of the minimum allowable safe radius of the elastic bending of the pipeline with concrete coating and the upper boundary of the radius of the elastic bend; the calculation of the thickness of the concrete coating of the concrete pipe, taking into account the pipe ends without concrete coating; the choice of a method for ensuring the negative buoyancy of the pipeline with concrete coating by increasing the thickness of the concrete coating or by increasing the density of the concrete mixture. The article presents the solutions of these issues and the recommendations for adjusting individual calculation provisions of a number of normative documents.

Текст научной работы на тему «Предложения по корректировке расчетных положений, касающихся вопросов укладки и балластировки обетонированного трубопровода»

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО КОРРЕКТИРОВКЕ РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, КАСАЮЩИХСЯ ВОПРОСОВ УКЛАДКИ И БАЛЛАСТИРОВКИ ОБЕТОНИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

УДК 621.644.07

В.Я. Великоднев, д.т.н., ООО «Трубные инновационные технологии» (Москва, РФ), [email protected]

П.В. Погребняков, АО «Газпром СтройТЭК Салават» (Москва, РФ),

[email protected]

Г.В. Котишевский, ООО «Интеллект Альянс» (Москва, РФ),

[email protected]

А.С. Миклуш, к.т.н., АО «Газпром СтройТЭК Салават»,

[email protected]

А.О. Подвойский, к.т.н., АО «Газпром СтройТЭК Салават»,

[email protected]

При строительстве подводных переходов - сложных, опасных и ответственных сооружений -особое значение имеют надежность и эксплуатационная безопасность. В связи с этим подводные переходы, как правило, строят с использованием труб, покрытых бетонным балластным покрытием, которое обеспечивает защиту магистрального трубопровода от механических повреждений. Основные расчетные положения, связанные с расчетом на прочность и устойчивость стального трубопровода (без бетонного покрытия) в различных условиях и на различных этапах строительства, подробно изложены в литературе, включая отечественные и зарубежные нормативные документы. Вместе с тем к стальным обетонированным трубопроводам в силу особенностей распределения полей напряжений и деформаций в зоне трубопровода без бетонного покрытия классические расчетные положения и методики не применимы. Многие вопросы, связанные с укладкой трубопровода из стальных обетонированных труб и расчетом устойчивости его положения против всплытия, недостаточно освещены в литературе, в частности: расчет минимально допустимого безопасного радиуса упругого изгиба обетонированного трубопровода и верхней границы радиуса упругого изгиба обетонированного трубопровода для вычисления интенсивности нагрузки от упругого отпора грунта методом последовательных приближений; расчет толщины бетонного покрытия обетонированного трубопровода с учетом влияния необетонированных концов трубы на отрицательную плавучесть трубопровода; выбор способа обеспечения отрицательной плавучести обетонированного трубопровода посредством увеличения толщины бетонного покрытия или посредством увеличения плотности бетонной смеси. В настоящей работе предлагаются решения указанных вопросов и рекомендации по корректировке отдельных расчетных положений ряда нормативных документов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОБЕТОНИРОВАННАЯ ТРУБА, РАДИУС УПРУГОГО ИЗГИБА, ПОРОГОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОЛЩИНЫ БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ.

Подводные переходы, как правило, строят с использованием труб, покрытых бетонным балластным покрытием. В числе прочего это покрытие обеспечивает защиту магистрального трубопровода от механических повреждений. Основные рас-

четные положения, связанные с расчетом на прочность и устойчивость стального трубопровода (без бетонного покрытия) в различных условиях и на различных этапах строительства, подробно изложены в литературе, включая отечественные и зарубеж-

ные нормативные документы, например СП 36.13330.2012 [1], СП 86.13330.2014 [2], ГОСТ Р 54382-2011 [3], DNV-0S-F101 [4].

Вместе с тем классические расчетные положения и методики для обетонированных трубопроводов не применимы в силу

Velikodnev V.Ya., Doctor of Sciences (Engineering), Pipe Innovation Technologies LLC (Moscow, Russian Federation), [email protected]

Pogrebnyakov P.V., Gazprom StroyTEK Salavat JSC (Moscow, Russian Federation), [email protected] Kotishevskiy G.V., Intellect Alliance LLC (Moscow, Russian Federation), [email protected] Miklush A.S., Candidate of Sciences (Engineering), Gazprom StroyTEK Salavat JSC,

[email protected]

Podvoyskiy A.O., Candidate of Sciences (Engineering), Gazprom StroyTEK Salavat JSC,

[email protected]

Practical recommendations for adjusting the calculated provisions relating to the laying and ballasting of the pipeline with concrete weight coating

The reliability and operational safety are of particular importance in the construction of underwater transitions - complex, dangerous and responsible structures. In this connection, the underwater transitions are usually built with using the pipes with concrete ballast coating, which protects the main pipeline from mechanical damage. The main design provisions related to the calculation of the strength and stability of the steel pipeline (without concrete coating) under different conditions and at various stages of construction are detailed in the literature, including domestic and foreign regulatory documents. At the same time, the classical design positions and procedures are not applicable for the steel pipelines with concrete coating due to the specific features of distribution of stress and strain fields in the pipeline zone without a concrete coating. Many issues, related to the laying of the pipeline from steel encased pipes and the calculation of the stability of its position against surfacing, are insufficiently reviewed in the literature, in particular: the calculation of the minimum allowable safe radius of the elastic bending of the pipeline with concrete coating and the upper boundary of the radius of the elastic bend; the calculation of the thickness of the concrete coating of the concrete pipe, taking into account the pipe ends without concrete coating; the choice of a method for ensuring the negative buoyancy of the pipeline with concrete coating by increasing the thickness of the concrete coating or by increasing the density of the concrete mixture.

The article presents the solutions of these issues and the recommendations for adjusting individual calculation provisions of a number of normative documents.

KEYWORDS: CONCRETE WEIGHT COATED PIPE, ELASTIC BEND RADIUS, CONCRETE COATING THICKNESS THRESHOLD VALUE.

особенностей распределения полей напряжений и деформаций в зоне трубопровода без бетонного покрытия. Многие вопросы, связанные с укладкой трубопровода из обетонированных труб и расчетом устойчивости его положения против всплытия, остаются без внимания и сегодня.

К числу вопросов этой группы принадлежат следующие:

- расчет минимально допустимого безопасного радиуса упругого изгиба(РУИ)обетонированного трубопровода и верхней границы РУИ обетонированноготрубопровода для вычисления интенсивности нагрузки от упругого отпора грунта методом последовательных приближений;

- расчет толщины бетонного покрытия обетонированного трубопровода с учетом влияния необетонированных концов трубы на отрицательную плавучесть трубопровода;

- выбор способа обеспечения отрицательной плавучести обе-

тонированного трубопровода посредством увеличения толщины бетонного покрытия или увеличения плотности бетонной смеси.

Ниже приводятся решения перечисленных вопросов.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПРУГОМ ИЗГИБЕ ОБЕТОНИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

В работе [5] было предложено аналитическое решение задачи о допустимом РУИ трубопровода, составленного из обетонированных труб, в следующем виде:

Рбп(0тр. 5тр- 86п) =

= Ро(°тр) NOWexp ,итр -

0JSJ J (D , б J трх тр' тр' (1)

■^бп^тр' ^тр) D тр *

где р0 - РУИ трубопровода (без бетонного покрытия) по СП 86.13330.2014 [2], м; W - момент

сопротивления сечения, м3; ртр, рбп -коэффициенты Пуассона материала трубы и материала бетонного покрытия соответственно, безразмерные величины; Етр, Ебп - модуль упругости материала трубы и ма -териала бетонного покрытия соответственно, МПа; Л , Л - момент

тр бп

инерции сечения трубы и бетонного покрытия соответственно, м4; Отр - наружный диаметр трубы или наружный диаметр трубы по изоляционному покрытию в зависимости от контекста, м; Обп - наружный диаметр обетонированной трубы по бетонному покрытию, м; 5тр, 8бп - толщина стенки трубы и толщина бетонного покрытия соответственно, м.

ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПРУГОМ ИЗГИБЕ ОБЕТОНИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

Далее, в работе [6] на основе указанной модели (1) для вычисления р6п была построена упрощенная модель:

Рис. 1. Зависимость РУИ обетонированного трубопровода р6п от толщины бетонного покрытия 86п: 1 - по модели (2) [6]; 2 - по модели (3) ВСН 005-88 [7] Fig. 1. Dependence of the elastic bend radius of the coated pipeline р6п on the thickness of the concrete coating 86п: 1 - by model (2) [6]; 2 - by model (3) VSN 005-88 [7]

p6 A„) ■

4.886 ф-

•Ю3,

(2)

8 с/3' -8,004^

при

О

ё=-^—

О + 28в ,

тр бп

где Rь - нормативное сопротивление бетона на сжатие, МПа.

Модель (2) дает адекватные значения РУИ р6п при толщине бетонного покрытия 56п более 0,050 м, но при меньших значениях результаты оказываются некорректными. В моделях (1) и (2) этот момент игнорировался по той причине, что толщина бетонного покрытия должна составлять не менее 0,040 м (например, см. [3]).

Для сравнения на рис. 1 приводится график зависимости рбп(5бп), построенный по модели, приведенной в п. 8.40 документа ВСН 005-88 [7]:

Р£(8) = РбА)

dS

-(8-5Д (4)

Рбп(8 6п) = Рс(1,°3 + 4,1^6п).

(3)

В модели (3), в отличие от модели ВСН 005-88 [7], толщина бе -тонного покрытия 5бп принимается в метрах.

ФбА) °тАпА

бп' 0' _ лус/, тр тр

с/8 " 2 82б ,

где А = 128" + 24 0 83 + 180^+603 8+ + О4, В = (283 + 40 82 + ЗО28 + 0?„)2.

тр' 4 тр тр тр7

Абсциссу точки касания 80 можно найти из условия прохождения касательной через точку (0; р0):

Р£(0)=Рб„(§о)+Й|г?)(0-80)=р0. (6)

После подстановки получится выражение:

D 8 сР(8п)

4,886^-8,004^

D38 А * 103 - =

при

Ро-

(7)

Чтобы модель работала корректно во всем диапазоне значений толщин 8бп, нужно учесть то обстоятельство, что при вырождении слоя бетонного покрытия РУИ обетонированного трубопровода должен стремиться к РУИ трубопровода без бетонного покрытия. Другими словами, Рб^ = 0) = Ро.

Одновременно должен выполняться плавный переход к кривой, построенной по модели (2). Для простоты зависимость между рбп и 8бп в этом диапазоне значений толщины бетонного покрытия можно принять линейной.

Таким образом, задача сводится к построению прямой линии, проходящей через точку с координатами (0; р0) на плоскости параметров «рбп - 8бп», и расположенной по касательной к кривой, построенной в соответствии с моделью (2):

ФбА),

d(50) =

тр

D +28п'

тр О

Абсцисса точки касания 80 опре -деляется численными методами, например методом последовательных приближений. На первом этапе грубое решение можно получить графическим способом.

МОДИФИЦИРОВАННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПРУГОМ ИЗГИБЕ ОБЕТОНИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

Итак, модифицированная модель будет выглядеть следующим образом:

РбмА =

/к ^ I dpe AL .ч РбА) + d8 (§ - 80).

при 8 < 80, р6п(8), при 8 а 80,

(8)

где р6п - модель (2), м.

где 8 - текущая толщина бетонного покрытия, м; 80 - толщина бетонного покрытия, отвечающая абсциссе точки касания, м.

Производная от рбп, если коэффициенты в модели (2)обозначить через к1 и к2 по порядку следова-ния в формуле, будет иметь вид:

Относительно модели (8) нужно заметить, что, с одной стороны, указанная модель дает результаты, близкие к результатам по модели (3) ВСН 005-88 [7], а с другой - в отличие от модели (3) она имеет характерный участок «насыщения» при больших толщинах 8бп, означающий, что с увеличением толщины бетонного покрытия минимально допусти-

мое значение РУИ тоже растет, но нелинейно, асимптотически стремясь к предельному значению, равному

Рбпт = 48865^. (9)

ь

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Такой характер зависимости представляется более правдоподобным. Логично допустить, что при некотором предельном значении 5бп увеличение толщины бетонного покрытия не будет вы -зывать значительного увеличения РУИ РбП (рис. 2).

Другими словами, предлагаемая модель (8), в отличие от модели ВСН 005-88 и прочих линейных моделей, дает верхнюю границу 8бп, вычисляемую по формуле (9). Это соотношение можно использовать для получения быстрых грубых оценок рбп.

КЛАССИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОЛЩИНЫ БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

Для обеспечения требуемого значения отрицательной плавучести можно варьировать либо толщину бетонного покрытия 8бп, либо плотность рв .

бп

Как известно, нормативная интенсивность балластировки дЦал (вес в воздухе) определяется по формуле [1]:

Я" =-(к а - а )—^Ч-, (10)

"бал ¡у 4 нв~в ~тр'у _ у к ' 4 ' 6 »бп 'в нв

где пб - коэффициент надежности по нагрузке, безразмерная величина; кнв - коэффициент надежности устойчивости положения против всплытия, безразмерная величина; дв - интенсивность выталкивающей силы воды, Н/м; дтр - интенсивность суммарной нагрузки, Н/м; у6п - плотность бетонного покрытия, кг/м3; ув -плотность воды с учетом растворенных в ней солей, кг/м3.

Из условия равенства нормативной интенсивности балластировки бетонных покрытий с различными толщинами и различными плотностями можно получить следующее соотношение:

Рис. 2. Зависимость РУИ обетонированного трубопровода рбп от толщины бетонного покрытия 5бп: 1 - по модели (8); 2 - по модели (2) [6]; 3 - по модели (3) ВСН 005-88 [7] Fig. 2. Dependence of the elastic bend radius of the coated pipeline рбп on the thickness of the concrete coating 8бп: 1 - by model (8); 2 - by model (2) [6]; 3 - by model (3) VSN 005-88 [7]

=2 {Ц1 К^Чр)2-02р]+02р-° Р), (11)

пРи Убп1 < Гбп2,

где убп1, убп2 - плотность бетонных покрытий, кг/м3; 5бп1, 8бп2 - толщи -ны бетонных покрытий, м.

Соотношение (11) можно использовать для пересчета толщины бетонного покрытия на большую плотность.

Толщина бетонного покрытия 8бп обетонированного трубопровода традиционно вычисляется в соответствии со следующей формулой (например, см. СП 107-34-96 [8]):

D

8 =—® бп 2

1 +

4

-1

(12)

В работе [9] приводится формула для вычисления 86п с учетом гидродинамической поправки (для прямолинейного участка):

jnn6r6ng*4(Pt*Px/k-qJ/D^ 1

где Рх, Ру - горизонтальная и вер -тикальная составляющие гидродинамической силы соответственно, Н; к - коэффициент трения трубы о грунт при поперечных перемещениях, безразмерная величина.

Существуют и другие формулы для 86п, но все они выводятся в предположении сплошного обето-нирования трубы (без пропусков), без учета того обстоятельства, что концы обетонированной трубы свободны от бетонного покрытия.

Длина необетонированного участка обетонированной трубы составляет около 0,4 м, т. е. участок длиной 0,8 м в зоне каждого кольцевого сварного шва не уча -ствует в балластировке.

Тогда можно заключить, что расчет толщины бетонного покрытия по приведенным формулам дает заведомо заниженные значения 8бп.

МОДИФИЦИРОВАННАЯ ФОРМУЛА ДЛЯ РАСЧЕТА ТОЛЩИНЫ БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

Получить формулу для расчета 8бп с учетом влияния необетониро-ванных концов обетонированной трубы можно из условия равенства интенсивности собственного веса трубопровода и нормативной интенсивности балластировки (вес в воздухе) д|!ап:

^(D|п-Dтya-2m^0)g = qLL, (14)

где 06п - наружный диаметр по бетонному покрытию, м; ¿. -длина трубопровода, I = т/тр, м;

т - число труб в трубопроводе, ед.; / - длина трубы, м; /0 - длина необетонированного участка, м. Отсюда

4(о62п-от2р)(1-2^)д = с

тр

И наконец,

(15)

1+

1-2т

/ 1 а"

'о ' ба

дО2

п-7 тр

-1

(16)

Здесь д" определяется как

1

о" = —№ <? +

"бал ц »*Нв^в

+ а - а )

^изг ~то'

Тбп

тр у* " у £ '

' 6п <в нв

(17)

где цизг - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпо -ра грунта при свободном изгибе трубопровода, определяемая по формуле (18) [1], Н/м.

8 Е 3

тр тр

9р2р3'

для выпуклых участков

52Утр 9р2р3 ' для вогнутых участков, (18)

Я =

тизг

где (3 - угол поворота оси трубопровода, рад; р - минимально допустимый РУИ, м.

При вычислении qизг для обето-нированного трубопровода удобно пользоваться соотношением (9), т. е. формулу (18) можно переписать в виде

J Я°

1>57_т_ь

^изг

РЧ3Р

для выпуклых участков

1 Я*9

для вогнутых участков.

(19)

Таким образом, формула (19) снимает необходимость вычис-

лять РУИ рбп методом последовательных приближений (через толщину бетонного покрытия и условие обеспечения отрицательной плавучести).

В частном случае при /0 = 0 (когда предполагается сплошное обе-тонирование) и при qизг = 0 (прямолинейный участок) формула (16) преобразуется в формулу (12).

При этом, используя соотношение (9), максимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок (см. [1]) для прямолинейных и упругои-зогнутых участков трубопровода при отсутствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения можно вычислить по формуле:

^Нр = Мо:ц-аЕрАе±21,5/гь03, (20)

где - кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа; Дt - расчетный температурный перепад,°С.

Пример № 1. Труба наружным диаметром 0тр = 1,42 м с толщиной стенки 5 = 0,020 м; плотность

тр

воды ув = 1025 кг/м3; плотность бетонного покрытия убп = 2300 кг/м3; коэффициент надежности устойчивости положения против всплытия кнв = 1,15; коэффициент надежности по нагрузке пб = 0,9; участок прямолинейный; длина необетонированного участка и длина трубы принимаются равными 0,4 м и 11,8 м соответственно. Толщина бетонного покрытия по СП 10734-96 [8] составляет 8С * 0,226 м,

1 бп ' '

а по модифицированной формуле (16) 5бп » 0,240 м. Как и ожидалось, подход к выводу формулы для 8в на основе гипотезы о сплош-

бп

ном обетонировании приводит к заниженным оценкам толщины бетонного покрытия, что грозит опасностью потери проектного положения трубопровода.

К ВОПРОСУ О ПОРОГОВОМ ЗНАЧЕНИИ ТОЛЩИНЫ БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

Оптимальное значение толщины бетонного покрытия, при

превышении которого следует заданную отрицательную плавучесть обеспечивать большей плотностью, а не большей толщиной, предполагает решение вариационной задачи в целях минимизации некоторого технико-экономического функционала, но, учитывая сложность такой модели, а также неоднозначность экономической составляющей, «привязанной» к технологии изготовления обето-нированной трубы, имеет смысл в качестве отправной точки взять критерий, который оперирует только техническими характеристиками, такими как толщина и плотность бетонного покрытия. Принимая во внимание, что на сегодняшний день не существует каких-либо рекомендаций на этот счет, за пороговое значение толщины бетонного покрытия можно принять значение, отделяющее линейную ветку модели (8) от нелинейной, т. е. абсциссу точки касания 50.

Теперь можно сформулировать условие: если расчетное значение толщины бетонного покрытия 8бп превышает значение абсциссы точки касания 80 (см. формулу (7)), то толщина бетонного покрытия пересчитывается по формуле (11) на большую плотность; в против -ном случае значение 8бп не изме -няется.

Пример № 2. Труба наружным диаметром 0тр = 1,220 м, с толщи -ной стенки 8 = 0,016 м; плотность

тр

воды ув = 1025 кг/м3; коэффициент надежности устойчивости положения против всплытия к = 1,05;

г нв ' '

коэффициент надежности по нагрузке пб = 0,9; расчетная толщина бетонного покрытия по формуле (12) 8бп1 = 0,114 м при плотности убп1 = 2900 кг/м3. Тогда абсцисса точки касания из соотношения (7) будет равна 80 = 0,051 м. Так как 8бп1 > 80, то толщина бетонного покрытия пересчитывается по формуле (11) на большую плотность и оказывается равной 8бп2 = 0,098 м при плотности убп2 = 3400 кг/м3 (см. рис. 3).

газовая промышленность транспортировка газа и газового конденсата

№ 7 | 771 | 2018 г.

Рис. 3. Зависимость РУИ обетонированного трубопровода р6п от толщины бетонного покрытия 8бп для условий рассмотренного примера № 2: 1 - по модели (8); 2 - по модели (2) [6]; 3 - по модели (3) ВСН 005-88 [7]

Fig. 3. Dependence of the elastic bend radius of the coated pipeline рбп on the thickness of the concrete coating 8бп for the conditions of the considered example No. 2: 1 - by model (8); 2 - by model (2) [6]; 3 - by model (3) VSN 005-88 [7]

Допуск на расчетную толщину бетонного покрытия 56п должен быть положительным, например 8б = 0,098:°015 м.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

бп

Результаты расчета на устойчивость положения трубопровода против всплытия существенно зависят от плотности воды с учетом растворенных в ней солей ув. Например, в п. 12.2.10 СП 36.13330.2012 [1] указывается, что при проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидкопластиче-ское состояние, при определении выталкивающей силы следует вместо плотности воды принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.

Еще одним важным моментом, на который следует обращать внимание при расчете балластировки, является контроль качества бетонного покрытия. Дело

в том, что воздушные карманы в бетонном покрытии и прочие технологические дефекты, кото-

рые возможны при изготовлении бетонного покрытия, например методом закачки бетонной смеси

группа компаний

ГОРОДСКОЙ ЦЕНТР ЭКСПЕРТИЗ

Консультант

в России

"1-е место в рейтинге «Консалтинг в области организации производства». По данным «Эксперт РА» (2004-2010, 2012 гг.)

УСЛУГИ СЛУЖБАМ ГЛАВНОГО ИНЖЕНЕРА

Экспертиза

промышленной

безопасности

Энергоаудит

Специальная оценка условий труда

Проектирование

Экологический аудит

Работаем с предприятиями ПАО «Газпром» с 1998 года

Входит в GCE Group («ДжиСиИ Групп»), Международный консультант по организации производства

Санкт-Петербург: +7(812) 334 5984

Москва: +7(499) 176 8772 www.gce.ru

под давлением в пространство между изолированной трубой и металлополимерной оболочкой, могут существенно исказить реальные значения отрицательной плавучести трубопровода, одновременно снизив прочностные характеристики покрытия [10].

Поэтому при проведении расчетов на балластирующую способность обетонированного трубопровода следует тщательно проверять результаты инженерно-геологических изысканий и учитывать влияние всех факторов, способных снизить отрицательную плавучесть трубопровода.

ВЫВОДЫ

Документ ВСН 005-88 нуждается в корректировке расчетных положений, связанных с вычис-

лением минимально допустимого РУИ обетонированноготрубопровода рбп при больших значениях толщины бетонного покрытия 8бп. Предлагается в актуализиро -ванной редакции ВСН 005-88 для вычисления рв использоватьмо-

гбп

дель (8). Для получения быстрых грубых оценок рбп можно пользоваться соотношением (9). Это же соотношение можно использовать для вычисления грубых оценок интенсивности упругого отпора грунта qизr по формуле (19) без необходимости вычислять РУИ рбп методом последовательных приближений из условия обеспечения отрицательной плавучести трубопровода.

В актуализированную редакцию СП 107-34-96 рекомендуется внести изменения, касающиеся расчета толщины бетонного по-

крытия. Предлагается учитывать влияние необетонированных участков обетонированной трубы на балластировку трубопровода, а расчет 8бп проводить по формуле (16).

Отрицательную плавучесть трубопровода предлагается обеспечивать за счет увеличения плотности бетонного покрытия, а не за счет увеличения толщины бетонного покрытия, но с учетом порогового значения толщины 80 (абсцисса точки касания на кривой по модели (8)). Настоятельно рекомендуется при проведении расчета на балластировку учитывать все факторы, способные снизить отрицательную плавучесть трубопровода, включая факторы, связанные с фактической плотностью воды и качеством бетонного покрытия. ■

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 36.13330.2012. Магистральные тру6опроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85* (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200103173/ (дата о6ращения: 06.07.2018).

2. СП 86.13330.2014. Магистральные тру6опроводы (пересмотр актуализированного СНиП III-42-80* «Магистральные тру6опроводы»

(СП 86.13330.2012)) (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200111111/ (дата о6ращения: 06.07.2018).

3. ГОСТ Р 54382-2011. Нефтяная и газовая промышленность. Подводные тру6опроводные системы. О6щие технические тре6ования [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200086533 (дата о6ращения: 06.07.2018).

4. DNV-0S-F101. Submarine Pipeline Systems [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://standards.globalspec.com/std/1543541/dnvgl-dnv-os-f101 (дата о6ращения: 06.07.2018).

5. Великоднев В.Я., Котишевский Г.В., Подвойский А.О. Аналитическое решение задачи о допустимом радиусе упругого изги6а тру6опровода с 6етонным покрытием // Тру6опроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 3. С. 3-7.

6. Великоднев В.Я., Митрохин М.Ю., Погре6няков П.В. и др. К вопросу о применении о6етонированных тру6 при сооружении подводных переходов // Тру6опроводный транспорт: теория и практика. 2018. № 1. С. 12-17.

7. ВСН 005-88. Строительство промысловых стальных тру6опроводов. Технология и организация. М.: ВНИИСТ, 1989. 83 с.

8. СП 107-34-96. Балластировка, о6еспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.normacs.ru/Doclist/doc/4IT.html (дата о6ращения: 06.07.2018).

9. Быков Л.И., Мустафин Ф.Н., Рафиков С.К. и др. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов. СП6.: Недра, 2006. 824 с.

10. Великоднев В.Я., Митрохин М.Ю., Погре6няков П.В. и др. Влияние технологических осо6енностей изготовления 6алластных покрытий из осо6о тяжелых 6етонов на потерю устойчивости тру6опровода // Газовая промышленность. 2018. № 3. С. 52-58.

REFERENCES

1. Code Specification SP 36.13330.2012. Trunk Pipelines. Revised Edition of Construction Norms and Regulations SNiP 2.05.06-85* (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200103173/ (access date: July 6, 2018). (In Russian)

2. Code Specification SP 86.13330.2014. Trunk Pipelines (Revision of Updated Construction Norms and Regulations SNiP III-42-80* "Trunk Pipelines" (SP 86.13330.2012)) (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200111111/ (access date: July 6, 2018). (In Russian)

3. State Standard GOST R 54382-2011. Oil and Gas Industry. Submarine Pipeline Systems. General Requirements [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200086533 (access date: July 6, 2018). (In Russian)

4. DNV-0S-F101. Submarine Pipeline Systems [Electronic source]. Access mode: https://standards.globalspec.com/std/1543541/dnvgl-dnv-os-f101 (access date: July 6, 2018).

5. Velikodnev V.Ya., Kotishevsky G.V., Podvoyskiy A.O. Analytical Solution of the Elastic Bending Permissible Radius Problem of the Pipeline with Concrete Cover. Truboprovodnyy transport: teoriya i praktika = Pipeline Transport: Theory and Practice, 2017, No. 3, P. 3-7. (In Russian)

6. Velikodnev V.Ya., Mitrokhin M.Yu., Pogrebnyakov P.V., et al. On the Issue of Using the Pipes with a Concrete Coating for Construction of the Underwater Transitions. Truboprovodnyy transport: teoriya i praktika = Pipeline Transport: Theory and Practice, 2018, No. 1, P. 12-17. (In Russian)

7. Industrial Construction Standards VSN 005-88. Construction of Field Steel Pipelines. Technology and Organization. Moscow, All-Union Research Institute for Construction and Operations of Pipelines, 1989, 83 p. (In Russian)

8. Code Specification SP 107-34-96. Ballasting, Ensuring the Stability of the Position of Gas Pipelines at Design Elevations [Electronic source]. Access mode: https://www.normacs.ru/Doclist/doc/4IT.html (access date: July 6, 2018). (In Russian)

9. Bykov L.I., Mustafin F.N., Rafikov S.K., et al. Typical Calculations for the Construction and Repair of Gas and Oil Pipelines. Saint Petersburg, Nedra, 2006, 824 p. (In Russian)

10. Velikodnev V.Ya., Mitrokhin M.Yu., Pogrebnyakov P.V., et al. Influence of Technological Features of Weight Coating Manufacturing from Heavy Concretes on the Pipeline Buckling. Gazovaya promyshlennost' = Gas Industry, 2018, No. 3, P. 52-58 (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.