Металл труб: модуль упругости
2
,
06
∙
10
5
МПа, коэффициент Пуас-
сона 0,3, плотность 7850 кг/м
3
, коэффициент температурного расшире-
ния
1
,
2
∙
10
−
5
град
−
1
; класс прочности К60, предел текучести 460МПа,
предел прочности 590МПа.
Плотность нефти 800 кг/м
3
.
Грунт: толщина засыпки 0,915 м, плотность 1500 кг/м
3
, модуль
упругости
2
∙
10
4
МПа, угол внутреннего трения 22
◦
, удельное сцепле-
ние 0,028МПа; при сейсмической интенсивности 8 баллов для грунта
V
1
= 350
м/с;
m
0
= 0
,
45
;
k
0
= 1
,
5
;
k
п
= 1
;
Т
0
= 1
,
7
с.
Анализ прочности выполнен при последовательном наращивании
нагрузок до полного комплекса изменения реальных условий.
Вначале (
вариант 1
) для труб с толщиной стенки 13 мм был прове-
ден расчет для статических условий и получен весьма низкий ресурс
прочности
R
пр
= 1
,
71
%. В связи с этим далее толщину стенки увели-
чили до 20 мм и в статике (
вариант 2
) значение ресурса прочности
составило
R
пр
= 40
,
84
%.
При расчете по
варианту 3
(и следующим вариантам) учиты-
вали сейсмическую интенсивность
А
с
= 8
баллов было получено
R
пр
= 39
,
6
%.
Расчет прочности по
варианту 4
(и далее) при учете кривизны
рельефа
K
р
= 0
,
002
м
−
1
дал следующее значение ресурса прочности
R
пр
= 12
,
4
%.
Для
варианта 5
(и далее) был добавлен отрицательный темпера-
турный перепад
−
20
◦
С, тогда
R
пр
= 3
,
78
%; в
варианте 6
(и далее)
учтено действие водоизмещения и
R
пр
= 3
,
38
%; при расчета по
вари-
анту 7
знак температурного перепада был изменен на положительный,
полученное значение ресурса прочности составило
R
пр
= 3
,
02
%.
Результаты расчета.
Итак, по результатам расчета по 7-му ва-
рианту можно заключить, что трубопровод диаметром
D
= 1220
мм
и толщиной стенки
δ
= 20
мм под внутренним давлением продукта
8,8МПа на местности с геологической кривизной 0,002 м
−
1
с сухим
или влагонасыщенным грунтом при температурных перепадах от –
20 до + 20
◦
С выдерживает землетрясение интенсивностью 8 баллов с
резервом прочности 3%.
В табл. 2 приведены результаты расчета по всем вариантам (для на-
пряжений приведены значения их модулей, кроме напряжений
σ
Δ
Т
).
В табл. 3 даны результаты определения интенсивности напряжений
всех сочетаний главных напряжений для наиболее показательных че-
тырех последних вариантов. По ним устанавливается значение экстре-
мума
σ
э
=
σ
m
, т.е. расчетного эквивалентного напряжения, поскольку
величина
σ
э
во всех вариантах превосходит значения всех компонент
тензоров напряжений. Окно программы расчета приведено на рис. 3.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4 31
