Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8636:2011 về công trình thủy lợi - Đường ống áp lực bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật

• Số hiệu: TCVN8636:2011
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2011

r/d	C*
50	0,30
100	0,22
200	0,18
300	0,16

6.10 Đối với những đoạn ống có đường kính thay đổi (hình côn), kiểm tra ổn định theo công thức (9):

trong đó:

N là tổng các lực dọc trục:        ;

s_kpx, s_kpz, s_z tính theo r*

Hệ số m lấy bằng 0,495

Hình 1 - Sơ đồ đoạn ống hình côn

...

...

...

trong đó:

m = 0,67;

n = 1,10;

k = 1,10 đến 1,20 ;

P_H là áp lực bên ngoài, MPa ;

R_H là ứng suất chảy của vật liệu, MPa ;

C là hệ số ứng suất, chọn như sau:

- Khi tính ứng suất pháp: C = 1,0 ;

...

...

...

f₀ = 0,003.r;

r là bán kính trung bình của đường ống, cm;

y_max là khoảng cách lớn nhất từ trọng tâm của vành đai tăng cứng đến điểm xa nhất của nó, cm;

l_od là chiều dài, cm:

l_od = 1,56

d là chiều dày vỏ ống, cm;

a là chiều rộng của đai tiếp xúc với đường ống, cm;

F_k, J_k, R_k là diện tích, mô men quán tính và bán kính đi qua trọng tâm của vành đai tăng cứng có kể đến sự tham gia của vỏ ống theo chiều dài l_od:

P_kp = 3.E.J

...

...

...

l là khoảng cách các vành đai tăng cứng, cm;

m là hệ số poat xông: m = 0,3.

6.12 Kiểm tra ổn định những đoạn ống nằm trong khối bê tông chịu áp lực nước thấm hay áp lực trong khi thi công bê tông theo công thức (12):

trong đó:

n là hệ số vượt tải: n = 1,2;

m_c = 0,8;

m = 0,75;

Hệ số điều chỉnh x lấy theo bảng B.4 phụ lục B.

...

...

...

7 Chế tạo đường ống áp lực

7.1 Các đường ống áp lực bằng thép trong công trình thủy lợi, thủy điện đặt tự do phải được chế tạo phân đoạn và liên kết bằng những khớp bù co giãn.

7.2 Mỗi đoạn đường ống thẳng giữa hai mố néo phải được đặt trên các mố đỡ trung gian và phải có một khớp bù co giãn.

7.3 Đối với những đường ống thiết kế phân đoạn có đường kính thay đổi, đoạn chuyển tiếp từ đường kính này sang đường kính khác phải thực hiện bằng một đoạn ống hình côn, có chiều dài tối thiểu đảm bảo góc côn không lớn hơn 70.

7.4 Khi thay đổi chiều dầy thành ống, đường kính ngoài của đường ống tại đoạn thay đổi phải được giữ nguyên. Việc chuyển tiếp từ chiều dầy này sang chiều dầy khác phải thực hiện liên tiếp theo từng bậc từ 1 mm đến 2 mm.

7.5 Chiều dầy thành ống được chọn tăng lên so với chiều dầy tính toán theo quy định như sau:

a) Tăng thêm 1 mm cho các đường ống không bị bào mòn bởi phù sa và sự phá hoại của sinh vật trong nước;

b) Tăng thêm từ 2 mm đến 3 mm cho các đường ống có sự bào mòn bởi phù sa và sự phá hoại của sinh vật trong nước.

7.6 Phân cấp các đường hàn của đường ống theo quy định sau:

...

...

...

b) Các đường hàn ngang đối với công trình từ cấp II đến cấp đặc biệt là đường hàn cấp I, đối với công trình cấp III và cấp IV là đường hàn cấp II. Các đường hàn ở đai tăng cứng, đai mố néo, mố đỡ trung gian, mối bù co giãn cửa kiểm tra là đường hàn cấp II. Còn lại là đường hàn cấp III;

c) Chất lượng các loại đường hàn (cấp I, cấp II, cấp III) quy định trong bảng F.1 phụ lục F;

7.7 Kiểm tra chất lượng đường hàn phải tuân theo tiêu chuẩn hiện hành. Khối lượng công tác kiểm tra chất lượng đường hàn quy định như sau:

a) Đối với đường hàn cấp I:

1) Siêu âm: kiểm tra 100 % chiều dài đường hàn ;

2) Soi quang tuyến:

- Không nhỏ hơn 25 % chiều dài đường hàn và không ít hơn 480 mm;

- Kiểm tra 100 % các điểm giao nhau của mối hàn dọc và mối hàn ngang;

b) Đối với đường hàn cấp II:

...

...

...

- Soi quang tuyến (hoặc chụp X quang): kiểm tra không nhỏ hơn 10 % chiều dài đường hàn và không ít hơn 240 mm.

c) Phương pháp kiểm tra khuyết tật đường hàn bằng siêu âm phải tuân theo tiêu chuẩn hiện hành.

7.8 Dung sai cho phép khi chế tạo, lắp ráp đường ống áp lực bằng thép quy định trong bảng G.1 phụ lục G.

7.9 Tại những vị trí trục tim của đường ống thay đổi đồng thời theo hai phương thẳng đứng và phương nằm ngang thì tại những vị trí ấy đường ống phải được thiết kế chế tạo bằng một khuỷu cong trong không gian 3 chiều.

7.10 Những khuỷu cong được chia thành nhiều đoạn ống nối lại với nhau theo góc ở tâm bán kính cong, chiều dài mỗi đoạn không nhỏ hơn 300 mm.

7.11 Bán kính cong của tâm các khuỷu cong không nhỏ hơn 3 lần đường kính trong của khuỷu.

7.12 Khi thiết kế các đoạn ống lắp nối của đường ống cần kết hợp kích cỡ của thép tấm với các quy định về vị trí các đường hàn dọc, hàn ngang đảm bảo sao cho:

a) Đối với những đường ống có đường kính lớn, các đoạn ống lắp nối được chế tạo gồm nhiều tấm thép ghép lại. Khoảng cách theo chu vi ống giữa các đường hàn dọc của các tấm kề nhau là a không được nhỏ hơn 5 lần chiều dầy vỏ ống, xem hình H.1 phụ lục H;

b) Các đai tăng cường hàn cách đường hàn ngang theo chu vi ống một khoảng không được nhỏ hơn 100 mm;

...

...

...

d) Các đường hàn cốt ống phải vát cạnh, góc vát 600, phần nhô lên mặt trong cột ống không quá 3 mm;

e) Các vành đai phải đặt cách đường hàn ngang của cột ống một đoạn là c, xem hình H.2 phụ lục H và thoả mãn điều kiện c .

8 Thử nghiệm đường ống áp lực

8.1 Thử nghiệm đường ống áp lực còn gọi là thí nghiệm áp lực nước trong đường ống hay thử nghiệm thủy lực đường ống. Quy trình và sơ đồ thử nghiệm thủy lực đường ống được lập đồng thời với đồ án thiết kế.

8.2 Sơ đồ thí nghiệm thủy lực đường ống gồm 2 loại do thiết kế quy định gồm:

- Sơ đồ thử phân đoạn;

- Sơ đồ thử tổng thể.

Việc lựa chọn sơ đồ thử cần căn cứ vào đặc điểm bố trí chung, sự phân bố nội áp của toàn tuyến đối với những tuyến đường ống dài, nội áp trong các đoạn thay đổi lớn cần chọn loại sơ đồ thử phân đoạn.

8.3 Trị số áp lực thử nghiệm tối thiểu thực hiện theo quy định tại phụ lục I.

...

...

...

trong đó:

g = 9,81 t/m^3;

H_0max là cột nước tĩnh lớn nhất của đường ống, m, được xác định từ cao trình mực nước tĩnh lớn nhất đầu đường ống (Ñ_Tlmax) và cao trình đường ống vào tuabin (Ñtô):

H_0max = Ñ_Tlmax - Ñ_tô

8.5 Công tác chuẩn bị thử nghiệm, hồ sơ tài liệu và qui trình thử nghiệm được lập phải phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành về thử nghiệm đường ống áp lực bằng thép.

8.6 Các đoạn ống rẽ nhánh cần được thử nghiệm thủy lực tại cơ sở chế tạo. Trường hợp những đoạn ống rẽ nhánh lớn, chịu áp lực cao, cần tiến hành thử nghiệm trên mô hình. Số liệu thực đo về hệ số an toàn áp lực khi phá hủy (nổ vỡ) không được nhỏ hơn 3.

9 Sơn bảo vệ đường ống áp lực

9.1 Toàn bộ bề mặt kim loại của đường ống áp lực và các cấu kiện ở chế độ làm việc tĩnh đều phải được sơn bảo vệ để chống lại sự ăn mòn và han rỉ trong quá trình đường ống vận hành.

...

...

...

9.3 Sơn phủ mặt trong của đường ống phải đảm bảo độ bền va đập, độ cứng, độ bóng trong điều kiện dòng chảy có vận tốc lớn hơn 10 m/s với các thành phần hạt, thành phần hóa học của nước do cơ quan thiết kế cung cấp.

9.4 Sơn phủ mặt ngoài của đường ống và các cấu kiện của đường ống phải chịu được nhiệt độ đến 80^oC và sự thay đổi nhiệt độ ± 50 ^oC không xuất hiện các vết rạn, nứt,… hoặc bong rộp.

9.5 Vật liệu sử dụng để sơn phủ bảo vệ bề mặt phải có đủ nhãn mác, đúng chủng loại và chỉ tiêu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế. Trước khi sơn phủ, bề mặt đường ống phải được làm sạch theo đúng quy trình. Phải thực hiện theo đúng quy trình sơn phủ và quy trình bảo dưỡng sơn do thiết kế quy định.

10 Hệ thống quan trắc đường ống áp lực

10.1 Tất cả những tuyến đường ống áp lực của các công trình thủy điện từ cấp III đến cấp đặc biệt đều phải có hệ thống quan trắc để đo độ dịch chuyển theo các phương của mố néo, mố đỡ trung gian và chuyển vị của đường ống.

10.2 Hệ thống mốc quan trắc bao gồm các thiết bị quan trắc và các mốc quan trắc. Đối với thiết bị quan trắc đặt cố định phải được che chắn bảo vệ tránh sự tác động của mưa nắng và môi trường xung quanh. Mốc quan trắc phải được chế tạo bằng vật liệu không han rỉ và phải được định vị chắc chắn ở các vị trí thuận tiện cho việc đo đạc, kiểm tra định kỳ.

10.3 Số lượng các mốc quan trắc của tuyến đường ống áp lực quy định như sau:

a) Đường ống áp lực có đường kính trong D₀ dưới 2 m; mỗi mố néo và mố đỡ trung gian phải đặt một mốc quan trắc. Mỗi khớp bù co giãn đặt 1 thước chỉ báo độ co giãn của đường ống. Trường hợp đường ống không cắt đoạn giữa 2 mố néo liên tiếp đặt một mốc quan trắc gắn vào đường ống;

b) Đường ống áp lực có đường kính trong D₀ lớn hơn 2 m; mỗi mố néo, mố đỡ trung gian đặt 2 mốc quan trắc theo phương ngang ở 2 phía của đường ống. Mỗi khớp bù co giãn đặt 2 thước chỉ báo độ co giãn của đường ống không cắt đoạn. Giữa 2 mố néo liên tiếp đặt một mốc gắn vào đường ống.

...

...

...

PHỤ LỤC A
(Quy định)

XÁC ĐỊNH CÁC LỰC TÁC ĐỘNG LÊN ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÁC MỐ CỦA NÓ (CÁC GIÁ TRỊ Ai)

Bảng A.1

Tên của lực tác dụng

Công thức tính toán

Dấu của lực tác dụng

Bộ phận được kể đến khi tính toán

Đoạn trên

Đoạn dưới

...

...

...

Ống liên tục

Trạng thái nhiệt độ

Vỏ của đường ống

Mố néo mố đỡ trung gian

Vỏ của đường ống

Mố néo mố đỡ trung gian

Tăng

Giảm

Tăng

...

...

...

a) Hướng tác dụng theo phương dọc ống:

1. Trọng lượng kết cấu thép của đường ống

+

+

+

+

*

*

...

...

...

*

2. Áp lực của nước tác dụng lên mặt bích thử

±

±

±

±

*

*

...

...

...

*

3. Áp lực của nước tác dụng lên đoạn ống có đường kính thay đổi

±

±

±

±

*

*

...

...

...

*

4. Áp lực của nước tác dụng lên đoạn ống cong.

+

+

-

-

*

*

...

...

...

*

5. Áp lực của nước tác dụng lên mặt mút mối bù co giãn

+

+

-

-

*

*

...

...

...

6. Lực ma sát của nước lên thành ống

+

+

+

+

*

*

...

...

...

*

7. Lực ma sát trong mối bù co giãn

+

-

-

+

*

*

...

...

...

8. Lực ma sát ở mố đỡ trung gian khi nhiệt độ thay đổi

+

-

-

+

*

*

...

...

...

*

9. Lực ly tâm khi nước chảy ở đoạn ống cong

+

+

-

-

*

*

...

...

...

*

10. Lực do biến dạng ngang

-

-

+

+

...

...

...

*

11. Lực do biến dạng ngang khi độ dày thành ống thay đổi

-

-

+

+

...

...

...

*

12. Lực do nhiệt độ thay đổi

+

-

-

+

...

...

...

*

13. Lực do nhiệt độ thay đổi khi độ dày thành ống thay đổi

+

-

-

+

...

...

...

*

b) Hướng tác dụng theo phương pháp tuyến:

1. Thành phần kết cấu thép đường ống

+

+

+

+

*

...

...

...

*

2. Thành phần trọng lượng nước đường ống

+

+

+

+

*

...

...

...

*

c) Hướng tác dụng theo phương bán kính:

Áp lực nước bên trong

+

+

+

+

...

...

...

*

*

*

d) Hướng tác dụng theo phương đứng:

1.Trọng lượng kết cấu thép đường ống

G_TP = g_st.L_i

+

+

+

...

...

...

*

*

2. Trọng lượng nước trong ống

G_w = g_wF_TP.L_i

+

+

+

...

...

...

*

*

3. Trọng lượng mố đỡ trung gian

G_ÕP = V_Õg_on

+

+

+

...

...

...

Tính mố đỡ trung gian

4. Trọng lượng mố néo

G_aP = V_ag_on

+

+

+

+

*

...

...

...

*

e) Hướng tác dụng theo phương ngang:

1. Thành phần nằm ngang của trọng lượng nước trong ống

-

-

-

-

...

...

...

*

2. Áp lực chủ động của đât

R (theo tiêu chuẩn)

...

...

...

CHÚ THÍCH 1: Các đại lượng trong các công thức ghi trong bảng như sau:

g_st là trọng lượng kết cấu thép 1 m đường ống, t/m;

g_w là trọng lượng nước trong 1 m đường ống, t/m;

D₀, D₀₁, D₀₂ là đường kính trong của các đoạn ống, m;

D₁, D₂ là đường kính trong, đường kính ngoài của mặt mút mối bù, m;

j là góc nghiêng trục đường ống, độ;

g_w là khối lượng riêng của nước, t/m^3;

...

...

...

b_k là chiều dài vòng chèn làm kín của mối bù co giãn, m;

M_k là hệ số ma sát trong mối bù: M_K = 0,3;

L_k là khoảng cách giữa các mố đỡ trung gian, m;

F là hệ số ma sát của mố đỡ trung gian;

V là vận tốc nước trong ống, m/s;

m là hệ số Poat xông m = 0,3;

s_z là ứng suât vòng do áp lực bên trong gây ra đối với đường ống, MPa ;

F_0dl là diện tích tiết diện ngang của đường ống thép, m^2;

E là mô đuyn đàn hồi của thép : E = 0,21x10^6 MPa ;

...

...

...

L_i là chiều dài các đoạn ống, m;

g là gia tốc trọng trường : g = 9,81 m/s^2;

CHÚ THÍCH 2:

a) Đối với các lực dọc trục và lực nằm ngang mang dấu (+) khi tác dụng về đoạn ống phía sau theo chiều dòng chảy và dấu (-) khi tác dụng về lực phía trước, xem hình B.1;

b) Với vận tốc bình thường, lực A6 không tính đến;

c) Khi đường kính nhỏ A4 được tính theo đường kính và cột áp tại trung tâm khuỷu nối ống.

Hình A.1 – Sơ đồ xác định dấu của lực tác dụng

...

...

...

HỆ SỐ DÙNG TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Bảng B.1 - Hệ số C chuyển đổi từ cường độ chính sang cường độ tiêu chuẩn

Loại vật liệu

Trạng thái ứng suất

Hệ số C

Thép các bon và thép hợp kim thấp

- Kéo, nén, uốn

- Cắt

- Ép mặt đầu

...

...

...

- Ép tiếp xúc đường

- Ép tiếp xúc khít mặt

1,0

0,6

1,5

3,3

2,2

1,0

Kim loại ở các mối hàn đối đầu

...

...

...

- Cắt

1,0

0,6

Kim loại ở các mối hàn góc

- Kéo, nén, uốn

- Cắt

0,7

0,7

...

...

...

Vật liệu

Hệ số K đối với s_ch

Hệ số K đối với s_B

Thép các bon:

- Khi s_ch £ 240 MPa

- Khi s_ch > 240 MPa

0,90

0,85

...

...

...

0,68

0,64

Thép cán hợp kim thấp

0,85

0,64

Thép cán nhiệt luyện

0,80

0,60

Đường hàn loại I

...

...

...

Đường hàn loại II

0,75

0,57

Đường hàn loại III

0,65

0,50

Bảng B.3 - Hệ số vượt tải khi tính toán đường ống, mố néo và mố đỡ trung gian

Tên tải trọng

...

...

...

1. Áp lực thủy tĩnh

1,0

2. Áp lực nước va

1,2

3. Trọng lượng kết cấu thép đường ống

1,1

4. Trọng lượng nước trong ống

1,0

5. Lực ma sát ở mố đỡ trung gian

...

...

...

6. Lực ma sát ở mối bù co giãn

1,2

7. Biến dạng ngang

1,0

8. Tải trọng do nhiệt độ gây ra

1,0

9. Áp lực khí quyển bên ngoài, bên trong phát sinh chân không

1,2

10. Tải trọng do lún không đều

...

...

...

11. Áp lực nước thấm ngoài ống

1,2

12. Áp lực khi đổ bê tông chèn

1,2

13. Tải trọng tạm thời khi vận chuyển

1,2

14. Áp lực thử nghiệm thủy lực

1,0

15. Tải trọng do động đất

...

...

...

16. Tải trọng phát sinh khi lắp ráp

1,0

17. Áp lực không khí bên ngoài khi bên trong chân không do đường ống tháo cạn (ống thông hơi hỏng)

1,0

Bảng B.4 - Hệ số điều chỉnh z trong trường hợp s_KPZ > 0,5. s_T

z

...

...

...

z

z

0,500

0,500

1,000

1,200

...

...

...

0,708

1,900

0,957

0,504

0,600

0,575

0,958

1,300

0,875

...

...

...

2,000

0,964

0,482

0,700

0,640

0,914

1,400

0,900

0,643

...

...

...

0,971

0,463

0,800

0,700

0,875

1,500

0,913

0,608

2,200

...

...

...

0,445

0,900

0,750

0,833

1,600

0,925

0,578

2,300

0,986

...

...

...

1,000

0,800

0,800

1,700

0,938

0,551

2,400

0,993

0,414

...

...

...

0,825

0,750

1,800

0,950

0,528

2,500

1,000

0,400

...

...

...

ĐƯỜNG KÍNH TIÊU CHUẨN VÀ CHIỀU DÀY CẤU TẠO NHỎ NHẤT CHO PHÉP CỦA THÀNH ỐNG

Bảng C.1

Đường kính ngoài DH quy ước

mm

Đường kính trong D_O quy ước

mm

Chiều dày d nhỏ nhất mm

Đường kính ngoài D_H quy ước

mm

...

...

...

mm

Chiều dày d nhỏ nhất

mm

620

600

6

4 040

4 000

10

...

...

...

700

8

4 240

4 200

12

820

800

8

4 440

...

...

...

12

920

900

8

4 640

4 600

12

1 020

1 000

...

...

...

4 840

4 800

12

1 120

1 100

8

5 040

5 000

12

...

...

...

1 200

8

5 240

5 200

12

1 320

1 300

8

5 440

...

...

...

12

1 430

1 400

8

5 640

5 600

12

1 530

1 500

...

...

...

5 840

5 800

12

1 630

1 600

10

6 040

6 000

12

...

...

...

1 700

10

6 240

6 200

14

1 840

1 800

10

6 440

...

...

...

14

1 940

1 900

10

6 650

6 600

14

2 040

2 000

...

...

...

6 850

6 800

14

2 140

2 100

10

7 050

7 000

14

...

...

...

2 200

10

7 550

7 500

14

2 340

2 300

10

8 050

...

...

...

14

2 440

2 400

10

9 050

9 000

14

2 540

2 500

...

...

...

9 550

9 500

14

2 640

2 600

10

10 050

10 000

14

...

...

...

2 700

10

10 550

10 500

16

2 840

2 800

10

11 050

...

...

...

16

2 940

2 900

10

11 550

11 500

16

3 040

3 000

...

...

...

12 050

12 000

16

3 240

3 200

10

12 550

12 500

16

...

...

...

3 400

10

13 050

13 000

16

3 640

3 600

10

13 550

...

...

...

16

3 840

3 800

10

14 050

14 000

16

PHỤ LỤC D
(Quy định)

...

...

...

Bảng D.1

Đơn vị tính: m

Đường kính ngoài m

Chiều dầy vỏ ống d

mm

6

8

10

12

...

...

...

16

18

20

22

24

26

28

30

32

...

...

...

6,0

...

...

...

1,53

3,0

6,0

12,6

...

...

...

...

...

...

4,0

6,0

10,8

20,0

...

...

...

2,54

3,6

5,4

7,2

...

...

...

18,0

...

...

...

2,7

4,5

6,0

8,0

12,0

16,5

...

...

...

3,64

1,8

3,0

4,5

...

...

...

9,0

12,0

16,0

...

...

...

1,8

3,0

4,5

6,0

8,0

10,8

12,6

20,0

...

...

...

4,64

2,0

4,0

...

...

...

7,2

8,0

10,8

14,0

18,0

...

...

...

2,0

3,6

5,0

7,2

8,0

10,0

12,6

...

...

...

16,5

5,64

2,0

2,0

...

...

...

5,4

7,5

9,0

10,8

14,0

15,5

18,0

...

...

...

1,8

2,0

3,6

5,4

7,5

9,0

10,0

...

...

...

14,0

16,5

20,0

6,65

2,0

...

...

...

4,0

6,0

8,0

9,0

10,8

12,6

14,4

18,0

...

...

...

3,0

4,0

5,4

8,0

9,0

...

...

...

12,6

14,4

16,5

20,0

PHỤ LỤC E
(Tham khảo)

TÍNH TOÁN SỨC BỀN, ỔN ĐỊNH CỦA ĐƯỜNG ỐNG THÉP VÀ CÁC PHỤ KIỆN

E.1 Tính toán bền ứng suất bên trong vỏ đường ống áp lực bằng thép

E.1.1 Tại tiết diện chính giữa khoảng nhịp (L_k/2)

...

...

...

Khi trị số < 5%.Hp thì bỏ qua:

b) Thành phần ứng suất pháp dọc trục ống (vuông góc với tiết diện), s_x, MPa, xác định theo công thức (E.2)

c) Thành phần ứng suất pháp theo phương hướng kính, s_y, MPa, xác định theo công thức (E.3)

s_y = -g.H_p                                                           (E.3)

trong các công thức (E.1), (E.2), (E.3):

g là tỷ trọng của nước: g = 0,0001 MPa/cm ;

...

...

...

åA_i là tổng các lực dọc trục, hN;

a là góc ấn định vị trí trên tiết diện, độ (^o);

j là góc nghiêng trục ống, độ (^o); F_0d là diện tích tiết diện ống, cm^2;

W_0d là mô men chống uốn của ống: W0d » ;

D_tb là đường kính trung bình của tiết diện, cm;

d là chiều dầy vỏ ống, cm;

M_u là mô men uốn tại tiết diện tính toán, hN.cm:

- Tại tiết diện giữa nhịp:

- Tại tiết diện giữa nhịp có mối bù co giãn:

...

...

...

L_K: khoảng cách nhịp, cm.

E.1.2 Tại tiết diện có vành đai tăng cứng

a) Thành phần ứng suất pháp theo chu vi tiết diện s_zl, MPa, tính theo công thức (E.1);

b) Thành phần ứng suất pháp dọc trục ống (vuông góc với tiết diện) s_x, MPa, xác định theo công thức (E.2);

c) Thành phần ứng suất pháp theo phương hướng kính s_y, MPa, xác định theo công thức (E.3);

d) Thành phần ứng suất cục bộ do vành đai gây ra theo phương dọc trục s_x3, MPa, xác định theo công thức (E.4):

s_x3 = ± 1,82.b₁. s_z1                                             (E.4)

trong đó:

Giá trị M_u tính tại vị trí tiết diện tính toán;

...

...

...

F'_k là diện tích tiết diện ngang của vành đai không kể đến đoạn vỏ ống tham gia, cm^2;

r₀ là bán kính trong của ống, cm: r₀ = D₀/2 ;

a là bề rộng tiếp xúc giữa đai với vỏ ống lấy theo quy định ở hình E.1:

Các ký hiệu khác theo chú thích tại E.1.1.

Hình E.1 – Sơ đồ xác định bề rộng tiếp xúc a giữa đai với vỏ ống

E.1.3 Tại tiết diện kế cận vành đai mố đỡ trung gian

a) Thành phần ứng suất pháp theo chu vi tiết diện, s_zl, MPa, tính theo công thức (E.1);

...

...

...

c) Thành phần ứng suất pháp theo phương hướng kính, s_y, MPa, xác định theo công thức (E.3);

d) Thành phần ứng suất tiếp, t_xz, MPa, do lực cắt gây ra trong mặt phẳng xoz, xác định theo công thức (E.6)

trong đó:

Q = q.L_k, hN;

q là tải trọng phân bố, hN/m;

L_k là chiều dài nhịp giữa các mố đỡ trung gian, m;

F_0d là diện tích tiết diện ống, cm^2;

a là góc qui ước trên tiết diện ống, xem hình E.2.

...

...

...

Hình E.2 – Sơ đồ xác định góc quy ước a trên tiết diện ống

E.1.4 Tại tiết diện trong vành đai mố đỡ trung gian

a) Thành phần ứng suất pháp theo chu vi tiết diện ống do phản lực của vành đai gây ra, MPa, xác định theo công thức (E.7)

b) Thành phần ứng suất pháp theo phương dọc trục ống, MPa, xác định theo công thức (E.8):

c) Thành phần ứng suất hướng tâm, MPa, xác định theo công thức (E.9):

                                                    (E.9)

d) Thành phần ứng suất tiếp, t_yz, MPa, do lực cắt, T_k gây ra thuộc mặt phẳng yoz xác định theo công thức (E.10)

...

...

...

trong các công thức từ (E.7) đến (E.10):

F_k là diện tích của tiết diện ống, cm^2: F_k = F’_k + d.L_0d

F'_k là diện tích tiết diện ngang của vành đai không kể đến đoạn vỏ ống tham gia, cm^2;

L_0d là chiều dài đoạn ống tham gia chịu lực, cm:

W_k là mô men chống uốn của đai có tiết diện F_k tính theo hệ trục chính trung tâm;

M_k là mô men uốn, hN.cm và N_k là lực dọc, hN, do tải trọng Q gây ra có trị số thay đổi theo các vị trí trên vòng tròn ống:

- Tại vị trí a = 0^o và a = p:

...

...

...

R_k là bán kính đường tròn đi qua trọng tâm tiết diện đai, cm;

r là bán kính ngoài của đường ống, cm;

b là khoảng cách xác định theo hình E.3:

Hình E.3 – Sơ đồ cắt ngang đường ống tại vị trí vành đai mố đỡ trung gian

T_k là lực ngang, hN:

...

...

...

- Tại vị trí a = p/2 và a = 3p/2:               

S_x là mô men tĩnh của tiết diện vỏ ống tại vị trí góc a, cm^3:          S_x = 2. r^2_tb.d.sina;

J_x là mô men quán tính của tiết diện vỏ ống, cm^4: J_x = p.r^3_tb.d;

r_tb là bán kính trung bình của vỏ ống, cm;

Các ký hiệu khác theo chú thích tại E.1.1, E.1.2 và E.1.3.

E.2 Tính toán kiểm tra ổn định của vỏ ống khi đường ống chứa nước một nửa

Kiểm tra ổn định của vỏ ống khi đường ống chứa nước nửa theo các công thức (E.11) và (E.12):

Trong đó:

...

...

...

- Đối với tiết diện giữa nhịp:

- Đối với tiết diện mố đỡ trung gian

Các trị số N₁, M₁, N₂ và M₂ phụ thuộc vào trị số D/L_K và d/r tại các vị trí a = 0, a = p/2, được xác định theo hình E.4;

Các ký hiệu khác theo chú thích ở điều E.1.

Hình E.4 – Biểu đồ xác định các trị số N₁, M₁, N₂ và M₂

E.3 Tính toán thiết kế đoạn ống rẽ nhánh

...

...

...

E.3.1.1 Đoạn rẽ nhánh gồm các loại hình sau:

a) Ống rẽ nhánh 3 dầm (ống rẽ 3 nhánh), xem hình E.5 (a, b, c);

b) Ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong, xem hình E.6;

c) Ống rẽ nhánh chạc bên, xem hình a của E.7;

d) Ống rẽ nhánh không dầm, xem hình b của E.7;

e) Ống rẽ nhánh hình cầu, xem hình c của E.7.

Hình E.5 - Ống rẽ 3 nhánh

...

...

...

Hình E.7 - Một số dạng khác của đoạn ống rẽ nhánh

E.3.1.2 Đoạn rẽ nhánh cần được lựa chọn phù hợp với điều kiện bố trí tổng thể của công trình đảm bảo dòng chảy thuận, lưu lượng phân bố đều đặn đến các tổ máy, hệ số tổn thất thủy lực nhỏ nhất, chắc chắn và thuận tiện cho việc chế tạo lắp đặt.

E.3.1.3 Thiết kế các đoạn ống rẽ nhánh phải đảm bảo góc a không lớn hơn 12^o, góc b không lớn hơn 60^o và tỷ số R₀/R nằm trong giới hạn sau:

a) Loại không dầm chữ Y đối xứng:       từ 1,25 đến 1,30;

b) Loại không dầm rẽ nhánh bên:           từ 1,20 đến 1,35;

c) Loại không dầm 4 nhánh:                   từ 1,30 đến 1,50;

d) Loại hình cầu:                                    từ 1,30 đến 1,60

E.3.2 Tính toán lựa chọn kết cấu

...

...

...

- Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm, ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong:

- Đối với ống rẽ nhánh hình cầu:

b) Độ dầy thành ống ở khu ứng suất cục bộ đối với ống rẽ nhánh 3 dầm, ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong:

Trong đó:

P là áp lực của nước, MPa ;

R là bán kính trong của ống, cm;

...

...

...

F là hệ số mối hàn. Giá trị của F lấy như sau:

- Với hàn đối đầu hai phía: F = 0,95 ;

- Với hàn đối đầu một phía: F = 0,90;

[s]₁ và [s]₂ là cường độ tính toán của vật liệu lấy theo quy định tại 4.5 và 4.6;

K₁ là hệ số hình dạng của đoạn ống rẽ nhánh:

- Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm và ống rẽ nhánh có răng lưới hái: K₁ = 1,1;

- Đối với ống rẽ nhánh không dầm và ống rẽ nhánh hình cầu: K₁ =1,2;

- Đối với ống rẽ nhánh bên K₁ lấy theo bảng E.1

Bảng E.1 – Hệ số K₁ đối với ống rẽ nhánh bên

...

...

...

Góc b

Từ 45^o đến 50^o

Từ 50^o đến 55^o

Từ 55^o đến 60^o

0,5

1,4

1,35

1,2

0,6

...

...

...

1,45

1,4

0,7

-

-

1,5

CHÚ THÍCH:

d, D là đường kính trung bình tại giao điểm đường trục của ống chính và nhánh rẽ.

K₂ là hệ số tập trung ứng suất cạnh bên. Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm K₂ = 1,5 ¸ 2,0. Đối với ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong và ống rẽ nhánh không dầm (hình E.8), hệ số K₂ phụ thuộc vào tỷ số  và góc j, độ (^o), lấy theo bảng E.2

...

...

...

Hình E.8

Bảng E.2 - Hệ số tập trung ứng suất cạnh bên K2

j

40

50

60

70

80

...

...

...

100

120

4

-

-

-

0,10

0,22

0,34

...

...

...

0,60

6

-

0,15

0,30

0,45

0,59

0,74

0,89

...

...

...

8

0,29

0,46

0,63

0,80

0,97

1,14

1,31

1,48

...

...

...

0,57

0,77

0,96

1,15

1,35

1,54

1,73

1,93

12

...

...

...

1,07

1,29

1,51

1,72

1,94

2,16

2,37

14

1,14

...

...

...

1,62

1,86

2,10

2,34

2,58

2,71

16

1,43

1,69

...

...

...

2,21

2,48

2,74

3,00

-

18

1,71

2,00

2,28

...

...

...

2,85

-

-

-

20

2,00

2,31

2,61

2,92

...

...

...

-

-

-

c) Sử dụng phương pháp xác định độ dầy thành ống quy định ở các khoản trên có thể làm căn cứ tiến thêm một bước phân tích hoặc thí nghiệm để hiệu chỉnh. Đối với ống rẽ nhánh loại nhỏ và trung bình chịu áp lực không lớn thì không cần bước hiệu chỉnh;

d) Tính toán các chi tiết gia cường: Dầm, răng lưỡi hái, bản táp được tiến hành trên cơ sở phân tích kết cấu của chúng từ điều kiện chịu áp lực nước bên trong tác dụng lên thành ống truyền lên. Đây là một bài toán sức bền vật liệu phức tạp cần được giải quyết bằng các phương pháp tính toán gần đúng phù hợp.

PHỤ LỤC F
(Quy định)

HÌNH DẠNG ĐƯỜNG HÀN VÀ CÁC KHUYẾT TẬT BÊN NGOÀI CỦA ĐƯỜNG HÀN CẤP I, II VÀ III

Bảng F.1

Tên các khuyết tật

...

...

...

Các loại khuyết tật cho phép

Đường hàn cấp I

Đường hàn cấp II

Đường hàn cấp III

1. Các vết lõm

Không cho phép

Không cho phép

h < 0,05, d không sâu hơn 1 mm. Tổng chiều dài vết lõm £ 25% chiều dài đường hàn

...

...

...

Các khuyết tật riêng đường kính không lớn hơn 1 mm số lượng không quá 3 trên 25 cm đường hàn

Các khuyết tật riêng đường kính không lớn hơn 1 mm số lượng không quá 6 trên 25 cm đường hàn

Các khuyết tật riêng đường kính không lớn hơn 2 mm, số lượng không quá 8 trên 25 cm đường hàn

3. Các dẫy và chỗ tập trung các khuyết tật trên bề mặt

Không cho phép

1 dẫy tập trung các khuyết tật có chiều dài l < 15 mm hoặc 1 chỗ tập trung khuyết tật diện tích < 1 cm^2 trên đoạn 25 cm đường hàn

1 dẫy tập trung các khuyết tật có chiều dài l < 20 mm hoặc 1 chỗ tập trung khuyết tật diện tích nhỏ hơn cm^2 trên đoạn 25 cm đường hàn

...

...

...

Đối với hàn thủ công

d-e < 0,1.b không lớn hơn 2 mm

d-e < 0,1b không lớn hơn 2mm

d-e < 0,2b không lớn hơn 4mm

Đối với đường hàn tự động

d - b £ 0,3b

b - e £ 0,2b

...

...

...

Không cho phép

Không cho phép

Không cho phép

6. Sai lệch chiều cao mối hàn góc so với kích thước thiết kế K

K₁ - K £ 0,1.K

K₂ - K £ 0,1.K

7. Các vết nứt hàn không thấu bề ngoài theo chiều dọc và ngang ở đường hàn, các miệng hàn lõm không dầy, các chỗ đốt thủng và chỗ hở cục bộ

...

...

...

Không cho phép

Không cho phép

Không cho phép

CHÚ THÍCH: Chỉ cho phép có một trong bốn loại (tên) khuyết tật số 1, 2, 3 và 4 trên chiều dài 25 cm đường hàn.

PHỤ LỤC G
(Quy định)

TIÊU CHUẨN VỀ DUNG SAI

Bảng G.1 - Dung sai cho phép khi chế tạo, lắp ráp đường ống áp lực

Tên các sai lệch chế tạo, lắp ráp

...

...

...

Sai lệch đường kính trong trung bình đo ở đầu mỗi đoạn cốt ống lắp nối D_tb:

D_tb =

Trong đó:

- L_ngoài là chiều dài thực tế của chu vi ngoài của hình tròn đầu đoạn cốt 0.

- C₁, C₂ là chiều dầy thành ống ở 2 điểm đối diện trên cùng một đường kính.

± 3 mm

Hiệu số đường kính trong trung bình của 2 đoạn ống lắp nối với nhau

...

...

...

Hiệu số chiều rộng các tấm thép ở trong cùng một đoạn ống.

2 mm

Khe hở cục bộ giữa mép trong của vành tăng cứng với mặt ngoài của dưỡng khi kiểm tra bằng dưỡng có chiều dài 1 500 mm

2 mm trên chiều dài không quá 200 mm

Sai lệch về chiều dài l_i của đoạn cốt ống theo đường sinh

±(2mm + 0,0007.l_i)

Hiệu số chiều dài ở các đường sinh của đoạn cốt ống ở các đầu hai đường kính thẳng góc với nhau

0,0005.l_i, mm

Sai lệch khoảng cách từ vành tăng cứng đến đầu mép đoạn ống

...

...

...

Sai lệch khoảng cách giữa các vành tăng cứng

± 30 mm

Sai lệch chiều dài L của các chi tiết có hình dạng riêng (côn, cút, ba chạc…)

± (2mm + 0,0007.L)

Độ vát m của các mặt mút đoạn ống trơn

± 2 mm

Sai lệch khe hở giữa mặt trong và mặt ngoài các đoạn co giãn:

Dk

Dk1

...

...

...

± 0,1.K

± 0,2.K

Sai lệch tim ống với đường thẳng nối tâm các đoạn ống ngoài cùng trong phạm vi hai gối đỡ kề nhau L_K

0,0005.L_K, mm

Sai lệch tim mỗi đoạn ống:

- Theo bình diện

- Theo cao độ

± 5 mm

...

...

...

Độ xê dịch tâm con lăn trong gối đỡ

± 3 mm

Sai lệch của độ cao tấm đỡ con lăn của gối đỡ

± 5 mm

Sai lệch của độ nghiêng tấm đỡ con lắp của gối đỡ.

0,3 mm trên 100 mm chiều dài

Bảng G.2 - Công thức tính trị số dung sai tiêu chuẩn theo TCVN 2244-99: IT = a.i

Kết quả tính trị số dung sai lấy bằng micrômét

...

...

...

Cấp dung sai tiêu chuẩn

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

£ 500

...

...

...

10i

16i

25i

40i

64i

100i

Từ trên 500 đến 3 150

7i

10i

...

...

...

25i

40i

64i

100i

Kích thước danh nghĩa, mm

Cấp dung sai tiêu chuẩn

IT12

IT13

...

...

...

IT15

IT16

IT17

IT 18

£ 500

160i

250i

400i

640i

...

...

...

1 600i

2 500i

Từ trên 500 đến 3150

160i

250i

400i

640i

1 000i

1 600i

...

...

...

Bảng G.3 - Trị số dung sai tiêu chuẩn theo TCVN 2244-99

Đơn vị tính dung sai mm

Kích thước danh

nghĩa, mm

Cấp dung sai tiêu chuẩn

IT11

IT12

IT13

...

...

...

IT15

IT16

IT17

IT 18

Từ 50 đến 80

0,19

0,30

0,46

0,74

...

...

...

1,90

3,00

4,60

Từ 80 đến 120

0,22

0,35

0,54

0,87

1,40

...

...

...

3,50

5,40

Từ 120 đến 180

0,25

0,40

0,63

1,00

1,60

2,50

...

...

...

6,30

Từ 180 đến 250

0,29

0,48

0,72

1,15

1,85

2,90

4,60

...

...

...

Từ 250 đến 315

0,32

0,52

0,81

1,30

2,10

3,20

5,20

8,10

...

...

...

0,36

0,57

0,89

1,55

2,30

3,60

5,70

8,90

Từ 400 đến 500

...

...

...

0,63

0,97

1,75

2,50

4,00

6,30

9,70

Từ 500 đến 630

0,44

...

...

...

1,10

2,00

2,80

4,40

7,00

11,00

Từ 630 đến 800

0,50

0,80

...

...

...

2,30

3,20

5,00

8,00

12,50

Từ 800 đến 1 000

0,56

0,90

1,40

...

...

...

3,60

5,60

9,00

14,00

Từ 1 000 đến 1 250

0,66

1,05

1,65

3,10

...

...

...

6,60

10,50

16,50

Từ 1 250 đến 1 600

0,78

1,25

1,95

3,70

5,00

...

...

...

12,50

16,50

Từ 1 600 đến 2 000

0,92

1,50

2,30

4, 40

6,00

9,20

...

...

...

23,00

Từ 2 000 đến 2 500

1,10

1,75

2,80

5,40

7,00

11,00

17,50

...

...

...

Từ 2 500 đến 3 150

0,19

2,10

3,30

0,74

8,60

13,50

21,00

33,00

...

...

...

PHỤ LỤC H
(Tham khảo)

SƠ ĐỒ VỊ TRÍ CÁC ĐƯỜNG HÀN

Hình H.1 - Khoảng cách a của các đường hàn dọc

CHÚ THÍCH:

1) Đường hàn dọc nằm trong I, II, III và IV;

2) Đường hàn ngang cách đai là c.

Hình H.2 - Vị trí các đường hàn dọc của các đường ống lắp nối

...

...

...

TRỊ SỐ ÁP LỰC THỬ NGHIỆM TỐI THIỂU

Bảng I.1

Trị số áp suất P tính theo áp suất tĩnh P₀ của đường ống

Phạm vi cột nước trạm thủy điện

< 40 m

Từ 40 m đến 100 m

> 100 m

Trị số áp suất nước va dương lớn nhất, P_v

Từ 1,5.P₀ đến 1,7.P₀

...

...

...

Từ 1,15.P₀ đến 1,3.P₀

Trị số áp suất tính toán của đường ống thép, Ptt

Từ 1,6.P₀ đến 1,8.P₀

Từ 1,4.P₀ đến 1,6.P₀

Từ 1,25.P₀ đến 1,4.P₀

Trị số áp suất thử nghiệm, Ptn

Từ 1,7.P₀ đến 1,9.P₀

Từ 1,5.P₀ đến 1,7.P₀

Từ 1,35.P₀ đến 1,5.P₀

...

...

...

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 8298: 2009: Công trình thủy lợi - Chế tạo và lắp ráp thiết bị cơ khí, kết cấu thép - Yêu cầu kỹ thuật.

[2] TCVN 2245 - 99: Hệ thống ISO về dung sai và lắp ghép. Cơ sở của dung sai, sai lệch và lắp ghép.

[3] TCVN 4394: 1986: Kiểm tra không phá hủy. Phân loại và đánh giá khuyết tật mối hàn bằng phương pháp phim rơnghen.

[4] TCVN 4395: 1986: Kiểm tra không phá hủy. Kiểm tra mối hàn kim loại bằng tia rơnghen và gama

[5] TCVN 5400: 1991:Mối hàn. Yêu cầu chung về lấy mẫu để thử cơ tính.

[6] TCVN 5401: 1991:Mối hàn. Phương pháp thử uốn.

[7] TCVN 5402: 1991:Mối hàn. Phương pháp thử uốn va đập.

[8] TCVN 5403: 1991:Mối hàn. Phương pháp thử kéo.

...

...

...

[10] Technical standards for gates and penstocks - Hydraulic gate and penstock association - Xuất bản năm 1981.