Сооружение трубопроводов в сейсмически-активных зонах
Содержание.
1.Введение……………………………………………………
2.Сейсмические явления…………….……
3.Прокладка трубопроводов
в сейсмически-активных
3.1.Применяемые технические решения ...……………………………...4
3.2.Особенности прокладки трубопроводов в сейсмических районах..5
3.3. Способы прокладки трубопроводов в сейсмических районах…....5
4.Расчет трубопровода
на сеймостойкость……………………………..
5. Заключение……………………………………………………
6.Библиографический список…………
- Введение.
Строительство трубопроводов
в сейсмически-активных зонах требует
принятия точных, проверенных методов.
Такое мероприятие является одним
из самых трудных строительств. Меры,
исключающие или смягчающие разрушительные
воздействия сейсмических сил, сводятся
к выбору: участков с меньшей степенью
сейсмической опасности; соответствующих
конструктивных схем и материалов для
зданий; соответствующих объёмно-планировочных
решений; конструктивных решений, обеспечивающих
- Сейсмические явления.
В результате действия внутренних сил Земли возникают движения земной коры, которые сопровождаются упругими колебаниями, вызывающими сейсмические явления – землетрясения.
Они постоянно наблюдаются в горных районах Восточного и Западного полушария. В равнинных местах колебания земной коры или совсем не наблюдаются, или очень редки и сила их составляет 1-3 балла. Области, подверженные частым землетрясениям, называют сейсмическими.
Сила землетрясений в нашей стране измеряется по 12-ти балльной шкале МSК-64. При силе до 5 баллов нет заметного ущерба зданиям и сооружениям. Сейсмически активные территории подразделяют на зоны, степень возможной разрушительной силы землетрясений в которых определяют в баллах. В практике строительства выделяют зоны сейсмичностью 6, 7, 8 и 9 баллов.
Под сейсмостойкостью понимают сохранность несущих конструкций, выход из строя которых угрожает обрушением здания или его частей. При этом возможны повреждения второстепенных несущих элементов, не угрожающих безопасности людей или сохранности ценного оборудования.
Россия, по сравнению с
другими странами мира, расположенными
в сейсмоактивных регионах, в целом
характеризуется умеренной
В сейсмическом отношении
территория России принадлежит Северной
Евразии, сейсмичность которой обусловлена
интенсивным геодинамическим
В европейской части России
высокой сейсмичностью
- Прокладка трубопроводов в сейсмических районах.
3.1. Применяемые технические решения.
1) утолщение стенки трубопровода;
2) обход по возможности косогорных участков;
3) на участках пересечения трассой трубопровода активных тектонических разломов необходимо применять надземную прокладку; конструкции опор должны обеспечивать возможность перемещений трубопроводов во время землетрясения;
4) 100%-й контроль качества сварных соединений (радиографический контроль для всех категорий трубопровода или его участка);
5) Не допускается жесткое соединение трубопроводов к стенам зданий, сооружений и оборудованию; ввод трубопровода в здания (в компрессорные, насосные и т.д.) следует осуществлять через проем, размеры которого должны превышать диаметр трубопровода не менее чем на 200 мм;
6) При подземной прокладке применяется подсыпка и присыпка трубопровода крупнозернистым песком или торфом;
7) Установка автоматически срабатывающей запорной арматуры;
8) Установка автоматической системы контроля положения трубопровода;
9) Установка сейсмометрических станций для записи колебаний трубопровода и окружающего грунта и др.
3.2. Особенности прокладки трубопроводов
в сейсмических районах.
1) уклон откосов траншеи принимается 1:1,5
2) заглубление труб выполняется минимально допустимым
3) участки трубопроводов относятся к I и высшей (B) категориям
4) засыпка трубопровода осуществляется крупнозернистым песком
5) в случае обводнения применяется балластировка «мягкими» пригрузам типа КТ и ПКБУ.
3.3. Способ прокладки трубопроводов в сейсмических районах
Изобретение относится к
трубопроводному транспорту и используется
при прокладке подземного трубопровода
в сейсмическом районе. Способ включает
подземную прокладку
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при сооружении трубопроводов в сейсмических районах.
В практике трубопроводного строительства используются различные способы и конструктивные решения по прокладке трубопроводов в сейсмических районах. Широко применяется способ прокладки трубопроводов над поверхностью земли на свободно-подвижных опорах. Данный способ прокладки наиболее эффективен при пересечении трассой трубопровода активных тектонических разломов. К недостаткам способа относятся высокая металлоемкость и необходимость установки демпфирующих элементов.
Прототипом изобретения является способ прокладки трубопровода в сейсмических районах (Ф.М.Мустафин, Л.И.Быков, Г.Г.Васильев, А.Г.Гумеров и др. - Технология сооружения газонефтепроводов. Под ред. Г.Г.Васильева. Т.1: Учебник. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2007. - 632 с.), включающий подземную прокладку трубопровода с разработкой траншеи с пологими откосами (уклон 1:2), устройством подсыпки из мягкого грунта толщиной не менее 200 мм, засыпкой трубопровода измельченным, несвязным грунтом (крупнозернистым песком, торфом).
Недостатком прототипа является то, что мелкий песок и торф смывается из траншеи потоками воды от ливневых дождей и весеннего паводка. Это в конечном итоге приводит к ухудшению компенсационного и демпфирующего свойств данного способа прокладки.
Задачей изобретения является компенсация поперечных и продольных нагрузок на трубопровод и демпфирование колебаний трубопровода при сейсмическом воздействии на него, повышение надежности трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах.
Указанная задача решается тем, что при способе прокладки трубопровода в сейсмических районах, включающем разработку траншеи с пологими откосами, прокладку трубопровода и его засыпку, согласно изобретению при прокладке трубопровода используют упругопластичные или упругодеформируемые элементы с шагом L от 0 до 10 метров. Кроме того, трубопровод дополнительно защищают скальным листом. Также упругопластичные элементы могут укладывать под трубопровод, при этом трубопровод защищают скальным листом. Для засыпки траншеи используют щебень с зернами размером 10-50 мм.
Упругопластичные элементы
представляют собой мешки или
емкости различной
На фиг.1 представлено поперечное
сечение траншеи с
1 - трубопровод, 2 - скальный лист, 3 - упругопластичный элемент, 4 - упругодеформируемый элемент, 5 - грунт засыпки (щебень).
Способ прокладки
В широкую траншею с пологими откосами укладывают трубопровод 1. При этом на внешнюю поверхность трубопровода могут устанавливаться упругодеформируемые элементы 4. Упругодеформируемые элементы могут устанавливаться вплотную друг к другу по всей длине трубопровода или с шагом L. В случае установки упругодеформируемых элементов с шагом L для исключения повреждения стенки трубы и изоляции трубы от грунта засыпки дополнительно предусматривается установка на внешнюю поверхность трубопровода скального листа 2. Также для исключения контакта трубопровода со стенкой и дном траншеи и грунтом засыпки трубопровод может обкладываться со всех сторон упругопластичными элементами 3. В случае прокладки трубопровода на склоновых участках уклоном более 5° упругопластичные элементы 3 укладывают только под трубопровод. При этом для исключения повреждения стенки трубы и изоляции трубы от грунта засыпки дополнительно предусматривается установка на внешнюю поверхность трубопровода скального листа 2. Далее производят засыпку траншеи щебнем 5. При сейсмической активности за счет свойств упругопластичных и упругодеформируемых элементов происходит компенсация сил, действующих на трубопровод, и демпфирование колебаний трубопровода. В связи с этим и с отсутствием в траншее легкоразмываемых водой грунтов (мелкий песок, торф) происходит существенное повышение надежности трубопровода по сравнению с прототипом.
На фиг.1, 3, 5 величина В может достигать 4 метров, величина угла у находится в пределах 30-35°. На фиг.2 величина L может достигать 10 метров. На фиг.4 величина угла x более 5°. Величины В, у, L, x определяются в зависимости от геометрических и прочностных характеристик трубопроводов, конкретных условий прокладки.
Упругопластичные и
Благодаря отсутствию защемления трубопровода грунтом и возможности свободного перемещения и деформирования трубопровода при сейсмической активности происходит существенное уменьшение механических напряжений в стенке трубы. Благодаря отсутствию в траншее легкоразмываемых водой грунтов (мелкий песок, торф) обеспечивается стабильность компенсирующих и демпфирующих свойств данного способа прокладки. Как следствие, происходит повышение надежности данного участка трубопровода.
Формула изобретения.
Способ прокладки
- Расчет трубопровода на сейсмостойкость
Настоящий раздел устанавливает требования к расчету сейсмических нагрузок на трубопроводы. С помощью этих расчетов проводится оценка сейсмостойкости на стадии проектирования и в процессе эксплуатации.
Общие положения.
1)Расчет на сейсмостойкость является обязательным этапом поверочного расчета трубопроводов, расположенных на площадках с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов по шкале MSK-64 независимо от вида прокладки (подземной или надземной).
2)Расчет трубопроводов на сейсмические воздействия проводится после выполнения расчетов на статические и циклические нагрузки и подтверждения его прочности при этих нагрузках.
3)Цели поверочного расчета на сейсмостойкость:
- проверка прочности и устойчивости элементов трубопровода;
- проверка сейсмических нагрузок от трубопровода на опоры и оборудование;
- проверка перемещений трубопровода: оценка взаимных смещений, соударений элементов трубопровода и окружающих конструкций, предотвращение сброса трубопровода с опор при сейсмическом воздействии;
- разработка мероприятий, направленных на повышение сейсмостойкости, в случаях, когда расчет не подтверждает обеспечение требований сейсмостойкости: установка компенсирующих устройств, дополнительных креплений, изменение пространственной конфигурации трубопровода, установка демпферов, гасителей колебаний и т.д.
4)Поверочный расчет необходимо производить с учетом действия эксплуатационных и сейсмических нагрузок по этапам Ошибка! Источник ссылки не найден. и Ошибка! Источник ссылки не найден.. По этапу Ошибка! Источник ссылки не найден. производится оценка прочности и устойчивости, а по этапу Ошибка! Источник ссылки не найден. производится оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции, оценка перемещений и для низкотемпературных трубопроводов – оценка статической прочности и устойчивости.
5)Задание на расчет сейсмостойкости трубопровода должно включать следующие данные:
- категория сейсмостойкости трубопровода согласно Ошибка! Источник ссылки не найден.;
- расчетная сейсмичность площадки, на которой расположен трубопровод согласно Ошибка! Источник ссылки не найден.;
- в случае, если трубопровод расположен на относительно легкой и гибкой строительной конструкции (на эстакаде, высоких опорах), то требуется знание параметров, необходимых для определения жесткости и массы строительной конструкции и ее фундамента;
- в случае, если трубопровод расположен в массивном многоэтажном здании или на массивной многоярусной строительной конструкции (см. Ошибка! Источник ссылки не найден.), то требуются поэтажные спектры ответа для трех различных направлений воздействия, полученные для относительного демпфирования в соответствии с Ошибка! Источник ссылки не найден. настоящего стандарта;
- в случае, если трубопровод защемлен в грунте, а также для протяженных наземных трубопроводов, то требуются значения скоростей распространения продольных, поперечных волн и волн Релея ( ), максимальных перемещений грунта ( , ), максимальных скоростей движения грунта ( ), динамических модулей упругости (модулей Юнга) грунта ( ) и коэффициентов Пуассона ( ).
- для трубопроводов, присоединенных к оборудованию или строительным конструкциям, требуются смещения опорных точек при независимых колебаниях оборудования или конструкций (рисунок Ошибка! Источник ссылки не найден.).
6)При расчете на сейсмические воздействия установлены три категории трубопроводов в зависимости от требований к их сейсмостойкости:
1) категория Is – трубопроводы, которые сохраняют свою работоспособность во время и после расчетного землетрясения. Функционирование трубопровода не прерывается или частично прерывается во время сейсмического воздействия, но восстанавливается после прекращения сейсмического воздействия без вмешательства персонала. Трубопроводы, функционирование которых необходимо во время сейсмического воздействия для обеспечения безопасности эксплуатации и предотвращения развития аварийных ситуаций, например, трубопроводы систем пожаротушения;
2)категория IIs – трубопроводы, которые могут иметь незначительные повреждения и сбой в работе во время расчетного землетрясения; после землетрясения работоспособность восстанавливается самостоятельно или в результате незначительного вмешательства эксплуатационного персонала. Трубопроводы, обеспечивающие выполнение противоаварийных мероприятий и восстановление технологического процесса после прохождения сейсмического воздействия;
3)категория IIIs - трубопроводы, которые могут иметь значительные повреждения и сбой в работе во время расчетного землетрясения. После землетрясения работоспособность восстанавливается в результате ремонта.
Трубопроводы, которые при разрушении могут вызвать повреждение оборудования более высокой категории сейсмостойкости, следует относить к категории того оборудования, которое они могут повредить.
Принадлежность трубопроводов к той или иной категории сейсмостойкости определяется проектом и данными заводов-изготовителей.
При соответствующем обосновании
заказчик вправе повысить требования
к сейсмостойкости (отнести трубопровод
к категории с меньшим номером)
7)Интенсивность сейсмических воздействий в баллах по шкале MSK-64 (сейсмичность) для района расположения трубопровода следует принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-97), утвержденных Российской академией наук. Для территории других государств интенсивность сейсмических воздействий принимается по действующим национальным стандартам.
Количественную оценку сейсмичности площадки расположения трубопровода с учетом грунтовых и гидрогеологических условий следует проводить на основании сейсмического микрорайонирования, которое является составной частью инженерных изысканий и выполняется с соблюдением требований соответствующих нормативных документов.
8)При вычислении откликов от сейсмических воздействий расчет производится при нулевом расчетном давлении , при этом характеристики материала принимаются при расчетной температуре .
- Заключение.
Строительство трубопроводов и сооружений в сейсмических районах следует осуществлять теми же способами и методами, как и в обычных условиях строительства, но с выполнением предусмотренных проектом мероприятий по обеспечению их сейсмостойкости. Стыки стальных трубопроводов и фасонных частей следует сваривать только электродуговыми методами и проверять качество сварки их физическими методами контроля в объеме 100 %.
- Библиографический список.
- http://cih.ru/s2/887.html
- http://ria.ru/ecoinfogr/
20110822/421554789.html - http://www.snip.7-1.ru/main/su
bject-1560/ - http://library.stroit.ru/artic
les/ostrub/index.html - http://portal.tpu.ru/SHARED/k/
KR_NAS_SH/Ycheb_metod/Tab1/Tab 1/Lecture6_SlognYslovie.pdf
