Критерии сейсмостойкого проектирования газопроводов

Г.1 Периоды повторяемости в соответствии со СНиП II-7-81* [23] проектного и максимального расчетного землетрясений следует принять следующими:

- для ПЗ - 200 лет;

- МРЗ - 1000 лет.

Г.2 Для оценки сейсмостойкости газопровода должны быть проведены расчеты, аналогичные расчетам при НУЭ с учетом сейсмических воздействий, а также выполнены проверки в соответствии критериальными требованиями, соответствующими различным видам отказов газопровода при землетрясениях.

Г.3 Рассматриваются следующие виды предельных состояний газопровода:

- разрыв газопровода;

- местная потеря устойчивости стенки газопровода;

- гофрообразование по телу трубы;

- образование трещин в кольцевых и продольных сварных швах, зонах термического влияния, по телу трубы;

- общая потеря устойчивости газопровода.

Г.4 Разрыв газопровода связан, как правило, с действием внутреннего давления, когда происходит раскрытие стенки трубопровода под действием кольцевых напряжений.

Г.5 Для исключения разрывов необходимо ограничивать уровень кольцевых напряжений по отношению как к пределу текучести, так и пределу прочности материала труб (указанные ограничения выполняются требованиями раздела 13.3). Увеличивать толщину стенки трубы следует лишь в случае, если невозможны другие пути снижения напряжений до уровня допустимых.

Г.6 Местная потеря устойчивости стенки газопровода (местное смятие) происходит при общем изгибе газопровода в зоне действия сжимающих продольных напряжений.

Г.7 Для предотвращения местного смятия необходимо ограничивать уровень изгибных деформаций в сечении газопровода. Должны выполняться следующие условия ограничения как относительных, так и абсолютных значений изгибных деформаций:

- на стадии ПЗ:

(Г.1)

- стадии МРЗ:

(Г.2)

где ε_изг - общая изгибная деформация;

ε_Mmax - Деформация, соответствующая максимуму на диаграмме «изгибающий момент - изгибная деформация».

Г.8 Гофрообразование происходит при высоких уровнях осевых деформаций сжатия.

Г.9 Для предотвращения гофрообразования необходимо нормировать уровни осевых деформаций сжатия в газопроводе:

(Г.3)

где - осевая деформация сжатия;

ε_гофр - осевая деформация сжатия, при которой начинается гофрообразование;

[k_гофр] - относительная допустимая осевая деформация сжатия, которая принимается равной:

- 0,80 - для стадии ПЗ;

- 1,00 - для стадии МРЗ.

Г.10 Осевая деформация сжатия ε_гофр, при которой начинается гофрообразование, представляет собой деформацию, соответствующую точке начала потери устойчивости (точке максимума диаграммы «продольная сжимающая сила - осевая деформация»). Эту диаграмму необходимо рассчитывать с учетом нелинейного поведения материала трубы и при учете всех нагрузок (осевых, изгибных, внутреннего давления), действующих на газопровод в рассматриваемом варианте расчета,

Г.11 Образование трещин в кольцевых сварных швах происходит при высоких уровнях осевых деформаций растяжения.

Г.12 Для исключения данного вида отказа требуется обеспечение достаточно высокого относительного (в сравнении с основным материалом труб) уровня предела текучести материала сварного шва (условие является одинаковым как для стадии ПЗ, так и для стадии МРЗ), а также ограничение абсолютных продольных деформаций растяжения в газопроводе:

(Г.4)

(Г.5)

где R ^H₂ - минимальный нормативный предел текучести основного металла трубы;

(R ^H₂)_св - минимальный предел текучести материала сварного шва/зоны термического влияния (ЗТВ);

ε⁺_пр - деформация растяжения в сечении газопровода;

[ε⁺_пр] - то же, допустимая, принимается равной:

- 0,02 (2 %) - для стадии ПЗ;

- 0,04 (4 %) - для стадии МРЗ.

Г.14 Общая потеря устойчивости газопровода в вертикальной плоскости происходит при действии значительных сжимающих осевых усилий и недостаточной балластировке.

Г.15 Для обеспечения общей устойчивости газопровода при сейсмических воздействиях необходимо нормировать величину заглубления газопровода с достаточным запасом по отношению к глубине, рассчитанной при НУЭ. Данное условие должно соблюдаться только для стадии ПЗ:

(Г.6)

где Н - требуемая величина заглубления (засыпки) газопровода (от поверхности земли до верха газопровода);

Н _НУЭ - расчетная величина заглубления, обеспечивающая общую устойчивость газопровода на стадии НУЭ.

Г.16 Расчетную величину заглубления Н _НУЭ, обеспечивающую общую устойчивость газопровода на стадии НУЭ, необходимо рассчитывать с учетом диаграмм взаимодействия трубопровода с фунтом, физической нелинейности материала труб и возможной выпуклости участков газопровода в вертикальной плоскости.

Г.17 Методы определения общей изгибной деформации, осевой деформации сжатия, деформаций растяжения в сечении газопровода должны базироваться на применении моделей МКЭ, учитывающих упругопластические деформации материала труб (физическую нелинейность), а также геометрическую нелинейность в поведении системы «трубопровод-грунт» при сейсмических воздействиях.

Приложение Д
(рекомендуемое)