TCVN9145:2012

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9145:2012 về Công trình thủy lợi - Quy trình tính toán đường ống dẫn bằng thép TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9145:2012 CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI - QUY TRÌNH TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN BẦNG THÉP Hydraulic structures - Calculation of s teel pipelines process Lời nói đầu TCVN 9145:2012 được chuyển đổi từ 14 TCN 34 - 85 (HD. TL - E-l-77) - Hướng dẫn tính toán các đường ống dẫn bằng thép các công dụng khác nhau theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chu ẩ n và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật. TCVN 9145:2012 do Viện Khoa học thuỷ lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI - QUY TRÌNH TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN BẦNG THÉP Hydraulic structures - Calculation of s teel pipelines proces 1. Phạm vi áp dụng 1.1. Tiêu chuẩn này được sử dụng để tính toá n thiết kế, lắp đặt các đường ống dẫn bằng thép có các công dụng khác nhau như các đường ống dẫn nước công trình thủy lợi, th ủ y điện, đường ống dẫn hơi, d ẫ n các chất lỏng, nước và chất khí có các tính chất hóa - lý khác nhau, bao gồm: 1) Các mạng đường ống dẫn bên ngoài và bên trong của hệ thống cấp nước uống và sinh hoạt, nước phòng h ỏa , nước tưới (có áp, không áp và áp lực thấp); 2) Các mạng đường ống dẫn công nghệ, dẫn nước kỹ thuật của các nhà máy, x í nghiệp công nghiệp; 3) Các hệ thống cung cấp nước nóng; 4) Các đường ố ng dẫn, mạng ống dẫn nước và dẫn hơi; 5) Các hệ thống cung cấp hơi, v.v... 1.2. Tiêu chuẩn này không áp dụng đ ể t í nh toán: 1) Các ống dẫn của nhà máy nhiệt điện; 2) Các ống dẫn công nghệ, dẫn kỹ thuật làm việc c ó chân không hoặc chịu các tác dụng động lực của sản ph ẩ m được vận chuyển ở trong đường ống; 3) Các ống dẫn khí axetylen, ống dẫn khí ôxy; 4) Các ống dẫn hơi nước và nước nóng có yêu cầu đặc biệt về kỹ thuật và an toàn; 5) Các ống dẫn trong các chi tiết máy công cụ, tổ hợp máy công cụ riêng (ống dẫn trong các giếng khai thác mỏ, ống dẫn trong thiết bị nguyên tử, thiết bị công nghiệp di động,...). 1.3. Đối với đường ống áp lực lắp đặt lộ thiên trong các công trình thủy lợi, thủy điện cần tham khảo thêm TCVN 8636:2011. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn n à y. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 1765:1975, Thép các bon kết cấu thông thường - M á c thép và yêu cầu kỹ thuật; TCVN 1766:1975, Thép các bon kết cấu chất lượng tốt - Mác thép và yêu c ầ u kỹ thuật; TCVN 3104:1979, Thép kết c ấ u hợp kim thắp - Mác, yêu cầu kỹ thuật; TCVN 8636:2011, Công trình thủy lợi - Đường ống áp lực bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và lắp đặt . 3. Một số chỉ dẫn chung 3.1. Tính toán các ống dẫn bằng thép theo các trạng thái giới hạn bao gồm: a) Theo trạng thái giới hạn thứ nhất (về cường độ và ổn định). Tính toán trên cơ sở tải trọng và lực tác dụng, yêu cầu xuất phát từ mục tiêu, nhiệm vụ của đường ống đ ể đảm bảo cường độ, tính ổ n định; b) Theo trạng thái giới hạn thứ hai (về biến dạng): đối các ống dẫn mà trị số biến dạng có thể hạn chế và ảnh hư ở ng nhiều đến khả năng sử dụng của đường ống. Trạng thái giới hạn thứ hai ở đây được hiểu là ngoài t í nh toán đường ống theo trạng thái giới hạn thứ nhất cần xem xét, kiểm tra thêm ứng với các điều kiện khai thác, vận hành có thể xảy ra. 3.2. Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất, bao gồm: - Tính toán xác định chiều dày của thành ố ng, các ống nối ba chạc, ống nối chuyển tiếp ống cút và nắp ống; - T í nh toán xác định nhịp cho phép các đường ống dẫn (có xét đến các trường hợp nêu ở khoản b điều 2.1) và có tính đến sự co dãn của vật liệu thép sử dụng để làm ống. 3.3. Khi t í nh toán các đường dẫn ống dẫn bằng thép được xây dựng trong điều kiện đất lún sụt đất n ở, trong các vùng đất không nguyên thổ các khu vực không ổn định về mặt địa chất (trên đó đã có hoặc có thể xảy ra hiện tượng trượt các xtơ) và trong các điều kiện đặc biệt khác, phải xét đến các yêu cầu bổ sung đã nêu trong các tài liệu quy định tương ứng. 3.4. Tuỳ theo các yêu cầu chịu áp lực, nhiệt độ, loại chất chuyển tải trong ống, điều kiện quản lý vận hành, môi trường... mà các nhà thiết kế phải tuân thủ theo các chỉ dẫn sử dụng sản phẩm của các nhà chế tạo ống thép cho các sản phẩm cụ thể. 3.5. Khi thiết kế, lựa chọn ống thép sản xuất hàng loạt cần tham khảo catalo hướng dẫn sử dụng của nhà chế tạo. 4. Các đặc trưng tính toán của vật liệu thép chế tạo ống 4.1. Đối với các đường ống dẫn thép có công dụng khác nhau phải sử dụng các ống hàn điện và ống không có mối hàn chế tạo bằng các loại thép được đăng ký chất lượng và quy cách chính thức theo tiêu chuẩn chất lượng công bố của của nhà máy hoặc của các hãng chế tạo. Việc lựa chọn vật liệu khi thiết kế, t í nh toán đường ống thép phải căn cứ vào kết quả tính toán yêu cầu chịu lực, nhiệm vụ để lựa chọn các sản phẩm ống thép cho phù hợp theo catalo hướng dẫn sử dụng và công dụng ống thép do nhà chế tạo xác nhận. 4.2. Việc lựa chọn ống phải được tiến hành theo các yêu cầu của các tài liệu quy định v à kỹ thuật, có xét t ớ i công dụng của các đường dẫn ống đang được thiết kế, các đặc trưng của sản phẩm phải vận chuyển và các điều kiện vận hành của sản phẩm chuyển t ả i bên trong ống. 4.3. Sức bền tính toán R 1 (đơn vị MPa) của vật liệu chế tạo ống và các chi tiết nối ống được xác định theo công thức: R 1 = R 1 TC . K 1 . m 1 . m 2 (1) Sức bền tính toán R 2 (đơn vị MPa) của vật liệu chế tạo ống v à các chi tiết nối ống được xác định theo công thức (2): R 2 = R 2 TC . k 2 . m 2 . m 3 (2) Trong đó R 1 TC : Sức bền tiêu chuẩn bằng trị số nhỏ nhất của sức bền kéo đứt tạm thời của vật liệu chế tạo ống v à các mối hàn, lấy theo tiêu chuẩn vật liệu của các loại ống sử dụng tương ứng, MPa; R 2 TC : Sức bền tiêu chuẩn bằng trị số nhỏ nhất của giới hạn ch ả y khi kéo, nén và uốn của vật liệu chế tạo ống và các mối hàn, lấy theo các tiêu chuẩn vật liệu của các loại ống sử dụng tương ứng, MPa; K 1 , k 2 : Hệ số đồng nhất của vật liệu sử dụng làm ống và các mối hàn được lấy theo b ả ng 1; m 1 : Hệ số điều kiện làm việc của vật liệu khi kéo đứt ống được lấy theo bảng 1; m 2 : Hệ số điều kiện làm việc của ống dẫn được lấy theo bảng 1. m 3 : Hệ số điều kiện làm việc của vật liệu ống trong điều kiện nhiệt độ cao l ấ y theo bảng 2 tùy thuộc vào mác thép (cường độ thép chế tạo ống) và nhiệt độ làm việc của ống dẫn. Bảng 1 - Các trị số của hồ sơ K 1 , k 2 , m 1 và m 2 TT Tên gọi, mô tả điều kiện làm việc, vật liệu Kỷ hiệu hệ số Trị số 1 Hệ số đồng nhất khi kéo đ ứ t thép trong các trường hợp: - Đối với các ống không có mối hàn chế tạo bằng thép các bon và thép không gỉ; và đối với các ống hàn bằng thép hợp kim thấp không tiêu chuẩn K 1 0,80 - Đối với các ống hàn bằng thép các bon, thép không gỉ và đối với các ống hàn bằng thép hợp kim thấp tiêu chuẩn K 1 0,85 2 Hệ số đồng nhất của ống được chế tạo bằng thép: - Hợp kim thấp và không gỉ k 2 0,85 - Thép các bon k 2 0,90 3 Hệ số điều kiện làm việc của vật liệu khi kéo đứt ống m 2 0,80 4 Hệ số điều kiện l à m việc của ống dẫn dùng để vận chuyển các loại chất: - Các khí độc, khí nóng, khí dễ nổ và bị hóa l ỏ ng m 2 0,60 - Các khí trơ (không khí, hơi nước, v.v...) hoặc chất lỏng độc, ch ấ t lỏng dễ nổ và chất lỏng nóng m 2 0,75 - Các chất lỏng trơ m 2 0,90 B ả ng 2 - Các trị số của hệ số m 3 TT Các ố ng bằng thép có mác (hay cường độ) (*) Hệ số m 3 theo nhiệt độ làm việc trong ống dẫn (°C) từ -70 đến - 40 từ -39 đến -100 250 430 1 Bằng thép các bon nhóm A và B theo OCT.380 – 60 (**) có mác thép với số thứ tự 2; 3; 4; Thép các bon kết cấu thông thường theo TCVN 1765 :1975 - 1 0,85 0,75 2 Bằng thép các bon kết cấu chất lượng cao nhóm 1 theo OCT.1050-60*c ó mác thép với số thứ tự 10; 15; 20; Thép các bon kết cấu chất lượng tốt theo TCVN 1766 : 1975 - 1 0,85 0,45 3 Bằng thép hợp kim thấp mác 09 2C; 10 2C1; 17 C; 14X C; 10 2CD; 15 2C; 10 2; TCVN 3104 : 1979 1 1 0,85 0,45 4 B ằ ng thép hợp kim mác ký hiệu X5M.XFM; X5BF; X5MY; O X13; 12MX; 12X1MF; X18H10T; 0X21H5T; X17H13M2T; OX17H16M3T hoặc sản phẩm ống thép hợp kim của các hãng khác nhưng cần phải tra cứu tương đương về thông số kỹ thuật như: hàm luợng các hợp kim, cường độ, độ bền, nhiệt độ, môi trường và điều kiện làm việc .v.v... 1 1 0,90 0,70 CHÚ THÍCH: 1) (*) Bảng 2 có thể áp dụng để xác định hệ số m 3 nếu sử dụng các loại thép khác hiện nay trên thị trường Việt N am có mác thép (cường độ th é p) theo TCVN 1765 : 1975 hoặc TCVN 1766 : 1975 hoặc tương đương các mác thép như theo tiêu chuẩn của liên xô trích dẫn trong bảng này; 2) (**) Trị s ố của hệ số m 3 tương ứng với nhiệt độ làm việc của ống dẫn tại nhiệt độ 300 o C không nên dùng các thép các bon theo OCT.380-60 * ở nhiệt độ cao hơn. Trường hợp các trị số nhiệt độ làm việc của ống trong khoảng nhiệt độ của các trị số nhiệt độ nêu ở bảng 2 thì trị số m 3 được xác định bằng cách nội suy tuyến tính hai trị số gần nhất. 5. Xác định chiều dày thành ống dẫn 5.1. Chiều dày thành ống thép được xác định trên cơ sở chủng loại vật liệu chế tạo ống, điều kiện làm việc và cường độ chịu tải của ống, xác định như sau: - Khi 0,75 ; chiều dày thành ống xác định theo công thức (3): (3) - Khi 0,75 ; chiều dày thành ống xác định theo công thức ( 4 ): (4) Trong các công thức (3) và (4): : chiều dày tính toán thành ố ng (cm); ; ; R 1 : lần lượt là sức bền kéo đứt tạm thời, sức bền giới hạn chảy và sức bền của vật liệu chế tạo ố ng, MPa; D ng : Đường kính ngoài của ống (cm); P : Áp lực làm việc (tiêu chuẩn) trong ố ng dẫn, MPa; n : hệ số quá t ả i của áp lực làm việc trong ố ng dẫn bằng 1,20. CH Ú THÍCH : 1) Áp lực lớn nhất có thể xảy ra khi vận hành hoặc thử nghiệm các ống dẫn không được vượt quá áp lực đã thử nghiệm ở nhà máy, do h ã ng chế tạo công bố về thông số kỹ thuật; 2) Đối với các ống hàn c ó các mối hàn một ph í a các trị s ố sức bền tính toán và tiêu chuẩn cần phải được nhân với hệ s ố bằng 0,8. 5.2. Đối với các ống dẫn đặt ngầm dưới đất, có t ỷ số hoặc đặt ở độ sâu lớn hơn 3m, phải tuân theo các điều kiện: Trong đ ó N và M là ứng lực tính toán và mômen uốn được xác định có xét đ ế n ph ả n lực đàn hồi của đất trong mặt cắt dọc ố ng do tác dụng đồng thời của áp lực đất, các tải trọng phía trên ố ng, áp lực chân không và áp lực th ủy tĩnh của nước ngầm tác dụng lên 1cm chiều dài ống ( KG/cm; KG cm/cm); sức bền giới hạn ch ả y, trong công thức (5) tính bằng KG/cm 2 (1 KG/cm 2 = 0,1 MPa). 6. Xác định chiều dày thành các chi tiết của đường ống dẫn 6.1. Các chi tiết của đường ống dẫn gồm c ó : các ống nối ba chạc kiểu hàn không có phần tử gia cố hoặc c ó gia cố bằng tấm ốp và có ống được gia cố, các ống nối chuyển tiếp hình côn, các ống cút trơn và hàn chắp các nắp (đáy) lồi có kết cấu như sau: a) Các ống nối ba chạc kiểu hàn được gia công bằng cách lắp một đoạn ống n à y vuông góc với đoạn ống khác. Các ống nối ba chạc có thể không c ó các phần tử gia cố riêng (hình 1), c ó gia cố bằng tấm ốp (hình 2), cũng như có ống nối được gia cố và tấm ốp trên ố ng chính (hình 3); Hình 1 - Ống nối ba chạc kiểu hàn không có các phần tử gia cố CHÚ DẪN 1) Ống chính của ống nối ba chạc; 2) Ống nhánh; 3) Tấm ốp A; 4) Tấm ốp B Hình 2 - Ống nối ba chạc kiểu hàn có tấm lớp gia cố CHÚ DẪN 1) Ống chính của ống nối ba chạc; 2) Tấm ốp A; 3) Ống nối được gia cố Hình 3 - Ố ng nối ba chạc kiểu hàn có ống nối gia cố và tấm ốp trên ống chính b) Các ống n ố i chuy ể n tiếp h ì nh côn được làm theo dạng côn đ ố i xứng trị có góc (hình 4) không được quá 15°; Hình 4 - Ố ng nối chuyển tiếp hình côn c) Các ống cút bằng các đoạn ố ng cong hoặc hàn chắp nhiều đoạn ngắn với nhau (h ì nh 5 ). Các ống cút phải cần ít nhất l à 3 đoạn ngắn (Nếu các ố ng cút kiểu hàn đặt theo cấu tạo thì có thể gồm 2 đoạn) và được hàn thêm chân mối hàn ở phía trong. Hình 5 – Các ống cút trơn và hàn chắp d) Các nắp (đậy) lồi có dạng elíp thỏa mãn các yêu cầu hình học sau (hình 6): Hình 6 – Nắp (đậy) lồi e) Các lắp đậy phẳng cần có mặt bích, xung quanh khoan lỗ bulông. 6.2. Chiều dày thành ống chính, ống nhánh v à ống nối được gia cố của ống nối ba chạc; chiều dày của các ống nối chuyển tiếp hình côn, các ống cút trơn và hàn các nắp lồi, được xác định theo công thức ứng với các điều kiện: - Khi 0,75 ; chiều dày thành ống xác định theo công thức ( 8 ): (8) - Khi 0,75 ; chiều dày thành ống xác định theo công thức ( 9 ): (9) Trong đó : chiều dày tính toán của th à nh các chi tiết đường ống nối (cm); D ch : đường kính ngoài của chi tiết ống nối được xét (cm); R 1( c h) : sức bền vật liệu tính toán của các chi tiết đường ống dẫn và các ố ng nối của chúng, xác định theo điều 3.3, đơn vị tính là MPa; : sức bền tiêu chuẩn bằng trị s ố nhỏ nhất của sức bền kéo đứt tạm thời của vật liệu các chi tiết đường ống dẫn và các chỗ n ố i của chúng, đơn vị tính là MPa; : sức bền tiêu chuẩn bằng trị số nhỏ nhất của giới hạn chảy khi kéo, nén và uốn vật liệu của các chi tiết đường ống dẫn và các chỗ n ố i của chúng, đơn vị tính là MPa; P : Áp lực làm việc (tiêu chuẩn) trong ống dẫn, đơn vị tính là MPa; n : hệ số quá tải lấy theo điều 4.1. : hệ s ố khả năng chịu tải của chi tiết đường ống dẫn tương ứng, hệ số này theo điều 5.3; 5.4; 5.5; 5.6; và 5.7 cũng như bảng 3. CHÚ THÍCH. 1) Áp lực lớn nhất có th ể xảy ra khi vận hành hoặc khi thử nghiệm đư ờ ng ố ng dẫn không được vượt quá áp lực đã thử nghiệm các chi tiết tương ứng ở nhà máy. 2) Đối với các chi tiết đường dẫn ố ng chế tạo b ằ ng ống hàn c ó mối hàn về một phía, các trị s ố sức bền tính toán và tiêu chuẩn cần phải nhân với 0,8. 6.3. Các ống nối ba chạc kiểu hàn nối chuy ể n tiếp hình côn và ống cút kiểu hàn của đường ống dẫn ngầm dưới đất có tỷ số hoặc đặt ở độ sâu lớn hơn 3m cần phải thỏa mãn các điều kiện (5) và (6) của điều 4.2. 6.4. Đối với các ống nối ba chạc, hệ số khả năng chịu t ả i = , trị số được xác định theo đồ thị trên hình 7. CHÚ D Ẫ N 1) đường cong 1 áp dụng đ ố i với các ống chính của các ống nối ba chạc không có ph ầ n tử gia cố v à đối với các ố ng nh á nh kh ô ng có phần tử gia cố và có ống nối được gia cố; 2) đường cong 2 áp dụng đ ố i với các ống chính của các ố ng nối ba chạc được gia cố b ằ ng tấm ốp và có ống n ố i được gia cố và đối với các ống nhánh được gia cố bằng các tấm ốp. Đối với ống chính của ống nối ba chạc ( ; D ch = D M ), D M là đường kính ngoài ống chính cũng có th ể ký hiệu D ng , và các ký hiệu chữ M dưới đây có nghĩa là ống chính: a) Không có phần tử gia cố (xem hình 1) trị số được xác định theo đường cong 1; b) Gia cố bằng tấm ốp và có ống nối được gia cố (xem hình 2 và 3), trị số được xác định theo đường cong 2. Đối với ống nhánh của các ố ng nối ba chạc ( = ; D ch = D O ): a) Không có phần tử gia c ố và có ống nối được gia c ố (hình 1 và hình 3), xác định theo đường cong 1 ; b) Gia cố bằng tấm ốp (xem hình 2), xác định theo đường cong 2: Nếu R 1 (0) > R 1 (M) hoặc > thì khi xác định lấy R 1(0) = R 1 (M) ; Và nếu = thì ở đây R 1 (0) , R 1 (M) , , là sức b ề n tính toán và tiêu chuẩn của vật liệu ống chính và ống nhánh. Chiều dày các tấm ốp trên ố ng chính và ống nhánh của các ống nối ba chạc đối với các ống n ố i ba chạc được gia cố (các tấm ốp A và B theo hình 2) và có ống nối được gia c ố (tấm ốp A trên hình 3) được lấy bằng: (10) Chiều rộng tấm ốp A và B xác định theo công thức (11) (11) - Chỉ đặt tấm ốp B khi 0,5; - Không đặt các tấm ốp gia cố khi 0,15; Có thể xác định chiều dày thành các ống nối ba chạc kiểu dập cũng như đối với các ống nối ba chạc không có phần tử gia cố. 6.5. Đối với các ống nối chuyển tiếp hình côn ( = ; D c h = D n , hình 4) thì hệ số khả năng chịu t ả i = 1. 6.6. Đối với các ống cút trơn và hàn chắp ( , D ch = D k , hình 5), hệ số khả năng chịu tải được xác định theo bảng 3. Bảng 3 - Các trị số hệ s ố chịu tải a đối với các ống nối góc trơn và hàn chắp R/D k 1,0 1,30 1,5 1,15 2,0 1,00 6.7. Đối với nắp lồi ( , D ch = D 3 xem hình 6) thì hệ số chịu tải = 1. 7. Xác định nhịp cho phép của đường ống dẫn 7.1. Các công thức tính toán nêu dưới đây được áp dụng cho các đường ống dẫn đặt trên các gối tựa có bộ phận tự bù trừ khi co giãn nhiệt độ (ví dụ bằng cách đặt bộ phận co giãn hình hoặc các đoạn đường ống hình , v.v...) và cho các bộ phận co giãn hình thấu kính. 7 . 2 Khi xác định nhịp cho phép của đường ống dẫn, ph ải phân biệt nhịp giữa và nhịp biên (hình 8). Hình 8 - Sơ đồ đặt ố ng trên các gối tựa 7.3. Xác định nhịp giữa cho phép của đường ố ng dẫn theo công thức : (12) Đối với các ống phải thử nghiệm bằng thủy lực khoảng cách giữa các g ố i tựa của ống dẫn trong thời gian thử nghiệm không được lớn hơn trị số L th u tính th e o công thức : (13) Đối với các đường ống dẫn trong đó có thể hình thành nước ngưng tụ khi đường ố ng ngừng làm việc th ì nhịp giữa cho phép của đường ống không được lớn hơn trị số tính theo công thức (14): (14) Trong đó các công thức (12) đến công thức (14): L : nhịp giữa cho phép của đường ống dẫn, m; L t hử : khoảng cách giữa các gối tựa của đường ống dẫn khi thử nghiệm thủy lực, m; L nhịp : chiều dài nhịp giữa cho phép của đường ố ng dẫn theo điều kiện võng trong nhịp, m; n th ử : hệ số vượt quá áp lực làm việc trong thời gian th ử đường ống dẫn được quy định theo đi ề u 4.1 và các quy phạm, tiêu chuẩn, quy chuẩn nghiệm thu các ống dẫn để đưa v à o vận hành như TCVN 6116:1996 - Ố ng thép hàn cảm ứng và điện trở chịu áp lực - Thử siêu âm mối hàn để phát hiện các khuyết tật dọc; : chiều dày thành ố ng, cm; W, I: mô men kháng uốn và mô men quán tính của mặt cắt ngang ống, đơn vị lần lượt là cm 3 và cm 4 ; R 2 : sức bền tính toán của vật liệu ố ng và các vật liệu nối ố ng đựợc xác định theo điều 3.3, tính bằng KG/cm 2 (1 KG/cm 2 = 0,1 MPa); R 2 °: sức bền tính toán của vật liệu ống và vật liệu nối ống ứng với nhiệt độ thủy lực, tính bằng KG/cm 2 (1 KG/cm 2 = 0,1 MPa); a : hệ số ch ịu tải được xác định tùy thuộc vào phương pháp lắp ráp đường ống dẫn a; : hệ số không thứ nguyên được lấy theo các đồ thị trên hình 9 và hình 10 phụ thuộc vào phương pháp lắp ráp, độ nghiêng đã cho của đường ố ng dẫn và thông số A. Xác định trị số của thông số A theo công thức (15): (15) Trong đó D ng : đường kính ngoài của ống, cm; I: mô men quán tính của mặt cắt ngang ống, cm 4 ; b : hệ số phụ thuộc vào phương pháp lắp ráp đường ống dẫn; Các trị số của hệ số a và b trong công thức (15) được xác định như sau: Khi lắp đường ống bằng đoạn có chiều dài lớn hơn vài lần khoảng cách giữa các gối tựa (phương pháp lắp ráp liên tục): (16) và b = 3 (17) Trong đó n 1 : hệ số vượt tải tính đến trọng lượng bản thân của ống quy định tại bảng 4; n 2 : hệ số vượt tải tính đến trọng lượng cách ly quy định tại bảng 4; n 3 : l à hệ số vượt tải tính đến loại chất (lỏng, khí) vận chuyển trong ống quy định tại b ả ng 4; a 1 : hệ số áp dụng phương pháp lắp đặt liên tục quy định tại bảng 5. Hình 9 – Đ ồ thị để xác định trị s ố của hệ s ố khi lắp ố ng theo phương pháp liên tục Bảng 4 - Trị s ố của các hệ số vượt tải TT Tên gọi Kí hiệu các hệ số Trị số 1 Trọng lượng bản thân ống n 1 1,1 2 Trọng lượng cách ly n 2 1,2 3 Trọng lượng sản phẩm vận chuyển trong ống: - Khí, hơi nước n 3 1,2 - chất lỏng n 3 1,0 Khi lắp ống dẫn bằng các đoạn riêng biệt có chiều dài bằng khoảng cách giữa các gối tựa (phương pháp lắp không liên tục) áp dụng đối với 2 trường hợp: a) Khi đặt ống của đường ố ng dẫn c ó bọc lớp cách ly lên trên các gối tựa không có lớp cách ly: b) Khi đặt ống lên trên các gối tựa có lớp cách ly: Trong các công thức (18) đến công thức (23): q ô : trọng lượng b ả n thân của một mét dài ống, kg/m; q cách ly : trọng lưọng l ớ p cách ly trên một đơn vị chiều dài ống, kg/m; q s ph : trọng lượng sàn phẩm được vận chuyển (ch ấ t được vận chuyển trong ống) trong một đơn vị chiều dài ống, kg/m; a 2 ; a 3 ; a 4 : các hệ số lấy theo bảng 5 phụ thuộc vào công thức tính toán. CHÚ THÍCH : khi đưa trị số a vào công thức chiều dài nhịp thì lấy trị số lớn nhất trong các trị số a được t í nh theo các công thức (18), (19) và theo công thức (21), (22). Hình 10 - Đồ thị để xác định trị số, hệ số khi lắp theo phương pháp không liên tục. Bảng 5 - Trị số của các hệ số a 1 ,a 2 ,a 3 ,a 4 Phương pháp lắp đặt Hệ số Khi tính toán theo các công thức (12) (13) (24) (14) (15) Phương pháp l ắp đặt liên tục a 1 3,33 0,062 1,0 Phương pháp lắp đặt không liên tục a 2 12,50 0,310 1 , 0 a 3 4,17 0,062 0,2 a 4 3,33 0 0 7.4. Nếu tỷ số chiều dày thành ố ng trên đường kính: 0,007 thì ống đặt trên các gối tựa, cần phải được kiểm tra về độ ổn định. Để đảm bảo ổn định theo dạng hình tròn của tiết diện ngang, cần phải tuân theo điều kiện (24): (24) Trong đó L tt : chiều dài nhịp trung b ì nh đã chọn của đường ống dẫn, m; a và D ng : ký kiệu như công thức (14); D ng : ký kiệu như công thức (15). 7.5. Nhịp bên cho phép của đường ống dẫn lấy b ằ ng 80% trị s ố nhịp giữa. 8. Các quy định cơ bản về tính toán sự tự bù trừ khi co giãn 8.1. Khi tính toán các đường ống dẫn có công dụng khác nhau chịu tác động của các chuyển vị do nhiệt độ và các chuyển vị khác, các đường ống này được xem như hệ thống các thanh phẳng hoặc không gian siêu tĩnh có độ cứng thay đổi vì chúng gồm các đoạn thẳng và cong. 8.2. Việc xác định các ứng lực sinh ra trong các bộ phận riêng của ống dẫn có công dụng khác nhau do tác dụng của các chuyển vị nhiệt độ và chuyển vị khác, được tiến hành bằng các phương pháp cơ kết cấu đ ể tính toán các hệ thống thanh siêu tĩnh, ở đây cũng có th ể sử dụng các thuật toán bất kỳ để tính toán các ống dẫn không gian bằng máy tính. 8.3. Hệ số tăng độ bền, độ dẻo kp của các ống cút trơn và hàn chắp được xác định theo đồ thị trên hình 11 tuỳ thuộc vào thông số hình học X của ống và thông số áp lực bên trong . Các trị s ố của thông số và tính theo các công thức: (25) Trong đó R : bán kính trục trung tâm của ống cong, (cm); r: bán kính trung bình của mặt cắt ngang ống (cm); P và R 2 trong công thức (25) có đơn vị tính là MPa. 8.4. Độ bền đoạn ố ng thẳng được kiểm tra theo công thức: (26) Trong đó N và M : lần lượt là ứng lực dọc tính toán và momen uốn ở mặt cắt được xét do các ngoại lực tác dụng vào đường ố ng dẫn, do áp lực bên trong, và do các chuyển vị nhiệt độ và các chuyển vị khác, đơn vị lần lượt là KG và KG cm; F và W : diện tích thành ống và mô men kháng uốn mặt cắt ngang ống, đơn vị lần lượt là cm 2 và cm 3 ); R 2 trong công thức (26) tính bằng KG/cm 2 (1 KG/cm 2 = 0,1 MPa). Hình 11 – Đồ thị để xác định trị số hệ số tăng độ bền kp của các ống cút uốn cong (trơn) và hàn chấp 8.5. Độ bền của các ống cút trơn và hàn chắp phải được ki ể m tra theo công thức (26) và điều kiện (27) dưới đây: (27) Trong đ ó M ckỳ : mômen uốn tính toán do tác dụng của các chuyển vị nhiệt độ và các chuyển vị khác thay đ ổ i có tính chất chu kỳ (KG cm); R 2 TC có đơn vị tính bằng MPa). g ckỳ - Hệ s ố xét đến sự thay đổi trạng thái ứng suất có tính chất chu kỳ được lấy theo đồ thị trên hình 12, phụ thuộc vào số chu kỳ thay đổi trạng thái ứng suất trong thời gian vận hành đường ống dẫn. Hình 12 – Đồ thị để xác định trị số g ckỳ MỤC LỤC Lời nói đầu 1. Phạm vi áp dụng 2. Tài liệu viện dẫn 3. Một số chỉ dẫn chung 4. Các đặc trưng tính toán của vật liệu thép chế tạo ống 5. Xác định chiều dày thành ống dẫn 6. Xác định chiều dày thành các chi tiết của đường ống dẫn 7. Xác định nhịp cho phép của đường ống dẫn 8. Các quy định cơ bản về tính toán sự tự bù trừ khi co giãn