СП 40-109-2006 Проектирование и монтаж водопроводных и канализационных сетей с применением высокопрочных труб из чугуна с шаровидным графитом

Приложение В
(обязательное)

     
Расчет труб диаметром 100-150 мм на поперечный изгиб
при комбинированной нагрузке

В соответствии с п.15.107 "Требования к основаниям под напорные трубопроводы" СНиП 2.04.02 возможная просадка грунтов I-III категорий (таблица 47) составляет более 20 см. Применение раструбных труб из серого чугуна в этом случае не допускается из-за перелома труб и разлома раструбов.

Рассмотрим возможность применения труб диаметром 100 мм с толщиной стенки 6,0 мм и длиной 5 и 4 м.

Рассмотрим расчет труб диаметром 100 мм при заложении в траншее при глубине 2,0 м с транспортной нагрузкой Н-18 на поверхности земли. В этом случае значение приведенной внешней нагрузки составляет 890 кгс/м при укладке на плоское основание. Труба без внутреннего цементно-песчаного покрытия. Собственный вес трубы - 107,3 кг; вес транспортируемой воды - 40 кг; суммарный вес - 147,3150 кг; общая нагрузка на трубу - 920 кгс или 180 кгс/м (1,8 кН).

Определение изгибающих моментов у трубы, работающей как балка на упругом основании, представляет значительные трудности ввиду неопределенности расчетной схемы, где величина пролета может колебаться от 0,25 до .

Задача несколько упрощается, если рассматривать трубопровод, лежащий на отдельных опорах. Это имеет место при укладке трубопровода на слабых грунт*. Способ расчета труб разработан Е.Н.Лессингом, В.Ф.Евтюхиным, А.И.Сегалем, Н.Н.Леонтьевым и Г.К.Клейн (см. Клейн Г.К. Расчет на прочность подземных трубопроводов. - М., 1969, стр.170-178). В этом случае трубчатая балка опирается по концам на опоры, нагружение трубы внешней нагрузкой является самым невыгодным.

________________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Результаты наших экспериментальных исследований труб на поперечный изгиб с одновременным воздействием внутреннего давления показали, что внутреннее давление не снижает прогиб трубчатой балки, т.е. не уменьшает изгибающий момент от внешней нагрузки. В этом случае напряжения в стенке трубы будут равны сумме напряжений от поперечного изгиба и внутреннего давления.

В этом случае изгибающий момент и прогиб трубы длиной 5 м от воздействия действующей нагрузки могут быть определены по формулам:

кгс·м,                                       (Б.1)

где - распределенная нагрузка, кгс/м;

- пролет трубы, м;

см,                               (Б.2)

где - момент инерции, см, см;

- модуль упругости для ВЧШГ, 1,7·10 кгс/см;

- срединный радиус.

Напряжения в стенке трубы от изгиба будут равны:

,                       (Б.3)

где - момент сопротивления поперечного сечения трубы, см, .

Коэффициент запаса прочности 300/73,5=4,08.

Для безраструбных труб с муфтовыми соединениями длиной 5 м и диаметром 100 мм примем для расчетов величину внутреннего рабочего давления, равную 3,0 МПа (4,0 МПа).

Тогда кольцевые напряжения от внутреннего давления будут равны:

.                                  (Б.4)