[sheged]

Прошу помочь в решении вопросов по проектированию фундамента под шиберную задвижку нефтепровода. Диаметр трубы не важен, т.к. встречаются разные - до 1200мм (сейчас - DN300мм). По СНиП 2.05.06.85 "Магистральные трубопроводы" это должен быть плитный фундамент (ведомственные РД говорят о том же).
Грунт до 0,8м - насыпной непучинистый, далее до конца - глина тугопластичная сильнопучинистая (нормативная и расчетная глубина промерзания 1,7м, угол внутр. трения 16 град., уд. сцепление 0,027МПа, модуль деформации 12МПа).
Конструктивно (от размера опорной части задвижки) плита будет иметь размеры не менее 0,7х0,7х0,3м с установкой сверху металлического опорного листа. Отметка низа фундаментной плиты -2,0м. Отметка верха трубы -0,8м (подземная).
Вертикальные нагрузки от веса задвижки, трубы (условно взял участок длиной 2м), нефти в трубе, веса фундамента и грунта - около 3100 кг.
Бетон В25.
Вопросы:
1. Какие нагрузки (кроме вертикальных) действуют на фундамент и от чего они возникают (установка задвижки - подземная, т.е. над землей лишь верх корпуса и шпиндель с приводами)? Как насчет горизонтальных от температурных деформаций (наверно, актуально лишь для приваренной к фундаменту задвижки?) присоединяемого трубопровода? (полагал, что они должны быть, но ведь если симметрично подходят трубы к задвижке, то и тот и другой участок трубы оказывают взаимоуранивающее воздействие?) Вроде и момент должен быть, но от чего?
2. Непонятна позиция отраслевых норм, где сказано, что фундамент задвижки должен представлять собой монолитную плиту (в СНиП 2.05.06.85 Магистральные трубопроводы" говорится просто о плитном фундаменте). Вопрос в том, что обычно на замену действующей задвижки дают около 3 суток (сюда войдет в том числе откачка нефти, отсоединение ее от действующей трубы, демонтаж/монтаж задвижки, подключение ее к трубе; а еще по нашей части - подготовка основания, опалубка, армирование). А ведь бетон набирает прочность около 7 суток (и еще не 100-%ную притом). Но при классе В25 7 суток уже достаточно пожалуй. По-моему, тут просто напрашивается заранее изготовленный фундамент (да я так и закладываю пока).
3. Пучинистость предполагаю устранить обмазкой боков плиты битумом и засыпкой пазух непучинистым грунтом.
4. И еще не могу найти ответ - стоит ли приваривать задвижку к опорному листу или пусть стоит свободно?

Особенно сейчас интересуют НАГРУЗКИ

[Ильнур]

Сообщение от sheged ... Может, есть еще какие-то требования?

Полные требования к петлям в "Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры" (к СНиП 2.03.01-84), раздел 5, пп. 5.97-5.100.
Я думаю, что подбетонку под небольшую подземную задвижку не нужно столь тщательно проектировать, и тем более как-то рассчитывать.
На глаз нарисуйте что-нибудь адекватное.
Видите ли, труба уже в земле долго лежит, а Ваш узел будет вкопан в рыхлый грунт. Пусть даже все это будет уплотнено. Но Вы не сможете в расчете учесть ВЕРОЯТНОСТЬ распределения усилий - то ли трубы висят на задвижке, то ли задвижка зависнет на трубе. А то, что они "синхронно" не будут работать - к бабке не ходи.

[sheged]

Сообщение от Ильнур Полные требования к петлям в "Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры" (к СНиП 2.03.01-84), раздел 5, пп. 5.97-5.100.

Ну да, только конкретно на мой вопрос там нет. Ну спасибо и на том, будем считать, что я на правильном пути в своих размышлениях.
А кстати, теоретически, нельзя ли было в таких изделиях (где есть куда привариваться) просто заложить приварку монтажной петли к краю закладной детали?

Сообщение от Ильнур Я думаю, что подбетонку под небольшую подземную задвижку не нужно столь тщательно проектировать, и тем более как-то рассчитывать. На глаз нарисуйте что-нибудь адекватное.

Да я бы так не запаривался, кабы не требования РД и ОТТ Транснефти и предстоящий ГлавГос. Да и разобраться когда-то надо, сейчас вот пока есть время.

[Ranli]

Так, для интереса - вот фото задвижки шиберной на Ду1000 на подводном переходе

[sheged]

Сообщение от Ranli Так, для интереса - вот фото задвижки шиберной на Ду1000 на подводном переходе

Спасибо, Ranli. Я как раз тоже подумал, что надо бы уже показать ее людям, а то просмотров уже много, а не все наверное представляют, о чем речь

Кстати, г-да проектировщики, к вопросу о горизонтальной нагрузке. А что именно на ее воздействие надо считать при скользящей опоре? Выходит, силы трения величиной 0,3*N пытаются сдвинуть фундамент по грунту и закладную деталь внутри фундамента?

[Ильнур]

Сообщение от sheged ... надо бы уже показать ее людям, а то просмотров уже много, а не все наверное представляют, о чем речь...

Вы бы не 1000 показали бы, а бы показали уже 350, а то не все представляют, о чем конкретно речь

[sheged]

Сообщение от Ильнур Вы бы не 1000 показали бы, а бы показали уже 350, а то не все представляют, о чем конкретно речь

Конструктивная критика. Показать не могу, нечего. Могу немного описать: высота основной части (без шпинделя) 1,7м, диаметр опорой пластины 460мм, диаметр корпуса 710мм. Вес около 2тонн. Намекаешь на ее "мелочность". Но интересует не только она, но и любые диаметры вообще.

А вот еще проконсультируйте по горизонтальной нагрузке, пожалуйста. Попытался с наших технологов получить эту нагрузку, они дают цифру продольных напряжений в трубе, по которым подбиралась труба. Для нашей трубы 325*7мм и давления чуть меньше 4 МПа, продольные напряжения от давления, температурных перепадов и пр. получились около 240 МПа. Умножив эту цифру на площадь сечения трубы, получил усилие около 170 тонн!! При том, что если брать 0,3*N то получим около 1 тонны. Откуда такая разница - 170 тонн против 1 тонны? Чую, что 170 тонн - это видимо принципиально не та нагрузка, но не пойму - чем

[Ильнур]

Сообщение от sheged ... Чую, что 170 тонн - это видимо принципиально не та нагрузка, но не пойму - чем

Это - межмолекулярные силы, и с ними никто в здравом уме не борется. Их, наоборот, используют.
Если Вам нужно разобраться на все случаи жизни, почитайте СНиП 2.05.06-85

4.10. В местах примыкания магистральных трубопроводов к обвязочным трубопроводам компрессорных и насосных станций, узлам пуска и приема очистных устройств, переходам через водные преграды в две нитки и более, перемычкам и узлам подключения трубопроводов необходимо определять величину продольных перемещений примыкающих участков трубопроводов от воздействия внутреннего давления и изменения температуры металла труб. Продольные перемещения должны учитываться при расчете указанных конструктивных элементов, присоединяемых к трубопроводу. С целью уменьшения продольных перемещений трубопровода следует предусматривать специальные мероприятия, в том числе установку открытых компенсаторов П-образной (незащемленных грунтом), Z-образной или другой формы или подземных компенсаторов — упоров той же конфигурации. При прокладке подземных трубопроводов диаметром 1000 мм и более в грунтах с низкой защемляющей способностью в проекте должны быть предусмотрены специальные решения по обеспечению устойчивости трубопровода.

[sheged]

Сообщение от Ильнур Это - межмолекулярные силы, и с ними никто в здравом уме не борется

Сообщение от Ильнур Продольные перемещения должны учитываться при расчете указанных конструктивных элементов, присоединяемых к трубопроводу.

Т.е. все-таки эти силы вызывают перемещение трубы, а с нею должны влиять и на задвижку. Тогда, по-хорошему, я мог бы, имея перемещение X, попробовать учесть в фундаменте момент М=N*X? (ну если уж совсем глубоко закапываться)

[Ильнур]

Сообщение от sheged Т.е. все-таки эти силы вызывают перемещение трубы, а с нею должны влиять и на задвижку. Тогда, по-хорошему, я мог бы, имея перемещение X, попробовать учесть в фундаменте момент М=N*X? (ну если уж совсем глубоко закапываться)

Учесть - не означает воспрепятствовать. Понимаете, если 170 тонн даванут на ответвление (или задвижку), а Вы его закрепите, то лопнут швы или еще что-то.
В линейных сооружениях бывают анкерные опоры - да. Вот их крепят, и хорошо крепят.
А промежуточные опоры лучше не крепить, а УЧЕСТЬ, что они двигаются немного туда-сюда. Вы можете приварить свою плиту 0,7х0,7х0,3 к задвижке. Но магистраль сдвинет задвижку вместе с плитой - грунт-то податливый. Даже если Вы поставите плиту поперек трубе и рассчитаете на 170 тонн, то плита при первом нагружении все равно сдвинется на ЗНАЧИТЕЛЬНУЮ величину, пока не выберет "упругость" грунта.
Вам наверно какие-то спецкниги что ли почитать по трубопроводам...

[sheged]

Сообщение от Ильнур Учесть - не означает воспрепятствовать. Понимаете, если 170 тонн даванут на ответвление (или задвижку), а Вы его закрепите, то лопнут швы или еще что-то.

Это понятно. Потому и не привариваем задвижку (как теперь стало ясно). Насчет - не воспрепятствовать - такого стремления и нет (незачем), а просто хочется предсказать поведение фундамента в грунте и задвижки на нем: не соскочит ли задвижка или не упрется ли фундамент во что-нибудь. И что из этого более вероятно - то, что фундамент с задвижкой вместе поедут, или задвижка будет по нему кататься (в последнем случае это можно рассматривать как момент на фундамент).
Просмотрев тему "Коэффициент трения бетон-грунт" http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=15778 , нашел в табл.142 "Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)" коэффициент трения бетон-грунт. Для моего грунта примерно 0,25. Значит, при трении металл-металл 0,3, скорее сдвинется фундамент по грунту, чем задвижка по фундаменту

Сообщение от Ильнур а УЧЕСТЬ, что они двигаются немного туда-сюда

Сообщение от Ильнур плита при первом нагружении все равно сдвинется на ЗНАЧИТЕЛЬНУЮ величину

А нельзя ли хоть какие-нибудь цифры для примера привести, чтобы хоть порядок их представить (можно из практики какие-то примеры)

Сообщение от Ильнур Вам наверно какие-то спецкниги что ли почитать по трубопроводам...

Да, пытался. Но когда не знаешь, что ищешь, это трудно делать. Теперь снова почитаю, в свете тех новых направлений, что Вы и другие участники мне указали

[gofra]

Сообщение от sheged 3. Пучинистость предполагаю устранить засыпкой пазух непучинистым грунтом.

безполезное мероприятие т.к. грунт переувлажнится и станет пучинистым

Сообщение от sheged А нельзя ли хоть какие-нибудь цифры для примера привести, чтобы хоть порядок их представить (можно из практики какие-то примеры)

А ты линейное расширение трубы (сталь ) посмотри в зависимости от температуры, вот и прикинешь, куда твоя задвижка может уползти
Опять дилемма, приваривать задвижку, чтоб не уползла, или нет

[sheged]

Сообщение от gofra безполезное мероприятие т.к. грунт переувлажнится и станет пучинистым

А между тем это стандартное мероприятие. А с чего бы ему стать пучинистым (применительно к термину "морозное пучение"), если он не является таковым? Деформации от увлажнения скорее подразумевают термин "набухающий грунт".

Простите мою назойливость, но мне кажется я уже близок к тому, чтобы распутать клубок своих мыслей относительно горизонтальных нагрузок. Я попробую подвести итог, а вы поправьте, если я ошибся:
Поскольку высчитанная мной нагрузка от трубы в 170 тонн не вызвала удивления, будем считать, что такая ее величина реальна.
Итак, задвижка вместе с трубой перемещается по фундаменту под действием силы 170 тонн. Сопротивляются ее перемещению силы трения металл-металл на контакте опорной пластины с закладной деталью, величиной около 1 тонны (f*N = 0,3*N). Поскольку они заведомо меньше, то перемещение задвижки будет иметь место.
Кроме того, эти же силы трения в 1 тонну стремятся переместить фундамент по подстилающему грунту. Удастся им это или нет, зависит от результатов расчета на плоский сдвиг по п.2.274 "Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)". (данные таблицы 142 относятся к разделу "Расчет оснований стоек по устойчивости на опрокидывание", что не соответствует моему фундаменту).
Причем данный расчет делается только при НЕсоблюдении условия 100(19):

[gofra]

Сообщение от sheged Деформации от увлажнения скорее подразумевают термин "набухающий грунт".

как пример: насыпаем в бочку шебень оставляем с открытым верхом на осень и зиму, за осень бочка наполнится водой, за зиму ее разорвет льдом
ВСН 29-85: Необходимо подчеркнуть, что поскольку основной причиной пучения грунтов является наличие в них воды, способной при промерзании пере¬ходить в лед, следует строго соблюдать требование о недопустимости водонасыщения грунта в основании

[sheged]

Сообщение от gofra следует строго соблюдать требование о недопустимости водонасыщения грунта в основании

Что ж, с этим трудно не согласиться. Действительно, поскольку образование льда напрямую приводит к увеличению объема грунта и вызывает пучение, то безусловно, водонасыщения следует всячески избегать.
В моем случае, как написано у геологов в отчете:
"Второй слой грунта - Глина коричневого цвета, плотная с 2,4-2,6 м, тугопластичной консистенции. Залегает на глубине от 0,8 - 8,0 м и ниже. Плотная глина начинается на глубине от 2,4 – 2,6 м и является хорошим водоупором. Поэтому максимально-прогнозируемый уровень возможен на глубине 2,0-2,5 м, в водообильные периоды года. (образование «верховодки»). Из-за небольшого наклона площадки и хорошего дренажа вышележащих пород линзы воды будут формироваться на непродолжительное время."

Сообщение от gofra как пример: насыпаем в бочку щебень оставляем с открытым верхом на осень и зиму, за осень бочка наполнится водой, за зиму ее разорвет льдом

Несмотря на убедительность примера, не могу с ним согласиться. Порылся в литературе (ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация; Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов; Киселев М.Ф. Предупреждение деформации грунтов от морозного пучения_1985) и всюду указано, что непучинистые грунты существуют. Те же самые крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 % относятся к таковым и по утверждению книги Киселева М.Ф. (стр.5, 7, 9) относятся к непучинистым.

[gofra]

соглашаться или нет Ваше личное дело.
я думаю, что пучение вообще не стоит учитывать т.к. если сделать ф. не пучинистым, то зимой саму трубу будет пучинить и задвижка относительно ф. будет приподниматься
гидроизоляцию не стоит применять т.к. зачем увеличивать расчетный срок службы ф. если он и так привышает срок службы нефтепровода

[sheged]

Сообщение от gofra т.к. если сделать ф. не пучинистым, то зимой саму трубу будет пучинить и задвижка относительно ф. будет приподниматься

Да, но ведь низ фундамента находится на 900мм ниже низа трубы, а труба в свою очередь всего на 300мм заходит в пучинистые грунты.

Сообщение от gofra гидроизоляцию не стоит применять

Возможно, но во-первых, кашу маслом не испортишь, а во-вторых легче ее заложить (тем более и объем небольшой), чем доказывать всем экспертам ее ненужность