Расчеты на прочность трубопроводов тепловых сетей к.т.н. Магалиф Виктор Яковлевич Заместитель директора ООО «НТП Трубопровод», г. Москва start@truboprovod.ru http://www.truboprovod.ru Программа «СТАРТ» Расчет прочности и жесткости трубопроводов Расчет трубопроводов различного назначения на прочность и жесткость при статическом и циклическом нагружении Программа «СТАРТ» Назначение По программе рассчитываются следующие трубопроводы: надземные, подземные в канале, с участками, защемленными в грунте (бесканальная прокладка); плоские, пространственные, неразветвленные и разветвленные, с замкнутыми контурами, практически любой сложности; с различными конструкциями концевых и промежуточных опор; с различными воздействиями (расширения от температеуры и давления, сосредоточенные и распределенные нагрузки, смещение опор, растяжка - сжатие). Программа «СТАРТ» Назначение Программа рассчитывает: самокомпенсирующиеся трубопроводы (компенсация температурных расширений обеспечивается гибкостью самой трассы) трубопроводы со специальными компенсирующими устройствами: волнистыми (сильфонными), линзовыми и сальниковыми компенсаторами Программа «СТАРТ» Назначение В расчете учитываются нелинейности, обусловленные: трением в опорах скольжения; отклонением тяг подвесок от вертикального положения; односторонними связями, присутствующими в реальных конструкциях опор; взаимодействием трубопровода с грунтом на участках бесканальной прокладки. при необходимости ПС осуществляет автоматический подбор пружин упругих опор и расчет их затяжки. Новые нормативные документы ГОСТ Р 55596-2013 СЕТИ ТЕПЛОВЫЕ. Нормы и методы расчета на прочность и сейсмические воздействия веден с 1.05.2014 Утратили силу: СТО 10.001-2009 РД 10-400-01 Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Термопласты – современные материалы для тепловых сетей и систем горячего водоснабжения Преимущества: - небольшой удельный вес, - хорошие тепло- и электроизоляционные свойства, - стойкость против коррозии. Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Недостатки - более низкие, по сравнению с металлами, характеристики прочности - неспособность противостоять высоким температурам Область применения: внутриквартальные теплопроводы и трубопроводы ГВС Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Гибкие - геометрически изменяемые. Каждому виду нагрузки здесь соответствует своя форма деформации. Жесткие - геометрически не изменяемые. Форма меняется только в результате малых деформаций элементов конструкции. Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Допускаемые напряжения определяется по эталонным кривым длительной прочности Специфика состоит в том, что эти напряжения зависят от температуры в довольно узком диапазоне ее изменения. Например, при разности температуры всего 10°С допускаемые напряжения могут меняться на 30%. Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Эталонные кривые длительной прочности для пропилена марки PPR80 Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Для каждой температуры Тi допускаемое напряжение σi, умножается на коэффициент запаса Затем определяется время непрерывного действия ti, которое материал может выдержать до разрушения. Далее рассчитываются суммарная повреждаемость и срок службы трубопровода при переменном температурном режиме Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) Если этот срок не соответствует заданному, процедура поиска допускаемого напряжения продолжается, пока требуемый срок не будет получен. Для гибких трубопроводов на этом оценка прочности заканчивается Для жестких трубопроводов допускаемое напряжение служит критерием оценки несущей способности трубопровода как конструкции. Трубопроводы из полимерных материалов (термопластов) В настоящее время разрабатывается СТО на трубопроводы тепловых сетей и горячего водоснабжения из термопластов на основе ГОСТ Р 52134-2003*. СТО предназначено для расчета на прочность как гибких, так и жестких трубопроводов Реализация в ПС Старт намечена на первое полугодие следующего года. Трубопроводы из армированного стеклопластика По сравнению с не армированными трубопроводами из термопластов обладают более высокой прочностью. Существенная особенность – материал ортотропный: упругие свойства продольном и поперечном направлениях различны. В зарубежной практике для оценки прочности используется стандарт ISO 14692 для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Трубопроводы из армированного стеклопластика Осевые напряжения Огибающая отказов aeff , p sa (1:1) sh (1:1) al (0:1) f scale al (1:1) hl (1:1) sa (0:1) sa (2:1) sh (2:1) al (2:1) hl (2:1) f2 ap 2 3 A1 A2 A3 ab 1 4 5 heff , p Кольцевые напряжения 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 Трубопроводы из армированного стеклопластика heff , p aeff , p Критериями оценки прочности являются эффективные напряжения в сечении трубопровода heff A1 A2 A3 f 2 hl(2:1) aeff A1 A2 A3 f 2 al(0:1) Разработку СТО для трубопроводов тепловых сетей из армированного стеклопластика (в том числе с ППУ – изоляцией) планируется завершить в первом квартале следующего года. Реализация в ПС Старт планируется во втором полугодии следующего года Работа с проектироывщиками На сегодня у программы Старт около 2000 конечных пользователей. Примерно половина из них – это тепловые сети. Применение программы сделало расчеты прочности и надежности сложных трубопроводов общедоступными «Камнем преткновения» стала недостаточная квалификация рядового пользователя В течение года через три сертифицированных учебных центра переподготовку проходят около 100 специалистов – проектировщиков тепловых сетей. Работа с надзорными органами В настоящее время строительство, реконструкция и эксплуатация тепловых сетей находятся в ведении Ростехнадзора. Но практика общения проектных организаций с его отделениями в регионах различна. Требования инспекторов к оценке прочности в ряде случаев не вполне обоснованы. Образовательная работа должна вестись и на этом фронте