Z– глубина засыпки по отношению к оси трубы, м;
K0 – коэффициент давления грунта в состоянии покоя, K0 = 0,5;
φгр – угол внутреннего трения грунта;
Dоб – наружный диаметр оболочки, м.
Осевое сжимающее усилие, Н, в защемленном участке прямой трубы с равномерно распределенной вертикальной нагрузкой определяют по формуле:
N= − [Fст (Eα ∆t ∙ 10−3− 0,3σраст) +PFпл] , (А.7)
Где Fст – площадь кольцевого сечения трубы, мм2;
E– модуль упругости материала трубы, Н/мм2;
α– коэффициент линейного расширения стали, мм/(м·°С);
∆t – принимают равным (t1 − tмонт), °C;
σраст – растягивающее окружное напряжение от внутреннего давления, Н/мм2;
P– внутреннее давление, МПа;
Fпл – площадь действия внутреннего давления (Fпл = 0,785Dвн2), мм2.
Пример
Необходимо провести проверку теплопровода диаметром 159×4,5 мм, проложенного бесканально, на устойчивость при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок и воздействий для случая, когда уровень стояния грунтовых вод ниже глубины заложения теплопровода.
Осевое сжимающее усилие в защемленной трубе:
N= −[Fст(Eα∆t ∙ 10−3 − 0,3σраст) + PFпл] = − [2183(2 ∙ 105 ∙ 0,012 ∙ 140 ∙ 10−3 − 0,3 ∙ 26,7) + 1,6 ∙ 17662,5] = −744262 Н.
Длина местного изгиба теплопровода:
 | |
| 337 × 63 пикс. Открыть в новом окне | |
Начальный изгиб трубы:
Критическое усилие, при котором защемленный теплопровод при бесканальной прокладке теряет устойчивость:
 | |
| 439 × 43 пикс. Открыть в новом окне | |
Сдвигающая сила, возникающая в результате действия давления грунта в состоянии покоя при φ = 35°:
Sсдвига = 0,5γ Z2 K0tgφ = 0,5 ∙ 18000 ∙ 12 ∙ 0,5 ∙ 0,7 = 3150 Н/м.
Стабилизирующая вертикальная нагрузка
Rст =qгрунта + qтрубы =Sсдвига = 4058 + 503 + 2 ∙ 3150 = 10861 Н/м.
10861 > 9630 Н/м, т.е. условие устойчивости Rст > Rкр выполняется.
Если уровень грунтовых или сезонных поверхностных вод (паводок, подтопляемые территории и т. п.) может подниматься выше глубины заложения бесканально прокладываемых теплопроводов, т. е. существует вероятность всплытия труб при их опорожнении, необходимый вес балласта, Н/м, который должен сообщить теплопроводу надежную отрицательную плавучесть, определяют по формуле
Rбал =Kвсплγпульпыωвспл + qтрубы + qн.п.,(А.8)
где Kвспл – коэффициент устойчивости против всплытия. Принимается равным: 1,10 – при периодически высоком уровне грунтовых вод или при прокладках в зонах подтопляемых территорий; 1,15 – при прокладках по болотистой местности;
γпульпы – удельный вес пульпы (воды и взвешенных частиц грунта), Н/м3;
ωвспл – объем пульпы, вытесненной теплопроводом, м3/м;
qтрубы – вес 1 м теплопровода без воды, Н/м;
qн.п. – вес неподвижных опор, Н/м.
При ведении вблизи земляных работ среднее расстояние между теплотрассой (при двухтрубной прокладке) и бровкой откоса X следует определять по формуле
(А.9) В формуле (А.9) Kγз – коэффициент пассивного давления, принимаемый для песка равным 3,0.
В зависимости от угла наклона бокового откоса α (рисунок А.1) расстояние X принимают:
- при ctgα ≥ 0,5 – равным расстоянию до бровки откоса;
- при вертикальных стенках и выемке грунта без креплений – принимают
X+ 5(0,5Dк + 0,01), м;
- при вертикальных стенках и выемке грунта с использованием креплений принимают расстояние до места выемки грунта.
 | |
| 400 × 212 пикс. Открыть в новом окне | |
a – расстояние от наружной поверхности изоляции бесканально проложенного трубопровода до бровки траншеи; b – межосевое расстояние бесканально проложенных трубопроводов
Рисунок А.1
Приведенные формулы справедливы для случая, когда выемку грунта проводят на глубину не более 0,1 м под проложенными трубами. В противном случае необходимо проводить расчет с помощью общих аналитических методов расчета на устойчивость.