Реконструкция инженерных систем и сооружений

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Московский Государственный Строительный Университет"

 

 

Институт инженерно-экологического строительства и механизации

 

 

Кафедра водоснабжения

Специальность 270112

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе:

 

 

" Реконструкция инженерных систем и сооружений "

 

 

 

 

 

 

      Выполнил: студент ВиВ V-1

...

                                            Принял:  доктор технических

наук, профессор ...

 

Москва

2014 г.

Целью курсового проекта является привитие навыков гидравлического и прочностного расчета наружных водопроводных и водоотводящих (канализационных) сетей, подвергнутых реконструкции с помощью бестраншейных технологий и с использованием современных ремонтных материалов защитных покрытий (труб). 

Конкретной задачей курсового проекта является определение состояния подлежащих реновации водопроводных и водоотводящих сетей, выполнение графической части и расчетов с использованием  компьютерных программ по принятию соответствующих инженерных решений, в частности: по остаточному ресурсу трубопровода, по применению и определению оптимальных параметров реновации ветхих участков трубопроводной сети различными ремонтными материалами (защитными покрытиями), по проверке восстановленной трубопроводной системы на гидравлическую совместимость ее отдельных участков, восстановленных  различными материалами.

Объем и состав курсового проекта.

Работа оформляется в виде расчетно-пояснительной записки с эскизами водопроводных и водоотводящих сетей, пьезометрическими профилями (для водопроводных сетей) и продольными профилями (для водоотводящих сетей).

В состав записки включается также реферативная часть с описанием одного из современных методов бестраншейного восстановления или строительства трубопроводов (примерный перечень тем выдается преподавателем).

Курсовой проект выполняется по индивидуальному заданию, стандартный бланк которого содержит всю необходимую информацию об объекте (трубопроводах и ремонтном участке).

          Курсовой  проект включает два основных  раздела:

-реновация водопроводных  сетей (напорные трубопроводы);

-реновация водоотводящих  сетей (безнапорные трубопроводы).

В каждом разделе в автоматизированном и ручном режимах решается ряд специальных задач, которые позволяют оценить ситуацию на трубопроводной сети, выполняемой из различных материалов (например, сталь, чугун, железобетон, асбестоцемент, керамика, кирпич) и принять решение о целесообразности реновации тем или иным методом и ремонтным материалом (например, нанесением цементно-песчаного покрытия, наложением на внутреннюю поверхность ветхого участка трубопровода полимерного рукава, протягиванием новых полимерных труб внутрь старого трубопровода).

В записке приводятся результаты гидравлических расчетов водопроводных и водоотводящих сетей города, а также прочностных расчетов (компьютерных распечаток) и рекомендуемых ниже эскизов и текстового материала, поясняющих и обосновывающих принятые технические решения по реновации. Записка должна иметь правильно оформленный титульный лист и содержать список использованной  нормативно-технической литературы:

Руководство пользователя соответствующими автоматизированными программами выдается на практических занятиях преподавателем.

 

Раздел I: Реновация водопроводных напорных сетей.

Раздел включает два подраздела:

-реновация стальных трубопроводов (А);

-реновация асбестоцементных, чугунных  и железобетонных трубопроводов (Б).

А. Реновация стальных трубопроводов

В данном подразделе решаются 4 задачи:

1. Расчет остаточного ресурса участка ветхого стального трубопровода по толщине стенки и скорости коррозии;

2. Определение толщины внутреннего полимерного рукава по модулю упругости, обеспечивающей несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «сталь + полимерный рукав (ПР)»;

3. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ).

4. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструкций «сталь + ПР», «сталь + ЦПП» и «сталь + ПЭ» с построением пьезометрического профиля для оценки гидравлической совместимости нового (восстановленного) участка с действующим трубопроводом.

Б. Реновация асбестоцементных, чугунных и железобетонных трубопроводов

В данном подразделе решаются 3 задачи:

1. Определение толщины и модуля упругости защитного покрытия (внутреннего полимерного рукава), обеспечивающего несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для двух альтернативных случаев: ненарушения и нарушения несущей способности ветхого трубопровода;

2. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ).

3. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструкций «материал трубопровода + ПР», «материал трубопровода + ЦПП» и «материал трубопровода + ПЭ»  с построением пьезометрического профиля для оценки гидравлической совместимости нового (восстановленного) участка с действующим трубопроводом по величинам потерь напора.

 

Раздел  II: Реновация водоотводящих безнапорных сетей.

В данном разделе объектами реновации являются 5 типов безнапорных трубопроводов, а именно: асбестоцементный, железобетонный, чугунный, керамический и кирпичный.

В данном разделе решаются 3 задачи:

1. Определение толщины и модуля упругости защитного покрытия (внутреннего полимерного рукава), обеспечивающего несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для случаев ненарушения и нарушения несущей способности участка трубопровода;

2. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ).

3. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструкций «материал трубопровода + ПР», «материал трубопровода + ЦПП» и «материал трубопровода + ПЭ»  с оценкой гидравлической совместимости нового (восстановленного) участка с действующим трубопроводом по величинам абсолютных скоростей течения сточной жидкости на отдельных участках.

 

Типовой пример выполнения работы с рекомендациями

пользования автоматизированными программами

 

1. Общие условия и исходные данные для проектирования

по разделу I, подразделу А: «Реновация стальных трубопроводов»

 

Задача 1: определение остаточного ресурса стального трубопровода

Требуется с помощью стандартной автоматизированной программы «Resours» определить остаточный ресурс (в годах) ветхого участка стального трубопровода определенной длины по остаточной толщине стенки и по скорости роста отдельного дефекта соответственно для  двух случаев: при воздействии общей коррозии и при язвенной (питтинговой) коррозии при следующих исходных данных (таблица 1):

Таблица 1

внешний диаметр участка трубопровода, м	1,4
глубина залегания трубопровода (от поверхности земли до лотка), м	5,1
высота грунтовых вод над лотком трубы, м	2,2
внутреннее давление воды в трубопроводе, м вод. ст. или т/ м2	54,2
проектная (начальная) толщина стенки трубопровода, мм	12,3
остаточная толщина стенки трубопровода (по данным диагностики), мм	7,2
продолжительность эксплуатации трубопровода до момента диагностирования, т.е. измерения остаточной толщины стенки, год	14
объемный вес материала трубы, т/м3	7,72
объемный вес грунта, т/м3	1,85
объемный вес транспортируемой воды,  т/м3	1,05
глубина дефекта в зоне максимальных повреждений, мм	4,5
наибольший размер (диаметр) коррозионной язвы по верхней кромке дефекта, мм	6,1
фактическое время с момента появления дефекта (по данным диагностики), год	3,2

 

Задача 2: определение толщины и модуля упругости полимерного рукава в трубной конструкции «сталь + полимерный рукав (ПР)»

Требуется с помощью стандартной автоматизированной программы «Rukav» определить толщину ремонтного покрытия – внутреннего полимерного рукава, обеспечивающего на ремонтном участке стального трубопровода несущую способность трубной конструкции при заданном модуле упругости ремонтного покрытия и заданной остаточной толщине стенки при следующих параметрах (кнопка «Исходные данные», таблица 2):

Таблица 2

-внешний диаметр участка трубопровода, м	1,4
-глубина залегания трубопровода (от поверхности земли  до лотка), м	5,1
-высота грунтовых вод над  лотком трубы, м	2,2
-внутреннее давление воды  в  трубопроводе, м вод. ст. или т/ м 2	54,2
-проектная (начальная) толщина стенки  трубопровода,  мм	12,3
-остаточная толщина стенки трубопровода (по данным диагностики),  мм	7,2
-проектная толщина полимерного  рукава, мм	5,8
-объемный вес материала трубы, т/м3	7,75
-объемный вес грунта, т/м3	1,85
-объемный вес транспортируемой  воды, т/м3	1,05
-усредненный объемный вес полимерного  рукава, т/м3	1,85

После введения представленной информации нажимается кнопка «Сохранить», которая расположена рядом с кнопкой исходные данные.

Значение модуля упругости полимерного рукава также вносится в программу (кнопка «Справочные данные по прочностным характеристикам»). При этом диапазон модуля упругости полимерного рукава 100000 – 500000 т/м2, а диапазон толщины полимерного рукава 0,001 – 0,05 м.

В рассматриваемом примере модуль упругости принят равным 250000 т/м2 (остальная справочная информация изменению не подлежит). В каждом конкретном задании величина модуля упругости задается в исходных данных (таблица 3). После внесения информации  по модулю упругости нажимается кнопка «Сохранить».

Таблица 3

модуль упругости полимерного рукава, т/м2

300 000

 

Задача 3: определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения

 цементно-песчаного  покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой  трубы (ПЭ).

Требуется в зависимости от исходного диаметра трубопровода и результатов ранее выполненного прочностного расчета по программе ««Resours» принять решение об альтернативных «полимерному рукаву» методах реновации и потенциальном ремонтном материале, например, подобрав толщину защитного цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и диаметр полиэтиленовой трубы, протаскиваемой внутрь ветхого ремонтного участка трубопровода (по рекомендациям ГОСТ и других нормативно-технических документов) .

При нулевом ресурсе ремонтного участка трубопровода нанесение слоя  ЦПП неприемлемо, так как прочностные параметры трубопровода нарушены. В остальных случаях нанесение ЦПП целесообразно для продления срока службы трубопровода. В этих случаях толщина слоя ЦПП принимается в зависимости от диаметра (таблица 4):

Таблица 4.

Диаметр трубопровода, м	Толщина слоя ЦПП, м
До 0,15	0,004
от 0,15 до 0,3	0,005
от 0,35 до 0,4	0,006
от 0,4 до 0,7	0,007
0,8	0,009
0,9	0,01
1,0	0,011
от 1,2  до 1,4	0,012
1,6 и более	0,014

Стандартные наружные диаметры, толщины стенок и внутренние диаметры полиэтиленовых труб низкого давления ПНД (высокой плотности) представлены ниже (таблица 5):

Таблица 5.

Наружный диаметр, м	Толщина стенки, м	Внутренний диаметр, м
0,125	0,0049	0,125 – 0,0049х2 = 0,1152
0,14	0,0054	0,14 – 0,0054х2 = 0,1292
0,16	0,0062	0,16 – 0,0062х2 = 0,1476
0,18	0,007	0,18 – 0,007х2 = 0,166
0,2	0,0077	0,2 – 0,0077х2 = 0,1846
0,225	0,0087	0,225 – 0,0087х2 = 0,2076
0,25	0,0097	0,25 – 0,0097х2 = 0,2306
0,28	0,0108	0,28 – 0,0108х2 = 0,2584
0,315	0,0122	0,315 – 0,0122х2 = 0,2906
0,355	0,0137	0,355 – 0,0137х2 = 0,3276
0,4	0,0154	0,4 – 0,0154х2 = 0,37
0,45	0,0174	0,45 – 0,0174х2 = 0,4152
0,5	0,0193	0,5 – 0,0193х2 = 0,4614
0,56	0,0216	0,56 – 0,0216х2 = 0,5168
0,63	0,0243	0,63 – 0,0243х2 = 0,5814
0,71	0,0274	0,71 – 0,0274х2 = 0,6552
0,8	0,0308	0,8 – 0,0308х2 = 0,7384
0,9	0,0347	0,9 – 0,0347х2 = 0,8306
1,0	0,0385	1,0 – 0,0385х2 = 0,923
1,2	0,0462	1,2 – 0,0462х2 = 1,1076