ГОСТ 32388-2013. Межгосударственный стандарт. Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия

16.2. Расчет надземного трубопровода. Общие положения

16.2.1. Сейсмостойкость оценивают при действии двух горизонтальных j = {X, Y} и вертикального j = {Z} направлений сейсмического воздействия, при этом значения сейсмических нагрузок в указанных направлениях допускается определять раздельно.

16.2.2. Максимальное горизонтальное ускорение на свободной поверхности грунта при землетрясении следует определять по данным сейсмического районирования и микрорайонирования, которые получают на основе анализа акселерограмм более ранних землетрясений в районе строительства или в аналогичных по сейсмическим условиям местностях. Значения принимаемых максимальных расчетных ускорений по акселерограммам для территории Российской Федерации должны быть не менее указанных в таблице 16.1; для территории других государств принимают согласно [1] или по действующим национальным стандартам.

 

Таблица 16.1

 

Значения сейсмического ускорения 

 

Расчетная сейсмичность площадки , баллы	6	7	8	9	10
Сейсмическое ускорение , м/с2	0,5	1,0	2,0	4,0	8,0

 

16.2.3. Коэффициент соотношения вертикального и горизонтального пиковых ускорений назначают на основе данных сейсмического микрорайонирования. Если данные отсутствуют, следует принимать .

16.2.4. Коэффициент в зависимости от коэффициента демпфирования принимают по таблице 16.2. Для промежуточных значений допускается линейная интерполяция.

 

Таблица 16.2

 

Коэффициенты, учитывающие относительное демпфирование

 

Относительное демпфирование	Поправочный коэффициент
0,20	0,65
0,10	0,87
0,07	1,00
0,05	1,18
0,04	1,30
0,03	1,48
0,02	1,65
0,01	1,94
0,005	2,16

 

При отсутствии точных данных рекомендуется принимать:

- для трубопроводов и ;

- для трубопроводов и ;

- для трубопроводов и .

16.2.5. Для трубопровода, расположенного на низких опорах (рисунок 16.1, в) или на легкой и гибкой строительной конструкции - эстакада, высокие опоры и т.д. (рисунок 16.1, б) - при , расчет максимальных ускорений ведут с использованием спектров ответа (коэффициентов динамичности) , соответствующих установке трубопровода на поверхности грунта. Здесь:

- общая масса строительной конструкции с фундаментом, на которой расположен трубопровод;

- общая масса трубопровода.

 

 

а - трубопровод в здании; б - трубопровод на эстакаде;

в - трубопровод на низких опорах

 

Рисунок 16.1. Варианты расположения трубопровода

 

В этом случае максимальные расчетные сейсмические ускорения для k-й формы колебаний трубопровода равны:

 

(16.1)

 

где - максимальное горизонтальное ускорение при землетрясении на свободной поверхности грунта согласно 16.2.2;

- коэффициент вертикального сейсмического ускорения. При воздействии в горизонтальном направлении j = {X, Y} принимают , при воздействии в вертикальном направлении принимают согласно 16.2.3;

- спектр ответа (коэффициент динамичности), принимаемый по данным сейсмического микрорайонирования. При отсутствии данных сейсмического микрорайонирования принимают согласно [1] или действующим национальным стандартам;

- коэффициент, учитывающий назначение и ответственность трубопровода, определяемый по таблице 16.3;

- коэффициент, учитывающий неупругие деформации и локальные повреждения элементов и определяемый по таблице 16.4;

- коэффициент, значения которого для территории Российской Федерации следует принимать по таблице 16.5 в зависимости от сочетания расчетной сейсмической интенсивности на картах A, B и C комплекта карт ОСР-97. Для территории других государств ;

- коэффициент, учитывающий способность трубопровода к рассеиванию энергии, принимают в зависимости от относительного демпфирования согласно 16.2.4;

- коэффициент, учитывающий нелинейное деформирование грунтов. Для территории Российской Федерации . При сейсмичности площадки 8 баллов и более, повышенной только в связи с наличием грунтов категории III, . Для территории других государств этот коэффициент принимают по [1] или по действующим национальным стандартам;

- k-й период колебаний трубопровода.

16.2.6. Для форм колебаний с периодом (с частотами ) следует принимать

 

(16.2)

 

16.2.7. Если ведется расчет трубопровода, расположенного в массивном многоэтажном здании или в строительной конструкции (рисунок 16.1, а) при , то максимальные ускорения вычисляют по формулам:

 

(16.3)

 

где , , - спектры ответа (поэтажные спектры ответа), полученные для этажа (яруса) конструкции, на котором расположен трубопровод. Спектры ответа строятся с помощью специализированных компьютерных программ, имеющих опцию расчета спектров ответа по результатам анализа всего здания или строительной конструкции на динамическое воздействие в виде реальных (аналоговых) или синтезированных акселерограмм. При этом коэффициент демпфирования осциллятора в случае отсутствия иных данных рекомендуется принимать согласно 16.2.4.

В случае отсутствия спектров ответа допускается выполнять расчет методом эквивалентной статической нагрузки согласно 16.4.5.

16.2.8. Допускается также определять спектры ответа согласно ГОСТ 30546.1 с учетом уровня установки трубопровода и относительного демпфирования.

 

Таблица 16.3

 

Коэффициент , учитывающий назначение

и ответственность трубопровода

 

Назначение и ответственность трубопровода	Значение
1. Трубопроводы, функционирование которых необходимо при землетрясении и ликвидации его последствий (системы энергоснабжения, водоснабжения, пожаротушения, газоснабжения; трубопроводы, содержащие большое количество токсичных или взрывчатых веществ, которые могут быть опасны для людей); трубопроводы категории сейсмостойкости Is	1,5
2. Другие трубопроводы, не указанные в 1 и в 3	1,0
3. Трубопроводы, разрушение которых не связано с гибелью людей, утратой материальных и культурных ценностей и не вызывает прекращения непрерывных технологических процессов или загрязнения окружающей среды	0,5

 

Таблица 16.4

 

Коэффициент , учитывающий допускаемые повреждения

 

Категория сейсмостойкости трубопровода	Значение
Is	0,625
IIs	0,500
IIIs	0,250

 

Таблица 16.5

 

Коэффициент в зависимости от сочетаний

расчетной сейсмической интенсивности на картах

A, B и C комплекта карт ОСР-97 для территории

Российской Федерации

 

N сочетания	Интенсивность (в баллах MSK) на картах ОСР-97			Значение
	ОСР-97-A	ОСР-97-B	ОСР-97-C
1	7	7	7	1,0
	8	8	8
	9	9	9
2	7	7	8	1,2
	8	8	9
	9	9	10
3	7	8	8	1,4
	8	9	9
	9	10	10
4	7	8	9	1,5
	8	9	10
Примечание. При использовании результатов сейсмического микрорайонирования площадки расположения трубопровода значение коэффициента принимают равным 1,0.

 

16.2.9. Для трубопроводов, расположенных на различных отметках по высоте здания, а также для протяженных трубопроводов, проходящих через участки местности с различной категорией грунтов и разной сейсмичностью, рекомендуется проводить расчет на многоопорное воздействие, при котором учитывается отличие спектров ответа на каждой опоре. Для расчета подобных систем также может применяться консервативный подход, заключающийся в использовании верхнего огибающего спектра по всем индивидуальным опорным спектрам, который позволяет получить максимальную инерционную нагрузку многоопорной системы.

16.2.10. Для протяженных трубопроводов рекомендуется учитывать дополнительное гидродинамическое давление продукта при сейсмическом воздействии, определяемое по формуле

 

(16.4)

 

где - общая протяженность трубопровода вдоль направления сейсмического воздействия j = {X, Y, Z};

- плотность транспортируемого продукта;

- коэффициент вертикального сейсмического ускорения. При воздействии в горизонтальном направлении j = {X, Y} принимают , при воздействии в вертикальном направлении принимают согласно 16.2.3.

Протяженность не должна превышать величину , где - скорость звука в продукте (для воды ), а - преобладающий период сейсмических колебаний грунта, значение которого принимают равным 0,5 с.