conducta peste rau

Upload: camelia-matu

Post on 11-Jul-2015

305 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

TEMA:

CONSTRUCIA DE SUSINERE A UNEI CONDUCTE LA TRAVERSAREA UNUI RU

1

CUPRINS ARGUMENT 1.MEMORIU DE PREZENTARE 1.1.Descrierea generala a produsului din punct de vedere constructive si functional 1.2.Caracteristici tehnice principale 1.3.Conditii de exploratare 1.4.Alegerea materialelor pentru executia constructiei 1.5.Tema de proiectare definitiva 2.MEMORIU DE CALCUL SI PROIECTARE 2.Calculul si proiectarea constructiei de sustinere a conductei 21.Incarcari siactiuni asupra constructiei de sustinere 2.2Schema constructiva,dimensiunile,schema de calcul a constructiei de sustinere 2.3Calculul formei din tiranti 2.4.Determinarea geometriei grinzii cu zabrele 2.5.Proiectarea barelor grinzii cu zabrele 2.6.Prinderea barelor in noduri 2.7.Proiectarea reazemelor constructiei 2.8.Proiectarea stalpilor de sustinere a tirantilor 2.9.Cablurile de sustinere a constructiei

Anexe Bibliografie

2

ARGUMENTMetalul a fost folosit n construcii lemnul, piatra mult mai trziu dect

natural, blocuri de argil.Metalul se foloseste

pentru realizarea mbinrilor la piesele din lemn sau la rigidizrile zidriilor din blocuri de piatr natural. Incepnd cu secolul XIX constructiile de cldiri cu o structur metalic au avut o evoluuie lent. In Romnia, printre primele construcii metalice se numr conductele metalice pentru aduciunea apei la Iasi, primul pod metalic fabricat la Reia, linia de cale ferat Bucureti-Giurgiu. Metalul a fost utilizat n construcii mult mai trziu dect lemnul, piatra natural i blocurile de argil. Acesta se folosete pentru realizarea mbinrilor la pisele din lemn sau la rigidizrile zidriilor din blocuri de piatr natural. Primele elemente metalice mai importante s-au utilizat n secolul XVII la acoperiurile construciilor civile i la poduri. Obinerea oelului prin pudlare n jurul anului 1784 a deschis noi ci pentru folosirea metalului n construcii. Dup 1821 cnd s-au pus bazele calculului tehnic al construciilor metalice, au fost indicate modaliti tehnice de mbinare a elementelor metalice n structuri, s-a putut constata cu adevrat progresul i extensia utilizrii metalului n construcii. In Romnia, printre primele construcii metalice se numr: conductele metalice pentru aduciunea apei la Iai (1843); primul pod metalic fabricat la Reia i asamblat la Lugoj; gazometre de 9000 mc la Bucureti; linia de cale ferat Bucureti-Giurgiu (1969).

3

Cap.1.MEMORIU DE PREZENTARE1.1.DESCRIEREA GENERALA A PRODUSULUI DIN PUNCT DE VEDERE CONSTRUCTIV SI FUNCTIONAL

O conducta este un ansamblu de elemente montate entans intre ele pe un traseu entans bine determinat. Acest ansamblu deserveste la transportul mediilor tehnologice aflate in stare lichida,gazoasa si fluida.In general,orice traseu de conducta e construit din tubulatura,elemente de legatura,dispozitive de prelucrare a dilatatiilor tehnice,armaturi de inchidere,reglare sau distribuiere,precum si elemente de sustinere. Servind drept utilaje pentru transportarea industriala a produselor petroliere,petrochimice si a gazelor,este absolut necesar ca asamblarea tuturor elementelor componente ale conductei sa se faca etans prin lipire,sudare,filetare sau cu flanse. Conductele cu diametru mare se folosesc la transportul gazelor si lichidelor in industria chimica,siderurgica si energetica,ele fiind in cele mai multe cazuri subansamble hotaratoare pentru buna functionare a instalatiilor pe care le deservesc.Iesirea lord in lucru chear si temporara poate produce pagube mari si in unele situatii chiar catastofre. Conditiile deosebite la care conducat trebuie sa raspunda definite prin solicitarile mari si de cele mai multe ori variabile in timp,variate conditii de de regula temperatura cu accentuate climatica procese si de tehnologica,cuplate

coroziune,impun o rezolvare corecta a acestor ansamble. Clasificarea conductelor se poate face dupa mai multe criterii: a)dupa materiarul din care e confectionata tubulatura:4

- metalice - nemetalice b)dupa pozitia de montaj pot fi: - conducte aeriene - conducte subterane - conducte subacvatice Conductele care trebuie sa tarverseze cursuri de ape pot fi adancite sub patul cursului de apa sau pot fi transate pe deasupra cursului de apa fiind sustinute de poduri( constructii cu zabrele, constructii cu inima plina,constructii cu cabluri ). Tinand seama de prevederele programelor de dezvoltare economico-sociale de extindere a constructiilor energetice de dezvoltare a tuturor ramurilor industriale de dezvoltare urbana si implicit a retelelor de alimentare cu apa si de termoficare,utilizarea conductelor in economia nationala va cunoaste in anii ce vin o continua extindere,aceea ce impune abordarea proiectarii,executarii si utilizarii acestora cu exigente sporite. Alcatuirea constructiva si dimensionarea conductelor trebuie sa tina seama de toti factorii ce apar,sa ofere deplina siguranta si stabilitatea in functionare si exploatare. 1.2.CARACTERISTICI TEHNICE PRINCIPALE Conducta pentru transportul gazului cu diametru d=2000mm se sprijina la tranversarea unui rau pe o constructie de tip pod. Constructia de sustinere e alcatuita din doua grinzi cu zabrele. Fiecare grinda e alcatuita din trei tronsoane prinse intre ele cu noduri articulate.In dreptul nodurilor articulate,grinziile sunt sustinute suplimentar de tiranti. Rezemarea se face la capetele externe pe blocuri de ancoraj si intermediar pe doi stalpi din beton. Dimensiunile principale ale traversarii sunt:5

- deschiderile:25+110+25m - inaltimea:30m - diametrul conductei:2000mmm - inaltimea stalpilor ce sustin tirantii:15m - presiunea gazului din conducta:150N/cm

1.3.CONDITII DE EXPLOATARE Constructia sudata de sustinere a conductei va fi plasata in aer liber si vor fi supuse intemperiilor climatice si admosferice. Temperatura minima de exploatare se va considera: T = -30 C Presiunea data de vant se va considera: P/v = 650N/m Greutatea stratului de zapada se va considera : g = 5000 N m2 1.4.ALEGEREA MATERIALELOR PENTRU EXECUTIA CONSTRUCTIEI Conducta este de diametru mare (D=2000m) motiv pentru care se va folosi la confectionarea ei un otel de granulatie fina si anume marca OCS 44.In general otelurile cu granulatie fina sunt slab aliniate,calmate cu un continut scazut in carbon pentru a nu se inrautatii comportarea la sudare. Au in compozitia chimica mici cantitati de Al,Ti,Nb,V, care formeaza particule fine de oxizi, nitruri, carburi,ce se depun pe limitele grauntilor cristalini franand dezvoltarea dimensionala a acestora. Astfel la stare de livrare si dupa sudare are granulatie fina.Procentul de carbon este de 0,21%. Ca urmare a granulatiei fine rezulta o crestere a caracteristicilor mecanice fara deminuarea sensibila a caracteristicilor de6

ductibilitate si tenacitate si prezinta o mare siguranta contra ruperii fragile. In tabelul 1 este data compozitia chimica a marcii de otel OCS 44: Tabelul 1 Marca otelului OCS 44 C max 0.22 Mn 0.751.15 Si 0,50 S 0.045 P 0,045

In tabelul 2 se dau caracteristicile mecanice ale marcii de otel OCS 44 Tabelul 2 Rezistenta la tractiune (N/mm2 ) 440-550 Limita de rupere la indoire (N/mm ) a16 16a40 290 260 Alungire curgere t=5.65S 23 Diametru dornului la rece a16 a>16 2a 2.5a

Marca otelului

OCS 44

Acest otel se comporta bine la sudare.In afara de ordinea de sudare,de timpul electrozilor folositi,de viteza de sudare si energia liniara introdusa,in functie de calitatea otelului si grosimea piesei este recomandata executarea unei preincalziri inainte de sudare la o temperatura de100-200 C,cu scopul preintampinarii absorbtiei hidrogenului la sudare. Constructia de sustinere a conductei la traversare este o constructie de gabarit mare la care greutatea proprie este o incalcare importanta. Urmarind sa conferim constructiei durabilitate nelimitata vom utiliza tot un otel cu granulatie fina marca OCS7

55,ce posedacaracteristici mecanice ridicate si siguranta mare impotriva ruperii fragile.Acest otel are o comportare buna la sudare si datorita proprietatilor sale este recomandat pentru structurii mecanice sudate care lucreaza in conditii grele de exploatare si sunt supuse la solicitari mari. In tabelele 3 si 4 se dau compozitia chimica si proprietatile mecanice ale marcii de otel OCS 55: Tabelul 3 Marca otelului OCS 55 C max 0,22 Mn 1,05-1,7 Si 00,40 S 0,04 P 0,03

Tabelul 4 Rezistenta la tractiune (N/mm2 ) 550-690 Limita de rupere la indoire (N/mm2 ) a16 16a40 430 420 Alungire curgere t=5.65S 19 Diametru dornului la ndoire la rece a16 a>16 3a 3.5a

Marca otelului

OCS 55

Clasele de calitate ale acestor oteluri folosite se stabilesc conform metodicii prevazute in STAS 8542-78. Aceasta metodologie permite stabilirea clasei de calitate a unui produs in functie de: - factorul de periculozitate - temperatura minima de exploatare - grosimea maxima a laminatelor8

Factorul de periculozitate (G) se defineste ca un produs de trei factori: G=KSB unde : K - factorul constructiv ce tine seama de influienta conceptiei constructive asupra tendintei de rupere fragila a materialului S - factorul de importanta ce tine seama de importanta constructiei B - factorul de solicitare ce tine seama de influienta vitezei de solicitare asupra tendintei de rupere fragila a otelului In cazul nostru avem: - pentru conducta: K=1, S=0.7, B=1.4 G=10.71.4=0.98 - pentru constructia de sustinere: K=1.4, S=1, B=1.4 G=1.411,4=1.96 Cunoscand factorii de periculozitate pentru conducta si pentru constructia de sustinere,precum si temperatura minima de explorare T=-30 C si grosimea tablelor folosite intre 10-20 mm din diagrama din fig.1.2 rezulta clasa de calitate a celor doua oteluri.

Fig.1.2. Diagrama pentru stabilirea clasei de calitate a oelului

9

Conform diagramei din fig.1.2 ar rezulta pentru cele doua oteluri OCS 44 si OCS 5, clasa de calitate 2K, dar OCS-urile nu se executa in clasa de calitate respectiva si deci se aleg pentru cele doua oteluri clasa de calitate 5, pentru care standardul garanteaza o rezistenta de minim 27J la T =-30 C. 1.5.TEMA DE PROIECTARE DEFINITIVA Se va proiecta constructia de gaz metan cu diametrul D=2000 mm la traversarea unui rau. Traversarea se face la o inaltime H= 30 m, de nivelul apei si are trei deschideri 25x110x25 m. Constructia de sustinere va fi realizata in varianta cu zabrele. Constructia va fi sustinuta suplimentar de patru tiranti. Conducta va fi realizata din otel de granulatie fina marca OCS 44, iar constructia de sustinere a traversarii va fi realizata din otel marca OCS 55.

CAP.2.MEMORIU DE CALCUL SI PROIECTARE2.1.CALCULUL SI PROIECTAREA CONSTRUCTIEI DE SUSTINERE A CONDUCTELOR 2.1.Incarcari si actiuni asupra constructiei de sustinere10

Asupra constructiei de sustinere a conductei actioneaza urmatoarele incarcari : - greutatea conductei si a elementelor de fixare si rezemare - greutatea zapezii - greutatea proprie a conductei de sustinere - greutatea cailor de acces si sarcina utila pe calea de acces - presiunea vantului. a)Greutatea conductei si a elementelor de fixare si rezemare : - grosimea peretelui conductei este de s = 12 mm deci greutatea conductei va fi : G = qc L qc = D - diametrul conductei = 2 m s - grosimea conductei = 0.012 m Y - greutatea specifica a otelului = 7.8510 N/m Considerand si greutatea elementelor de fixare si rezemare a conductei :, qc, =

OL

Ds

2000 N m2

, , qc = qc + qc,

qc =

6000 + 2000 = 8000 N m

b)Greutatea zapezii - se determina conform STAS 10101/21-78 pz = cz gz cz = 0,4 gz = 0,5 KN m2 - luand in considerare si depunerile de zapada si pe celelalte elemente c) Greutatea proprie a conductei de sustinere se precizeaza la :qCS

= 9000 N m211

d) Greutatea cailor de acces si sarcina utila pe calea de accesqa

= 500 N m2

Constructia de sustinere este alcatuita din doua grinzi cu zabrele legate intre ele prin grinzi traversale.Cele doua grinzi sunt solicitate in mod identic.Sarcina orizontala care actioneaza asupra uneia dintre grinzile de sustinere este :qc + q y + q CS + q a 28000 + 500 + 9000 + 500 2

qH

=

=

= 9000 N m2

e) Presiunea vantului Pentru zona geografica A si la inaltimea de la sol de 30 m,presiunea data de vant este : pv = 650 N m2 In cazul constructilor cu zabrele suprafata batuta de vant se considera jumatate din suprafata totala. Considerand inaltimea grinzii cu zabrele h = 4 m, suprafata batuta de vant pentru lungime de 1 m a constructiei va fi : Sv = 1 2,5 1 2

1 4 = 4 m2

qv = pv S v qv

= 650 4 = 2600 N m2

2.2.SCHEMA CONSTRUCTIVA, DIMENSIUNILE, SCHEMA DE CALCUL A CONSTRUCTIEI DE SUSTINERE Schema constructiva a constructiei de sustinere si dimensiunile acesteia sunt prezentate in fig2.2.

12

Fig. 2.2 Grinda de sustinere se poate considera ca o grinda GERBER cu doua articulatii. Schema de calcul este prezentata in fig.2.3. unde :

Fig. 2.3. - Schema de calcul a grinzii de sustinere 2.3.CALCULUL FORTEI DIN TIRANTI Cei doi tiranti ancorati de grinda de sustinere in punctele 3 si 4, au rolul de a prelua o parte din incalcari si asigura reducerea sagetii grinzii.Calculul componentei verticale a fortei din cablu se face din conditia ca deplasarile in punctele 3 si 4 sa fie nule : 3 = 4 = 0 Deplasarile in punctele 3 si 4 sunt egale,acestea rezultand din conditii simetrice a structurii si incarcarii. Calculul lor se face cu metoda MOHR - MAXWEL.

13

2.4.DETERMINAREA GEOMETRIEI GRINZII CU ZBRELE Solicitarile din incarcarea utila si din greutatea proprie fiind relativ insemnate, am ales pentru grinda cu zabrele sistemul cu talpi paralele, montanti si diagonale alternalte. Acest sistem asigura o buna ridigitate si o buna montare. De regula in practica proiectarii se utilizeaza cateva rapoarte cu ajutorul carora se stabileste inaltimea grinzii cu zabrele ,inaltime care asigura consumul minim de otel si rigiditatea grinzii. Pentru a asigura origiditate corespunzatoare grinzii,avand in vedere ca datorita sistemului ales exista diagonale comprimate,am ales inaltimea grinzii in apropiere de limita minima recomandata : h =4m Lungimea recomandari,astfel unui incat panou se determina sa aiba in functie o de diagramele inclinare

corespunzatoare si numarul de noduri sa fie cat mai mic. Am ales lungimea unui panou y =3.75 m atunci numarul de panouri este : n = = 16 panouri 1 Geometria grinzii este astfel bine determinata.(fig2.4)1

Figura 2.4. - Geometria grinzii centrale 2.5. PROIECTAREA BARELOR GRINZII CU ZABRELE Calculul solicitarilor in barele grinzii se face in ipoteza ca acestea sunt prinse in noduri articulate ideal.14

Incarcarile grinzii se aplica in noduri conform principiului aplicarii indirecte a incalcarilor si rezulta in bare numai eforturi axiale.Determinarea eforturilor din bare se face analitic cu metodele : izolarea nodurilor, sectiunilor si grafic cu epura CREMONA.Situatia particulara de incalcare considerata permite sa se sistematizeze rezolvarea structurilor cu zabrele in sensul stabilirii unor expresii generale pentru determinarea eforturilor din diferitele categorii de bare. Ca referinta se vor considera diagramele de eforturi ale unei grinzi drepte, avand aceleasi rezemari si aceleasi sarcini. Pentru tronsonul central de grinda cu zabrele ( tronsonul 3-4, Anexa 2 )sunt prezentate diagramele de eforturi pentru grinda dreapta asociata. Pentru tronsonul 1-3 (Anexa 2) sunt prezentate diagramele de eforturi pentru grinda dreapta asociata. Relatiile de calcul ale eforturilor din bare considerand geometria particulara a grinzii ( cu talpi paralele ) si utilizand diagramele de eforturi ale grinzii drepte asociate sunt :

2.6. PRINDEREA BARELOR N NODURI Prinderea barelor n noduri se realizeaz cu ajutorul guseelor. Proiectarea guseelor se face grafoanalitic. Pentru prinderea diagonalelor i montanilor pe gusee, se calculeaz lungimile necesare ale cordoanelor de sudur.

15

Fig. 2.5. Nodul 11

Fig. 2.6. Nodul 13 Sudurile de prindere a tuturor barelor sunt date n tabelul din Anexa 3. 2.7. PROIECTAREA REAZEMELOR CONSTRUCIEI Reazemele sunt elemente ale construciei care stabilesc legtura dintre diferitele pri ale ansamblului construciei, ele

16

asigur transmiterea unor sarcini ntre elementele construciei i uneori, permit unele micri. Pentru construcia de sustinere proiectat, a crei schem constructiv este dat n fig. 2.7, se vor folosi reaueme alunectoare pentru rezemarea n punctele 1 i 6 i reazeme articulate n puncele 2 i 5.

Fig. 2.7. Schema constructiv a construciei de susinere Pentru grinzi importante cu deschideri de 20 30 m, pentru rezemarea pe elemente de beton se folosesc reazeme alunectoare cu plac curb, care au avantajul c permit rotiri ale grinzii ( fig. 2.8. ).

Fig. 2.8. Reazem cu plac curb

2.8. PROIECTAREA STLPILOR DE SUSTINERE A TIRANILOR17

Schema constructiv a sistemului de sustinere a tiranilor este prezentat n figura de mai jos.

Fig. 2.9. Fora P ce acioneaz asupra stlpilor se poate determina cunoscnd compo-nenta vertical a forei din cablu.

Fig. 2.10. Schema geometric a tirantului 2.9. CABLURILE DE SUSINERE A CONSTRUCIEI Tiranii se execut din cablu rotund de oel compus dublu, construcie normal din srm de oel zincat cu inima metalic conform STAS 1353-71. Seciunea transversal a cablului este prezentat n figura 2.11.

18

Fig. 2.11. Seciunea transversal a cablului Cablul este alctuit dintr-o inim central peste care se nfoar 6 toroane, alctuite fiecare dintr-un fir central de srm i 3 straturi formate, primul din 6 srme iar al doilea din 12 srme. Simbolizarea cablului este : cablu compus dublu, construcie normal, zincat 49 x 6 x 19 180 B S Z STAS 1353-71. Prinderea cablului se realizeaz cu con de fixare i eclise att la grinda principal, ct i la fundaie. Prinderea cablului este realizat ca n fig. 2.12.

Fig. 2.12.Prentinderea i fixarea cablului Prinderea cablului pe stlpii de susinere se face ca n schema din figura 2.13.

19

Fig. 2.13. Prinderea cablului de stlpi

20

ANEXA 1

Schema de principiu a constructiei de traversare

21

ANEXA 2

Schema geometrc a grinzii de susinere

22

ANEXA 3

23

BIBLIOGRAFIE1. MATEESCU DAN,IVAN MARIN- Conducte metalice circulare cu diametru mare,ET Buc.1985 2. SARLAU CONSTANTIN - Proiectarea masinilor,utilajelor si

constructiilor sudate,lito.IPT-1984 3. MATEESCU DAN,SARLAU CONSTANTIN- Calculul constructiilor

sudate,lito.IPT-1967 4. GHEORGHIU ALEXANDRU -Statistica constructiilor,vol I,ET Buc1978 5. BUZDUGAN GHEORGHE -Rezistenta

materialelor,edit.Tehno.Buc.1981 6. MATEESCU DAN -Constructii metalice,ET Buc-1980 7. CARACOSTEA ANDREI -Poduri metalice,EDP,Buc-1973 8. BUCA IOAN -Poduri metalice,EDP,Buc 1981 9. SALAGEAN TRAIAN -Tehnologia proceselor de sudare cu arc,ET Buc 1985 10. SAFTA VOICU -Controlul imbinarelor sudate,Ed Facla-1985 11. Dalban Constantin - Constructii metalice,EDP Buc-198324