МУ 34-747-76

УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

     

Дата введения 1976-05-10

     
     
     РАЗРАБОТАНЫ в соответствии с заданием 0.01.258 "В" Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике (проблема 0.01.225).
     
     Разделы 1, 2, 3, 4, 5, 9 и 10 разработаны СКБ "Ленгидросталь" Всесоюзного треста "Гидромонтаж", а разделы 6, 7 и 8 - Всесоюзным институтом "Гидропроект" им. С.Я.Жука.
     
     ВНЕСЕНЫ Институтом "Гидропроект" им. С.Я.Жука
     
     РАССМОТРЕНЫ Научно-техническим советом Минэнерго СССР (протокол N 47 от 24.03.76).
     
     УТВЕРЖДЕНЫ Министром энергетики и электрификации СССР т.Непорожним П.С. 08.04.76.
     
     С введением в действие настоящих "Указаний" утрачивают силу "Технические условия и нормы проектирования ТУ 9-51".
     
     

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

     
     1.1. Настоящие "Указания" распространяются на проектирование стальных трубопроводов круглого сечения гидротехнических сооружений. По "Указаниям" должны проектироваться трубопроводы открытого типа, гладкостенные или с кольцами жесткости, относящиеся к основным сооружениям.
     
     Примечание. Применение "Указаний" для проектирования трубопроводов со скоростям воды, большими 12 м/с, допускается при условии принятия мер для ограничения вибрационных и кавитационных явлений, не оговариваемых в настоящих "Указаниях".
     
     
     1.2. Основные положения при разработке проектов трубопроводов должны удовлетворять требованиям соответствующих разделов главы СНиП "Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования".
     
     1.3. Стальные трубопроводы должны проектироваться на основе технико-экономических расчетов и требований обеспечения несущей способности конструкции трубопроводов, а также с учетом требований:
     
     а) соответствия конструкции условиям эксплуатации;
     
     б) экономии металла и наименьшей трудоемкости изготовления и монтажа;
     
     в) унификации конструкции путем применения типовых конструкций отдельных узлов и деталей;
     
     г) обеспечения стойкости конструкции против коррозии и износа.
     
     1.4. Указания содержат требования, рекомендации и расчеты, необходимые для всех этапов проектирования стальных трубопроводов гидроэлектрических и гидронасосных станций. Расчеты по разделам 6, 7, 8 должны производиться при общем проектировании и разработке компоновки всего гидроузла для обеспечения исходными данными задания на проектирование непосредственно стального трубопровода.
     
     1.5. Основные условные обозначения, общие для всех разделов:
     

     Остальные условные обозначения приводятся в соответствующих разделах.
     
     1.6. Схема участка трубопровода с некоторыми условными обозначениями показана на рис.1.
     

Рис.1. Схема участка трубопровода

Показаны положительные направления усилий и напряжений

     
     
2. ОБЩИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

     
     2.1. Открыто прокладываемые стальные трубопроводы должны проектироваться разрезными, т.е. с компенсаторами (рис.2 и рис.4).
     

Рис.2. Участок трубопровода

1. Температурный компенсатор.

2. Подвижная промежуточная опора

     
     
     Допускается изготовление отдельных участков трубопровода неразрезными, т.е. без компенсаторов (рис.3), как-то: участков, имеющих отводы, развилки, затворы; участков, непосредственно примыкающих к турбинам (насосам); участков с распределителями, арочными мостами; участков, заделываемых в бетон, и т.д.
          

Рис.3. Участок с распределителем

     
     
     2.2. Каждый прямолинейный участок разрезного трубопровода между двумя анкерными опорами открытого или закрытого типа должен опираться на ряд промежуточных подвижных опор и иметь температурный компенсатор (рис.2).
     
     При прокладке трубопровода на осадочных грунтах в конструкции трубопровода должны быть либо температурно-осадочный, либо осадочный и температурный, либо температурно-осадочный и осадочный компенсаторы. Схемы компоновок принимать:
     
     а) при наличии осадок верхней и нижней анкерных опор по рис.4-а;
     
     б) при осадке одной из анкерных опор по рис.4-б, в.
          

Рис.4. Некоторые схемы компоновки трубопровода

     
     2.3. Наружные диаметры  и наименьшие толщины оболочки должны приниматься по таблице 1.
     
     

Таблица 1

     
РАЗМЕРЫ в мм
     

     
     
     2.4. Трубопроводы с изменяющимися по длине диаметрами должны быть разделены на участки с постоянными диаметрами. Переход от одного диаметра трубы к другому должен осуществляться конусными обечайками или звеньями.
     
     2.5. При изменяющейся толщине оболочки наружный диаметр трубопровода должен быть постоянным. Переход от одной толщины оболочки к другой должен осуществляться последовательными ступенями через 2-4 мм. Допускается большая величина ступени при наличии скоса, соответствующего требованиям стандартов на сварку.
     
     2.6. Трубопроводы должны изготовляться из электросварных звеньев или цельнотянутых труб.
     
     2.7. Выбор трассы трубопровода ГЭС должен исключать образование в трубопроводе значительного вакуума.
     
     Примечание. В случае специального обоснования разрешается отдельные участки трассы трубопровода выполнять в виде арки или дюкера, где неизбежно образование вакуума при опорожнении трубопровода.
     
     
     2.8. Анкерные опоры должны устраиваться:
     
     а) в местах изменения направления оси трубопровода;
     
     б) на прямолинейных участках с длиною, превышающей величину, определяемую по п.2.29.
     
     2.9. Крепление открытого трубопровода к массиву анкерной опоры допускается выполнять двух типов:
     
     а) закрытого - с заделкой трубы по всему периметру в массив опоры;
     
     б) открытого - при анкеровке трубы с помощью анкерных колец, тяг, шарниров ограниченной подвижности, а также анкерных ферм, заделываемых своей нижней частью в массив опоры.
     
     2.10. Конструкция опорных устройств промежуточных опор трубопроводов должна обеспечивать возможность осевого перемещения трубопровода, а также высотную регулировку трубопровода. Высотная регулировка трубопровода на опорах должна осуществляться посредством прокладок или клиновых устройств в зависимости от ожидаемой осадки грунта.
     
     Примечание. В особых случаях отдельным участкам трубопровода должна быть обеспечена возможность небольшого поперечного перемещения по промежуточным опорам, как, например, в распределителях в направлении осей отводов к турбинам или при свободных незаанкерованных коленах неразрезных трубопроводов и проч.
     
     

     2.11. Для открытых трубопроводов должны применяться катковые промежуточные опоры.
     
     При условии специального обоснования допускается применение скользящих опор.
     
     2.12. Опирание трубопровода на промежуточное опоры должно осуществляться посредством жесткого кольца, приваренного к оболочке трубы и имеющего только две опорных точки. Рекомендуемые конструктивные соотношения даны в приложении ХIV. Для трубопроводов с  не более 820 мм разрешается применение седловидных опор.
     
     2.13. В катковых опорах должно быть противоугонное устройство для катков.
     
     Механические детали промежуточных опор должны защищаться кожухами от загрязнения.
     
     2.14. Компенсаторы должны обеспечивать осевую (температурный или температурно-осадочный) и, при специальных условиях, угловую (температурно-осадочный, осадочный) подвижность трубопровода при его деформациях. Компенсаторы рекомендуется применять сальникового типа. При соответствующем обосновании разрешается применение компенсаторов тарельчатых, гофрированных и других типов.
     
     Для достижения герметичности уплотнения сальниковых компенсаторов шаг  болтов (шпилек), прикрепляющих нажимные кольца к раструбам, должен быть в пределах  ( - диаметр болта).
     
     2.15. По всей трассе трубопровода должен быть предусмотрен отвод за пределы сооружений фильтрационных и поверхностных вод, а также аварийного расхода воды в случае разрыва трубопровода. Должны быть приняты конструктивные решения, не допускающие размыва поверхности грунта вдоль трассы трубопровода.
     
     2.16. В начале каждой открыто проложенной нитки трубопровода должен устанавливаться аварийный или аварийно-ремонтный затвор с автоматически действующим приспособлением, реагирующим на превышение скорости в трубопроводе свыше наибольшей расчетной (максимальная защита), и приспособлением, реагирующим на разность расходов в начале и в конце трубопровода (дифференциальная защита) или на иные импульсы.
     
     Примечание. Время закрытия затвора рекомендуется принимать в пределах до 2 минут. В случае специального обоснования при невозможности отвода воды за пределы сооружения при разрыве трубопровода время закрытия аварийного затвора должно быть не более 30 секунд.
     
     
     2.17. Аварийный или аварийно-ремонтный затвор должен иметь дистанционное управление со станции и местное, а также специальное устройство для возможности периодического испытания и контроля исправности работы механизма затвора без остановки турбин гидростанции.
     
     2.18. При электрическом дистанционном управлении питание систем должно осуществляться от источника энергии, не зависящего от основных агрегатов гидростанции (агрегата собственных нужд, аккумулятора и пр.).
     
     2.19. Непосредственно перед аварийным или аварийно-ремонтным затвором должен устанавливаться ремонтный затвор.
     
     2.20. За быстродействующим затвором должна быть предусмотрена труба для впуска (выпуска) воздуха при опорожнении (наполнении) трубопровода или воздушный клапан (вантуз) двустороннего действия, обогреваемые либо отепляемые при низких температурах во избежание их обледенения или замерзания в них воды. Клапаны должны устанавливаться также вдоль трассы трубопровода в местах ожидаемого вакуума при опорожнении трубопровода или при наборах нагрузки.
     
     2.21. Наполнение трубопровода водой должно осуществляться через специальную обходную трубу. В случае отказа от устройства обходной трубы наполнение трубопровода допускается производить путем частичного открытия затвора. Величина открытия затвора должна соответствовать пропускной способности воздуховода (см. раздел 8).
     
     2.22. Отправочные и монтажные единицы конструкции трубопровода должны быть наибольших габаритов, определяемых возможностями завода-изготовителя, транспортировки и монтажа.
     
     2.23. Необходимо предусматривать специальные временные раскрепления для восприятия нагрузок строительно-монтажного периода.
     
     2.24. Фланцы должны применяться двух типов:
     
     а) жесткие;
     
     б) свободные.
     
     Свободные фланцы должны устраиваться в качестве демонтажных стыков на участках трубопроводов, имеющих малые осевые размеры, не позволяющие установку демонтажного звена сальникового типа.
     
     2.25. В конструкции трубопровода должны быть приняты специальные меры для исключения действия изгибающего момента на фланцевое соединение.
     
     2.26. Шаг болтов фланцевого соединения должен быть в пределах  ( - диаметр болта).
     
     2.27. Уплотнение фланцев осуществляется посредством:
     
     а) плоской прокладки, закладываемой между плоскостями фланцев;
     
     б) прокладки из шнура круглого сечения, помещаемого в специального профиля кольцевой канавке во фланце.
     
     2.28. Радиус оси колена должен быть не менее трех диаметров трубопровода.
     
     Примечание. Для колен с углами более 40°, расположенных в стесненных условиях, допускается уменьшение радиуса оси колена до 1,5-2,0 диаметров трубопровода.
     
     
     2.29. Для того, чтобы трубопровод работал как подвижной в осевом направлении на участке от компенсатора до заделки в анкерную опору, должно выполняться условие:
     
     а) если компенсатор находится на отметке более высокой, чем анкерная опора
     

                                       ;                                    (2.1)

     б) если компенсатор находится либо на отметке более низкой, чем анкерная опора, либо отметки одинаковые
     

.                                 (2.2)

     
Здесь  - заданный перепад температур, вызывающий перемещение трубопровода в компенсаторе, °С;
     
     ,  - соответственно длина и толщина стенки отрезка трубопровода с постоянными толщиной и диаметром, см;
     
     , ,  - осевые расчетные нагрузки, см. табл.9, МН (кгс);
     
      - минимальная толщина стенки трубопровода на рассматриваемом участке, см;
     
      - номинальный внутренний диаметр трубопровода, см.
     
     2.30. Минимальная длина заделки трубопровода в закрытую анкерную опору должна определяться условиями работы бетона на скалывание под действием осевых сил, передаваемых конструкцией на бетон.
     
     2.31. При назначении расстояния между промежуточными опорами необходимо исходить из следующего:
     
     а) топографических и геологических условий трассы трубопровода;
     
     б) величины изгибных напряжений в оболочке трубопровода при расчете ее как многопролетной неразрезной балки на изгиб от нормальных к оси трубопровода составляющих веса конструкции и воды в трубопроводе;
     
     в) предельного давления на грунт, определяющего размеры строительной части промежуточных опор в зависимости от величины опорной реакции.
     
     2.32. При прокладке двух или более ниток открытых трубопроводов расстояние между ними в плане должно быть минимальным и назначаться из условия возможности обслуживания каждой нитки трубопровода как при постоянной эксплуатации, так и во время ее монтажа.
     
     Минимальное расстояние в свету между наружными поверхностями оболочек или другими элементами, выступающими за горизонтальный диаметр двух соседних ниток, должно быть не менее 600 мм. Для возможности монтажа, ремонта и наблюдения за трубопроводом вдоль его трассы должен обеспечиваться просвет между нижней образующей оболочки или другими выступающими элементами и поверхностью грунта не менее 600 мм.
     
     2.33. Для внутренних периодических осмотров и ремонта трубопровода с  более 820 мм должны предусматриваться лазы, которые надлежит располагать на расстоянии не свыше 200 м друг от друга на участках, имеющих удобные подходы. Лазы должны изготовляться с круглыми отверстиями диаметром в свету 550 мм. Как правило, лазы должны изготовляться с прижимом крышки изнутри давлением воды. В трубопроводах насосных станций на участках, работающих в вакуумных режимах, крышки лазов должны крепиться на болтах. Патрубки лазов должны проектироваться сварной конструкции или из стального литья.
     
     Для трубопроводов с  не более 820 мм вместо лазов должны изготовляться специальные вставные звенья на фланцах. Съемные звенья предпочтительнее располагать непосредственно около компенсаторов.
     
     2.34. Для опорожнения трубопровода должны предусматриваться специальные трубопроводы опорожнения, снабженные запирающими устройствами.
     
     Рекомендуемый метод определения времени опорожнения трубопровода см. в приложении ХIII.
     
     Трубопровод опорожнения должен присоединяться в самой низшей точке основного трубопровода.
     
     Примечание. При возможности опорожнения трубопровода через спиральную камеру разрешается не делать трубопровод опорожнения в конце основного трубопровода.
     
     
     2.35. Непосредственно за затвором в начале трубопровода обязательно устройство патрубка с задвижкой для возможности отвода из трубопровода наружу профильтровавшейся в него через уплотнение затвора воды.
     
     Примечание. Для задержки профильтровавшейся воды внутри трубопровода делается временный порог ниже отверстия патрубка.
     
     
     2.36. При конструировании фасонных элементов следует предусматривать плавные переходные формы с целью предотвращения образования воздушных мешков и обеспечения минимальных сопротивлений движению воды. Рекомендуемые углы конусных переходов при изменении диаметра трубопровода, а также перелома образующей в коленах, даются в приложении ХII.
     
     2.37. В случае возможности в зимнее время (в особенности при остановке турбин) обмерзания внутренней поверхности оболочки, вызывающего опасные напряжения в трубопроводе или опасного для эксплуатации турбин, а также вызывающего значительное уменьшение энергоотдачи, надлежит предусматривать соответствующие конструктивные или эксплуатационные мероприятия, исключающие обмерзание (отепление трубопровода, повышение скоростей течения воды в трубопроводе путем пропуска воды через трубу опорожнения в конце трубопровода, либо путем изменения режима работы турбин и т.д.).
     
     2.38. Для обслуживания компенсаторов и фланцевых соединений трубопроводов диаметром более 1000 мм необходимо устройство стационарных площадок и лестниц, разрабатываемых в соответствии с руководящими указаниями Минэнерго по технике безопасности.
     
     2.39. Для осмотра, окраски и ремонта внутренней поверхности оболочки трубопровода должны предусматриваться специальные приспособления: инвентарные подвижные леса, подмости, трапы, люльки и т.п.
     
     2.40. Трубопроводы, прокладываемые в районах с сейсмичностью .....* баллов и выше, должны снабжаться при необходимости специальными устройствами, предотвращающими поперечные смещения трубопровода на опорах.
________________
     * Брак оригинала. - Примечание .
     
     2.41. При проектировании стальных трубопроводов должны предусматриваться мероприятия по защите от коррозии и износа в соответствии с "Инструкцией по защите от коррозии механического оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений лакокрасочными покрытиями", утвержденной Минэнерго. Запас толщины на коррозию и износ не предусматривается.
     
     Примечание: Увеличение толщины на износ допускается только при наличии специального требования в задании на проектирование.
     

3. МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

     
     3.1. Материалы
     
     3.1.1. Выбор марок стали и чугуна должен производиться в зависимости от параметров трубопровода, расчетной зимней температуры при эксплуатации трубопровода, при транспортировании и монтаже в соответствии с данными таблиц 2-4. При надлежащем обосновании разрешается применение сталей повышенной и высокой прочности (370 МПа (37 кгс/мм)), имеющих механические свойства не ниже приведенных в табл.2, 3 и требуемые условиями заказа технологические свойства (свариваемость, пластичность при ковке или при холодном деформировании, обрабатываемость резанием, прокаливаемость, хладностойкость и т.д.).
     
     

Таблица 2

Требования к прокатной стали для изготовления трубопроводов, предназначенных
для эксплуатации в районах с расчетной зимней температурой до минус 40 °С

________________

      Здесь и далее. Действует ГОСТ 14019-2003. - Примечание .

Таблица 3

Требования к прокатной стали для изготовления трубопроводов, предназначенных
для эксплуатации в районах с расчетной зимней температурой от минус 40 °С до минус 65 °С

     Пояснения к табл.2 и 3
     
     * Сталь применять при расчетной температуре не ниже минус 20 °С.
     
     ** Для работы при температуре ниже минус 20 °С сталь должна быть дополнительно раскислена присадкой в ковш алюминия.
     
     *** Сталь должна применяться после термической обработки - высокого отпуска.
     
     **** Применение стали, имеющей относительное удлинение менее 16%, возможно при наличии специальных данных, подтверждающих надежность сварных соединений выбранной стали с учетом условий изготовления, укрупнения, монтажа, эксплуатации трубопровода и его ремонтопригодности.
               
     Примечания: 1. Цифры в индексе класса обозначают:
     
     числитель - минимальная величина временного сопротивления на разрыв по ГОСТ (в кгс/мм), знаменатель - минимальная величина предела текучести по ГОСТ (в кгс/мм).
     
     2. Сталь класса С 38/23 по табл.3 может применяться для элементов, испытывающих воздействие сжимающих напряжений или для слабонагруженных элементов, испытывающих воздействие напряжений от растяжения и (или) изгиба, если суммарные напряжения не более 40% от расчетных сопротивлений.
     
     3. За расчетную температуру принимается:
     
     а) при возведении конструкций в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и выше - температура, при которой конструкции эксплуатируются;
     
     б) при возведении конструкций в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже минус 40 °С - температура данного района.
     
     За температуру наружного воздуха района принимается средняя температура наиболее холодной пятидневки, согласно указаниям главы СНиП по строительной климатологии и геофизики.
     
     Условные обозначения: Г.К. - горячекатаная, Н.О. - после нормализации с отпуском, З.О. - термоулучшенная, п.м.с. - после механического старения.
     
     

Таблица 4

Марки материалов для поковок и отливок, применяемых при изготовлении фасонных деталей
 трубопроводов в зависимости от температуры их эксплуатации и состояния поставки

     
     Примечание. В графе "состояние поставки" приняты следующие условные обозначения:
     
     г.к. - горячекатаная;
     
     н.о. - нормализованная с отпуском;
     
     з.о. - закаленная с отпуском;
     
     отж. - отожженная.
     
     
     Основные физические свойства некоторых марок стали приведены в табл.1 приложения ХV.
  
     3.1.2. Сварочные материалы должны назначаться в зависимости от марок свариваемых сталей, способов сварки, условий ее выполнения и требуемых механических свойств сварного соединения. Для стыковых соединений оболочек трубопроводов должны применяться сварочные материалы и технология сварки, обеспечивающие в образцах равнопрочность соединения основному металлу и необходимые пластические свойства. Рекомендуемые сварочные материалы и механические свойства сварных соединений приведены в табл.2, 3 приложения ХV.
     
     Примечание. Применение электрошлаковой сварки без последующей термообработки может быть допущено только при специальном обосновании с учетом понижения механических свойств соединения.
     
     
     3.1.3. Стандартные стальные трубы из стали марок 17ГС по ГОСТ 5058-65, 10 и 20 по ГОСТ 1050-60, 10Г2 по ГОСТ 4543-71 без термической обработки могут применяться для работы при температуре не ниже минус 40 °С; при более низкой температуре (до минус 65 °С) должны использоваться стандартные трубы из стали 10 по ГОСТ 1050-60 или 10Г2 по ГОСТ 4543-71 в нормализованном и отпущенном состоянии.
     
     3.1.4. Применение серого чугуна марок СЧ 18-36 и СЧ 28-48 по ГОСТ 1412-70 допускается для деталей, работающих при температуре окружающей среды не ниже минус 40 °С и не имеющих сварных соединений (закладные опорные подушки катковых и скользящих промежуточных опор и др. вспомогательные детали).
     
     3.1.5. Крепежные детали трубопроводов (болты, гайки, стяжные шпильки, анкерные болты и др.) следует проектировать из углеродистой стали марок 20 и 35 по ГОСТ 1050-60 и легированной стали марок 40Х, 40ХН, 38Х2Н2МА и 40Х2Н2МА по ГОСТ 4543-71.
     
     Крепежные детали, изготовляемые из горячекатаной (не термообработанной) стали марки 20, допускается применять только для трубопроводов, эксплуатируемых при температуре воздуха до минус 40 °С; при более низких отрицательных температурах воздуха (ниже минус 40 °С), крепежные детали должны предусматриваться термообработанными;
     
     из стали марки 20 - нормализованными и отпущенными;
     

     из стали марок 35, 40Х, 40ХН, 38X2H2MA, 40X2H2MA - закаленными и отпущенными.
     
     3.1.6. Для втулок температурно-осадочных и осадочных компенсаторов могут применяться древесно-слоистый пластик ДСП-Бгт (по временной инструкции ЦНИИФ) и бронза марок БрАЖ9-4Л или БрАМц9-2Л по ГОСТ 493-54*.

________________

     * Действует ГОСТ 493-79. - Примечание .    
     
     3.1.7. Для уплотнений компенсаторов должны применяться:
     
     а) шнур резиновый квадратного сечения по ГОСТ 6467-69*;

________________

     * Действует  ГОСТ 6467-79. - Примечание .
         
     б) набивка плетеная пеньковая пропитанная марки "ПП" по ГОСТ 5152-66*;
________________

     * Здесь и далее. Действует ГОСТ 5152-84. - Примечание .      

     в) шнур, скатанный из прорезиненной льняной ткани с резиновым сердечником марки "ПЛРС" по ГОСТ 5152-66.
     
     Примечания: 1. Применение шнура резинового квадратного сечения допускается при напорах до 1000 метров.
     
     2. Применение набивки плетеной пеньковой пропитанной допускается при напорах до 300 метров.
     
     3. Применение шнура, скатанного из прорезиненной льняной ткани с резиновым сердечником, допускается при напорах до 100 метров.
     
     4. При напорах свыше 1000 метров следует применять уплотняющие кольца из бронзы или технической кожи.
     
     
     3.1.8. Для уплотнений фланцевых соединений должны применяться:
     
     а) резина (листовая по ГОСТ 7338-65*, круглого и прямоугольного сечений по ГОСТ 6467-69);

________________

     * Действует ГОСТ 7338-90. - Примечание .     
     
     б) паронит по ГОСТ 481-71*;

________________

     * Действует ГОСТ 481-80. - Примечание .    
      
     в) фторопласт-4 по ГОСТ 10007-72*;

________________

     * Действует ГОСТ 10007-80. - Примечание .   
     
     г) свинец марки "СЗ" по ГОСТ 9559-60*.

________________

     * Действует ГОСТ 9559-89. - Примечание .
     
     Резины, применяемые для изготовления уплотнений трубопроводов, предназначенных для эксплуатации в районах с холодным климатом (до минус 60 °С), должны удовлетворять дополнительным требованиям, приведенным в приложении 4 к ГОСТ 14892-69, а для эксплуатации в условиях субтропического климата дополнительным требованиям, указанным в ГОСТ 15151-69.
     
     3.2. Технологические требования
     
     3.2.1. Способы сварки элементов трубопроводов должны назначаться с учетом достижения наибольшей автоматизации и механизации процесса обеспечения надежной работы трубопровода в заданных условиях его эксплуатации.
     
     3.2.2. Применение прерывистых швов и электрозаклепок в расчетных соединениях и узлах трубопроводов не допускается.
     
     3.2.3. При назначении в проекте трубопровода требований, непосредственно связанных с изготовлением, укрупнением или монтажом, а также допусков следует учитывать положения главы СНиП "Металлические конструкции" и настоящих Указаний.
     

     3.2.4. При проектировании деталей цилиндрической и конической формы, подлежащих холодной гибке на листогибочных вальцах, отношение величины внутреннего диаметра цилиндра или меньшего основания конуса к толщине оболочки () должно быть для:
     
     малоуглеродистой и низколегированной стали с  до 370 МПа (37 кгс/мм) - не менее 50;
     
     стали повышенной прочности с  свыше 370 МПа (37 кгс/мм) - не менее 60.
     
     При меньших значениях соотношения  детали после гибки должны подвергаться термообработке. Требование о необходимости термообработки после гибки должно оговариваться в проектной документации.
     
     3.2.5. При проектировании деталей конической формы величину угла у большего основания конуса следует назначать не менее 40°.
     
     3.2.6. Листовые детали, подлежащие гибке на листогибочных вальцах, должны иметь направление продольных волокон прокатки листа совпадающим с линиями окружности обечаек (перпендикулярно образующим цилиндра).
     
     3.2.7. При проектировании тавровых и угловых соединений катет угловых швов следует назначать не менее величин, указанных в табл.5.
     
     

Таблица 5

Минимальные катеты угловых швов

     Примечание. Максимальный катет угловых швов должен быть не более 1,2, где  - наименьшая из толщин соединяемых элементов.
     
     
     3.2.8. Термическая обработка после сварки должна назначаться для наиболее сложных фасонных узлов трубопроводов с толщиной металла свыше 40 мм при большом количестве наплавленного металла, а также для всех иных конструкций, когда необходимые механические свойства металла шва и сварного соединения при принятом способе сварки не могут быть обеспечены без термической обработки после сварки.
     
     3.2.9. Сварку кольцевых стыковых швов открытых трубопроводов, прокладываемых в туннелях без обетонирования затрубного пространства, при величине последнего менее 800 мм следует предусматривать только изнутри трубопровода на наружных остающихся подкладках.
     
     Не рекомендуется назначать стыковые швы без подварки корня шва или не остающейся подкладке для трубопроводов, предназначенных для работы в условиях низких температур (северное исполнение) или для элементов трубопроводов, испытывающих в процессе эксплуатации значительные динамические нагрузки.
     
     3.2.10. Автоматическая сварка внутри трубопровода может применяться:
     
     а) для продольных стыковых швов при внутреннем диаметре труб не менее 800 мм;
     
     б) для поперечных (кольцевых и эллиптических) стыковых швов при внутреннем диаметре труб не менее 1200 мм.
     
     3.2.11. При сварке труб диаметром менее 800 мм в случае невозможности выполнения подварки с внутренней стороны трубы и недопустимости установки остающейся подкладки, следует предусматривать выполнение корневых проходов шва неплавящимся электродом в среде аргона или плавящимся электродом в среде углекислого газа.
     
     3.2.12. Рекомендуется применение стандартных фланцев при наличии нужного типоразмера. Нестандартные фланцы можно изготавливать сварными, из отливок или поковок.
     
     Применение стандартных и нестандартных литых фланцев из чугуна для напорных стальных трубопроводов не рекомендуется.
     
     3.2.13. Допускаемое отклонение расстояний между осями любых отверстий фланцевых соединений под болты должно назначаться в соответствии с ГОСТ 14140-69*.

________________

     * Действует ГОСТ 14140-81. - Примечание .     
     3.2.14. Допускаемое радиальное смещение соединяемых фланцев должно быть в пределах поля допуска посадки .
     
     3.2.15. Уплотнительные поверхности соединяемых фланцев должны быть взаимно параллельными; при рабочем давлении в трубопроводе до 1,6 МПа (16 кгс/см) их параллельность не должна превышать 0,2 мм на каждые 100 мм диаметра трубопровода; при давлении свыше 1,6 до 5 МПа (16-50 кгс/см) 0,1 мм и при давлении свыше 5 МПа (50 кг/см) - 0,05 мм.
     
     3.2.16. Цилиндрические конструкции компенсатора (раструб, нажимное кольцо и патрубок) должны проектироваться достаточно жесткими для обеспечения неизменяемости их формы, а также нормальной и надежной работы компенсатора в сборе.
     
     3.2.17. Припуски на механическую обработку цилиндрических деталей компенсатора после их калибровки и в необходимых случаях установки раскреплений рекомендуется принимать в соответствии с табл.6.
     
     

Таблица 6

     
Рекомендуемые припуски на механическую обработку обечаек (звеньев) трубопроводов

     
     Примечание. Величины припусков, указанные в таблице, являются достаточными только в случае выполнения предварительной калибровки с точностью не ниже 9-го класса по ГОСТ 2689-54 и придания необходимой жесткости, обеспечивающей неизменяемость цилиндрической формы.
     
     
     3.2.18. Величину зазора  в сальниковых компенсатора (см. рис.4 и 5 приложения V) рекомендуется принимать: для трубопроводов с диаметром  не более 3000 мм =2,5 мм, с диаметром от 3200 мм до 10000 мм =3,5 мм.
     
     3.2.19. В случаях применения в качестве уплотнений плетеной пеньковой пропитанной набивки допускается необработанная, калиброванная наружная поверхность патрубка с обеспечением минусового допуска на его длину окружности.
     
     3.2.20. Шероховатость обрабатываемых поверхностей цилиндрических деталей компенсаторов, непосредственно соприкасающихся с резиновыми уплотнениями, должна быть не грубее  по ГОСТ 2789-73, а остальных .
     
     3.2.21. Для механически обрабатываемых деталей должны предусматриваться мероприятия по защите от коррозии обработанных поверхностей с помощью специальных покрытий и водонесмываемых смазок.
     
     3.2.22. Для деталей негабаритных компенсаторов и для деталей габаритных компенсаторов с недостаточной жесткостью должны предусматриваться дополнительные временные раскрепления, которые должны удаляться только после окончания монтажа.
     
     3.2.23. Категории сварных швов должны назначаться при проектировании в соответствии с требованиями соответствующих стандартов.
     
     Категория шва указывается на чертеже римской цифрой в условном обозначении шва (последним знаком). При отсутствии такого указания шов контролируется только как шов III-й категории.
     
     3.2.24. К сварным соединениям I категории относятся:
     
     а) продольные стыки оболочек на прямых участках;
     
     б) все стыковые швы оболочек фасонных элементов тройников (paзвилок, колен, коллекторов, переходных камер и др.);
     
     в) радиальные стыки колец жесткости и опорных колец;
     
     г) стыковые соединения заглушек и лазов с оболочкой;
     
     д) стыковые соединения элементов, ввариваемых в жесткий контур;
     
     е) стыковые соединения сварно-литых, сварно-кованых и т.п. элементов.
     
     К сварным соединениям II категории относятся поперечные стыки оболочек на прямых участках.
     
     К сварным соединениям III категории относятся:
     
     а) соединения колец жесткости с оболочкой;
     
     б) соединение опорных колец с оболочкой;
     
     в) прочие соединения, к которым не предъявляется специальных требований по несущей способности.
     
     3.2.25. Сварные швы, независимо от их категории, подлежащие проверке на плотность, кроме того, маркируются буквой "н" (непроницаемый), которая ставится после обозначения категории шва.
     
     

4. ВНЕШНИЕ НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

     
     4.1. Нормативные нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах предельных состояний трубопроводов, и соответствующие коэффициенты перегрузки приведены в таблицах 7 и 8.
     
     

Таблица 7

     
Внешние нагрузки и воздействия
  

     
     Примечания: 1. В табл.7 даны сочетания наиболее распространенные. В зависимости от особенностей задания на проектирование трубопровода возможны иные сочетания. Необходимость учета таких сочетаний должна устанавливаться при проектировании.
     
     2. В особых сочетаниях помимо постоянных и временных нагрузок и воздействий учитывается одна из особых.
     
     Обозначения: у - учитывается, н - не учитывается.
     
     

Таблица 8

Коэффициенты перегрузок

     
     
     4.2. Сочетания нагрузок и воздействий должны быть установлены в соответствии с практической возможностью одновременного их действия, при этом необходимо принимать во внимание возможное изменение значения исходных данных, обусловленное совместным действием нагрузок и воздействий.
     
     4.3. За расчетное сочетание нагрузок и воздействий должно приниматься такое сочетание, которое является наиболее невыгодным для трубопровода, заполненного водой и опорожненного, при нормальной эксплуатации, в аварийных случаях и в строительном периоде.
     
     4.4. Расчетная нагрузка определяется как произведение нормативной нагрузки на соответствующий коэффициент перегрузки, определяемый согласно табл.8.
     
     4.5. Гидростатический напор  в произвольном поперечном сечении трубопровода определяется как разность отметок верхнего бьефа и центра данного сечения. Расчетный напор  от внутреннего давления равен сумме расчетных напоров, соответствующих пп.2 и 6 табл.7, а расчетный напор  определяется в зависимости от вида особого сочетания согласно табл.7.
     
     4.6. Нормальное (радиальное) внутреннее давление в произвольной точке поперечного сечения на оболочку кругового цилиндрического трубопровода от напора воды, собственных весов воды и оболочки определяются по формуле
     

;                            (4.1)

     
где ,  - коэффициенты перегрузки.

     В формуле (4.1) второй член пропорционален весу воды, а третий - весу оболочки. Эти члены следует учитывать только при .
     
     4.7. Поперечная распределенная нагрузка на единицу длины кругового цилиндрического участка трубопровода постоянного диаметра от веса воды и веса оболочки трубопровода определяется по формуле
     

                                              (4.2)

     
где ,  - коэффициенты перегрузки.

     Вес других элементов трубопровода, кроме оболочки (например, заглушек) учитывается приложением поперечных сосредоточенных нагрузок, равных произведению веса указанных элементов на  и коэффициент перегрузки.
     
     4.8. Формулы для определения некоторых, наиболее часто встречающихся осевых расчетных нагрузок на трубопровод приведены в табл.9.
     
     

Таблица 9

     
Осевые расчетные нагрузки на трубопровод

     
Обозначения в таблице:

     
     4.9. На переломе оси трубопровода (в колене) давление воды создает силу, направленную в сторону выпуклости колена. Эта сила статически эквивалентна двум (в общем случае различным по величине) силам , приложенным в центрах концевых сечений колена, перпендикулярных осям участков, примыкающих к колену. Силы  направлены по осям указанных участков в сторону колена и равны
     

;                                                      (4.3)

     
где  и  - соответственно внутренний диаметр трубопровода и расчетный напор в рассматриваемом концевом сечении.

     4.10. Снеговая и ветровая нагрузки определяются согласно главе СНиП "Нагрузки и воздействия".
     
     Примечание: Снеговая нагрузка на оболочку открытого трубопровода в расчете не учитывается, если отсутствуют специальные указания в проектном задании.
     
     
     4.11. Сейсмические воздействия определяются согласно главе СНиП "Строительство в сейсмических районах".
     
     4.12. Нагрузки по пп.5, 14, 15 табл.7 определяются по проектным данным.
     
     Примечание: Нагрузки от жидкого бетона следует относить к строительно-монтажным нагрузкам.
     
     
     4.13. Расчетная нагрузка, соответствующая п.7 табл.7, должна быть не более 0,1 МПа (1 кгс/см).
     
     4.14. Расчетная нагрузка при действии внешнего давления на опорожненный трубопровод в случае, соответствующем п.12 табл.7, принимается равной 0,1 МПа (1 кгс/см).
     
     

5. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

     
     5.1. Расчетное сопротивление материала элементов трубопровода при расчетах на статическую прочность согласно п.9.9
     

                                                            (5.1)

     
где  - нормативное сопротивление материала, см. пп.5.4, 5.5;

      - коэффициент перехода к производным сопротивлениям, см. пп.5.6, 9.11;
     
      - коэффициент безопасности по материалам см. п.5.7;
     
      - коэффициент условий работы, см. п.5.8;
     
      - коэффициент надежности сооружений, см. п.5.13.
     
     5.2. Расчетное сопротивление материала элементов трубопровода при расчетах на статическую прочность согласно п.9.10.
     

                                                                 (5.2)

     
где , ,  - см. п.5.1.

     5.3. При расчете металлоконструкций на выносливость согласно требованиям п.9.2 расчетное сопротивление, определенное по формулам (5.1) или (5.2), понижается умножением на коэффициент , по указаниям раздела 8 в СНиП II-В.3-72 "Стальные конструкции".
         
    5.4. В качестве нормативного сопротивления  принимается в зависимости от выполняемого расчета:
     
     а) при расчетах на статические нагрузки, кроме расчетов на местное смятие:
     
     для стали - меньшая из двух величин:
     
      - нормативный предел текучести.
     
     0,7 - условная нормативная величина;
     
     для хрупких материалов - ;
     
     б) при расчетах на выносливость металлических конструкций - нормативный предел текучести ;
     
     в) при расчетах на местное смятие стальных конструкций при свободном касании в опорных устройствах - нормативное временное сопротивление .
     
     5.5. Значения нормативных величин ,  устанавливаются по соответствующим ГОСТам или, при отсутствии ГОСТа, - по техническим условиям.
     
     Разрешается устанавливать нормативные величины ,  в соответствии с механическими характеристиками, указанными в сертификате на прокат, если выполнялись поштучные испытания для всей партии металлического проката.
     
     5.6. Значения коэффициентов перехода "" от основных к производным расчетным сопротивлениям материала должны приниматься в соответствии с табл.10.
     
     

Таблица 10

     
     
     В расчетах опорных катков и плит на местное смятие при расчете по наибольшему напряжению на площадке контакта: при первоначальном линейном контакте =2,2; первоначальном точечном контакте =3,3.

     
     Коэффициенты перехода при расчетах болтовых соединений и в случаях, не оговоренных настоящим пунктом, должны определяться согласно соответствующим нормативным документам на проектирование механического оборудования гидротехнических сооружений.
     
     5.7. Значения коэффициентов безопасности по материалам должны приниматься согласно табл.11.
     
     

Таблица 11

          
     Примечания:
     
     1. Коэффициенты безопасности по материалам для сварных соединений первой категории принимаются равными коэффициентам безопасности по материалам основного металла.
     
     2. Коэффициенты безопасности по материалам для сварных соединений II и III категорий не должны быть меньше коэффициентов безопасности по материалам основного металла.
     
     
     5.8. Коэффициентом условий работы "" учитываются возможные случайные отступления в размерах действительной конструкции, спроектированной (в пределах допусков, определяемых нормативными документами на изготовление и монтаж трубопровода), а также возможность появления не предусмотренных расчетом различных неблагоприятных условий работы конструкции, особенности работы некоторых узлов или соединений.
     
     Коэффициент условий работы ''" в отдельных случаях может состоять из нескольких сомножителей и определяться как произведение:
     

                                                           (5.3)

     
     5.9. Значения коэффициента условий работы элементов трубопровода - "" принимаются согласно табл.12.
     
     

Таблица 12

Коэффициент условий работы  

     
     
     5.10. Коэффициент условий работы трубопровода "" принимается:
     

     
     5.11. При расчетах на особые сочетания нагрузок принимается =1, исключая особо оговоренные случаи.
     
     5.12. Коэффициент "" при отсутствии специальных указаний принимается равным 1.
     
     5.13. Коэффициент надежности сооружения - "" при подсчете трубопроводов принимается равным единице за исключением случаев, когда разрушение оболочки трубопровода влечет за собой последствия, эквивалентные прорыву напорного фронта гидроузла.
     
     В последнем случае "" принимается:
     

     6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

     
     6.1. Гидравлический расчет трубопровода является основой для выбора наиболее благоприятных очертаний и взаимного расположения элементов трубопровода с целью повышения эффектности работы гидротехнического сооружения, а также для становления нагрузок от давления воды на конструкцию трубопровода.
     
     Гидравлические расчеты должны включать:
     
     а) определение потерь напора и построение линии пьезометрического давления по длине трубопровода;
     
     б) определение нагрузок от действия гидравлического удара на конструкцию трубопровода.
     
     6.2. Гидравлические потери и построение линии пьезометрического давления.
     
     6.2.1. Гидравлические потери  определяются как сумма потерь местных , вызванных изменением формы конструкции, и потерь на трение  по длине трубопровода
     

                                                     (6.1)

     
     Подробнее о вычислении величин  и  см. в приложении ХII.
     
     Гидравлические потери в водоприемнике должны определяться по соответствующим нормативным документам и здесь не рассматриваются.
     
     6.2.2. Линия пьезометрического давления по длине трубопровода строится на основании формулы
     

 ;                                           (6.2)

     
где: для -го сечения:

      - пьезометрическое давление над центром сечения (м);
     
      - заглубление центра сечения под уровень верхнего бьефа (м);
     
      - гидравлические потери напора на участке от начального сечения до рассматриваемого (м);
     
      - скорость потока в рассматриваемом сечении (м/с);
     
      - давление (МПа);
     
      - коэффициент Кориолиса, opиентировочно =1,05.
     
     6.3. Гидравлический удар
     
     6.3.1. Основными задачами расчетов гидравлического удара являются определение следующих параметров:
     
     а) величин максимального давления по длине напорного трубопровода;
     
     б) величин минимальных давлений по длине напорного трубопровода с отысканием зон возможного образования вакуума;
     
     в) рационального режима регулирования потока.
     
     6.3.2. Расчеты гидравлического удара должны основываться на специальном задании, содержащем величины и характер изменения нагрузок агрегатов.
     
     6.3.3. Расчеты гидравлического удара могут выполняться любыми методами: аналитическими или графическими, а результаты расчетов должны представляться в виде зависимостей величин полного давления и временной неравномерности хода агрегата от времени закрытия направляющего аппарата или иного регулирующего органа.
     
     Нагрузка от гидравлического удара на трубопровод представляется в виде эпюр для случаев максимального и минимального давлений по длине трубопровода.
     
     

7. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ (НА ОБЛЕДЕНЕНИЕ)

     
     7.1. Принятые условные обозначения:
     
      - скорость потока (м/с);
     
      - диаметр водовода (м);
     
      - длина участка трубопровода с постоянным  (м);
     
      - температура воды на входе в расчетный участок (°С);
     
      - абсолютная минимальная температура, принимаемая по СНиП II-А.6-72, если отсутствуют специальные указания в задании (°С);
     
      - коэффициент теплоотдачи (), принимаемый по табл.7 СНиП II-А.7-71 для наружных стен, но не менее 20 .
     
     7.2. В соответствии с п.2.41 следует проверить отсутствие возможности образования льда на внутренней поверхности стального открытого водовода без тепловой изоляции по формуле:
     

.                                                  (7.1)

     
     7.3 Допустимая длительность (час) прекращения потока воды в стальном открытом водоводе без тепловой изоляции со скоростью потока перед остановкой, равной :
     

.                                       (7.2)

     
     7.4. Минимальная скорость потока (м/с) в стальном открытом водоводе без тепловой изоляции:
     

 .                                     (7.3)

     
     
8. ВОЗДУХОПОДВОДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО

     
     8.1. Воздухоподводящее устройство предназначается для организованного впуска воздуха при опорожнении и выпуска воздуха при наполнении трубопровода, а также для снижения вакуума за затвором. Отказ от устройства воздуховода, например, при подводе воздуха через шахту затвора, должен быть обоснован.
     
     8.2. Воздуховод должен подводиться к самой высокой точке трубопровода непосредственно за затвором, чтобы избежать образования воздушных пробок и выброса водовоздушной смеси при заполнении трубопровода. Следует по возможности избегать случаев забора воздуха из рабочих помещений, располагать отверстия для забора воздуха с учетом требований техники безопасности и не допускать обмерзания воздуховода и входных (выходных) отверстий.
     
     8.3. Наименьшая площадь поперечного сечения воздуховода определяется из условий:
     
     а) нормальной работы затвора при закрывании в потоке;
     
     б) отсутствия опасных динамических нагрузок на затвор и трубопровод при закрывании затвора в потоке;
     
     в) отсутствия сильного шума при движении воздуха и выбросов воды через воздуховод;
     
     г) обеспечения расчетного времени наполнения трубопровода водой.
     
     8.4. Площадь поперечного сечения воздуховода должна удовлетворять условию
     

,                                                               (8.1)

     
где:  - наибольший расход воздуха в воздуховоде;

      - допустимая скорость движения воздуха в воздуховоде.
     
     Для предварительных расчетов следует принимать при опускании затвора в поток
     

                                                       (8.2)

     
где:  - расход воды, проходящей по трубопроводу во время опорожнения при напоре, соответствующем уровню воды на отметке высшей точки трубопровода за затвором;

      - расход воды, поступающей в трубопровод из-под затвора при открытии 10%;
     
      - расход воздуха, увлекаемый вальцом, примерно равный 0,4.
     
     Расчеты первого приближения производятся по формуле
     

                                                           (8.3)

     
     Для более точных расчетов расход воздуха следует определять гидравлическим расчетом для разных открытий затвора.
     
     Допустимая скорость воздуха  в воздуховоде при наполнении и опорожнении трубопровода не должна превосходить 50 м/сек с целью ограничения уровня шума при движении воздуха. В прямолинейных трубопроводах с плавно очерченным входом во время опорожнения трубопровода возможно допускать скорости воздуха до 60 м/с.
     
     8.5. Принятая площадь воздуховода должна быть не менее
     

                                                            (8.4)

     
где  - принимается в м/с.

     8.6. Для исключения возможности фонтанирования воды из воздуховода, при заполнении трубопровода водой, высота подъема воды в воздуховоде не должна превышать отметку верхнего сечения воздуховода. Высота подъема уровня воды в воздуховоде определяется по формуле:
     

;                                                 (8.5)

     
где:  - разность отметок верхнего бьефа и нижней точки воздуховода;

      - безразмерный коэффициент;
     
      и  - коэффициенты сопротивлений в воздуховоде соответственно местные и по длине;
     
      - площадь сечения байпаса, через который заполняется трубопровод.
     
     

9. ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

     
     9.1. Предусматривается выполнение прочностных расчетов металлоконструкций трубопровода в соответствии с формой метода предельных состояний согласно главе СНиП "Гидротехнические сооружения речные с расчлененным коэффициентом запаса".
     
     9.2. Расчетные размеры элементов металлоконструкций трубопровода должны назначаться из условий обеспечения несущей способности: статической прочности по неразрушению, выносливости, устойчивости формы, устойчивости положения.
     
     Примечания: 1. Расчеты выносливости необходимо выполнять только для элементов тройников, развилок, если в задании на проектирование стального трубопровода специально оговорено наличие пульсирующей составляющей давления потока.
     
     2. Для неразрезных участков, как-то: распределителей перед турбинами, арочных переходов и т.п., требуется производить расчеты по проверке деформаций и перемещений от статических нагрузок.
     
     
     9.3. Расчеты на прочность по неразрушению, на устойчивость формы или положения производятся по расчетным нагрузкам, на выносливость, как правило, - по нормативным нагрузкам, расчеты деформаций и перемещений - по нормативным нагрузкам.
     
     9.4. При расчете вводятся следующие составляющие расчлененного коэффициента запаса:
     
      - коэффициент перегрузки;
     
      - коэффициент безопасности по материалу;
     
      - коэффициент условий работы;
     
      - коэффициент надежности сооружения.
     
     9.5. Несущая способность элементов трубопровода должна быть обеспечена как в эксплуатационных условиях, так и в условиях транспортировки и монтажа на строительстве.
     
     9.6. Расчетные схемы и основные предпосылки расчетов прочности должны возможно ближе соответствовать действительным условиям работы трубопровода или его элементов и выбираться таким образом, чтобы вводимые в расчеты упрощения давали заведомо незаниженные величины напряжений, деформаций или незавышенные предельные усилия.
     
     9.7. Расчетные усилия, напряжения или деформации могут определяться как по упругой стадии работы материала, так и по пластической. Допущение или недопущение пластической работы материала зависит от эксплуатационных требований, предъявляемых к конструкции, наличия достоверных методов определения предельных нагрузок, обоснованных теоретически и по данным опытов, выполненных как в натурных условиях, так и на моделях, предельно близко соответствующих характеру работы реальной конструкции.
     
     9.8. При назначении размеров элементов трубопровода с учетом пластической стадии работы материала следует обратить особое внимание на:
     
     а) качество выполнения сварки, т.е. должна заведомо обеспечиваться равнопрочность сварного соединения и основного металла;
     
     б) возможность потери устойчивости при растяжении, в особенности для тонкостенных конструкций в местах изменения геометрической формы;
     
     в) возможность преждевременного разрушения при существенном влиянии переменной составляющей нагрузки;
     
     г) выбор материалов, которые в готовых изделиях элементов трубопровода должны обладать в эксплуатационных условиях достаточными пластическими свойствами и не приобретать склонность к хрупкому разрушению.
     
     9.9. Расчеты статической прочности по неразрушению, когда предполагаются упругая область работы материала конструкции и линейная зависимость между усилиями и перемещениями, должны основываться на соблюдении условий:
     
     а) для оболочечных (листовых) элементов трубопровода
     

                                            (9.1)

для оболочечных элементов из сталей с отношением  при двухосном растяжении наибольшее главное напряжение  не должно превышать расчетного сопротивления ;
     
     б) для балочных элементов, для механических деталей
     

                                            (9.2)

Здесь:  - приведенное напряжение;
     
      - расчетное сопротивление основное или производное (см. раздел 5);
     
      - расчетное напряжение (нормальное или касательное).
     
     9.10. Расчеты несущей способности для различных элементов трубопровода в случаях:
     
     а) предполагаемого пластического деформирования;
     
     б) нелинейной зависимости между усилиями и перемещениями в области упругой работы материала конструкции;
     
     в) проверки устойчивости формы должны основываться на соблюдении условия
     

                                                        (9.3)

где  - расчетная нагрузка, действующая на конструкцию;
     
      - предельная нагрузка, установленная расчетом;
     
      - коэффициент условий работы;
     
      - коэффициент надежности конструкции.
     
     В случаях, когда непосредственное определение  затруднено, условие (9.3) может быть заменено эквивалентными ему неравенствами, форма которых зависит от используемого метода расчета. В частности, неравенство (9.3) может иметь вид
     

                                                              (9.4)

     
где  - расчетное сопротивление, определяемое по п.5.2.

     9.11. Для механических элементов (деталей машин) с прямоугольным или круглым поперечным сечением (нетонкостенным), при расчете на действие осевой силы и изгибающего момента в одной из главных плоскостей нормальное напряжение  в условии (9.2) определяется по формуле
     

                                                             (9.5)

     
где ,  - расчетные напряжения соответственно от осевой силы и изгибающего момента;
     
      - коэффициент перехода, см. раздел 5.
     
     В формуле (9.5) коэффициент "" полагается отличным от единицы только для пластичных сталей в эксплуатационных условиях.
     
     9.12. Для расчета трубопровод разделяется на участки, границами которых могут быть начало и конец трубопровода, анкерные опоры, температурные и температурно-осадочные компенсаторы и заглушки, установленные на свободном торце трубопровода.
     
     Все участки делятся на два типа:
     
     а) тип I - со свободными осевыми перемещениями, например: участок от анкерной опоры до температурного или температурно-осадочного компенсатора; участок от анкерной опоры до заглушки, установленной на свободном торце трубопровода;
     
     б) тип II - с ограниченными осевыми перемещениями (перемещения возможны только за счет деформации самой конструкции), например: участок между анкерными опорами при отсутствии компенсатора; арочный переход; распределитель у здания ГЭС и т.п.
     
     9.13. Для участков типа I осевая сила  в произвольном поперечном сечении определяется путем алгебраического суммирования в соответствующих сочетаниях внешних осевых нагрузок, определенных по указаниям раздела 4, - на отрезке от компенсатора или заглушки до рассматриваемого сечения.
     
     Изгибающие моменты , перерезывающие силы  и опорные реакции  для участков типа I определяются из расчета трубопровода на изгиб, как неразрезной балки. Рекомендуемый метод расчета см. в приложении 1.
     
     9.14. Для участков типа II осевые и перерезывающие силы, изгибающие моменты и опорные реакции определяются путем раскрытия статической неопределимости методами строительной механики. Расчетная схема и методика расчета выбираются в каждом случае в зависимости от конструкции участка.
     
     Для прямых участков типа II составляющие осевых сил от давления воды и от температурного воздействия определяются по формулам:
     
     а) при наличии нескольких толщин оболочки на участке -
     
     от внутреннего давления
     

   ,                                                        (9.6)

     
     от температурного воздействия
     

                                                           (9.7)

     
     б) при постоянной толщине оболочки на участке -
     
     от внутреннего давления
     

,                                                               (9.8)

     
     от температурного воздействия
     

                                                           (9.9)

     
     Здесь:
     

     Для участков типа II, содержащих открытые колена (например, распределителей), при раскрытии статической неопределимости следует вводить в расчет пониженную жесткость трубопровода в коленах , где  - жесткость трубопровода на прямолинейном участке того же радиуса и толщины,  - коэффициент жесткости, определяемый на ЭЦВМ с помощью программы СК-5 - см. приложение VII.
     
     9.15. Расчеты, указанные в пп.9.13, 9.14, следует производить при основных сочетаниях нагрузок заполненного водой трубопровода для случаев повышения и понижения температуры. Необходимость учета температурного воздействия в таких же расчетах, но при особых сочетаниях нагрузок, должна определяться для каждого сооружения особо.
     
     Об учете температурных воздействий для опорожненного трубопровода при расчетах на устойчивость - см. приложение XI.
     
     9.16. Общие напряжения в оболочке определяются по формулам:
     
     окружные нормальные напряжения
     

,                                                             (9.10)

     
где  - радиальная нагрузка, определяемая по формуле (4.1);

     осевые нормальные напряжения
     

;                                                (9.11)

     
     касательные напряжения
     

.                                                       (9.12)

     
     Общие нормальные напряжения определяются для сечений с минимальной толщиной оболочки по длине участка или в сечениях, где изменяется толщина, при этом напряжения  определяются по величине изгибающего момента либо опорного, либо наибольшего пролетного, действующего в сечении, ближайшем к рассматриваемому.
     
     Касательные напряжения следует проверять только для сечений у крайних опор по схеме неразрезной балки при наличии свободных консолей с нагрузками либо от компенсатора, либо от испытательных заглушек.
     
     9.17. В местах изменения формы, резкого изменения толщины оболочек у опорных колец и т.п. несущая способность по неразрушению должна определяться с учетом местных напряжений, т.е. по суммарным напряжениям: общим и местным.
     
     При расчетах на особые сочетания нагрузок, как правило, местные напряжения не учитываются, исключая случаи, специально оговариваемые, когда повышение расчетной нагрузки в особом сочетании может вызвать невозможность дальнейшей эксплуатации сооружения.
     
     9.18. Рекомендуемые методы расчетов прочности ряда основных элементов трубопровода см. в приложениях III-X.
     
     9.19. Трубопровод должен быть рассчитан на устойчивость формы:
     
     а) от действия внешнего давления;
     
     б) на продольный изгиб, как стержень, при действии внутреннего давления.
     
     Рекомендуемые методы расчета см. в приложении XI.
     
     

10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

     
     10.1. Каждая нитка открытого напорного трубопровода после окончания монтажа перед сдачей ее в эксплуатацию должна подвергаться статическим гидравлическим испытаниям с целью проверки плотности конструкции.
     
     10.2. Программа, схемы испытаний и проект оборудования для их проведения должны составляться одновременно с основным проектом конструкции трубопровода.
     
     10.3. Общие напряжения в оболочке при гидравлическом испытании должны удовлетворять условию прочности (9.1) для особого сочетания нагрузок, причем расчетное сопротивление определяется согласно п.5.1 при =1.
     
     10.4. Схема испытаний принимается одноступенчатой (см. рис.5-а) или многоступенчатой (см., например, рис.5-б), исходя из следующего.
          

Рис.5. Схемы гидравлических испытаний

а - одноступенчатая схема; б - многоступенчатая схема.

1. Линия напора при испытании. 2. Линия расчетного напора для основных сочетаний нагрузок.
3. Линия напора при испытании I ступени. 4. Линия напора при испытании II ступени.
5. Линия напора при испытании III ступени. 6. Затвор в начале турбинного трубопровода
(верхняя заглушка).  7. Заглушка. 8. Нижняя заглушка. 9. Заглушение затворами перед турбинами.
10. Трубопровод опорожнения с задвижкой

     
     
     У низовой заглушки каждой ступени напор при испытании  должен быть не менее 1,15 , где  - расчетный напор в данном сечении при основном сочетании нагрузок.
     
     Положение верховой заглушки каждой ступени определяется требованием п.10.3.
     
     В многоступенчатых схемах испытания промежуточные заглушки должны разгружаться весом вышележащей воды и само испытание вестись в такой последовательности, чтобы сначала был испытан весь трубопровод на давление воды, соответствующее I-й ступени, затем участок от верха II-й ступени до конца трубопровода на давление воды, соответствующее II-й ступени, и т.д. и, наконец, участок, охватываемый последней ступенью.
     
     10.5. При наличии в схеме трубопровода шаровых, дисковых и т.п. затворов рекомендуется использовать такие затворы вместо заглушек.
     
     10.6. Для каждой ступени испытаний давление на каждом этапе должно выдерживаться в течение времени, необходимого для осмотра трубопровода, но не менее 1 часа.
     
     10.7. Гидравлические испытания должны проводиться для открытых трубопроводов при температуре наружного воздуха, обеспечивающей отсутствие обледенения внутренней поверхности оболочки.
     
     10.8. Для обеспечения нормальных условий наполнения и опорожнения трубопровода около всех верховых заглушек должны устраиваться патрубки с задвижками для впуска и выпуска воздуха.
     
     10.9. На самом нижнем участке трубопровода должна предусматриваться сбросная труба с задвижкой для опорожнения трубопровода после окончания его гидравлического испытания.
     
     10.10. Для опрессовки трубопровода давлением  рекомендуется применять центробежный насос во избежание рывков давления. Насос должен быть в состоянии обеспечить компенсацию потери напора, могущей иметь место при утечках через компенсаторы, фланцы, пазы и т.п.
     
     10.11. При многоступенчатых схемах испытаний для наполнения, опорожнения и создания испытательного напора около всех промежуточных заглушек должны устраиваться обходные трубы с задвижками.
     
          

     Приложение I

     
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА КАК НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКИ

     
     1. Основные положения.
     
     Приводится методика расчета на изгиб участков трубопровода I типа (см. п.9.12 раздела 9), рассматриваемых как неразрезные балки.
     
     Обетонированная анкерная опора рассматривается как заделка неразрезной балки, причем расположение заделки принимается: при наличии колец в пределах анкерной опоры - у крайних (наружных) колец - см. рис.3; при отсутствии колец - на расстоянии, равном диаметру трубопровода, от наружной поверхности бетона.
     
     Открытые (шарнирные) анкерные опоры и промежуточные опоры рассматриваются как шарнирные опоры неразрезной балки, причем для анкерных опор учитывается расположение шарнира ниже оси.
     
     Температурные (сальниковые) компенсаторы и заглушки, установленные на свободном торце трубопровода, рассматриваются как свободные консольные концы неразрезной балки. Для участка, содержащего патрубок компенсатора, длина консоли принимается равной расстоянию до номинального (среднего) положения конца патрубка; для участка, содержащего раструб компенсатора, длина консоли увеличивается на 0,7 м по отношению к расстоянию до номинального положения конца патрубка - см. рис.1-3.
     

Рис.1. Схема 1

1. Открытая анкерная опора. 2. Промежуточная опора. 3. Компенсатор. 4. Номинальное положение конца патрубка компенсатора. 5. Верхний участок. 6. Нижний участок

  
Рис.2. Схема 2

1. Открытая анкерная опора. 2. Промежуточная опора. 3. Компенсатор. 4. Номинальное положение конца патрубка компенсатора. 5. Верхний участок. 6. Нижний участок

    
Рис.3. Схема 3

1. Обетонированная анкерная опора. 2. Промежуточная опора. 3. Компенсатор. 4. Номинальное положение конца патрубка компенсатора. 5. Верхний участок. 6. Нижний участок

     
     
     Формулы даны для определения изгибающих моментов, перерезывающих сил и опорных реакций для трех наиболее употребительных схем.
     
     Схема 1 (рис.1). К открытой (шарнирной) анкерной опоре с одной стороны (обычно с нижней) примыкает консоль длиной , с другой стороны - участок трубопровода, состоящий из "нулевого" пролета длиной  (непосредственно у анкерной опоры),  равных пролетов длиной  и консоли длиной , с  () промежуточными опорами.
     
     Схема 2 (рис.2). К открытой (шарнирной) анкерной опоре с обеих сторон примыкают участки трубопровода, состоящие из "нулевых" пролетов, нескольких равных пролетов и консолей.
     
     Схема 3 (рис.3). К закрытой (обетонированной) анкерной опоре с одной или двух сторон примыкают участки трубопровода, состоящие из "нулевого" пролета, нескольких равных пролетов и консоли. В данном случае участки, примыкающие к анкерной опоре с двух сторон, не воздействуют друг на друга, поэтому расчет каждого из них производится независимо.
     
     Во всех трех схемах сечение оболочки трубопровода и погонная поперечная нагрузка  считаются постоянными в пределах верхнего или нижнего участка. При невыполнении этого условия следует принять средние величины по участку.
     
     Число равных пролетов  может быть, в частности, равно 0.
     
     В п.4 даются оптимальные значения некоторых конструктивных размеров участка и упрощенная методика расчета. Для участков, конструктивные размеры которых не оптимальны, методика расчета дана в п.5.
     
     2. Обозначения
     

     Нижний цифровой индекс означает номер промежуточной опоры или номер пролета, к которым относится данная величина.
     
     Верхний индекс "" означает, что величина относится к анкерной опоре.
     
     Верхний индекс "" означает "пролетный".
     
     Нижний индекс "" или "" означает, что величина относится к верхнему или нижнему участку трубопровода.
     
     В таблицах 1, 3 и в формулах (I.11), (I.12), (I.14), (I.15), (I.17), (I.18) верхние знаки берутся, если участок расположен ближе к началу трубопровода, чем анкерная опора, к которой он примыкает, нижние знаки - в противном случае*.
________________
     * За начало принимается любое из двух крайних сечений трубопровода.
     
     3. Предварительные расчеты
     
     3.1. Для схем 1 и 2 определяется
     

                                                      (I.1)

     
где ,  - осевые силы в поперечных сечениях трубы непосредственно у анкерной опоры.

     3.2. Для схемы 2 определяется
     

.                                                             (I.2)

     
     4. Расчет при оптимальных соотношениях
     
     4.1. При числе пролетов равнопролетной балки 3 (в схеме 2 - при 3 и 3) и при выполнении рекомендаций приложения XIV:
     
     а) ,  (оптимальные длины пролетов у анкерной опоры из условия наименьших изгибающих моментов и опорных реакций);
     
     б) ,  (оптимальные длины консолей из условия наименьших прогиба и угла поворота конца консоли)
     
расчет производится по формулам табл.1.
     
     

Таблица 1

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА, КАК НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКИ, ПРИ ОПТИМАЛЬНЫХ СООТНОШЕНИЯХ

     
     
     Если выполнены только условия а), то по формулам табл.1 могут быть определены величины, относящиеся ко всем пролетам, кроме ()-го и -го. Если выполнены только условия б), то по формулам таблицы 1 могут быть определены величины, относящиеся ко всем пролетам, кроме 0-го и 1-го.
     
     5. Расчет при неоптимальных соотношениях.
     
     При невыполнении требований п.4.1 расчет производится в следующем порядке.
     
     5.1. По формулам табл.2:
     

     
Таблица 2

     
Формулы для коэффициентов ,  

     
     
     5.2. Для схем 2 и 3 определяются , , , :
     

при =0 - , ;                         (I.3)

     
при 0 -                         (I.4)

     
     (с добавлением индекса "" для величин, относящихся к верхнему участку, и индекса "" для величин, относящихся к нижнему участку).
     
     5.3. Определяются изгибающие моменты непосредственно у анкерной опоры:
     
     для схемы 1 -
     

                       (I.5)

     
     для схемы 2 -
     

,                 (I.6)

     
     
     
     для схемы 3 -

    
     (с добавлением индексов "" или "").                 (I.7)

     
     5.4. Определяются изгибающие моменты над опорой 0:
     
     для схемы 1 -
     

при                            (I.8)

     
при                        (I.9)

     
     для схем 2 и 3 -
     

                                                       (I.10)

     
     (с добавлением индексов "" или "").
                
     5.5. Для верхнего нулевого пролета определяются:
     
перерезывающие силы

                    (I.11)

координата сечения, в котором возможен максимум момента,
     

                                             (I.12)

     
и если  то пролетный момент

                                               (I.13)

     
(при 0 или  максимум момента в пролете отсутствует);

при =0 - опорная реакция

                                                    (I.14)

     5.6. Для нижнего нулевого пролета определяются:
     
для схемы 1 -

                                                      (I.15)

для схем 2 и 3 - , , ,  (если 0)

и при =0  - по формулам (I.11-I.14) с заменой индекса "в" на "н".

     5.7. Для равнопролетных балок определяются опорные моменты и опорные реакции:
     
     при =1, 2, 3 - по формулам таблицы 3,
     
     при 3 - по формулам
     

     
(с добавлением индексов "" или "").
     
     

Таблица 3

Формулы для определения изгибающих моментов и опорных реакций равнопролетной балки

     
     5.8. Для равнопролетных балок определяются координаты и величины пролетных моментов:
     
     в 1-м пролете -
     
      и если 0, то  

     во 2-м пролете -
     
      и если 0, то
     
     в средних пролетах (при 2)
     

                                                (I.18)

     
     в ()-м пролете -
     
     , и если , то
     
     
     
     в -м пролете -
     
     , и если , то
     
(с добавлением индексов "" или "").

Приложение II

СВОДКА СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОПОРЫ

     
     1. Схемы сил, передаваемых трубопроводом на анкерные опоры, изображены на рис.1, 2.
    
     

Рис.1. Схема сил, действующих на обетонированную анкерную опору

Рис.2. Схема сил, действующих на шарнир открытой анкерной опоры

     
     
     Осевые силы  и , действующие на анкерную опору, определяются по формулам
     

                                                               (II.1)

                                                               (II.2)

     
где ,  - осевые силы в сечениях трубопровода непосредственно у анкерной опоры, определяемые по указаниям пп.9.13, 9.14 раздела 9 (подставляются с учетом знака);

     ,  - осевые силы, создаваемые давлением воды в колене, определяемые по указаниям п.4.9 раздела 4.
     
     Поперечные силы ,  и моменты , , действующие на анкерную опору, представляют собой поперечные силы и изгибающие моменты в сечениях трубопровода непосредственно у анкерной опоры, определяемые по указаниям приложения I.
     
     Сила  - вес воды и конструкции трубопровода внутри анкерной опоры.
     
     На рис.1 и 2 показаны направления положительных сил и моментов в случае, когда начало трубопровода находится слева.
     
     2. Схема сил, передаваемых трубопроводом на промежуточную опору, изображена на рис.3.
     
     

Рис.3. Схема сил, действующих на промежуточную опору

     
     
     Сила  есть опорная реакция, определяемая по указаниям приложения I, на каждую из двух фундаментных плит промежуточной опоры передается сила .
     
     Сила трения , действующая на каждую фундаментную плиту, определяется по указаниям приложения IV.
     
     Максимально возможный эксцентриситет  опорных реакций  равен максимальному ходу промежуточной опоры при изменении температуры, определяемому по указаниям приложения IV.
     
     Сила трения  и эксцентриситет  могут принимать любое из двух направлений независимо друг от друга.
     
     

Приложение III

     
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОПОРНЫХ КОЛЕЦ И КОЛЕЦ ЖЕСТКОСТИ

     
     1. Приложение предназначено для расчета на прочность опорных колец конфигурации, изображенной на рис.1-а, и колец жесткости - рис.1-б.     

Рис.1. Схемы конструкции колец

а - опорное кольцо; б - кольцо жесткости; в, г - сечения колец типа 1; д - сечение кольца типа 2;
 е, ж, з, и - сечения колец типа 3

     
     
     Сечение кольца состоит из одной или двух стенок, с полками или без полок, с усиленными (с помощью накладок или утолщений) участками оболочки или без усилений. Сечения колец относятся к одному из трех типов:
     
     тип 1 - двустенчатое кольцо с усилениями под каждой стенкой, расположенными симметрично относительно осей стенок, или без усилений (см. рис.1-в, г);
     
     тип 2 - двустенчатое кольцо с единым усилением под обеими стенками (см. рис.1-д);
     
     тип 3 - одностенчатое кольцо с усилением, расположенным симметрично относительно оси стенки (см. рис.1-е, ж) или без усиления (см. рис.1-з, и).
     
     При определении напряжений от изгиба опорного кольца принята расчетная схема кольца постоянного сечения с абсолютно жесткими опорными элементами, границы которых определяются углами  и  - см. рис.1-а.
     
     При определении местных напряжений (краевого эффекта) в оболочке у опорного кольца или у кольца жесткости усиленный участок оболочки с одной стороны от кольца длиной  (см. рис.1) рассматривается как короткая оболочка, для которой выполняются условия сопряжения: с одной стороны - с собственно кольцом, с другой стороны - с неусиленной оболочкой бесконечной длины.
     
     2. Расчет колец производится на ЭЦВМ с помощью программы СК-4, включенной в фонд алгоритмов и программ ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева (Ленинград).
     
     2.1. Исходные данные для расчета задаются в следующем порядке:
     
     а) количество рассчитываемых вариантов колец ;
     
     б) исходные данные 1-го, 2-го, . . . . , -го вариантов.
     
     В качестве исходных данных каждого варианта задаются 19 чисел в нижеуказанном порядке:
     
     а) тип сечения (1, 2 или 3);
     
     б) наружный диаметр трубопровода  в см;
     
     в) толщина неусиленной оболочки  в см;
     
     г) толщина усиленной оболочки под кольцом (при наличии накладки - суммарная толщина оболочки и накладки)  в см; при отсутствии усиления задается ;
     
     д) эксцентриситет, то есть разность средних радиусов усиленной и неусиленной оболочки,  в см (при наружной накладке или утолщении наружу , при утолщении внутрь , при отсутствии усиления =0);
     
     е) длина усиленного участка оболочки  в см (при двух усиленных участках - длина одного из них); при отсутствии усиления задается ;
     
     ж) толщина стенки сечения  в см;
     
     з) высота стенки сечения  в см;
     
     и) толщина полки сечения  в см (при отсутствии полки задается =0);
     
     к) ширина полки сечения  в см (при отсутствии полки задается =0);
     
     л) расстояние между внутренними плоскостями стенок  в см (для сечения типа 3 задается =0);
     
     м) горизонтальная координата точки опоры  в см (точка опоры принимается посредине опорной плиты кольца); для кольца жесткости задается ;
     
     н) вертикальная координата точки опоры  в см (расстояние от горизонтального диаметра до нижней плоскости опорной плиты кольца); для кольца жесткости задается =0;
     
     о) угол наклона оси трубопровода к горизонту  в град. (округляется до целых градусов);
     
     п) расчетный напор в центре поперечного сечения трубопровода, совпадающего с серединой кольца,  в м;
     
     р) осевая сила в трубопроводе в месте расположения кольца при повышении температуры  в тс;
     
     с) осевая сила в трубопроводе в месте расположения кольца при понижении температуры  в тс;
     
     т) изгибающий момент в трубопроводе в месте расположения кольца  в тс·м;
     
     у) опорная реакция, воспринимаемая кольцом,  в тс (см. рис.3 приложения II);
     
     для кольца жесткости задается =0.
          
     Величины , , , ,  необходимо задавать с учетом знака (см. раздел 1, п.1.5 и рис.1).
     
     О задании исходных данных в системе СИ - см. п.2.4.
     
     Таким образом, всего задается 1+19 чисел.
     
     2.2. В результате расчета ЭЦВМ печатает для каждого варианта следующие величины:
     
     а) номер варианта;
     
     б) исходные данные - 19 чисел, перечисленные выше;
     
     в) характеристики сечения - тип; собственную площадь (без учета присоединенного пояска оболочки)  в см; длину присоединенного пояска оболочки  в см; площадь приведенного сечения (с учетом присоединенного пояска оболочки)  в см; момент инерции приведенного сечения относительно центральной оси , в см;

     г) радиус окружности, проходящей через центр тяжести приведенного сечения кольца,  в см;
     
     д) углы  и , определяющие условные границы жесткого опорного участка кольца, в градусах, минутах и секундах (для кольца жесткости печатаются =90° и =90°);
     
     е) таблицу напряжений в кгс/см (см. ниже);
     
     ж) максимальные напряжения в кгс/см (см. ниже).
     
     В таблице напряжений печатаются напряжения для значений угловой координаты  от 0° с шагом 5° до 180°, за исключением жесткого участка между  и , а также для граничных значений  и .
     
     Для каждого  напряжения печатаются для двух значений осевой силы -  и . Печатаются следующие напряжения:
     
     а) общие напряжения в неусиленной оболочке - окружное , осевое  и приведенное ;
     
     б) напряжения в оболочке от изгиба кольца  и  (см. ниже формулы (III.5), (III.6)); для кольца жесткости печатаются ;
     
     в) напряжения в оболочке с учетом местных напряжений в сечении 1-1 (в неусиленной оболочке у сопряжения ее с усиленным участком) и сечении 2-2 (в усиленной оболочке у сопряжения ее со стенкой) - печатаются окружные, осевые и приведенные напряжения в наружной и внутренней точках;
     
     при отсутствии усиления сечения 1-1 и 2-2 совпадают;
     
     г) окружные напряжения в кольце, в наружной точке - от общих напряжений в оболочке (первые три члена в формуле (III.11), от изгиба кольца (последние два члена в формуле (III.11), для кольца жесткости равны 0) и суммарные от обоих факторов.
     
     После таблицы напряжений печатаются максимальные по абсолютной величине напряжения:
     
     а) в оболочке приведенное общее;
     
     б) в оболочке приведенное с учетом местных;
     
     в) в кольце.
     
     Максимальные напряжения печатаются с указанием угловой координаты  и осевой силы , при которых они имеют место, а приведенные с учетом местных напряжений - также с указанием сечения (1-1 или 2-2) и точки (наружной или внутренней), в которой они имеют место.
     
     Если высота кольца в сечении  значительно превосходит постоянную высоту кольца вне опорных участков (как это имеет место на рис.1а), то напряжения , ,  в этом сечении могут быть в соответствии с формулами (III.5)-(III.7) уменьшены по сравнению с напряжениями, печатаемыми ЭЦВМ, делением последних на отношение величин , ,  для сечения  к тем же величинам для постоянного сечения, характеристики которого печатаются ЭЦВМ. Соответственно уменьшатся суммарные и приведенные напряжения при .
     
     Полученные максимальные напряжения, согласно п.9.9 раздела 9, сравниваются о соответствующими расчетными сопротивлениями , определяемыми по указаниям раздела 5.
     
     2.3. Если расстояние между cтeнкaми кольца  больше суммарной длины зон краевого эффекта у внутренней стороны стенок, то кольцо типа 1 рассматривается как два изолированных кольца типа 3 и опорная реакция  делится пополам между ними; при этом печатаются характеристики одного из сечений типа 3. Для кольца типа 2 в этом случае печатается указание: "уменьшить расстояние между стенками до", затем следует суммарная длина зон краевого эффекта в см; для возможности применения программы необходимо уменьшить  до указанной или меньшей величины.
     
     2.4. В системе единиц СИ исходные данные для расчета по программе СК-4 следует корректировать: , , , выраженные в МН, надо умножить на 100; остальные величины задаются с размерностями, указанными в п.2.1.
     
     В результате работы СК-4 исходные данные печатаются в соответствии с заданием после корректировки. Напечатанные значения напряжений для перевода в МПа надо разделить на 10.
     
     3. Для колец без усиления оболочки (рис.1-г, з, и) расчет может выполняться также без использования ЭЦВМ.
     
     3.1. Расчет опорного кольца производится в следующем порядке:
     
     а) определяется длина оболочки, включаемой в сечение кольца с одной стороны от него:
     

                                                           (III.1)

     
     б) определяется ширина кольца  в месте примыкания его к оболочке -
     
     для одностенчатого кольца ;
     
     для двустенчатого кольца при  ;
     
при  кольцо рассматривается как два изолированных одностенчатых кольца, при этом опорная реакция  делится пополам;

     в) определяется площадь  собственного сечения кольца, в которое включается оболочка на длине ;
     
     г) определяется длина присоединенного пояска оболочки:
     

                                                                (III.2)

     
     д) для приведенного сечения кольца, в которое включается оболочка на длине , методами сопротивления материалов определяются: площадь ; расстояние  от центра тяжести сечения до срединной поверхности оболочки; расстояние  от центральной оси сечения до наиболее удаленного волокна; момент инерции относительно центральной оси ; радиус  окружности, проходящей через центр тяжести сечения ();
     
     е) определяются углы  и  из условий
     

 .                                              (III.3)

     
     ж) по табл.1 в зависимости от ,  и отношения  определяются коэффициенты , , , , ,  и угол , при котором имеет место максимум изгибающего момента в кольце;
     
     з) определяются изгибающий момент  и продольная сила  в кольце при =0,  и :
     

     и) определяются напряжения от изгиба кольца при =0,  и :

     от продольной силы

;                                                                  (III.5)

     в оболочке от изгибающего момента

;                                                             (III.6)

     максимальное в кольце от изгибающего момента

;                                                          (III.7)

     к) при =0,  и  определяется

                               (III.8)

где  ,  - соответственно окружное и осевое общие напряжения в оболочке при данном , определяемые по формулам (9.10), (9.11) раздела 9 ( подставляется: при =0 для случая повышения температуры, при  для случая понижения температуры, при  - для обоих случаев);

     л) определяются напряжения в оболочке для =0 при повышении температуры и  при понижении температуры:
     
     напряжения краевого эффекта
     

;                   (III.9)

     
     суммарные напряжения
     

;    .                  (III.10)

     
     
(верхние знаки относятся к наружному волокну, нижние - к внутреннему);

     приведенные напряжения и производится проверка прочности оболочки по формуле (9.1) раздела 9;
     
     м) определяются напряжения в кольце для  при понижении температуры и  при повышении температуры:
     

;                                   (III.11)

     
проверка прочности кольца производится по формуле (9.2) раздела 9.
     

     Таблица 1

Коэффициенты для определения изгибающих моментов и продольных сил в опорных кольцах промежуточных опор