Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

расчет прочности трубопроводов

В течение долгого времени расчеты конструкций на прочность п устойчивость производились методом допускаемых напряжений, который еще и сейчас остается наиболее распространенным в технике. Сущ1гость этого метода состоит в том, что размеры элементов той или иной конструкции назначаются из условия, чтобы действующие в них напряжения не превышали допускаемых напряжений, составляющих ]1екоторую долю предела прочности материала.

Отношение лгредела прочности к долгускаемым напряжениям было названо коэффициентом запаса прочности. Величина этого коэффициента по существу назначалась без достаточного научного обоснования. Помимо того, сами допускаемые напряжения имели смг.тсл только при пропорциональности между действующей нагрузкой и напряжениями вплоть до разрушения, что, как известно, имрет место лишь в редких случаях.

Недостатки метода допускаемых лгапряжений были осознаны уже давно. В связи с этим появился ряд работ, в которых предлагались иные подходы к расчету на проч1гость и устойчивость, с более правильным учетом физических свойств материалов и действительной работы конструкций в стадии разрушения, что привело к перо--оду па метод расчета по разрушающим усилиям.

Основные пдеи и отдельные приемы метода расчета конструкций по разрушающим усилиям были разработаны советскими учеными.

Впервые это было осуществлено в 1938 г. в отношении железобетонных конструкций, для которых указанные недостатки метода расчета по допускаемым напряжениям сказывались особенно резко. Особого уполишания в связи с этим заслуживают работы А. Ф. Ло-ле]1та, положившие зшчало изучению и разработке теории расчета железобетонных конструкций но разрушающим усилиям, и работы коллектива научных сотрудников б. ЦНИПС под руководством Л. А. Гвоздева, развивших эти идеи в результате теоретических

и экспериментальных исследований и создавших стройную теорию расчета железобетонных конструкций по стадии разрушения.

Много сделано советскими учеными и ипл<еперами в области изучения действительной работы стальных конструкций.

Так, нан[)имер, П. С. Стрелецким, С. Л. Берпштейном, В. С. Тур-киным, Б. i\. Горбуновым п др. были выполнены работы по изучению поведения стальных конструкций в упруго-нластическо!! стадии.

Одноврелгеппо с развитием пауки о поведепип конструкций вплоть до их разрушения устремления советских ученых были направлены ira дальнейшую расшифровку и уточнение коэффициента запаса дгрочностп.

В итоге это привело к новому методу расчета по пределыт1.[м состояниям.

Бо.Гьптос 31гаченио для разработки этого метода расчета имели рабои.г Н. С. Стрелецкого по вопросам анализа коэффициентов sajraca и неразрушимости конструкций, а также выбора и назначения величндг различных систем расчетных коффициентов, обеспечивающих требуемую величину неразруигамостн.

В 1944 г. И. И. Гольденблат, С. П. Добрынин, Л. IT. Попов внесли предложение о замене единого коэффициента запаса прочности системой коэффициентов перегрузки и коэффициентов однородности.

Отлпчиелг метода расчета по нредельны.м состояниям от методов допускаемых напряжений и разрушающих усилий, поми.мо его универсальности, является введение 1гескольких предельных состояний, лимитирующих работу конструкций и новой систем1,г расчетных коэффициентов (перегрузки, однородности и усло)тй работы) взамен сди1?ого коэффициента запаса.

Введение коэффициентов, раздельно учитываговщх влияние из-менчи1юсти нагрузки, прочностных cboiictb материалов и других факторов на несущую способность конструкцитт, дает возмоичгюсть про1цо и точнее определить величины этих коэффидиентов но српвне-1ГИЮ с едипыл! коэффициентол! запаса прочности, 1\роме того, б.чаго-даря ввсдеттию коэффициентов однородности всякое увеличение однородности материалов мо/кет быть немедленно учтено и до.чжно иметь своим следствиел! облегчепис конструкцтгй и экономию материалов. Метод расчета по иредельпы.м состояния.м позволяет с большо!! достоверностью подходить к установлению действительной несущей снособпостт! конструкций, в чем зало/кены возмо/кности более экономичного их проектирования.

Метод расчета конструкций по «допускаслн.ш капряжени}гм;> был разработан еще в начале XIX века вслед за методом расчета по предельному равЕговесиго. Этот метод, более общий и тесно связанный с лгетодикой «сопротивления материалов», стал госнодствуютцим и только за последние 30 лет был подвергнут серьезно]"! критике. Основной его недостаток заключается в том, что он предполагает гипотетическое упругое тело, игнорирует пластические свойства

.материалов и недостаточно полно учитывает де11ствител1)ные условия работы конструкций под нагрузкой. Поэтому этот метод не дает и не может дать правильной оценки несущей способности.

Более того, метод допускаемых напряжений пришел в противоречие с практикой. За последние 50 лет допускае.\1ые дганряжеиия для стали увеличились примерно в 2 раза. Пока уточнение расчета имело своим следствием повышение допускаемых напряжений, в сущности ПС было достаточных оснований к критике расчета по допускаемым напряихениям. Но как поступить в тех случаях, когда уточненный расчет обнаруживал, что в конструкциях существуют зоны, где папряжонпя равны предельным или даже больше их, и как объяснить, что, несмотря на это, конструкции не разрушавотся, а благополучно существуют?

Именно такие случаи имеют .место в результате усо1!ерше1гствова-пия расчета стальных паиорпых трубопроводов. Известно, что эти трубопроводы рассчитываются без учета овальности поперечного сечения. При учете же овальности напряжения в трубах иалпюго превышают допускаемые, хотя они продолжают благополучно работать под нагрузкой.

Таким образом, в рамках метода Д1;пускаед11.1х напряжопи!! ужо недостаточно было стредитться к шяи.гшеиию напряженш!, а нужно было объяснить, почему трубы не разру1паются. Это объяснение могло быть, одпа1хО, дано только на основе изучения нределыюго состояния труб нака]гуне paspyineinin. Анализ этого состояния показьгвает, что местные концентрации напряжений и связанных с ними пластических дефорлгацпй не оказывают влияния на общую несущую способность труб и поэтому ])асчетш>1е величины наиболь-тиего наиряжения в де11Ствите.гьности не являются критерием прочности сооружений.

В связи с этим расчет по донуска(\\1ЫМ напряжениям во многих случаях стал препятствовать развитию техники. Он приводил к тому, что, несмотря па углубление знаний о работе сооругкепий, уменьшение коэффициентов запаса, а следовательно, и облегчение и удешевление конструкций в ряде случаев воиреки развитию теории оказывалось певоздгоичны.м. Более того, в отдельных случаях расчет по допускаедгым напряжениям улхазывал па необходимость усиления конструкций, несмотря ira то, что они благополучно существовали п течение многих лет.

Отл1[чие.м методики расчета но разрушающим нагрузкам от метода допускаемых напряжелгий явилось значительно более широкое использование экспериментального материала, обобщение опыта строительства и учет пластического предельного состояния материалов. Расчетные приемы этого метода исходят из анализа физических свойств Л1атериалов и условий работы конструкций.

Следует, однако, подчеркнуть, что оба указанных метода, как метод расчета но допускаемым напряжениям, так и метод расчета