Эквивалентное давление грунта на трубу в грунте

[jtok 814]

Здравствуйте

Помогите оценить адекватность полученного внешнего давления грунта для закопанной трубы.

 

Имеем:

Труба ф3,2м с какой-то толщиной стенки (допустим, 15мм) бесконечной длины, закопана на глубину 6м от верха трубы.

Обратная засыпка - песок средней крупности послойно трамбованный до естественной плотности очень водонасыщенный (худший случай).

Материал трубы - пусть композит.

 

Вообще заглубленные трубы считают на два давления - сверху и сбоку (подпор), еще и снизу добавляют.

Но там механика грунтов, а я от нее не очень, там формулы все эмпирические.

Хотелось пойти простым путём - насыпать песку и сразу получить окружную нагрузку в обечайке.

 

Требуется получить эквивалентное внешнее давление грунта на трубу, потому что я умею считать трубы на него.

Зная это давление, я получу окружную единичную нагрузку: Qф=p*D/2 (Н/мм)

где: p-эквивалентное внешнее давление, МПа; D=3200-диаметр,мм

(в ед.изм.нагрузки нет опечатки, это сила, действующая в окружном направлении на 1мм длины трубы на всю толщину оболочки трубы, более подробно см.ф-лу B.2 ГОСТ 55072)

 

Предположения:

Расчет ведём глядя одним глазом в Алямовского-  Алямовский - с.48-72.pdf

Я только симметрию вертикальную использовал, решаю задачу плоскую нелинейную, глубина выреза 1мм (а не 1м), грунт Друкер-прагер, труба - линейный упругий изотропный, контакт между грунтом и трубой - нет проникновения. Если как у Алямовского, то труба у меня крутится в грунте и нет сходимости. Как он так выкрутился, без трения, я не пойму.

Свойства упрощения

Hide  

Характеристики водонасыщенного песка у меня чуть другие, плотность выше и угол введен, и сцепление я уменьшил с 5000 до 100Н/м2, ну пусть:

Характеристика грунта 

Hide  

И вот главный вопрос:

Я получил max окружное напряжение в обечайке -11,719МПа:

Окружное напряжение  

Hide  

Умножаю его на толщину обечайки 15мм, получаю окружную единичную нагрузку Qф=175,8Н/мм

Из неё вывожу эквивалентное давление p=2*Qф/D=0,11 МПа или 1,07атм.

 

Но если взять грубо 6м засыпки песком плотностью 2,4т/м3 то выйдет 14,4т/м2 или 1,44 атм, что заведомо больше полученного результата!

Тогда я достал эпюру контактного давления:

 

Контактное давление  

Hide  

Оно равномерно распределено по обечайке и максимум 2,258кг/см2 (или атмостфер), что опять больше, чем 1,07атм.

 

Чему принять все-таки давление на глубине 6м?

 

Упражнение приложил, SW2014

 

Плоская задача половина.zip

[jtok 814]

Интересно, что если убрать контакт между грунтом и обечайкой и просто их  связать, то результаты по напряжениям начинают походить на правду. Но тогда контакное давление врет.

Изменено 13 февраля 2019 пользователем jtok

[Fedor 1 597]

Если считать грунт жидкостью то просто прикладываете  давление.  Такой водонасыщенный текучий. его плотность около 2  Т/куб.м  . Связность удерживает грунт и давление будет меньше где-то как вода примерно   1  Т/куб.м .   То есть если не мудрить то брать  с запасом 2 и не париться :) 

s=g h ( tan (45-fi/2 ))**2   эта формула механики грунтов не эмпирическая а получена из предельного равновесия призмы обрушения... 

 

https://dwg.ru/dnl/6148   мне такую один из авторов подарил :) 

Изменено 13 февраля 2019 пользователем Fedor

[jtok 814]

@Fedor , тоесть новизну с актуальностью не надо? А я так хотел хотя бы в нагрузках поточнее принять значения.

Потом в конструировании композита там еще хужее допущения и к-ты запаса около 10, дорого получается слишком, они же перемножаются, запасы эти.

[Fedor 1 597]

С грунтами лучше не баловаться.  Вибрации могут разжижать, труба где-то лопнет, зима типа нынешней снежной выдастся, а значит весной будет много воды  ... :) 

 

 

Изменено 13 февраля 2019 пользователем Fedor