ГОСТ Р 55990-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования
12.8. Проверка прочности и работоспособности трубопроводов при сейсмических воздействиях
12.8.1. Участки трубопроводов, прокладываемые в сейсмических районах, указанных в 9.8.1, должны быть проверены расчетом на прочность и работоспособность в соответствии с требованиями настоящего раздела и с учетом сейсмических воздействий согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [20].
12.8.2. Сейсмическая опасность зоны прокладки трубопровода предварительно оценивается по картам ОСР-97 [21]. Интенсивность возможного землетрясения следует оценивать по шкале MSK-64 [14]. Окончательная оценка сейсмической опасности зоны прокладки трубопровода должна быть выполнена на основании сейсмического микрорайонирования зоны прокладки трубопровода.
12.8.3. Участки подземных трубопроводов, прокладываемые в сейсмических районах, подразделяются на две категории:
- участки повышенной сейсмической опасности - участки с сейсмичностью свыше 8 баллов до 9 баллов включительно;
- участки особой сейсмической опасности - участки пересечения активных тектонических разломов.
12.8.4. Участки повышенной сейсмической опасности
12.8.4.1. Для каждого элемента рассчитываемого подземного участка трубопровода определяют продольные напряжения 
, МПа, от действия сейсмических сил, направленных вдоль продольной оси трубопровода по формуле
(12.71)
где m0 - коэффициент защемления трубопровода в грунте;
k0 - коэффициент, учитывающий ответственность трубопровода;
kn - коэффициент повторяемости землетрясения;
aс - сейсмическое ускорение, м/с2;
E0 - модуль упругости материала труб, МПа;
T0 - преобладающий период сейсмических колебаний грунтового массива, определяемый при изысканиях, с;
cр - скорость распространения в грунтовом массиве продольной сейсмической волны вдоль продольной оси трубопровода, м/с.
12.8.4.2. Коэффициент защемления трубопровода в грунте m0 следует определять на основании материалов изысканий. Для предварительных расчетов допускается принимать данные таблицы 17.
При выборе значения коэффициента m0 необходимо учитывать изменения состояния грунта, окружающего трубопровод в процессе эксплуатации.
12.8.4.3. Скорость распространения в грунтовом массиве продольной сейсмической волны вдоль продольной оси трубопровода cр следует определять при изысканиях. На стадии разработки проекта допускается принимать данные таблицы 17.
12.8.4.4. Коэффициент k0, учитывающий степень ответственности трубопровода, зависит от характеристики трубопровода и определяется согласно данным таблицы 18.
12.8.4.5. Повторяемость сейсмических воздействий следует принимать по картам ОСР-97 [21] и согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [20]. Значения коэффициентов повторяемости землетрясений kn следует принимать согласно данным таблицы 19.
12.8.4.6. Сейсмическое ускорение aс следует определять по данным сейсмического районирования и микрорайонирования, получаемым на основании анализа записей сейсмометрических станций ранее имевших место землетрясений в районе строительства или в аналогичных по сейсмическим условиям местностях. Величины принимаемых максимальных расчетных ускорений по акселерограммам должны быть не менее указанных в таблице 20.
Таблица 17
Характеристики грунтов при расчете трубопроводов
на сейсмические воздействия
Грунты | Скорость распространения продольной сейсмической волны cр, м/с | Коэффициент защемления трубопровода в грунте m0 |
Насыпные, рыхлые пески, супеси, суглинки и другие, кроме водонасыщенных | 120 | 0,50 |
Песчаные маловлажные | 150 | 0,50 |
Песчаные средней влажности | 250 | 0,45 |
Песчаные водонасыщенные | 350 | 0,45 |
Супеси и суглинки | 300 | 0,60 |
Глинистые влажные, пластичные | 500 | 0,35 |
Глинистые, полутвердые и твердые | 2000 | 0,70 |
Лесс и лессовидные | 400 | 0,50 |
Торф | 100 | 0,20 |
Низкотемпературные мерзлые (песчаные, глинистые, насыпные) | 2200 | 1,00 |
Высокотемпературные мерзлые (песчаные, глинистые, насыпные) | 1500 | 1,00 |
Гравий, щебень и галечник | 1100 | См. примечание 2 |
Известняки, сланцы, песчаники (слабовыветренные, выветренные и сильно выветренные) | 1500 | |
Скальные породы (монолитные) | 2200 | |
Примечания 1. В таблице приведены наименьшие значения ср, которые следует уточнять при изысканиях. 2. Значения коэффициентов защемления трубопровода следует принимать по грунту засыпки. | ||
Таблица 18
Значения коэффициента k0, учитывающего степень
ответственности трубопровода
Характеристика трубопровода | Значение коэффициента k0 |
Трубопроводы при рабочем давлении свыше 10,0 МПа | 2,0 |
Трубопроводы при рабочем давлении от 2,5 до 10,0 МПа включительно. Трубопроводы независимо от величины рабочего давления, обеспечивающие функционирование особо ответственных объектов. Переходы трубопроводов через водные преграды с шириной по зеркалу в межень 25 м и более | 1,5 |
Трубопроводы при рабочем давлении от 1,2 до 2,5 МПа | 1,2 |
Примечание. При сейсмичности площадки 9 баллов и выше коэффициент k0 для трубопроводов, указанных в позициях 1 и 2, умножается дополнительно на коэффициент 1,5. | |
Таблица 19
Значения коэффициента повторяемости землетрясений kn
Повторяемость землетрясений, один раз в | Коэффициент повторяемости kn |
100 лет | 1,15 |
1000 лет | 1,0 |
10000 лет | 0,9 |
Таблица 20
Значения сейсмического ускорения ас
Сила землетрясения, баллы | Сейсмическое ускорение aс, м/с2 |
7 | 1 |
8 | 2 |
9 | 4 |
10 | 8 |
12.8.4.7. Полученные продольные напряжения от действия сейсмических сил (12.71) в сумме с продольными осевыми напряжениями для НУЭ должны удовлетворять условию
(12.72)
где - продольные осевые напряжения, вызванные сейсмическими воздействиями и определяемые по формуле (12.71), МПа;
- кольцевое напряжение, МПа;
- коэффициент поперечной деформации материала труб (переменный);
E - модуль деформации материала труб (переменный), МПа;
- линейный коэффициент температурного расширения, (°C)-1;
- температурный перепад, °C;
- нормативный предел текучести материала труб, МПа.
12.8.5. Участки особой сейсмической опасности
12.8.5.1. Расчет с учетом сейсмических воздействий состоит из двух последовательных этапов. На первом этапе выполняется расчет и все проверки для состояния НУЭ в соответствии с требованиями 12.3 и 12.5. В случае, если рассчитываемый участок не удовлетворяет каким-либо требованиям для НУЭ, вводят поправки в конструктивную схему участка трубопровода или изменяют условия его нагружения.
12.8.5.2. Если рассчитываемый участок трубопровода удовлетворяет всем критериям прочности и устойчивости для НУЭ, выполняют второй этап расчета - на сейсмические воздействия. Данный расчет должен выполняться на основе двухуровневого подхода, который характеризуется следующими требованиями:
- трубопровод должен выдерживать воздействие проектного землетрясения при минимальных повреждениях или полном отсутствии таковых.
Примечание. В этом случае трубопровод продолжает работать при минимальных перерывах в нормальной эксплуатации без необходимости в ремонтных работах значительного объема;
- трубопровод должен выдерживать воздействие максимального расчетного землетрясения без разрывов; в этом случае трубопроводу могут быть нанесены значительные повреждения, в результате которых будет прервана эксплуатация и для устранения которых потребуется провести ремонтные работы в одном или нескольких местах.
12.8.5.3. Полученные по формуле (12.71) осевые напряжения суммируют (поочередно с разными знаками) с наибольшими и наименьшими (в алгебраическом смысле) продольными напряжениями (12.13), полученными для каждого расчетного элемента участка трубопровода на стадии НУЭ. Затем определяют соответствующие эквивалентные напряжения и далее (с учетом диаграммы деформирования материала труб) находят продольные деформации в тех же точках сечений, в которых были определены наибольшие и наименьшие продольные напряжения.
12.8.5.4. Полученные в 12.8.5.3 значения продольных деформаций следует проверить на соответствие допускаемому уровню. При отсутствии других нормативных требований эти значения деформаций должны соответствовать критериям сейсмостойкого проектирования, приведенным в Приложении Г.
12.8.5.5. Кроме проверок продольных деформаций должны быть выполнены проверки других критериев сейсмостойкого проектирования участка трубопровода:
- разрыв трубопровода;
- местная потеря устойчивости стенки трубопровода;
- гофрообразование по телу трубы;
- образование трещин в кольцевых и продольных сварных швах, ЗТВ, по телу трубы;
- общая потеря устойчивости трубопровода.
12.8.5.6. При проверке условия общей устойчивости участка трубопровода при продольном изгибе в вертикальной плоскости (для проектного землетрясения) необходимо учитывать нелинейное поведение материала трубы, недостатки геометрии профиля трубопровода в фактическом состоянии укладки и сопротивление засыпки над трубой вертикальному перемещению трубопровода вверх.
12.8.5.7. Расчет подземных трубопроводов и трубопроводов в насыпи на действие сейсмических нагрузок, направленных по нормали к продольной оси трубопровода, не производится.
12.8.5.8. Расчет надземных трубопроводов на сейсмические воздействия следует производить согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [20].
12.8.5.9. Расчет надземных трубопроводов на опорах следует производить на действие сейсмических сил, направленных:
- вдоль оси трубопровода, при этом определяют величины напряжений в трубопроводе, а также производят проверку конструкций опор на действие горизонтальных сейсмических нагрузок;
- по нормали к продольной оси трубопровода (в вертикальной и горизонтальной плоскостях), при этом следует определять величины смещений трубопровода и достаточность длины ригелей, при которой не произойдет сброса трубопровода с опоры, дополнительные напряжения в трубопроводе, а также проверять конструкции опор на действие горизонтальных и вертикальных сейсмических нагрузок.
Дополнительно необходимо проводить поверочный расчет трубопровода на нагрузки, возникающие при взаимном смещении опор.
Подписаться на обновления