Приложение Г (обязательное). Критерии сейсмостойкого проектирования трубопроводов

Приложение Г
(обязательное)

Критерии
сейсмостойкого проектирования трубопроводов

Г.1 Периоды повторяемости в соответствии со сводом правил, утвержденным Минрегионом России [20], проектного и максимального расчетного землетрясений следует принять следующими:

- для проектного землетрясения - 100 лет;

- для максимального расчетного землетрясения - 1000 лет.

Г.2 Для оценки сейсмостойкости трубопровода должны быть проведены расчеты, аналогичные расчетам при НУЭ с учетом сейсмических воздействий, а также выполнены проверки в соответствии с критериальными требованиями, соответствующими различным видам отказов трубопровода при землетрясениях.

Г.3 Рассматриваются следующие виды предельных состояний трубопровода:

- разрыв трубопровода;

- местная потеря устойчивости стенки трубопровода;

- гофрообразование по телу трубы;

- образование трещин в кольцевых и продольных сварных швах, ЗТВ, по телу трубы;

- общая потеря устойчивости трубопровода.

Г.4 Разрыв трубопровода связан, как правило, с действием внутреннего давления, когда происходит раскрытие стенки трубопровода под действием кольцевых напряжений.

Г.5 Для исключения разрывов необходимо ограничивать уровень кольцевых напряжений по отношению как к пределу текучести, так и к пределу прочности материала труб (указанные ограничения выполняются согласно требованиям 14.3). Увеличивать толщину стенки трубы следует лишь в случае, если невозможны другие пути снижения напряжений до уровня допустимых.

Г.6 Местная потеря устойчивости стенки трубопровода (местное смятие) происходит при общем изгибе трубопровода в зоне действия сжимающих продольных напряжений.

Г.7 Для предотвращения местного смятия необходимо ограничивать уровень изгибных деформаций в сечении трубопровода. Для относительных и абсолютных значений изгибных деформаций должно выполняться условие:

- на стадии проектного землетрясения

;

(Г.1)

- на стадии максимального расчетного землетрясения

(2,5 %),

(Г.2)

где - общая изгибная деформация;

- деформация, соответствующая максимуму на диаграмме "изгибающий момент - изгибная деформация".

Г.8 Гофрообразование происходит при высоких уровнях осевых деформаций сжатия.

Г.9 Для предотвращения гофрообразования необходимо нормировать уровни осевых деформаций сжатия в трубопроводе по условию

,

(Г.3)

где - осевая деформация сжатия;

- осевая деформация сжатия, при которой начинается гофрообразование;

- относительная допустимая осевая деформация сжатия, которая принимается равной:

- 0,80 - для стадии проектного землетрясения;

- 1,00 - для стадии максимального расчетного землетрясения.

Г.10 Осевая деформация сжатия , при которой начинается гофрообразование, представляет собой деформацию, соответствующую точке начала потери устойчивости (точке максимума диаграммы "продольная сжимающая сила - осевая деформация"). Эту диаграмму необходимо рассчитывать с учетом нелинейного поведения материала трубы и с учетом всех нагрузок (осевых, изгибных, внутреннего давления), действующих на трубопровод в рассматриваемом варианте расчета.

Г.11 Образование трещин в кольцевых сварных швах происходит при высоких уровнях осевых деформаций растяжения.

Г.12 Для исключения данного вида отказа требуется обеспечить достаточно высокий относительный (в сравнении с основным материалом труб) уровень предела текучести материала сварного шва (условие является одинаковым как для стадии проектного землетрясения, так и для стадии максимального расчетного землетрясения), а также ограничить абсолютные продольные деформации растяжения в трубопроводе согласно условиям:

;

(Г.4)

,

(Г.5)

где - минимальный нормативный предел текучести основного металла трубы;

- минимальный нормативный предел текучести материала сварного шва/ЗТВ;

- деформация растяжения в сечении трубопровода;

- допустимая деформация растяжения в сечении трубопровода, которая принимается равной:

- 0,02 (2%) - для стадии проектного землетрясения;

- 0,04 (4%) - для стадии максимального расчетного землетрясения.

Г.13 Общая потеря устойчивости трубопровода в вертикальной плоскости происходит при действии значительных сжимающих осевых усилий и недостаточной балластировке.

Г.14 Для обеспечения общей устойчивости трубопровода при сейсмических воздействиях необходимо нормировать величину заглубления трубопровода с достаточным запасом по отношению к глубине, рассчитанной при НУЭ. Данное условие должно соблюдаться только для стадии проектного землетрясения

,

(Г.6)

где Н - требуемая величина заглубления (засыпки) трубопровода (от поверхности земли до верха трубопровода);

- расчетная величина заглубления, обеспечивающая общую устойчивость трубопровода на стадии НУЭ.

Г.15 Расчетную величину заглубления , обеспечивающую общую устойчивость трубопровода на стадии НУЭ, необходимо рассчитывать с учетом диаграмм взаимодействия трубопровода с грунтом, физической нелинейности материала труб и возможной выпуклости участков трубопровода в вертикальной плоскости.

Г.16 Методы определения общей изгибной деформации, осевой деформации сжатия, деформаций растяжения в сечении трубопровода должны базироваться на применении моделей МКЭ, учитывающих упруго-пластические деформации материала труб (физическую нелинейность), а также геометрическую нелинейность в поведении системы "трубопровод - грунт" при сейсмических воздействиях.