трубопровод в грунте

[Livingood 0]

Здравствуйте, откликнувшиеся и заинтересовавшиеся!

Моделирую трубопровод в грунте в балочной постановке. Воздействие грунта моделирую эл-ми COMBINE39 (по трем пространственным координатам отдельно). Диаграмму "сопротивление-перемещение" для них строю руководствуясь книгой г-на Айнбиндера А.Б. "Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость".

Прошу знающих поделиться своим опытом в данной теме (на что следует обратить внимание).

На данном этапе возникли такие вопросы:

1) В качестве нагрузок сейчас выступают - давление, перепад температур. Нужно ли прикладывать g (воздействие гравитации) в такой постановке?

2) В своей модели задался достаточно большим диаметром трубы (2.4 м). Думаю, возможны проблемы с устойчивостью. Обычно оценивают устойчивость для равномерно распределенного внешнего давления. Как по Вашему будет правильно сделать?

[soklakov 1 475]

Моделировать, конечно, здорово. Но лучше делать это зачем-нибудь. А именно от ответа на вопрос "зачем?" будут зависеть ответы на Ваши вопросы.

[sm9h 3]

В первую очередь я бы обратился к нормативу по которому вы ведете расчет, требования к учету опорных нагрузок и определению расчетного наружнонго давления там должны регламентироваться

[soklakov 1 475]

В первую очередь я бы обратился к нормативу по которому вы ведете расчет, требования к учету опорных нагрузок и определению расчетного наружнонго давления там должны регламентироваться

Это если расчет для проектной конторы. А если диссертация, то никаких нормативов нет)

[sm9h 3]

я магистральные не рассчитывал, но норматив должен быть однозначно и в нем должны быть прописаны этапы расчетов, советую поискать. Диссертация должна учитывать требования нормативов, как то же до Вас их проектировали

[Livingood 0]

Моделировать, конечно, здорово. Но лучше делать это зачем-нибудь. А именно от ответа на вопрос "зачем?" будут зависеть ответы на Ваши вопросы.

Мой огрех, не раскрыл задачу. Естественно, нужно оценить прочность трубопроводов. Расчет будем называть "проектным", т.к. я все равно хочу понять как рассчитывать такие промышленные объекты, хотя нормативов на трубы Ду свыше 1400 я не нашел. Попадались на глаза нормативы где описана аналогичная методика с пружинами, но комплексного подхода нигде нет (учел грунт пружинами и пляши как хочешь). Как на этот вопрос, тогда можно взглянуть с нормативной точки зрения и академическо-диссертационной?

Последнюю мысль убираем) оставляем пока нормативную, изобретение велосипеда отложим.

Изменено 18 февраля 2013 пользователем Livingood

[soklakov 1 475]

Диссертация должна учитывать требования нормативов, как то же до Вас их проектировали

Так он не проектирует, а моделирует)

В диссертации часто рассматриваются имеющиеся методики, критикуются и разрабатывается новая. А раз новая, какие к ней нормативы?

С другой стороны, если бы ТС разрабатывал новую методику, то не пришел бы спрашивать на форум. А то ж какая это тогда научная работа?

В общем, лучше его дождаться) А то так долго гадать можно.

ой, пришел)

Мой огрех, не раскрыл задачу. Естественно, нужно оценить прочность трубопроводов. Расчет будем называть "проектным"

Уже лучше. А дальше? Вы хотите спроектировать трубопровод, чтобы он что? Выдержал нагрузки? Какие? Сейчас Вы сами на свои вопросы и ответите)

[Livingood 0]

Так он не проектирует, а моделирует)

В диссертации часто рассматриваются имеющиеся методики, критикуются и разрабатывается новая. А раз новая, какие к ней нормативы?

С другой стороны, если бы ТС разрабатывал новую методику, то не пришел бы спрашивать на форум. А то ж какая это тогда научная работа?

В общем, лучше его дождаться) А то так долго гадать можно.

ой, пришел)

Уже лучше. А дальше? Вы хотите спроектировать трубопровод, чтобы он что? Выдержал нагрузки? Какие? Сейчас Вы сами на свои вопросы и ответите)

Нагрузками в общем случае, как я понимаю, выступаю: внутреннее давление, давление грунта, перепад температур. В моем случае "проектируется" трубопровод с "холодной" водой, давление в котором и до 1 МПа не дотягивает. Большинство нормативов регулируют напорные газовые трубы. Тут ни то, ни другое получается. В тоже время, СНиП 2.05.03 МОСТЫ И ТРУБЫ никак не проясняет ситуацию. Как быть?

Изменено 18 февраля 2013 пользователем Livingood

[soklakov 1 475]

А что проектируете? Подбираете диаметр, толщину и материал? Или конфигурацию на определенном участке?

Перепад температур по какому поводу?

[Livingood 0]

А что проектируете? Подбираете диаметр, толщину и материал? Или конфигурацию на определенном участке?

Перепад температур по какому поводу?

Водовод, параметры и конфигурация уже заданы. Перепад ввиду температуры воды при рассмотрении переходе из "монтажного" состояния.

Изменено 18 февраля 2013 пользователем Livingood

[soklakov 1 475]

Водовод, параметры и конфигурация уже заданы. Перепад ввиду температуры воды при рассмотрении переходе из "монтажного" состояния.

Итак, все уже спроектировано. Чего считать-то собираетесь? Думаете сломается? от чего? когда?

[Fedor 1 597]

"1) В качестве нагрузок сейчас выступают - давление, перепад температур. Нужно ли прикладывать g (воздействие гравитации) в такой постановке?

2) В своей модели задался достаточно большим диаметром трубы (2.4 м). Думаю, возможны проблемы с устойчивостью. Обычно оценивают устойчивость для равномерно распределенного внешнего давления. Как по Вашему будет правильно сделать? " - еще учтите силы морозного пучения, примерно 6 тонн на кв. м могут быть, да и выталкивающая сила типа архимедовой. По основаниям и фундаментам может быть около 0.8 бытового давления.

Наружное давление лучше приложить по градиенту как на стенки в земле в механике грунтов принято. И проверить устойчивость оболочки в условиях сжатия. Гравитацию тоже можно добавить. Но просматриваются два варианта которые надо посмотреть - пустая труба и труба заполненная...

[Livingood 0]

В данном случае проектировщик/конструктор и расчетчик/прочнист это две разные личности) Получив данные для начальной "итерации" нужно оценить, что же там напроектировали и будет ли это выдерживать не только рабочее давление, но и воздействие грунта (еще не сказал, что отдельные участки дополнительно нагружены распределенным давлением по поверхности грунта). В добавок опоры и места стыковки. Они тоже могут нести только определенные нагрузки.

Наружное давление лучше приложить по градиенту как на стенки в земле в механике грунтов принято. И проверить устойчивость оболочки в условиях сжатия. Гравитацию тоже можно добавить. Но просматриваются два варианта которые надо посмотреть - пустая труба и труба заполненная...

С давлением на стенки отдельная история. Оно распределено как вертикально так и сбоку. В найденных источниках, описывают эпюру бокового и вертикального давления. Как приложить их совместно я пока не приложу ума (обе они действуют нормально относительно друг друга). Конечно, в пространственной-объемной модели я наиболее опасные участки прикину, но дело сейчас в другом. Участок довольно длинный, поэтому делаю его в балочной постановке. Вот и возникают походу вопросы с оценкой получаемых результатов для модели балка-пружина (труба-грунт). Изменено 18 февраля 2013 пользователем Livingood

[Борман 2 375]

Прошу знающих поделиться своим опытом в данной теме (на что следует обратить внимание).

Делюсь.

Воздействие грунта моделирую эл-ми COMBINE39 (по трем пространственным координатам отдельно)

Направлений четыре - по оси, вбок, вверх и вниз. Если мне не изменяет склероз - у Айнбиндера не описано смещение "вверх". Обратите внимание, что по Айнбиндеру с определенного момента грунт перестает сопротивляться смещению.

руководствуясь книгой г-на Айнбиндера А.Б

Одной книги недостаточно. Необходимы инженерные изыскания для определения фактических свойств грунта.

1) В качестве нагрузок сейчас выступают - давление, перепад температур. Нужно ли прикладывать g (воздействие гравитации) в такой постановке?

Нужно. Причем к массе трубы надо добавить и массы транспортируемого продукта, и массу грунта над трубой. Посмотрите СНиП "Нагрузки и воздействия". Для каждого вида нагрузки там указан коэффициент нагрузки... на давление 1.1, на весь грунта 1.2... это то что помню.

2) В своей модели задался достаточно большим диаметром трубы (2.4 м). Думаю, возможны проблемы с устойчивостью. Обычно оценивают устойчивость для равномерно распределенного внешнего давления. Как по Вашему будет правильно сделать?

Идеальный вариант - найти СНИП под вашу трубу. Я использую этот МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ СНиП 2.05.06-85* , но у меня другая задача. В СНИПе как раз должно быть расписано что и как считается, и какаие выводы делаются на основании "балочных" напряжений. В этом же СНИПе должен быть приведен пример расчета на устойчивость.

[Fedor 1 597]

"Как приложить их совместно я пока не приложу ума" - исходите из здравого смысла, что давление - скаляр. Берите по максимуму когда не знаете - береженого Бог бережет

"Необходимы инженерные изыскания для определения фактических свойств грунта" - если их нет, берите насыпной с модулем 50-70 кГ/кв.см если ошибетесь, то в запас

[Livingood 0]

Направлений четыре - по оси, вбок, вверх и вниз. Если мне не изменяет склероз - у Айнбиндера не описано смещение "вверх". Обратите внимание, что по Айнбиндеру с определенного момента грунт перестает сопротивляться смещению.

Совершенно верно относительно четырех направлений сопротивления грунта. По вертикали моя "пружина" имеет график в положительной и отрицательной области перемещений с разным наклоном, чтобы отразить факт разного сопротивления грунта при движении "вниз/вверх". Две другие: продольное (осевое) и поперечное сопротивление. Айнбиндер, кстати, указал все эти варианты.

Одной книги недостаточно. Необходимы инженерные изыскания для определения фактических свойств грунта.

Данные инженерных изысканий с параметрами грунтов у меня есть. По природному грунту, подготовке и засыпке.

Рассматриваю вариант выполнить численные эксперименты для определения сопротивления в четырех направления

из объемной постановки для балочной, т.е. не пользоваться ф-ми Айнбиндера.

Нужно. Причем к массе трубы надо добавить и массы транспортируемого продукта, и массу грунта над трубой. Посмотрите СНиП "Нагрузки и воздействия". Для каждого вида нагрузки там указан коэффициент нагрузки... на давление 1.1, на весь грунта 1.2... это то что помню.

Понял, освежу память и по нему. Кажется по этой тематике все же больше подходит СНиП "Мосты и трубы".

Просто я нашел пару описаний таких работ, но нигде не видел задания g в явном виде.

Идеальный вариант - найти СНИП под вашу трубу. Я использую этот МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ СНиП 2.05.06-85* , но у меня другая задача. В СНИПе как раз должно быть расписано что и как считается, и какаие выводы делаются на основании "балочных" напряжений. В этом же СНИПе должен быть приведен пример расчета на устойчивость.

К сожалению, СНиПов на трубы Ду свыше 1400 мм найти не могу. А в моем случае диаметр значительно больше, тут без устойчивости точно не обойтись (стандартная рекомендация на >1200 варить ребра швеллеры).

Как я понимаю, Вы уже пользовались аналогичным подходом представления вз-ия грунт-труба "пружинами", и мы говорим об одном и том же?

[Борман 2 375]

Рассматриваю вариант выполнить численные эксперименты для определения сопротивления в четырех направления

из объемной постановки для балочной, т.е. не пользоваться ф-ми Айнбиндера.

За вас это уже сделали эти ребята Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Дедиков Е.В., Маркелов В.А. , название книги, что-то типа "Численное моделирование... " (чего-то там). В этой книге они конкретно критикуют Айнбиндера. Вроде на работе была электронная версия.

но нигде не видел задания g в явном виде.

И не найдете. Задается распределенная нагрузка, численно равная погонному весу.

Как я понимаю, Вы уже пользовались аналогичным подходом представления вз-ия грунт-труба "пружинами", и мы говорим об одном и том же?

Почти каждый день пользуюсь. <noindex>http://www.pipingsolutions.com/triflex/screenshots.html</noindex>

[Fedor 1 597]

Я обычно моделирую и грунт на небольшом фрагменте и в стороны порядка 3-4 характерных размера. Их в принципе несложно определить, сделайте площадку с размерами трубы и приложите нулевую силу, так чтобы по краям силы были направлены в одну сторону, а в середине в другую. Где такое возмущение быдет маленьким по напряжениям, примерно столько земли и берите в разные стороны. Точно не ошибетесь

Я еще все делаю с массой и прикладываю ускорение, получаю перемещения на удалении от особенности и потом их задаю в качестве краевого условия внизу так, чтобы перемещения на удалении были нулевыми. Тогда и гадать не надо, все само собой получается <noindex>http://www.pinega3.narod.ru/mg/mg.htm</noindex> тут есть картинка как все получается

[Борман 2 375]

"Необходимы инженерные изыскания для определения фактических свойств грунта" - если их нет, берите насыпной с модулем 50-70 кГ/кв.см если ошибетесь, то в запас

Не знаю, как в ваших сарайках, но для наших труб для определенного грунта свой вид траншеи, который, кстати, влияет на жесткость.

[Fedor 1 597]

Да ето все выдумки. У меня школьный приятель и студенческий друг построил много трубопроводов в Западной Сибири для Газпрома когда-то, так рассказывал, как они всплывают сотнями километров и вылезают из земли. Он потом их бетонными блоками пригружал которые целая область делала и назад закапывал прямо под нагрузкой. Остановка стоила слишком дорого, а оставлять нельзя было