Приложение К (рекомендуемое). Проектные нагрузки и воздействия на основе детерминистического и вероятностного подходов к оценке срока службы (ресурса)

Приложение К
(рекомендуемое)

Проектные нагрузки и воздействия на основе детерминистического и вероятностного подходов к оценке срока службы (ресурса)

К.1 Согласно 6.1.2 при выполнении на стадии проектирования прогнозной оценки срока службы (ресурса) объектов ЛЧМГ как в рамках детерминистического, так и в рамках вероятностного подхода по 9.5, выделяют действующие на эти объекты функциональные (см. 6.1.3) и природно-климатические (см. 6.1.4) нагрузки и воздействия, которые могут влиять на долговечность конструкции в процессе эксплуатации.

К.2 Источниками информации о функциональных и природно-климатических нагрузках и воздействиях могут служить данные, полученные на эксплуатируемых в сходных природно-климатических условиях объектах-аналогах при одинаковых параметрах транспорта газа.

К.2.1 Информация о функциональных нагрузках (внутреннем давлении, в том числе о его низкочастотном изменении, и температуре перекачиваемого газа) может быть получена на основе данных рабочих журналов. Записи в рабочих журналах, как правило, проводят диспетчерские службы в соответствии с периодичностью, определенной правилами эксплуатации (вручную или с помощью специального оборудования).

Для проведения прогнозной оценки срока службы (ресурса) объектов ЛЧМГ необходимо иметь переведенные в электронную форму (оцифрованные на основе данных рабочих журналов) развертки во времени:

- изменения давления (например, в линии нагнетания и линии всасывания газоперекачивающих установок);

- изменения температуры (например, по данным датчиков температуры, установленных на трассе).

Примечание - Пульсации давления газа и скорости газового потока на магистральных газопроводах могут быть вызваны следующими причинами:

- пульсационным характером работы нагнетателей газоперекачивающих установок;

- взаимодействием стационарного газового потока с местными неоднородностями в конструкционных элементах (тройниковых соединениях, отводах, гнутых вставках, переходах с одного диаметра на другой, соединениях трубопровода с арматурой, заглушенных отводах и т.п.);

- возможной турбулентностью газового потока;

- возможными автоколебаниями (помпажом) в системе нагнетания;

- переходными колебательными процессами, связанными с изменением режимов работы газоперекачивающих агрегатов (режимов пуска-останова, переходных режимов).

К.2.1.1 Для использования в расчетах полученные реализации процессов силового и температурного нагружения схематизируют с помощью методов схематизации случайных процессов нагружения по ГОСТ 25.101. Пример применения одного из методов схематизации с учетом требований ГОСТ 25.101 для обработки записей рабочего журнала о значениях внутреннего давления приведен в приложении Л.

К.2.1.2 Действие функциональных нагрузок может вызывать кинематическое нагружение конструкционных элементов ЛЧМГ обусловленное перемещением опор на надземных участках, смещением окружающих массивов грунта, подвижкой основной части конструкции. Такие возможные изменения проектного положения строительных объектов, которые могут стать причиной возникновения предельных состояний (первой или второй группы по ГОСТ 27751), при необходимости следует учитывать при проведении на стадии проектирования прогнозной оценки срока службы (ресурса) объектов ЛЧМГ.

Исходные данные о кинематических нагрузках и воздействиях могут быть получены по результатам инструментальных геодезических измерений (конфигурации продольной оси, нивелировки положения опор), проведенных при проектировании действующих газопроводов-аналогов (перечисление 4) в перечислении б) 4.5.2.1) или при оценке их технического состояния, например в рамках проведения экспертизы промышленной безопасности объектов ЛЧМГ.

К.2.2 К основным природно-климатическим нагрузкам и воздействиям, которые могут быть при необходимости учтены при прогнозной оценке срока службы (ресурса) объектов ЛЧМГ, как правило, относят:

- ветровые, снеговые и гололедные нагрузки (для надземных участков ЛЧМГ);

- гидродинамические нагрузки (для зон речных переходов сухопутных магистральных газопроводов и зон действий морских течений для морских магистральных газопроводов);

- грунтово-геологические воздействия трубопроводных конструкций с окружающим грунтом.

К.2.2.1 Ветровые нагрузки, вызывающие колебания надземного участка ЛЧМГ как по направлению, так и перпендикулярно направлению ветрового потока, могут быть учтены посредством моделирования скорости ветрового потока, имеющего случайную природу и представляющего собой в общем случае нестационарный случайный процесс с сезонной и суточной изменчивостью. Аналогичным образом с учетом установленных периодов изменчивости могут быть представлены и гидродинамические нагрузки.

К.2.2.2 Ветровую нагрузку в заданном направлении (например, перпендикулярном продольной оси надземного участка ЛЧМГ), а также аналогичные по результату воздействия гидродинамические нагрузки (например, от набегающего водного потока в зоне речных переходов или подводного течения в зоне прокладки морской части газопровода) можно выразить с помощью функциональной зависимости скорости потоков ветра (воды) от времени. Эту функциональную зависимость целесообразно представлять в виде суммы кусочно-стационарной функции, соответствующей осредненному постоянному воздействию в течение разных достаточно длительных отрезков расчетного периода времени (например, для осредненных сезонно повторяющихся воздействий) и некоторой случайной функции, характеризующей нерегулярные (пульсационные) кратковременные порывы ветра, воздействия волн, придонных течений и других воздействий, которые целесообразно учитывать при расчетах. При отсутствии таких кратковременных воздействий значение этой пульсационной составляющей функции принимают равным нулю.

Примечание - При расчете на действие ветровой нагрузки в ее постоянной составляющей при необходимости могут быть учтены постоянные значения сезонно повторяющихся снеговых и гололедных нагрузок.

К.2.2.3 Данные для учета ветровых и гидродинамических нагрузок (схемы распределения скоростей и направлений ветровых потоков и водных течений) могут быть получены по результатам инженерных изысканий*, которые выполняют для объектов капитального строительства с целью подготовки проектной документации.

К.2.2.4 Расчеты на действие ветровых нагрузок могут быть выполнены с учетом природно-климатических условий региона строительства и положений национальных нормативных документов**, регламентирующих подобные расчеты.

Примечание - В международной стандартизации методика расчета на действие ветровых нагрузок реализована в положениях стандарта [18] ***.

------------------------------

* В Российской Федерации состав и содержание инженерных изысканий для подготовки проектной документации строительных объектов (в том числе линейных) определены в своде правил СП 47.13330.2012 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения".

** В Российской Федерации расчетные ветровые воздействия, учитываемые при проектировании строительных сооружений, регламентированы сводом правил СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия", а климатические параметры (преобладающие направления, максимальные и средние скорости ветра), используемые в расчетах, определены в своде правил СП 131.13330.2012 "Строительная климатология".

*** В Республике Беларусь действует технический кодекс установившейся практики ТКП EN 1991-1-4-2009 "Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия", который идентичен по степени соответствия стандарту [18] и дополнен национальным приложением, содержащим требования, необходимые при учете ветровых воздействий для каждого региона страны.

К.2.3 Учет взаимодействия с грунтом на участках ЛЧМГ при проведении прогнозной оценки срока службы (ресурса) расчетных участков ЛЧМГ может быть осуществлен в рамках расширенного подхода при необходимости его применения согласно 4.2.7.

Основное внимание при оценке взаимодействия трубопроводных конструкций с грунтом целесообразно уделять анализу следующих особых расчетных ситуаций:

- развитие процессов морозного пучения обводненных грунтов, продуцирующих при промерзании интенсивные силовые и кинематические воздействия на трубопровод;

- снижение несущей способности грунта при оттаивании, приводящее к неконтролируемой неоднородной просадке трубопроводных конструкций;

- изменение параметров взаимодействия трубопровода с грунтом вследствие изменения сопротивления грунта продольным и поперечным перемещениям трубопровода;

- отслаивание грунта засыпки, образование внутренних пустот, приводящее к снижению сопротивления грунта поперечным перемещениям, продуцирующим возможность знакопеременных перемещений подземного трубопровода с амплитудами, приводящими к накоплению значимых уровней усталостных повреждений.

Необходимые данные для учета взаимодействия трубопроводных конструкций с грунтом получают на основе результатов инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий, входящих в состав общих инженерных изысканий*, проводимых для включения их результатов в состав проектной документации.

------------------------------

* В Российской Федерации состав и содержание инженерных изысканий для подготовки проектной документации строительных объектов (в том числе линейных) определены в своде правил СП 47.13330.2012 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения".