TPG Plynovody a přípojky G

TPG

Plynovody a přípojky

G 702 05

TECHNICKÁ PRAVIDLA

KOTVENÍ PLYNOVODNÍCH POTRUBÍ VE SVAZÍCH BRACING GAS PIPING INSIDE HILLSIDES

Schválena dne: Registrace Hospodářské komory České republiky: HKCR/4/08/21

TPG 702 05 – konečný návrh

Realizace a vydání technických pravidel:

Nakladatel:

Český plynárenský svaz

GAS s.r.o. – Organizace pro výkon společných činností v plynárenství ČR podle rozhodnutí Ministerstva pro správu národního majetku a jeho privatizaci čj. 6302122/632/93 ze dne 27. 10. 1993 Společnost pro techniku, předpisy, informatiku a vzdělávání

registrovaný u Civilně správního úseku MV ČR pod č.j. VSP/1– 2881/90 – R ze dne 23. října 1990

ISBN COPYRIGHT © ČPS, Pořizování dotisků a kopií pravidel nebo jejich částí je dovoleno jen se souhlasem ČPS.

2

Platnost od


Plynovodní potrubí vedené v kopcovitém území je, mimo základní namáhání vnitřním přetlakem, namáháno doplňkovým zatížením, způsobeným gravitačními silami a ve fázi montáže také teplotními klimatickými vlivy. Technická pravidla stanoví zásady pro zachycení vzniklých sil a jejich vliv na velikost doplňkových napětí v potrubí. NAHRAZENÍ PŘEDCHOZÍCH PŘEDPISŮ Tato technická pravidla nahrazují TPG 702 05 schválená 14. 11. 2002. Změny proti předchozím TPG V technických pravidlech je upřesněn pojem „strmý svah“ a v této souvislosti jsou nově uváděny tabulky zatřídění zemin podle jejich soudržnosti, mající vliv na úhel vnitřního tření používaný ve výpočtech. Technická pravidla byla projednána s dotčenými orgány státní správy a organizacemi zabývajícími se danou problematikou.

V Praze dne Tato pravidla platí od

Český plynárenský svaz – registrovaný u Civilně správního úseku MV ČR pod č.j. VSP/1 – 2881/90 – R ze dne 23. října 1990

3

Platnost od


OBSAH 1

Rozsah platnosti ..................................................................................................................................... 5

2

Názvosloví ............................................................................................................................................... 5

3

Obecně ..................................................................................................................................................... 6

4

Technické požadavky ............................................................................................................................. 6

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Projekční zásady ....................................................................................................................................... 6 Předpoklady .............................................................................................................................................. 6 Omezující podmínky ................................................................................................................................. 8 Konstrukční řešení .................................................................................................................................... 9 Zatížení způsobující napětí v potrubí ...................................................................................................... 12 Vyčíslení napětí od zatěžovacích stavů .................................................................................................. 13

5

Provádění stavby .................................................................................................................................. 18

6

Doplňující konstrukce .......................................................................................................................... 19

7

Závěrečná ustanovení .......................................................................................................................... 19

8

Citované a související předpisy .......................................................................................................... 19

8.1 8.2 8.3

České technické normy........................................................................................................................... 19 Technická pravidla .................................................................................................................................. 20 Právní předpisy ....................................................................................................................................... 20

9

Literatura ............................................................................................................................................... 21

4

Platnost od


TPG 1

Kotvení plynovodních potrubí ve svazích

G 702 05

ROZSAH PLATNOSTI Technická pravidla (dále jen „pravidla“) stanoví zásady zachycení sil způsobených gravitačními silami a jejich vliv na velikost doplňkových napětí v plynovodním potrubí pro účely projektování a montáže. Zároveň jsou uvedeny způsoby pro řešení stabilizace svahů z hlediska erozivních účinků povrchové vody.

2

NÁZVOSLOVÍ Názvosloví použité v těchto pravidlech vychází z ČSN EN 12007-1,2,3,4, ČSN EN 12327, ČSN EN 1594, TPG 702 04 a TPG 905 01 a dále se používají následující pojmy:

2.1

Centrické kotvení – způsob a místo zachycení podélných sil bez vzniku ohybových momentů v potrubí.

2.2

Excentrické kotvení – konstrukční řešení, kdy zachycení podélných sil je provedeno jednostrannou opěrou, umístěnou mimo podélnou osu potrubí.

2.3

Kotvení – způsob a místo zachycení podélných i příčných sil.

2.4

Nespojité uložení – soustava podpěr nebo ojedinělé osamělé podpěry.

2.5

Opření – provizorní zajištění potrubí proti podélnému i příčnému posuvu.

2.6

Pata svahu – spodní část svahu.

2.7

Rozevření sedla – úhel opásání nebo kontaktu potrubí s podpěrou v příčném směru.

2.8

Spádnice – úsek trasy kolmý na vrstevnice.

2.9

Spojité uložení – průběžný kontakt potrubí se dnem rýhy.

2.10

Strmý svah – svah se sklonem větším než 25 %, za předpokladu hlinito-písčitého obsypu potrubí typu G3 podle Tabulky 1.

2.11

Svah – úsek terénu s podélným sklonem.

2.12

Vrchol svahu – horní část svahu.

3

OBECNĚ Technická pravidla jsou ve smyslu 3.1 ČSN EN 45020 normativním dokumentem obsahujícím pravidla pro praxi podle 3.5 ČSN EN 45020. Jsou vytvořena na základě konsenzu a přijata na úrovni odvětví nezávislou schvalovací komisí se zastoupením dotčených orgánů a organizací. Mají charakter veřejně dostupného dokumentu vypracovaného ve spolupráci zainteresovaných stran pomocí konzultací a postupů konsenzu, a od okamžiku jejich schválení jsou uvedenými orgány a organizacemi považována za uznaná technická pravidla vyjadřující stav techniky podle ustanovení 1.5 ČSN EN 45020.

5

Platnost od


4

TECHNICKÉ POŽADAVKY Používané materiály, výrobky a technologie musí splňovat požadavky bezpečnosti a spolehlivosti. 1) Splnění těchto požadavků musí být prokázáno .

4.1

Projekční zásady

4.1.1

Při projektování a výstavbě plynovodů v terénech se strmými svahy je nutné rozdělit potrubí na úseky, u kterých lze jednoznačně stanovit stabilitu proti posunutí a velikost všech sil způsobujících přídavná napětí působením gravitace a klimatu jak v montážním, tak v konečném stavu.

4.1.2

Potrubí ve svahu má být uloženo ve spádnici, tj. kolmo na vrstevnice, z důvodu stability zeminy, s možností využití variant uložení pod terénem, nebo na podpěrách nad povrchem terénu.

4.1.3

Pro návrh potrubí platí ČSN EN 1594 a TPG 702 04.

4.1.4

K vyčíslení doplňkových napětí v extrémních průřezech potrubí lze použít zjednodušených vzorců uvedených ve 4.6, které respektují statické vlastnosti potrubí buďto jako kruhového prstence, nebo skořepiny.

4.2

Předpoklady

4.2.1

Velikost úhlu sklonu svahu, definovaného jako strmý svah, vychází z podmínky zachování stability proti posunutí vlivem níže uvedených účinků, viz Obrázek 1.

Obrázek 1 – Gravitační vlivy na stabilitu potrubí ve svahu Podmínka rovnováhy:

m.P=N.f

m . sin α = cos α . f,

(1)

pro m = 1,5; f = 0,375; platí pro φz = 30,8°. , tj. sklon 25 %, kde

1)

je

m P = Q sin α N = Q cos α f = tg β

koeficient bezpečnosti posuvné aktivní síly síly vyvozující tření součinitel tření

(2) [-]; [N]; [N]; [-];

Za prokázání požadavků se považuje např. posouzení shody a vydání prohlášení o shodě podle zákona č. 22/1997 Sb., certifikace ve smyslu ČSN EN ISO/IEC 17000 a také komplexní posouzení vhodnosti pro použití v plynárenství.

6

Platnost od


β φz = β α Q T=N.f

úhel tření mezi obsypem a pláštěm trubky stěn

[°];

úhel vnitřního tření zeminy

[°];

úhel sklonu svahu tíha potrubí brzdné stabilizující síly

[°]; [N]; [N].

4.2.2

Uvedený předpoklad nevylučuje ztrátu stability a vznik podélných sil při změně součinitele tření, např. zledovatěním povrchu podloží nebo zmenšením tření na montážních podpěrách. Při změně uvedených parametrů je nutné posoudit možnost vzniku aktivních podélných sil ve fázi projektování i realizace.

4.2.3

Velikost součinitele tření je dána geologickými, klimatickými a mechanickými vlastnostmi použitých podsypových materiálů. Pro informaci uvádíme přehled základních typů zemin a jejich úhlů vnitřního tření v Tabulce 1 a 2. V případě uložení potrubí ve svahu pod hladinou vody, musejí být vlastnosti podsypových zemin posouzeny odborným geologem. Pro posuzování stability a výpočtu sil je nutné uvažovat součinitel tření s vyloučením adheze. Tabulka 1 – Zatřídění zemin do skupin G1 až G4 podle DIN 18 196 a ČSN 73 1001

Skupina dle ATV A127

G1 Nesoudržné zeminy

G2 Slabě soudržné zeminy

G3 Smíšené soudržné zeminy

G4 Soudržné zeminy

Přibližně odpovídající zeminy dle ČSN 73 1001

Zeminy dle DIN 18196 Zkrácený název

Symbol GE

štěrk

GW

štěrk

GI

Symbol

Název

Třída

GW

štěrk dobře zrněný

G1

štěrk

GP

štěrk špatně zrněný

G2

SE

písek

SW

písek dobře zrněný

S1

SW

písek

SI

písek

SP

písek špatně zrněný

S2

štěrk s příměsí jemnozrnné zeminy

G3

GU

štěrk s hlínou

GT

štěrk s jílem

SU

písek s hlínou

ST

písek s jílem

GU

štěrk s hlínou

GM

štěrk hlinitý

G4

GT

štěrk s jílem

GC

štěrk jílovitý

G5

SU

písek s hlínou

SM

písek hlinitý

S4

ST

písek s jílem

SC

písek jílovitý

S5

UL

mírně plast. hlína

ML

hlína s nízkou plasticitou

F5

UM

stř. plast. hlína

MI

hlína se střední plasticitou

F5

TL

mírně plast. jíl

CL

jíl s nízkou plasticitou

F6

TM

střed. plast. jíl

CI

jíl se střední plasticitou

F6, F7

TA

výrazně plast. jíl

CH

jíl s vysokou plasticitou

F8

OU

hlína s org. přím.

OT

jíl s org. příměsí

OH

humózní půdy

OK

glejové půdy

G-F

F1, F2 S-F

písek s příměsí jemnozrnné zeminy

S3 F3, F4

O

7

Organické zeminy Pozn.: Z mnoha druhů org. zemin pouze do OU, OT, OH a OK lze ukládat potrubí.

Platnost od


Tabulka 2 – Orientační hodnoty úhlu vnitřního tření φz pro možné typy obsypových zemin a kritického úhlu strmého svahu Typ zeminy

Měrná váha [kN/m3]

Úhel vnitřního tření φz [°]

Kritický sklon strmého svahu [%]

G1

20

35

29

G2

20

31

25

G3

20

25

20

G4

20

20

16

4.2.4

Délka potrubí ve svahu přímo ovlivňuje velikost podélných sil a velikost přídavných napětí v potrubí.

4.2.5

Při posuzování stability potrubí ve svahu pro definitivní stav je možné uvažovat odpor proti posuvu vyvozený hmotností nadložní zeminy (zásypu).

4.2.6

Je-li v úseku strmého svahu řešena změna směru trasy ve vertikální i horizontální rovině, posuzuje se silové zatížení ve vertikální rovině s úhlem sklonu α >αv vyjádřeným vektorovým součtem tangent úhlů a podle následujícího vzorce a znázorněný sklopením roviny o úhel γ, viz Obrázek 2: (3) kde

je

α αv

úhel sklonu svahu úhel změny směru potrubí v horizontální rovině úhel změny směru potrubí ve vertikální rovině

[°] [°] [°]

Obrázek 2 – Orientace potrubí v prostoru 4.3

Omezující podmínky

4.3.1

Ve strmých svazích nesmí být instalovány součásti potrubí jako armatury, izolační spoje, odvodňovače, kompenzační prvky apod., nejsou-li konstrukčně řešeny pro předpokládané přídavné namáhání.

4.3.2

Použití chrániček ve strmých svazích je nutné posoudit z hlediska stability proti posuvu, popř. navrhnout jejich kotvení. Dále je nutné zohlednit ve výpočtu volnou délku potrubí v chráničce a deformaci potrubí vůči chráničce.

8

Platnost od


4.4

Konstrukční řešení

4.4.1

Změny směru trasy plynovodu lze provést: a) pružným zakřivením potrubí s poloměrem způsobujícím ohybové napětí v hodnotách, které jsou v součtech přípustné ve smyslu čl. 9.2.9.1 ČSN EN 1594; b) trubkovými oblouky vyrobenými za studena s dílčími ohyby při R > 40 D ve smyslu čl. 9.2.9.2 ČSN EN 1594; c) trubkovými oblouky zhotovenými za tepla při R > 5 D ve smyslu čl. 5.16.4 TPG 702 04 a TPG 936 02; d) oblouky zhotovenými změnami směru v příčném svaru trubek do hodnoty αi ≤ 3°. U plynovodů podskupin B nejsou povoleny segmentové oblouky (viz čl. 7.2.8 TPG 702 04).

4.4.2

Stabilitu uložení oblouku potrubí proti podélnému posuvu od gravitačních sil je možné řešit způsoby uvedenými v 4.4.2.1 až 4.4.2.3

4.4.2.1

Opření potrubí v patě do protisvahu s využitím pasivního tlaku, viz Obrázek 3, nebo pomocnou montážní opěrou.

Obrázek 3 – Opření potrubí v patě svahu Opěrná síla Bo :

Bo = P – T = q . l (sin α – cos α . f)

[N],

(4)

[Nmm],

(5)

[mm],

(6)

Ohybový moment Mo:

Mo = Bo . ep ep = sin αo . tg kde

je

αo α q l P T f R ep

.R úhel oblouku úhel sklonu svahu tíha potrubí na jednotku délky délka úseku potrubí posuvné aktivní síly brzdné stabilizující síly součinitel tření poloměr osy oblouku potrubí rameno vyosení a) mezi pomocnou podpěrou a osou potrubí; b) při opření potrubí obloukem.

9

[°]; [°]; [N/mm]; [mm]; [N]; [N]; [-]; [mm]; [mm];

Platnost od


4.4.2.2 Zakotvení potrubí ve vrcholu svahu při spojitém uložení oblouku s využitím třecích sil položeného potrubí za vrcholem, viz Obrázek 4.

Obrázek 4 – Kotvení potrubí ve vrcholu svahu při spojitém uložení oblouku Příčné zatížení p:

Podmínka stability pro součinitel bezpečnosti

[N/mm],

(7)

[N/mm].

(8)

m > 1:

m . (P1 – T1 ) < P2 + T2 + p . arc (α1 + α2 ) . f , kde

4.4.2.3

je

Ro P1, T1 α P2, T2 q l1, l2 f α1, α2

poloměr vnitřního oblouku podélné síly v aktivním úseku úhel sklonu svahu podélné síly v pasivním úseku tíha potrubí na jednotku délky délka úseku potrubí jednotlivých úseků součinitel tření úhel sklonu dílčího svahu

(9) [mm]; [N]; [°]; [N]; [N/mm]; [mm]; [-]; [°].

Zakotvení potrubí ve vrcholu svahu při nespojitém uložení potrubí. Vlivem osamělého podepření vzniká ohybový moment od posuvných sil a lokálního zatížení v místech podepření, viz Obrázek 5.

Obrázek 5 – Kotvení a podepření ve vrcholu svahu při nespojitém uložení oblouku

10

Platnost od


Ohybový moment Mr v místě osamělé podpěry:

Mr = (P – T1 ) . ev

[Nmm].

(10)

[mm].

(11)

[N].

(12)

[N],

(13)

Rameno vyosení ev:

ev = Ro . [1 – cos (α1 + α2 )] Radiální síla v podepření Br:

Br = (P – T1 ) sin (α1 + α2 ) Výsledná síla S:

S = (P – T1) cos α1 – T2 . cos α2 kde

je

P T 1 = q . l1 . f T 2 = q . l2 . f Ro l1, l2 α1, α2 f = {0,0 ÷ 0,5}

posuvné aktivní síly podélná síla ramene potrubí ve svahu podélná síla ramene potrubí opřeného poloměr vnitřního oblouku délka úseku potrubí jednotlivých úseků úhel sklonu dílčího svahu součinitel tření

[N]; [N]; [N]; [mm]; [mm]; [°]; [-].

4.4.2.4

V případech, že nelze využít výše uvedené způsoby, je nutné realizovat kotevní základy.

4.4.3

Vlivem změn atmosférických teplot v průběhu montáže vznikají podélné síly a podélný posun.

4.4.3.1

Dilatace se projevuje ve směru a smyslu menšího odporu proti posunutí. Délková změna úseku potrubí Δl:

Δl = ± l . αt . Δt

[mm],

(14)

[N ],

(15)

Schopnost silového účinku potrubí F:

F = αt . Δt . A . E kde

je

l αt Δt A E

délka úseku potrubí –5 součinitel tepelné roztažnosti 1,2 . 10 rozdíl nejvyšší a nejnižší atmosférické teploty během montáže průřez stěny potrubí modul pružnosti v tahu

[mm]; [1/°C]; [°C]; 2 [mm ]; 2 [N/mm ].

Silové a geometrické zobrazení je znázorněno na Obrázku 6.

11

Platnost od


Obrázek 6 – Vliv atmosférických změn teplot na polohu potrubí při montáži Silový odpor proti posuvu po svahu Bp:

Bp = P – T = q . l . (sin α – cos α . f) Silový odpor proti posuvu proti svahu

je

P T q l α f

(16)

[N].

(17)

Bv:

Bv = P + T = q . l . (sin α + cos α . f) kde

[N].

posuvné aktivní síly brzdné stabilizující síly tíha potrubí na jednotku délky délka úseku potrubí úhel sklonu svahu součinitel tření

[N]; [N]; [N/mm]; [mm]; [°]; [-];

Při účincích F > Bv > Bp dochází k postupnému sesouvání potrubí po svahu. K zamezení postupného sesouvání potrubí ze svahu a navrácení potrubí do původní polohy je nutné potrubí opřít v patě nebo kotvit ve vrcholu silou K:

K > Bv

[N].

4.4.3.2

Postupné sesouvání potrubí napojovaného na přilehlé úseky může způsobit deformaci ohybovými momenty.

4.5

Zatížení způsobující napětí v potrubí

4.5.1

Základním zatížením je vnitřní přetlak ve výpočtové hodnotě pv [N/mm ] vyvozující obvodové tahové napětí σφ1 a podélné napětí σx1 (viz 4.6.1). U oblouků se projevuje účinek vnitřního přetlaku v závislosti na rozdílu vnějšího a vnitřního poloměru jako vnější síla, orientovaná ve směru tětivy.

4.5.2

Při zachycení podélných posuvných sil centrickým způsobem vznikají tahová nebo tlaková napětí σx2 (viz 4.6.2.1).

4.5.3

V případech excentrického opření v patě nebo zavěšení ve vrcholu svahu vznikají ohybové momenty (viz 4.4.2.1 a 4.4.2.2) vyvozující napětí σx3 (viz 4.6.2.2).

4.5.4

Potrubí uložené spojitě na dno rýhy vytváří v podsypovém materiálu lůžko ve tvaru sedla působící jako reaktivní síla na kruhový prstenec s extrémní hodnotou ve vrcholu svahu v úseku oblouku (viz 4.4.2.2).

2

12

Platnost od


Od uvedeného zatížení vznikají příčné ohybové momenty a tím napětí σφ2 (viz 4.6.3.4). 4.5.5

Při nespojitém uložení potrubí, kdy je navrženo podepření na jednotlivých podpěrách nebo kotvení k základům, dochází ke koncentraci zatížení a zvětšuje se reaktivní síla v podepření. Potrubí se chová jako skořepina. Lokálním zatížením vznikají příčné ohybové momenty s napětím σφ3 (viz 4.6.4.5) a podélné membránové napětí σx4 ve smyslu poloohybové teorie (viz 4.6.4.5). Obdobně jako při spojitém uložení potrubí vzniká na poddajném podloží v místech podepření přirozený sedlový tvar. Naopak na nepoddajných, tuhých podpěrách je účinek podepření charakterizován jako razník. Eliminace negativních vlivů tuhých prefabrikovaných podpěr lze řešit sedlem s proměnnou tuhostí, aby nevznikaly špičky napětí v krajích sedla.

4.5.6

Potrubí uložené na osamělých podpěrách působí jako spojitý nosník s ohybovými momenty a smykovými silami za ohybu. Předpokládá-li se, že podpěry mohou vůči sobě změnit výšku, je nutné potrubí posoudit jako nosník s podklesem podpěr, kde hodnotu poklesu je nutné odborně stanovit v závislosti na mechanických vlastnostech materiálů v podloží.

4.6

Vyčíslení napětí od zatěžovacích stavů

4.6.1

Účinek vnitřního přetlaku

4.6.1.1

Účinek vnitřního přetlaku vyvodí obvodové tahové napětí σφ1: 2

[N/mm ], kde

4.6.1.2

je

pv D t c

výpočtový vnitřní přetlak vnější průměr potrubí tloušťka stěny potrubí přídavek na korozi

(18)

2

[N/mm ]; [mm]; [mm]; [mm].

Účinek vnitřního přetlaku vyvodí podélné napětí σx1: 2

(19)

2

(20)

2

(21)

[N/mm ]. Podélné napětí je částečně eliminováno třením povrchu potrubí a okolní zeminy. 4.6.2

Účinek gravitačních a klimatických vlivů

4.6.2.1

Při centrickém opření nebo kotvení vzniká tahové nebo tlakové napětí σx2: [N/mm ], kde

4.6.2.2

je

B A

výsledná síla v podélném směru plocha průřezu trubky

[N]; 2 [mm ].

Při excentrickém opření vzniká napětí σx3: [N/mm ], kde

je

B ei W

výsledná síla v podélném směru rameno působení reaktivní síly B k těžišti průřezu trubky průřezový modul trubky v ohybu

13

[N]; [mm]; 3 [mm ].

Platnost od


4.6.2.3

Při excentrickém kotvení potrubí je vhodné převést vzniklý ohybový moment na dvojici sil působících radiálně na potrubí a sílu v podélném směru. Napětí se vyčíslí z hlediska lokálního zatížení podle 4.6.4.

4.6.3

Vliv podélného spojitého zatížení na kruhový prstenec

4.6.3.1

Při posuzování potrubí jako kruhového prstence s jednotkovou délkou bj jsou rozhodující následující vlivy: – velikost reaktivní síly v podepření v závislosti na druzích vnějšího zatížení q; – rozložení kontaktního zatížení dané tvarem sedla v závislosti na mechanických vlastnostech podkladních materiálů (objemová hmotnost zeminy γz); – průměr potrubí D a tloušťka stěny t.

4.6.3.2

Spojitě podložené potrubí může být v různých součtových kombinacích podle individuálních případů zatíženo podle Obrázku 7.

Obrázek 7 – Podepření potrubí na dně rýhy při spojitém podepření kde

je

2

nahodilé zatížení qn  Qn = qn . D . bj zatížení od zásypové zeminy qz Q = q . h . D . b  z z j zatížení od náplně vodou qv

[N/mm ] [N]; 3 [N/mm ]; [N]; 3 [N/mm ];

 Qv =

[N];

qt  Qt = qt . bj qp ≡ p  Qt = p . bj Qc  φ bj D t

. bj . qv zatížení vlastní hmotností účinek tahových sil v oblouku součet sil od jednotlivých účinků úhel rozevření sedla, tj. aktivní dosedací plochy úhel příslušný místu výpočtu napětí jednotková délka průměr potrubí tloušťka stěny

14

[N/mm]; [N]; [N/mm]; [N]; [N]; [°]; [°]; [mm]; [mm]; [mm];

Platnost od


4.6.3.3

4.6.3.4

Úhel rozevření sedla  lze uvažovat: – kamenité pevné a tvrdé zeminy – štěrkopísky – písky – hlinitopísčité zeminy

0° 5° 12° 17°

– – – –

5°; 12°; 17°; 25°.

Největší příčné ohybové momenty jsou ve spodní části průřezu s úhlem v Tabulce 3 uvedeny příslušné součinitele sφ.

φ → 0, pro který jsou

Tabulka 3 – Součinitele sφ pro vyčíslení napětí od příčného ohybového momentu při spojitém uložení potrubí

Součinitel

sφ

Druh zatížení

Úhel rozevření sedla  3°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

3°

Qt, Qv, Qp

1,43

1,31

1,18

1,07

0,97

0,87

0,77

1,43

Qn, Qz

2,09

1,96

1,84

1,73

1,63

1,53

1,43

2,09

Napětí od příčného ohybového momentu σφ2 pro bj = 1: (22) kde

je

r t sφ Qi bj

střední poloměr pláště potrubí tloušťka stěny trubky součinitel podle druhu zatížení a úhlu rozevření sedla

[mm]; [mm];

příslušné zatížení v podepření

[N];

jednotková délka

[mm].

[-];

4.6.4

Lokální skořepinová napětí a deformace od nespojitého zatížení (podepření)

4.6.4.1

Skořepinová napětí od lokálního zatížení jsou závislá na: –

hodnotě reaktivní síly v podepření B: [N],

kde

je

li Qc bj

– – – –

délka úseku potrubí podílející se na velikosti reaktivní síly v podepření zatížení na jednotku délky potrubí jednotková délka

(23)

[mm]; [N]; [mm].

úhlu rozevření sedla ; průměru potrubí D; tloušťce stěny t; šířce sedla b.

4.6.4.2

Zatížení reaktivní sílou v podepření lze stanovit podle 4.6.3.2.

4.6.4.3

Úhel rozevření sedla  závisí na mechanických vlastnostech použitého materiálu v podepření: – nepoddajné podpěry (razník) 3° – 5°; – pevné a tuhé zeminy 4° – 8°; – vaky plněné pískem 8° – 15°; – prefabrikovaná sedla s proměnnou tuhostí 10° – 30°.

15

Platnost od


4.6.4.4

Největší příčné ohybové napětí a podélné membránové napětí jsou ve spodní části průřezu s úhlem

φ → 0, pro které jsou uvedeny příslušné součinitele kx, ks v Tabulce 4, se šířkou sedla b = 0. Tabulka 4 – Součinitele kx , ks pro vyčíslení podélného membránového a příčného ohybového napětí při nespojitém uložení potrubí pro b = 0. Součinitel


5°

10°

15°

20°

25°

30°

kx

5,6

3,52

1,64

1,07

0,72

0,52

0,41

ks

9,39

6,12

3,32

1,74

1,24

0,91

0,72

Při zvětšování šířky sedla v poměru k průměru potrubí, nabývají součinitele kx a ks menších hodnot. Lze je odečíst z Grafů 1 a 2.

Graf 1 – Závislost součinitele ks na poměru šířky sedla b k průměru potrubí

Graf 2 – Závislost součinitele kx na poměru šířky sedla b k průměru potrubí

16

Platnost od


4.6.4.5

Výpočet hodnot napětí v místě podepření: –

podélné membránové napětí σx4: 2

(24)

2

(25)

2

(26)

[N/mm ];

–

příčné ohybové napětí σφ3:

[N/mm ]; –

smykové napětí: [N/mm ],

kde

je

B t r Tp St J

4.6.4.6

hodnota reaktivní síly v podepření tloušťka stěny potrubí střední poloměr pláště potrubí posouvající síla v posuzovaném průřezu statický moment části průřezu ohraničeného posuzovanou spárou k ose průřezu potrubí moment setrvačnosti průřezu

[N]; [mm]; [mm]; [N];

3

[mm ]; 4 [mm ].

Velikost příčné deformace kruhového profilu wr závisí stejně jako napětí na: – velikosti reaktivní síly v podepření B; – úhlu rozevření sedla ϑ; – parametrech potrubí r, t; – redukovaném modulu pružnosti použitého materiálu potrubí E´. Příčná deformace kruhového profilu wr je důležitým kritériem pro provoz plynovodu. Lze ji vyjádřit jako zmenšení průměru potrubí v hodnotě:

[mm],

(27)

2

[N/mm ], kde

je

B kr t r E µ

hodnota reaktivní síly v podepření součinitel pro vyčíslení příčné deformace kruhového profilu potrubí (viz Tabulka 5) tloušťka stěny potrubí střední poloměr pláště potrubí modul pružnosti v tahu 5 – pro ocel: 2,1 . 10 2 – pro plasty (PE): (5 ÷ 11) . 10 Poissonův součinitel – pro ocel: 0,3; – pro plasty (PE): 0,4.

17

(28)

[N]; [-]; [mm]; [mm]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ]; [-];

Platnost od


Při výpočtu se vychází z podmínky, že není zabráněno deformaci ve směru kolmém na směr a napětí se pohybují v mezích pružné deformace.

wr

Lokální zborcení průřezu nastane po překročení meze průtažnosti, kdy dochází k zatlačení podpěry do příčného profilu potrubí. Tabulka 5 – Součinitele kr pro vyčíslení příčné deformace kruhového profilu potrubí Součinitel

kr


5°

10°

15°

20°

25°

30°

1,05

0,995

0,88

0,80

0,73

0,67

0,62

4.6.5

Výsledné přípustné napětí

4.6.5.1

Výsledné přípustné napětí z dílčích zatěžovacích stavů se vyčísluje a posuzuje podle čl. 7.4.1.2 a 7.4.1.3 ČSN EN 1594 nebo podle zjednodušeného vztahu: , kde je

n Re σxi σφi τ σdov

koeficient bezpečnosti namáhání materiálu n = 1,4 napětí na mezi kluzu jednotlivá normálová napětí jednotlivá hlavní napětí smykové napětí dovolené napětí

(29)

[-]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ]; 2 [N/mm ].

5

PROVÁDĚNÍ STAVBY

5.1

Ve většině případů je nutné povrch terénu upravit v závislosti na přípustném poloměru pružného zakřivení potrubí s využitím rezervy od namáhání vnitřním přetlakem.

5.2

Výkop rýhy z hlediska geometrických tvarů se realizuje v závislosti na způsobu montáže a schopnosti stability stavebních mechanizmů. Stabilitu stavebních mechanizmů lze řešit kotvením nebo opřením.

5.3

Podsypové materiály se dovážejí v kontejnerech a rozprostírají shrnovači.

5.4

Montáž potrubí se provádí podle morfologických podmínek terénu. Lze ji provádět: – vedle rýhy; – ve vykopané rýze; – v podélné ose rýhy mimo místo uložení.

5.5

Způsob kladení potrubí závisí na místě jeho montáže.

5.5.1

Při montáži potrubí vedle rýhy je nutné vzít v úvahu ohybovou tuhost potrubí konců úseků.

5.5.2

Ve svazích s většími sklony se doporučuje provádět montáž potrubí v rýze a postupovat od paty svahu k vrcholu s bezpečným zajištěním v patě svahu proti posunutí.

5.5.3

Montáž potrubí mimo místo uložení vyžaduje jeho transport v podélné ose. Nejvhodnější je posun po dně rýhy se zajištěním ochrany izolačního povlaku proti poškození. Účinné je průběžné podložení tuhou fólií nebo plechem, které slouží jako saně, nebo opláštění betonovým povlakem.

5.5.4

Propojování úseků je možné provádět po odstranění pružných i trvalých deformací, které neuvažovala projektová dokumentace, nebo které přesahují povolené rozměrové tolerance. 18

EJ, včetně posuvů

Platnost od


6

DOPLŇUJÍCÍ KONSTRUKCE

6.1

Při návrhu podpěr nebo opěr při kotvení je nutné respektovat mechanickou odolnost pasivní protikorozní ochrany a řešit zachování její funkčnosti.

6.2

Negativním vlivem ve strmých svazích je erozivní účinek stékající povrchové vody. Eroze se zvyšuje se sklonem svahu. Při sklonu svahu větším než 18° je nutné navrhnout a realizovat opatření k zamezení odplavování zeminy ze dna rýhy a povrchu terénu (viz. čl. 6.3.7 TPG 702 04). Eroze se projevuje na dně rýhy, která funguje jako drenážní kanál a dochází k odnášení podsypového materiálu.

6.3

K zamezení proudění vody po dně rýhy je vhodné vybudovat: – hrázky z geotextilních vaků plněných pískem; – rovnaniny z kameniva v kombinaci s geotextiliemi při zvýšené odolnosti izolačního povlaku potrubí proti poškození.

6.3.1

Obě konstrukce se provádějí s částečným zavázáním do dna a stěn rýhy. Výška hrázek se rovná přibližně 80 % hloubky rýhy. Vzdálenosti hrázek lh se volí v závislosti na úhlu sklonu svahu cca: [m], kde

je

h α

hloubka rýhy úhel sklonu svahu

(30)

[m]; [°].

6.3.2

Nejúčinnější hrázky, které zabraňují průniku povrchové vody z jímací oblasti do místa uložení potrubí, jsou ve vrcholu svahu.

6.4

K zamezení erozivních účinků stékající vody je vhodné budovat: – příčné žlaby z prefabrikovaných žlabovek po povrchu terénu; – hatě umístěné nad potrubím do výšky povrchu terénu.

7

ZÁVĚREČNÁ USTANOVENÍ Činnosti a zařízení provedené podle technických pravidel odpovídají stavu vědeckých a technických poznatků. Odchýlení se od těchto pravidel při zajištění alespoň stejné úrovně bezpečnosti a spolehlivosti, která je deklarována ustanoveními těchto pravidel, činí příslušný subjekt na vlastní odpovědnost s vědomím skutečnosti, že splnění bezpečnosti a spolehlivosti musí prokázat.

8

CITOVANÉ A SOUVISEJÍCÍ PŘEDPISY

8.1

České technické normy

ČSN EN 45020 (01 0101) ČSN 01 3450 ČSN 01 3464 ČSN 13 0010 ČSN EN ISO 6708 (13 0015) ČSN EN 13480-1 (13 0020) ČSN EN 13480-2 (13 0020) ČSN EN 13480-3 (13 0020) ČSN EN 1594 (38 6410)

Normalizace a souvisící činnosti – Všeobecný slovník Technické výkresy – Instalace – Zdravotnětechnické a plynovodní instalace Výkresy inženýrských staveb. Výkresy vnějšího plynovodu Potrubí a armatury. Jmenovité tlaky a pracovní přetlaky Potrubní části – Definice a výběr jmenovitých světlostí – DN Kovová průmyslová potrubí - Část 1: Obecně Kovová průmyslová potrubí - Část 2: Materiály Kovová průmyslová potrubí - Část 3: Konstrukce a výpočet Zařízení pro zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem nad 16bar – Funkční požadavky

19

Platnost od


ČSN EN 12732+A1 (38 6412) ČSN EN 12007-1 (38 6413) ČSN EN 12007-2 (38 6413) ČSN EN 12007-3 (38 6413) ČSN EN 12007-4 (38 6413) ČSN EN 12327 (38 6414) 8.2

Technická pravidla

TPG 700 04 TPG 700 21 TPG 700 24 TPG 702 01 TPG 702 04 TPG 905 01 TPG 913 01 TPG 921 01 TPG 925 01 TPG 935 02 TPG 935 03 8.3

Zařízení pro zásobování plynem – Svařované ocelové potrubí – Funkční požadavky Zařízení pro zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně – Část 1: Všeobecné funkční požadavky Zařízení pro zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně – Část 2: Specifické funkční požadavky pro polyethylen (nejvyšší provozní tlak do 10 bar včetně) Zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 barů včetně – Část 3: Specifické funkční požadavky pro ocel Zařízení pro zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do16 bar včetně – Část 4: Specifické funkční požadavky pro rekonstrukce Zařízení pro zásobování plynem – Tlakové zkoušky, postupy při uvádění do provozu a odstavování z provozu – Funkční požadavky

Stanovení technického stavu vysokotlakých plynovodů. Diagnostické metody Čichačky pro plynovody a přípojky Označování plynovodů, přípojek a jejich příslušenství Plynovody a přípojky z polyetylenu Plynovody a přípojky z oceli s nejvyšším provozním tlakem do 100 bar včetně Základní požadavky na bezpečnost provozu plynárenských zařízení Kontrola těsnosti a činnosti spojené s problematikou úniku plynu na plynovodech a plynovodních přípojkách Spojování plynovodů a plynovodních přípojek z polyetylenu Bezpečnost a ochrana zdraví v plynárenství při práci v prostředích s nebezpečím výbuchu Přechody přímé svařované pro plynovody DN 150 až DN 1000 do PN 40 Tvarovky T 90° svařované pro plynovody. Stavební rozměry a konstrukční požadavky

Právní předpisy

174/1968 Sb. 85/1978 Sb. 18/1979 Sb. 19/1979 Sb. 21/1979 Sb. 48/1982 Sb. 133/1985 Sb. 44/1988 Sb. 17/1992 Sb. 22/1997 Sb. 258/2000 Sb. 279/2000 Sb.

458/2000 Sb. 185/2001 Sb. 246/2001 Sb. 254/2001 Sb. 378/2001 Sb. 447/2002 Sb.

Zákon o státním odborném dozoru nad bezpečností práce, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška o kontrolách, revizích a zkouškách plynových zařízení, ve znění nařízení vlády č. 352/2000 Sb. Vyhláška, kterou se určují vyhrazená tlaková zařízení a stanoví některé podmínky k zajištění jejich bezpečnosti, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška, kterou se určují vyhrazená zdvihací zařízení a stanoví některé podmínky k zajištění jejich bezpečnosti, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška, kterou se určují vyhrazená plynová zařízení a stanoví některé podmínky k zajištění jejich bezpečnosti, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška, kterou se stanoví základní požadavky k zajištění bezpečnosti práce a technických zařízení, ve znění pozdějších předpisů Zákon o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů Zákon o ochraně a využití nerostného bohatství (horní zákon), ve znění pozdějších předpisů Zákon o životním prostředí, ve znění pozdějších předpisů Zákon o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška, kterou se mění vyhláška č. 100/1995 Sb., kterou se stanoví podmínky pro provoz, konstrukci a výrobu určených technických zařízení a jejich konkretizace (Řád určených technických zařízení) Zákon o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon), ve znění pozdějších předpisů Zákon o odpadech a o změně některým dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) Zákon o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů Nařízení vlády, kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí Vyhláška o hlášení závažných událostí a nebezpečných stavů, závažných provozních nehod (havárií), závažných pracovních úrazů a poruch technických zařízení

20

Platnost od


406/2004 Sb. 101/2005 Sb. 251/2005 Sb. 362/2005 Sb. 59/2006 Sb.

183/2006 Sb. 262/2006 Sb. 264/2006 Sb. 499/2006 Sb. 68/2007 Sb. 361/2007 Sb. 89/2012 Sb. 201/2012 Sb. 344/2012 Sb.

9

Nařízení vlády o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu Nařízení vlády o podrobnějších požadavcích na pracoviště a pracovní prostředí Zákon o inspekci práce, ve znění pozdějších předpisů Nařízení vlády o bližších požadavcích na bezpečnost a ochranu zdraví při práci na pracovištích s nebezpečím pádu z výšky nebo do hloubky Zákon o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb., o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií), ve znění pozdějších předpisů Zákon o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů Zákoník práce, ve znění pozdějších předpisů Zákon, kterým se mění některé zákony v souvislosti s přijetím zákoníku práce, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška o dokumentaci staveb, ve znění vyhlášky č. 62/2013 Sb. Zákon, kterým se mění zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Nařízení vlády, kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ve znění pozdějších předpisů Občanský zákoník Zákon o ochraně ovzduší, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška o stavu nouze v plynárenství a o způsobu zajištění bezpečnostního standardu dodávky plynu

LITERATURA

V. Křupka

Výpočet válcových tenkostěnných kovových nádob a potrubí

21

Platnost od

TPG Plynovody a přípojky G

Recommend Documents