Материал: Описание строительных конструкций, используемых на нефтегазовых месторождениях

Описание строительных конструкций, используемых на нефтегазовых месторождениях

Реферат

Описание строительных конструкций, используемых на нефтегазовых месторождениях

Расчет конструкций выполняют для того, чтобы определить возникающие в них усилия от действующих нагрузок, назначить необходимые размеры поперечного сечения элементов, соединительных деталей и гарантировать необходимые эксплуатационные качества конструкций в течение всего срока службы.

Конструкция может выйти из строя по одной из 2-х причин:

в результате потери несущей способности;

- вследствие чрезмерных деформаций (прогибов, колебаний, осадок, а также из-за образования трещин или чрезмерного их раскрытия).

Строительные конструкции рассчитывают по методу предельных состояний, который гарантирует сохранение необходимых эксплуатационных качеств конструкции. Установлены 2 группы предельных состояний:

по потере несущей способности;

по непригодности к нормальной эксплуатации.

По первой группе предельных состояний рассчитывают конструкции всех видов, по второй группе - только те конструкции, чрезмерные деформации в которых могут привести к непригодности в эксплуатации еще до того, как будет исчерпана их несущая способность. Примером таких конструкций могут служить плиты и балки большого пролета, необходимое сечение которых определяется не условием прочности, а прогибом, допускаемым при нормальной эксплуатации.

Используемые в расчете конструкций значения нагрузок, прочностные и деформативные характеристики материалов установлены ''Строительными нормами и правилами" (СНиП).

Нагрузки, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации называют нормативными нагрузками q^н, они устанавливаются СНиПом 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия".

Расчетные нагрузки q получают путем умножения нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенту перегрузки n:

Q = q^н n

Коэффициенты перегрузки n >1 устанавливаются нормами для каждого вида нагрузки.

Нагрузки, которые действуют на конструкцию в течение всего периода ее эксплуатации, называют постоянными. К ним относятся собственный вес конструкций, вес опирающихся на нее элементов и др.

Нагрузки, которые в процессе эксплуатации могут изменяться по значению и расположению, называют временными. К ним относятся нагрузки от веса людей, мебели, оборудования, нагрузки от снега, ветра, кранового оборудования. В отдельных случаях конструкции могут испытывать действие особых нагрузок, например, сейсмическое воздействие.

Временные нагрузки по степени возможной длительности воздействия разделяются на:

длительные (вес стационарного оборудования промзданий, нагрузка на перекрытия складов, часть крановой и снеговой нагрузок и др.);

кратковременные (вес людей, часть снеговой и крановой нагрузок, не включенная в состав длительных нагрузок, ветер).

Конструкции рассчитываются на действие нагрузок в различных сочетаниях. Одновременное действие постоянных, длительных и кратковременных нагрузок называют основным сочетанием нагрузок. Особые сочетания складываются из нагрузок основного сочетания с добавлением одной из особых нагрузок. Основной характер, который характеризует сопротивление материалов нагрузкам - нормативное сопротивление этого материала (кг/ см²). Расчетное сопротивление R (кг/ см²) получают делением нормативного сопротивления на соответствующий коэффициент безопасности . В проектных расчетах используют, как правило, расчетное сопротивление материала.

В качестве материалов для строительных конструкций в настоящее время широко используют железобетон, сталь, каменные материалы и растворы, древесину и т.д.

Рассмотрим основные расчеты элементов, работающих на растяжение, центральное сжатие и изгиб на примере стальных конструкций:

. Центрально-растянутые элементы

Центрально-растянутые элементы проверяются расчетом по прочности и непригодности к эксплуатации. Прочность проверяется путем сравнения напряжений, вычисленных от расчетных нагрузок, с расчетным сопротивлением стали конструкции, умноженных на коэффициент условий работы  и делением на коэффициент надежности .

,

где N - продольная сила, определяемая от расчетных нагрузок;

- площадь НЕТТО растянутого элемента;

R - расчетное сопротивление стали растяжению.

Расчет центрально-сжатых стержней ведется по тем же формулам, что и расчет центрально-растянутых элементов.

. Изгибаемые элементы

Для изгибаемых элементов проводятся расчеты: по первой группе предельных состояний - на прочность и потерю устойчивости; по второй группе предельных состояний - на достижение предельных перемещений (см. рис. 3)

Прочность изгибаемых элементов проверяется по формуле:

где M и Q - изгибающий момент и поперечная сила, возникающие в элементе от нагрузки;

- момент сопротивления сечения НЕТТО;

S - статический момент сечения;

R - расчетное сопротивление изгибу;

- расчетное сопротивление срезу;

- коэффициент условий работы.

Стальные балки выполняют преимущественно из прокатных двутавров, а иногда из швеллеров. При больших пролетах и нагрузках балки выполняют составными, обычно в виде двутавров, сваренных из 3-х листов - стенки из 2-х поясов.

Пример: требуется рассчитать стальную однопролетную балку из 2-х швеллеров (неподвижную опору теплотрассы), нагруженную в середине пролета расчетной сосредоточенной силой Р=8т (80 кн). Пролет L=2,4м. Материал - сталь класса С 245.

Под действием сосредоточенной силы Р балка изгибается и рассчитывается как изгибаемый элемент. Изгибающий момент (максимальный), возникающий в сечении балки определяется по формуле:

Требуемый момент сопротивления сечения определяется по формуле: (см. формулу 1)

где - коэффициент работы, ;

- расчетное сопротивление изгибу для стали класса С 235, применяется по СНиП «Стальные конструкции»;

- 228 см³, принимаем по сортаменту 2 швеллера N 18:

.

Расчет центрально-сжатых колонн

Стальные колонны могут быть сплошными - из листов, прокатных профилей, труб (рис. 1) или сквозными, состоящими из отдельных ветвей, соединенных между собой планками или решеткой из уголков. Сквозные колонны экономичнее сплошных по расходу стали, однако их изготовление более трудоемко (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Прочность колонны проверяют в ослабленном сечении по условию:

Где - расчетная нагрузка;

- площадь поперечного сечения с учетом ослаблений с отверстиями;

- расчетное сопротивление стали.

Размеры поперечного сечения колонн малы по сравнению с их длиной, поэтому они могут потерять устойчивость еще до того, как усилия достигнут предельных значений. Поэтому колонны рассчитывают на устойчивость по формуле:

где - площадь сечения колонны БРУТТО;

 - коэффициент несущей способности колонны из-за возникновения изгиба.

Рис. 4

Коэффициент изгиба  зависит от гибкости колонны.

Расчет ферм

Ферма представляет собой сквозную (решетчатую) конструкцию, которую наиболее часто применяют в качестве несущего элемента для покрытия здания.

Рис. 5

По очертанию фермы могут быть трапецеидальными, треугольными или с параллельными поясами.

Продольные элементы ферм, идущие вдоль ее пролета называют поясами, а стойки и раскосы, соединяющие пояса - решеткой. Элементы ферм выполняют из спаренных уголков, тавров, труб, соединяемых между собой на сварке. Устойчивость ферм из плоскости обеспечивается системой связей (рис. 7).

Рис. 6

При определении усилий в элементах фермы считается, что соединения в узлах - шарнирное, поэтому все стержни работают на центральное растяжение-сжатие.

Рис. 7

На ферму действует нагрузка от веса кровли, снеговая нагрузка, которая прикладывается в узлах. В фермах верхний пояс сжат, а нижний пояс растянут.

Сжатие элемента рассчитывают по формуле:

растягивание по формуле:

Определяют требуемую площадь элементов и подбирают профиль по сортаменту.

После подбора сечения элементов фермы приступают к конструированию узлов: рассчитывают сварные швы для крепления к фаскам, назначают размеры фасок.

Работники проектных организаций, служб капитального строительства и эксплуатационных организаций (добыча, подготовка, транспортировка нефти, энергохозяйство, базы и т.д.) цехов и всех подрядных организаций несут различную степень ответственности за качество СМР и принимаемых в эксплуатацию объектов в соответствии с законодательством РФ. В зависимости от причин возможных аварий на объектах, степени их тяжести и последствий законом предусмотрена материальная, административная и уголовная ответственность.

Агрегат - укрупненный унифицированный блок технологического оборудования, органически объединенный в едином корпусе или соединяющий механически на едином основании несколько видов оборудования, выполняющих законченный процесс подготовки и транспорта нефти и газа.

Агрегатно-узловой ремонт - форма организации ремонта технологического оборудования, при которой вместо устранения возникших дефектов и неполадок заменяют целиком отдельные узлы и агрегаты, используя оборотный фонд.

Блок (Б) - транспортабельное устройство в виде совокупности оборудования, смонтированного на общем основании, вписывающееся в габариты погрузки.

Блок закрытый (БЗ) - блок с укрытием, выполненным в виде кожуха (капота), внутри которого создается микроклимат, обеспечивающий необходимые условия работы оборудования.

Бокс (Вс) - транспортабельное здание (или его часть) из легких строительных конструкций, вписывающееся в габариты погрузки.

Блок-бокс (ББ) - бокс с установленным технологическим и инженерным оборудованием.

Блочное устройство (БУ) - обобщенное понятие, включающее блоки, блок-контейнеры, боксы, блок-боксы, суперблоки максимальной заводской готовности.

Блочно-комплектное устройство (БКУ) - объект (или его) функционально законченная часть), поставляемый к месту строительства (монтажа) в виде комплекта блочных устройств.

Блок-здание (Бзд) - здание, монтируемое из блочных устройств или из блочных устройств и комплектных строительных конструкций.

Безвахтенный способ обслуживания - форма эксплуатации наземных объектов в автоматическом режиме, дистанционно.

Вахтенный способ обслуживания - форма эксплуатации технического устройства персоналом, прибывающим к месту работы сроком на 10-14 дней с постоянного местожительства - базового населенного пункта.

Индивидуальное здание - здание, предназначенное для размещения одной из нескольких одноименных технологических (энергетических) установок (агрегатов).

Жизнеобеспечение - система мероприятий и устройств, служащих для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека.

Кожух - наружное ограждение технологического оборудования, обеспечивающее нормальное функционирование последнего на открытом воздухе, изготовляемое и поставляемое совместно с оборудованием полной заводской готовности.

Коммуникационный этаж - пространство, устраиваемое в блок-зданиях для размещения коммуникаций.

Мобильная строительно-монтажная организация организационная форма комплектно-блочного метода строительства, обеспечивающая комплектацию, изготовление и транспортировку на строительную площадку блочных устройств, а также монтаж надземной части объектов и сдачу их в эксплуатацию. прочностный деформативный нефтегазовый конструкция

Модуль - унифицированный функциональный элемент, конструктивно оформленный как самостоятельное здание.

Монтаж «с колес» - метод монтажа конструкций заводского изготовления, при котором они доставляются в рабочую зону строительной площадки в определенное время и устанавливаются в проектное положение без промежуточного складирования.

Наземный объект - площадочное сооружение, составляющее часть предприятий нефтяной или газовой промышленности, пространственно ограниченное размерами генеральных планов производственной зоны и сооружений системы внешнего жизнеобеспечения.

Открытая компоновка - размещение технологического оборудования на открытой площадке с обеспечением необходимых условий для работы за счет кожухов заводского изготовления.

Ремонтные кабины - специальный передвижной инвентарь средств с набором необходимых инструментов и грузоподъемных устройств для проведения ремонтных работ на открыто устанавливаемых блочных и блочно-комплектных устройствах.

Саморазгружающийся транспортер - средство, обеспечивающее транспортировку и монтаж блочных устройств на заранее подготовленное основание без применения дополнительных крановых средств.