Допускается ли складирование труб разного типа размеров в одном штабеле.

1. Максимально-допустимая высота штабеля при складировании труб диаметром до 426 мм включительно.

2. Материал подкладки нижнего яруса труб.

3. В чем заключается расчет транспортной схемы и в какой последовательности выполняется.

4. Назовите состав погрузочно-разгрузочных и транспортных работ.

5. Какая такелажная оснастка используется при выполнении подъемно-транспортных операций. Приведите классификацию.

6. Допускается ли производить погрузочно-разгрузочные работы при отрицательных температурах.

7. Максимальное количество труб допустимое для единовременного захвата труб при погрузке-разгрузке на притрассовой площадке.

8. Дайте определение понятия «технический коридор».

9. Назовите условия строительства трубопроводов.

 

РАСЧЕТ ТАКЕЛАЖНЫХ СРЕДСТВ И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

 

При выполнении подъёмно-транспортных операций используется различная такелажная оснастка, а в качестве специального оборудования – устройства различного назначения, канаты, мягкие полотенца, траверсы, клещевые захваты и т.п. Применяемое оборудование должно обеспечивать безопасное проведение работ, по этой причине все такелажные средства подлежат обязательному расчёту на несущую способность.

Можно выделить несколько типов производственных задач:

- подбор подходящего профиля для изготовления траверсы;

- проверка общей устойчивости траверс (для траверс, работающих на сжатие);

- подбор строп, канатов, мягких полотенец;

- расчёт несущей способности выбранного такелажного устройства.

Условие задачи 4.1

Рассчитать траверсу, работающую на изгиб при разгрузке труб весом N кН. Траверса изготовлена из двутавровой балки. Рабочая длина траверсы l м.

Таблица 16 - Исходные данные

№ варианта
N (кН)
L (м)		2,6	1,6		3,2	2,4	1,8
Марка стали	С235	С245	С275	С345	С345	С275	С245	С235	С345	С245

Указания к решению задачи4.1

Траверсе, работающей на изгиб, соответствует следующая расчётная схема (рисунок 4). Для данной расчётной схемы необходимо определить максимальный изгибающий момент. Изгибающий момент по длине балки изменяется по следующей зависимости:

,

где х – координата соответствующего сечения.

а)	б)
Рисунок 4. Траверса, работающая на изгиб а) конструктивная схема; б) расчётная схема

 

Максимальное значение момента наблюдается в центральном сечении, то есть при х = l/2, тогда соответственно выражение для максимального изгибающего момента примет вид:

.

Любая конструкция, подверженная внешним усилиям должна удовлетворять условию прочности, которое для случая конструкций, работающих на изгиб, имеет следующий вид:

,

где	Ry	– расчётное сопротивление, МПа, определяется по СНиП II-23-81* (таблица 7 в зависимости от марки стали)
	gс	– коэффициент условия работы, для такелажных средств может быть принят равным 0,95.

 

Из условия прочности можно определить минимальное значение момента сопротивления сечения (W_x).

Найденное значение момента сопротивления сечения позволяет выбрать двутавр из сортамента (Приложение), удовлетворяющий условиям задачи.

Вывод:Для разгрузки труб весом N кН необходимо использовать траверсу, работающую на изгиб, выполненную из прокатного профиля – двутавр № n, момент сопротивления, сечения которого W_x.

 

Таблица 17 – Извлечение из таблицы 51 СНиП II-23-81*
Сталь	Толщина проката ^1, мм	Нормативное сопротивление ^2, МПа, проката	Расчетное сопротивление ^3, МПа (кгс/см^2), проката
листового, широкополосного универсального	фасонного	листового, широкополосного универсального	фасонного
Ryn	Run	Ryn	Run	Ry	Ru	Ry	Ru
С235	2-20
20-40
40-100			-	-			-	-
>100			-	-			-	-
С245	2-20
20-30	-	-			-	-
С275	2-10
10-20
С345	2-10
10-20
20-40
40-60			-	-			-	-
60-80			-	-			-	-
80-160			-	-			-	-
С345К	4-10

 

Условие задачи 4.2

Проверить на устойчивость траверсу, работающую на сжатие, изготовленную из двутавровой балки № n. Рабочая длина траверсы L м, угол наклона каната к горизонтали α. Вес поднимаемого груза N кН.

Таблица 18 - Исходные данные

№ варианта
Номер двутавра n	20Ш1	23Ш1	26Ш1	23Б1	26Б1	30Б1	35Б1	23Ш1	26Ш1	23Б1
N (кН)
L (м)		3,6	3,8		3,2		3,2	3,4	3,6	3,8
Угол наклона α

Указания к решению задачи4.2

 

Траверсе, работающей на сжатие, соответствует следующая расчетная схема (рисунок 5). В соответствии с расчетной схемой определим величину сжимающих усилий, возникающих в материале балки.

а)	б)
Рисунок 5. Траверса, работающая на сжатие а) конструктивная схема; б) расчетная схема

 

Из схемы видно, что вес поднимаемого груза вызывает реакции в канатах, направленных под углом α к горизонтали. Величину этих реакций можно определить по формуле:

,

где	N	– вес поднимаемого груза, кН;
	α	– угол наклона каната к горизонтали, ^0.

 

Возникающие в этом случае реакции S будут вызывать сжимающие усилия в балке траверсы, действующие по горизонтали, которые можно определить по формуле:

Гибкость траверсы может быть определена по формуле:

где	L	– длина траверсы, м;
	imin	– минимальный радиус инерции сечения балки траверсы, м (принимается в соответствии с сортаментом на прокатные двутавры (см. приложение)).

 

Условие устойчивости имеет следующий вид:

где	φ	– коэффициент продольного изгиба (определяется по таблице в зависимости от найденной гибкости);
	А	– площадь поперечного сечения траверсы, м^2(принимается в соответствии с сортаментом на прокатные двутавры (см. приложение));
	Ry	– расчётное сопротивление материала балки, МПа, определяется по СНиП II-23-81* (таблица 9 в зависимости от выбранной марки стали);
	gс	– коэффициент условия работы, для такелажных средств может быть принят равным 0,95.

 

Таблица 19 – Коэффициенты φ продольного изгиба центрально сжатых элементов (извлечение из табл. 72 СНиП II-23-81*)

Гибкость λ

Коэффициенты φ для элементов из стали с расчетным сопротивлением Ry, МПа

 

Вывод 1: Выбранная балка сечением n обеспечивает (не обеспечивает) условие устойчивости траверсы при подъёме груза весом N кН.

 

Усилие, возникающие в стропах, S, не должно превышать грузоподъёмности выбранного каната. По таблице 19 можно определить, какие канатные стропы лучше использовать для подъёма груза весом N.

 

В случае, если возникающее растягивающее усилие слишком велико необходимо использовать несколько канатов, при этом их суммарная грузоподъёмность определяется произведением грузоподъемности одного стропа на их количество.

 

Вывод 2:Для подъёма груза весом N кН необходимо использовать строп канатный СКП-ХХХ в количестве n штук на каждый захват

Таблица 20 – Строп канатный петлевой – СКП (ГОСТ 25573-82)

№	Наименование стропа	Грузоподъёмность, тонн	Диаметр каната, мм	Длина петли, мм	Мин. длина стропа, м	Изображение
	СКП–0,32	0,32	6,2–6,3		1,0
	СКП–0,4	0,4	6,7–7,6		1,0
	СКП 0,5	0,5	8,1–8,5		1,0
	СКП 0,63	0,63	8,1–9,0		1,0
	СКП 0,8	0,8	9,7–11,5		2,0
	СКП 1,0	1,0	11,5		2,0
	СКП 1,25	1,25	11,5–13,5		2,0
	СКП 1,6	1,6	13,5–14,0		2,0
	СКП 2,0	2,0	15,0–15,5		2,0
	СКП 2,5	2,5	16,5–17,0		3,0
	СКП 2,8	2,8	18,0–19,5		3,0
	СКП 3,2	3,2	19,5–20,0		3,0
	СКП 3,6	3,6	20,0–21,5		3,0
	СКП 4,0	4,0	21,5–22,5		3,0
	СКП 5,0	5,0	23,5–25,0		3,0
	СКП 5,6	5,6	25,5–27,0		3,0
	СКП 6,3	6,3	27,0		4,0
	СКП 8,0	8,0	30,5–31,0		4,0
	СКП 10,0	10,0	33,0–35,0		4,0
	СКП 12,5	12,5	37,0–39,5		4,0

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Назовите основные такелажные средства.

2. Дайте классификацию такелажных средств.

3. Способы крепления такелажной оснастки. Приведите примеры крепления такелажной оснастки.

4. Грузовые канатные стропы. Типы.

5. Назовите типы траверс.

6. Назовите автоматических и клещевых захватов.

7. Приведите примеры мягких полотенец.

 

РАСЧЁТ БАЛЛАСТИРОВКИ

Условие задачи 5

Произвести расчёт балластировки подводного перехода трубопровода

Исходные данные:

D = 720 мм; L = 200 м; δ = 12 мм.

Указания к решению задачи 5

Для нормальной работы проходящего по дну водоёма трубопровода необходимо придать ему надёжную устойчивость.

Устойчивость создается силой веса трубы, силой веса перекачиваемого продукта и силой пригрузки чугунными или железобетонными грузами.

Наиболее распространены утяжеляющие ж/б пригрузы различных типов и размеров: тип УБО, УБК-М, УТК (рис. 6, рис. 7, табл. 10-13 пособия).

Эти грузы следует применять для балластировки трубопроводов на переходах через болота различных типов и малые водотоки, на выпуклых и вогнутых кривых и прямолинейных участках, прилегающих к ним, на углах поворота в горизонтальной плоскости, на участках выхода трубопровода на поверхность.

 

 

Рисунок 6. Схема утяжелителей типов УБО для балластировки газопроводов

 

Рисунок 7. Кольцевые грузы: а – железобетонный; б – чугунный;

1, 2 – верхняя и нижняя половины груза; 3 – болт; 4 – гайка

 

Таблица 21 – Характеристика грузов типа УБО

Марка груза	Диаметр трубопровода, мм	Габаритные размеры, мм	Объём груза, м^3	Масса груза, т
Н	L	В
УБО-1 УБО-2 УБО-3     УБО-4					1,872 1,843 1,455 1,455 1,455 0,75	4,305 4,238 3,346 3,346 3,346 1,725

 

Таблица 22 – Характеристика грузов типаУБК-М

Марка	Размеры, мм	Расход бетона, м	Масса изделия, т
В	Н	L
УБК-1,4 КБК-1,2 УБК-1,0 УБК-0,8 УБК-0,7 УБК-0,5 УБК-0,4				2,55 1,7 1,44 1,12 0,98 0,68 0,54	4,1 3,46 2,7 2,36 1,6 1,3

 

Таблица 23 – Характеристика сборных ж/б кольцевых утяжелителей
типа УТК

Марка утяжелителя	Расход материалов на один утяжелитель	Масса, кг
одного утяжелителя	1 м утяжеляющего покрытия
бетон, м^3	сталь, кг	на воздухе	на воде
УТК 1020-24-1	0,69	76,94
УТК 1020-24-2	0,88	76,94
УТК 1220-24-1	0,98	88,7
УТК 1220-24-2	1,23	88,7
УТК 1420-24-1	1,24	98,3
УТК 1420-24-2	1,79	98,3

 

Для балластировки трубопроводов на переходах через водные преграды, болота III типа, где применяется метод протаскивания, используют чугунные или ж/б кольцевые пригрузы. Сборный ж/б кольцевой утяжелитель типа УТК изготовляется из бетона класса В20 плотностью 2,3 т/м³ и состоит из двух симметричных полуколец, которые монтируются на трубе по деревянной футеровке и скрепляются между собой стальными болтами. Аналогичный вид имеют и чугунные грузы (табл. 23).

Таблица 24 – Характеристика чугунных кольцевых грузов

Наружный диаметр трубопровода, мм	Масса груза, кг	Размеры, мм
груза	болтов
r1	r2	r3	В	М	dб	Lб

 

При расчёте отрицательной плавучести должно быть выполнено условие

Б ³ åБ_i,

где

Бi

–

необходимые нормативные пригрузки,

Б_i = п_i × Бф_i,

где	пi	–	коэффициент перегрузки;
	Бфi	–	фактические нагрузки, которые определяются по формулам.

Определяются пригрузки для компенсации взвешивающего усилия:

где	nВ	–	коэффициент, учитывающий возможное увеличение объёмной массы воды в паводок, при засыпке и т. п. nВ = 1,1;
	ρВ	–	плотность воды с учётом взвешенных частиц грунта, кг/м^3;
	V	–	объём воды, вытесненной 1 м. длины трубопровода, м^3;
	g	–	ускорение силы тяжести, м/с^2.

 

Определяется пригрузка компенсации гидродинамических воздействий.

Согласно СНиП гидродинамические воздействия на трубопровод Б_В, Н ( кгс ),определяются по формуле:

где	u	–	средняяскорость течения потока, м/с. Принимается u = 0,5м/с;
	D	–	проекция 1 м. длины трубопровода на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, м^2.

 

Дополнительная пригрузка для обеспечения устойчивости на сдвиг Б_Г, Н ( кгс ):

Определяется дополнительная пригрузка на упругий изгиб трубопровода в соответствии с проектным профилем:

а) если рассматривать трубопровод как балку с одним защемленным и опёртым концом, то упругий изгиб трубы Б_изг, Н ( кгс ), определяется по формуле:

б) с обоими защемленными концами:

в) с обоими шарнирно-опёртыми концами:

где	f	–	стрела прогиба, м. Этой величиной задаются;
	Е	–	модуль упругости материала трубы, Н/м^3 (кгс/см^2);
	l	–	длина криволинейного участка траншеи, м.

 

Определяется суммарный вес пригрузки

Б ³ Б_i = (Б_А – g) + Б_В + Б_Г + Б_изг,

где

g

–

масса 1 м. длины трубопровода в воздухе, кг [3].

 

Сила веса пригрузки G_гр, Н, на весь трубопровод составит:

G_гр = Б × L

Определяется количество грузов, устанавливаемых на трубопроводе:

где

gгр

–

масса одного груза, Н (кгс).

 

Полученное значение п _оокругляется в большую сторону до целого числа и далее в расчёте обозначается п.

Определяется расстояние между грузами l ₁, м:

м.

По предельному сопротивлению на сдвиг по грунту определяется тяговое усилие протаскиваемого трубопровода Т_гр, Н:

Т_гр = k_т× G_гр× f, Н (кгс),

где	kт	–	коэффициент трогания с места, kт = 2,0;
	f	–	коэффициент трения скольжения, f = 0,6 – 1,0;
	Gгр	–	сила веса пригрузки.

 

Определяется разрывное усилие R_н, Н:

R_н = Т_гр× k,

где

k

–

коэффициент прочности, k = 4.

 

Согласно ГОСТ принимается количество канатов и приводится их техническая характеристика, выбрать монтажные приспособления можно по справочнику [4].

Так как с таким канатом выполнять такелажные работы тяжело, уменьшаем тяговое усилие, применяя тележки узкой колеи или роликовые опоры.

Тяговое усилие при протаскивании на тележках Т_ук, Н:

Т_ук = k× (Т ₁ + Т ₂ + Т ₃) + Т ₄,

где

Т 1

–

сила трения качения колес тележки по рельсам, Н, (кгс)

Н, (кгс)

где	gп	–	масса 1 м длины протаскиваемого трубопровода, Н (кгс);
	g т	–	масса тележки на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);
	rк	–	радиус колеса тележки, м;
	f 1	–	коэфф. трения качения колес тележки по рельсам; f 1 = 0,12;
	Т 2	–	сила трения в подшипниках осей тележки, Н (кгс);

Н, (кгс)

где	f 2	–	масса 1 м длины протаскиваемого трубопровода, Н (кгс);
	g т	–	коэфф. трения скольжения осей в подшипниках; f 2 = 0,2;
	rр^с	–	радиус оси ската тележки, м;
	Т 3	–	усилие, необходимое на преодоление сопротивления ребер у колес при движении их по рельсам, Н (кгс);

, Т ₄ = g_кан × f ₃, Н (кгс),

где	gкан	–	масса каната на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);
	f 3	–	коэф. трения скольжения каната о грунт. Принимается f 3 = 1.
	Gгр	–	сила веса пригрузки.

 

По соответствующему ГОСТ подбирается канат соответствующего диаметра.

При протаскивании трубопровода по роликовой дорожке тяговое усилие Т_{р. д}, Н ( кгс ), определяется по формуле:

Т_р.д = k× (Т ₁ ^´ + Т ₂ ^´ + Т ₃ ^´) + Т ₄ ^´,

где

Т 1

–

сила трения качения трубопровода по роликам, Н (кгс),

Т ₁^́

где	f 4	–	коэф. трения качения дерева по стали (футеровка); f 4 = 0,2;
	g т	–	коэф. трения скольжения осей в подшипниках; f 2 = 0,2;
	rр	–	радиус ролика, м; rр = 0,15 м;
	Т 2 ^´	–	сила скольжения осей роликов в опорах, Н (кгс);

Т₂^́ Н (кгс),

где	rр^с	–	радиус оси ролика, м;
	Т 3	–	добавочное сопротивление от неточной укладки осей роликовых опор, Н (кгс);

Т ₃ ^´= 0,4 · (Т ₁ ^´ + Т ₂ ^´).

Выбирается канат по ГОСТ с соответствующим диаметром.

 

Определяется пригрузка для компенсации гидродинамических воздействий по формуле:

Н(0,6 кгс),

Дополнительная пригрузка для обеспечения устойчивости на сдвиг определяется по формуле:

Н(2кгс ).

 

Определяется дополнительная пригрузка на упругий изгиб трубопровода в соответствии с проектным профилем по формуле, рассматриваем трубопровод как балку с обоими защемленными концами:

Н(41,7 кгс );

Определяется суммарный вес пригрузки по формуле:

Б ³ Б_i = (4827 – 2060) + 6 + 20 + 417 = 3210 Н (327 кгс)

 

Силу веса пригрузки на весь трубопровод определяем по формуле:

G_гр = 3210 × 200 = 642 000 Н (65 510 кгс).

Определяется количество грузов, устанавливаемых на трубопроводе по формуле, принимается g_гр = 4900 Н (500 кгс):

. т.е. п = 131.

Определяется расстояние между грузами по формуле:

м

По предельному сопротивлению на сдвиг по грунту определяется тяговое усилие протаскиваемого трубопровода по формуле:

Т_гр = 2,0 × (642 000 +2060 · 200) × 1 = 2 108 000 Н(214 880 кгс),

 

Определяется разрывное усилие по формуле:

R_н = 2 108 000× 4 = 8 432 000 Н(859 530 кгс),

Согласно ГОСТ принимается количество канатов и приводится их техническая характеристика.

Так как с канатом выполнять такелажные работы тяжело, уменьшаем тяговое усилие, применяя тележки узкой колеи или роликовые опоры.

 

Сила трения качения колес тележки по рельсам по формуле:

Н, (512 кгс).

С ила трения в подшипниках осей тележки по формуле:

Н (10,2 кгс).

Усилие, необходимое на преодоление сопротивления рёбер у колес при движении их по рельсам по формуле:

Н (261 кгс);

Т₄ = 35 × 1 = 35 Н (3,6 кгс).

Тяговое усилие при протаскивании на тележках составят по формуле:

Т_ук = [2× (5020 + 100 + 2560) + 35] · 200 = 3 079 000 Н(313 860 кгс).

Разрывное усилие каната по формуле:

R_н = 66 512 · 4 = 265 048 Н (27 120 кгс).

По соответствующему ГОСТ подбирается канат диаметром d = 24 мм.

Сила трения качения трубопровода по роликам по формуле:

Т ₁^́ Н (716 кгс).

Сила скольжения осей роликов в опорах по формуле:

Т ₂^́ Н (22 кгс).

Добавочное сопротивление от неточной укладки осей роликовых опор по формуле:

Т ₃ ^´= 0,4 · (7027 + 211) = 2893 Н (295 кгс).

Тяговое усилие при протаскивании трубопровода по роликовой дорожке по формуле:

Т_р.д = [2 × (7027 + 211 + 2893) + 35] = 4 059 400 Н (413802 кгс).

Разрывное усилие каната по формуле:

R_н = 101 632 · 4 = 406 648 Н (41 440 кгс).

Выбирается канат по ГОСТ с диаметром d = 32,5 мм.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Назовите средства балластировки первой группы, воздействующие на трубопровод с собственным весом.

2. Назовите средства балластировки второй группы, несущая способность которых зависит от прочностных и деформационных свойств грунтов.

3. При каком методе используют чугунные или ж/б кольцевые пригрузы.

4. Из чего изготавливается сборный ж/б кольцевой утяжелитель типа УТК.

5. Какие основные параметры являются при балластировке одиночными пригрузами.

6. За счет чего обеспечивается устойчивость трубопровода против всплытия.

7. Назовите основные балластирующие устройства и их параметры.

8. Балластировка. Определение.