Приложение И (обязательное). Расчет подземных коммуникаций, расположенных в зоне влияния строительства

Приложение И
(обязательное)

Расчет подземных коммуникаций, расположенных в зоне влияния строительства

И.1 Ранее проложенные подземные коммуникации, расположенные в зоне влияния строительства, рассчитываются по двум группам предельных состояний: I - по несущей способности и II - по деформациям. Предельные состояния подземных коммуникаций, требующие поверочных расчетов на конкретном объекте, выбираются согласно таблице 6.1 с учетом назначения коммуникаций, принципа транспортирования, материала и характера стыковых соединений.

Примечания

1 Проверка прочности поперечных (кольцевых) сечений конструкций подземных коммуникаций [предельное состояние (I.2), таблица 6.1]* должна выполняться при возникновении нагрузок и воздействий, направленных на подземные коммуникации (строительство над коммуникацией сооружения, устройство насыпи и др.).

2 Проверка образования продольных трещин [предельное состояние (II.3.а)] и расчет их ширины раскрытия [предельное состояние (II.4.а)] в конструкциях подземных коммуникаций должны выполняться для бетонных, железобетонных и фибробетонных конструкций при возникновении нагрузок и воздействий, направленных на подземные коммуникации (строительство над коммуникацией сооружения, устройство насыпи и др.).

И.2 Расчет существующих подземных коммуникаций по предельным состояниям допускается не выполнять [кроме предельного состояния (I.3)], если максимальные дополнительные перемещения подземных коммуникаций не превышают:

4 мм - независимо от состояния (кроме аварийного) подземных коммуникаций;

10 мм - для подземных коммуникаций (кроме газопроводов) диаметром менее 0,5 м, находящихся в удовлетворительном состоянии (при отсутствии данных о состоянии коммуникации срок ее эксплуатации не должен превышать 20 лет).

И.3 (I.1) Проверка прочности конструкций подземных трубопроводов на максимальные продольные напряжения выполняется в результате проверки условий:

- для стальных конструкций

, (И.1)

где - продольное осевое растягивающее напряжение в конструкциях коммуникации от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое с учетом настоящего приложения; - расчетное сопротивление материала (стали) труб и соединительных деталей, МПа, , ; и - расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей по временному сопротивлению и пределу текучести соответственно, МПа; - коэффициент условий работы, учитывающий характер транспортируемой среды; и - коэффициенты надежности по материалу; - коэффициент надежности по ответственности коммуникации; и - поправочные коэффициенты надежности по материалу, учитывающие расчетную температуру эксплуатации трубопровода; - коэффициент условий работы, учитывающий возможные перемещения и деформации трубопровода, полученные в период его эксплуатации, до начала строительства проектируемого объекта; при расположении трубопровода в плотной городской застройке и времени его эксплуатации: менее 10 лет , от 10 до 20 лет , более 20 лет ; при отсутствии вблизи трубопровода действующих зданий и сооружений, строительство или эксплуатация которых способны были бы негативно сказаться на техническом состоянии трубопровода, .

Примечание - Значения , , , , , , следует принимать по СП 33.13330, СП 36.13330, стандартам и техническим условиям на трубы;

- для полимерных конструкций

, (И.2)

где - расчетная прочность материала (полимера) труб и соединительных деталей, МПа; MRS - минимальная длительная прочность материала труб и соединительных деталей, МПа; - коэффициент надежности по материалу; - коэффициент условий работы; и - то же, что и в формуле (И.1).

Механические характеристики и геометрические параметры подземных коммуникаций (трубопроводов) при выполнении расчетов принимаются по данным служб эксплуатации коммуникаций и (или) результатам их обследования. При отсутствии данных о фактической толщине стенки стальных трубопроводов (кроме магистральных нефте- и газопроводов) толщину стенки трубопровода допускается принимать с учетом скорости его коррозии, приведенной в таблице И.1, взятой с коэффициентом, равным при уровне ответственности трубопровода: пониженном - 1,0; нормальном - 1,1; повышенном - 1,2.

Примечание - Значения MRS, , , следует принимать согласно действующим строительным нормам и правилам на проектирование коммуникаций соответствующего вида, стандартам и техническим условиям на трубы.

Таблица И.1 - Скорость коррозии и истирания стенки стального трубопровода

Назначение трубопровода	Скорость коррозии и абразивного износа стенки стального трубопровода, мм/год
Газопровод	0,12
Напорная канализация	0,15
Водопровод с горячей водой	0,10
Водопровод с холодной водой	0,05
Теплосеть	0,13
Нефтепродуктопровод:
- автомобильный бензин	0,001-0,005
- дизельное топливо, авиационное топливо	0,01-0,05

И.4 (I.2) Проверка прочности поперечных конструкций подземных трубопроводов на максимальные кольцевые напряжения выполняется в соответствии с нормами на проектирование конструкций соответствующего вида путем проверки условия

, (И.3)

где F - усилие от нагрузок и воздействий в рассматриваемом сечении; - предельное усилие, которое может быть воспринято конструкцией.

И.5 (I.3) Проверка потери устойчивости положения конструкций подземных коммуникаций в результате потери устойчивости вмещающего их массива грунта выполняется в соответствии с СП 116.13330.

И.6 (II.1) Проверка условия самотечности конструкций подземных коммуникаций

Условие самотечности коммуникации обеспечено, если на участках, где строительство вызывает уменьшение наклона, выполняется следующее условие

, (И.4)

где - значение фактического уклона коммуникации на рассматриваемом участке, определяемое по отметкам лотков колодцев; - значение расчетного уклона коммуникации в вертикальной плоскости на рассматриваемом участке; и - значения вертикальных перемещений в точках m и m - 1 соответственно, мм; - длина интервала между точками m и m - 1, мм; - минимально допустимые уклоны подземных коммуникаций; принимаются согласно действующим нормативным документам на проектирование коммуникаций соответствующего вида.

И.7 (II.2) Проверка герметичности стыковых соединений сборных конструкций подземных коммуникаций выполняется проверкой условия

, (И.5)

где - допускаемая осевая компенсационная способность податливого стыкового соединения труб, мм, принимается согласно действующим строительным нормам и правилам на проектирование коммуникаций соответствующего вида, стандартам и техническим условиям (техническим паспортам предприятий - изготовителей труб) на трубы; - осевое раскрытие стыка в результате продольных деформаций грунта и изгиба коммуникации, мм; - осевое раскрытие стыка в результате продольных деформаций грунта, мм; - длина секции коммуникации, мм; - значение относительного осевого горизонтального перемещения коммуникации (грунта вдоль оси трубопровода); и - значения горизонтальных осевых перемещений в точках m и m - 1 соответственно, мм; - осевое раскрытие стыка в результате изгиба коммуникации, мм; - наружный диаметр коммуникации, мм; - общий радиус кривизны изгиба коммуникации в пространстве, мм, учитывающий вертикальные и горизонтальные поперечные деформации; - радиус кривизны в вертикальной плоскости, мм; - кривизна в вертикальной плоскости, 1/мм; и - значения наклонов n и n - 1 интервалов в вертикальной плоскости соответственно; - длина секций труб, мм; - радиус кривизны в горизонтальной плоскости, мм; - кривизна в горизонтальной плоскости, 1/мм; и - значения наклонов n и n - 1 интервалов в горизонтальной плоскости соответственно; - наклон участков в горизонтальной плоскости, где и - значения горизонтальных поперечных перемещений в точках m и m - 1 соответственно, мм; - значение оставляемого при строительстве зазора между концами труб в стыке, мм, принимаемое в размере не менее 20% значения .

И.8 Проверка образования продольных (II.3.а) и поперечных (II.3.б) трещин в конструкциях подземных коммуникаций выполняется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами на проектирование конструкций соответствующего вида путем проверки условия

, (И.6)

где F - усилие от нагрузок и воздействий в рассматриваемом сечении; - предельное усилие, которое может быть воспринято конструкцией без образования трещин.

И.9 Расчет ширины раскрытия продольных (II.4.а) и поперечных (II.4.б) трещин в конструкциях подземных коммуникаций выполняется в соответствии с нормами на проектирование конструкций соответствующего вида путем проверки условия

, (И.7)

где - ширина раскрытия трещин от нагрузок и воздействий, мм; - предельное значение ширины раскрытия трещин, мм.

И.10 Все расчеты подземных коммуникаций должны проводиться на расчетные значения нагрузок, которые определяют путем умножения нормативных значений на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке.

И.11 При расчете подземных коммуникаций следует учитывать как основные (эксплуатационные), так и дополнительные (вызванные новым строительством) нагрузки и воздействия.

К основным относятся нагрузки и воздействия, возникающие на стадии эксплуатации подземных коммуникаций, до начала строительства проектируемых коммуникаций, влияние от которых оценивается. В качестве основных нагрузок и воздействий необходимо рассматривать внутреннее давление транспортируемой жидкости или газа, температурный перепад в стенках подземных коммуникаций и давление грунта.

К дополнительным относятся нагрузки и воздействия, возникающие после начала строительства проектируемых коммуникаций, влияние от которых оценивается. В качестве дополнительных нагрузок и воздействий необходимо рассматривать вертикальные и горизонтальные смещения и деформации грунта, а также увеличение давления грунта на коммуникации в результате строительных работ.

И.12 При расчете подземных коммуникаций по предельным состояниям продольные осевые растягивающие напряжения в конструкциях коммуникаций от расчетных нагрузок и воздействий следует определять по формуле

, (И.8)

где - растягивающие напряжения от вертикальных и горизонтальных перемещений грунта, перпендикулярных к боковой поверхности коммуникации, МПа; для коммуникаций с кольцевым сечением допускается принимать ; Е - модуль упругости материала коммуникации, МПа; - наружный диаметр коммуникации, м; - то же, что и в формуле (И.5), м; - растягивающие напряжения от перемещений грунта вдоль боковой поверхности коммуникации, МПа, допускается рассчитывать исходя из билинейной зависимости (упругопластической контактной модели) между сопротивлениями и перемещениями грунта вдоль боковой поверхности коммуникации; - растягивающие напряжения от внутреннего давления транспортируемой среды в коммуникации, МПа; - растягивающие напряжения от температурного перепада в стенках коммуникации, МПа.

Продольные осевые напряжения от внутреннего давления транспортируемой жидкости (газа), температурного перепада коммуникаций могут быть учтены одним из двух способов: первый - совместно с влиянием перемещений и деформаций грунтового массива, в рамках численного моделирования в комплексе с другими нагрузками и воздействиями; второй - раздельно, путем выполнения отдельных расчетов - в этом случае суммарные продольные осевые напряжения рассчитываются по принципу суперпозиции.

Для прямолинейных коммуникаций (трубопроводов) максимальные продольные осевые напряжения от внутреннего давления в коммуникациях круглого сечения определяются по формуле

, (И.9)

где - внутреннее давление в коммуникации от транспортируемой среды, МПа; - внутренний диаметр коммуникации, м; - толщина стенки коммуникации; - коэффициент Пуассона.

Для прямолинейных коммуникаций (трубопроводов) максимальные продольные осевые напряжения от температурного перепада определяются по формуле

, (И.10)

где - температурный коэффициент линейного расширения материала коммуникации, 1/°С; Е - модуль упругости материала коммуникации, МПа; - температурный перепад коммуникации во времени, °С, принимаемый положительным при нагревании, где - наиболее низкая среднемесячная температура окружающего грунта, °С, принимается на основе данных многолетних наблюдений; - температура трубопровода в период эксплуатации, °С, принимается по данным служб эксплуатации коммуникаций или соответствующим нормам на их проектирование.

Примечание - Для подземных коммуникаций с температурными компенсаторами, а также в случае, если коммуникации могут свободно перемещаться в продольном и поперечном направлениях, осевые напряжения от температурного перепада допускается не учитывать.

______________________________

* Здесь и далее по тексту приложения И форма записи групп предельных состояний типа (I.n), (II.n) соответствует боковику таблицы 6.1. Виды проверочного расчета выделены курсивом.#