8.8.3 Розрахунок несучих линв у вантових фермах

У вантових фермах з нахиленими вантами (рис. 8.15) при гнучкій балці жорсткості (як це має місце на переходах трубопроводів) кожна похила линва (вант) сприймає навантаження, що знаходяться на суміжних ділянках між точками підвіски, або обпирання трубопроводу, тобто на двох сусідніх прогонах. Передавання навантаження можна рахувати як в простих балках, розрізаних в точках підвіски або обпирання.

Якщо віддаль між точками підвіски або обпирання трубопроводу на опори дорівнює с, то вертикальне зусилля, що прикладене до ванти

,

де q_сум − сумарне розрахункове навантаження з врахуванням тимчасового експлуатаційного.

Розтягуюче зусилля в похилій линві (ванті):

. (8.38)

і горизонтальна сила, прикладена до трубопроводу в місці кріплення кожної ванти

, (8.39)

де а_В – кут нахилу ванти до горизонту.

Прогин переходу з похилими вантами, закріпленими безпосередньо до трубопроводу, буде залежати від видовження канатів в межах прогону і видовження відтяжок.

Видовження вантів

. (8.40)

Видовження відтяжок

. (8.41)

Прогин трубопроводу в місці кріплення даного ванта буде складатися з прогину від видовження ванта і прогину від видовження відтяжки. При качаючих або гнучких пілонах від виникаючих у вантах і відтяжках напружень прогин буде рівним:

. (8.42)

При жорстко закріплених пілонах і вільному переміщенні линв на їх вершинах

. (8.43)

Від зміни довжини вант і відтяжок під впливом коливання температури прогин буде рівним

. (8.44)

При вільному переміщенні линв на вершинах жорстких пілонів

. (8.45)

Температурні видовження вант і відтяжок

, (8.46)

. (8.47)

У виразах (8.40) – (8.47) прийняті наступні позначення і – напруження у вантах і відтяжках; і – довжина похилих вант і відтяжок; – модуль пружності вант і відтяжок; і – кути нахилу до горизонту вант і відтяжок; – коефіцієнт лінійного розширення вант і відтяжок (для сталі =0,000012); – розрахункова зміна температури вант і відтяжок.

При безпосередньому закріпленні вант до трубопроводу зміна довжини останнього під дією внутрішнього тиску вплине на вертикальне зміщення точок кріплення ( прогин трубопроводу).

Зміна довжини трубопроводу на ділянці від середини прогону до місця закріплення даної ванти від внутрішнього тиску , зміни температури стінок труби , поздовжніх сил, що передаються на трубопровід в місцях закріплення вант буде:

. (8.48)

При наявності компенсаторів на кінцях трубопроводу:

, (8.49)

, (8.50)

, (8.51)

де Е – модуль пружності сталі, рівний ; довжина ділянки трубопроводу від середини прогону до місця кріплення ванти, де визначається прогин, в м; довжина ділянки трубопроводу, на якій діє поздовжнє зусилля в межах напівпрогону в Н і – поздовжнє зусилля в трубопроводі від натягу вант, що діє на розглядуваній ділянці, в Н; F – площа поперечного перерізу труби в м².

Вертикальне переміщення трубопроводу в місці закріплення любої ванті буде дорівнювати:

. (8.52)

Сумарний прогин трубопроводу в місці кріплення вант

. (8.53)

Переріз вант і відтяжок підбирається, як і в інших системах, з умови

, (8.54)

де - максимальне зусилля в тросі від розрахункових навантажень.

Інші позначення ті ж, що і вище.

При передачіі зусиль від вант на трубопровід не вздовж його вісі потрібно ексцентриситет прикладання зусилля .

Передавання горизонтального зусилля від вант на трубопровід можна уникнути, якщо застосовувати систему з додатковими натяжними линвами (рис. 8.16, в). В такій системі сумарний розпір визначається від зосереджених вантажів Р_к, прикладених в місцях підвісок. Сумарний розпір, прикладений до верху пілонів, при і довжині панелі С (із навантаження лінії впливу Н)

. (8.55)

Зусилля у відтяжці визначають як і в інших систем:

. (8.56)

Зусилля у ванті (рис. 8.15, в) і нижньому елементі визначаються з рівноваги вузла, ближчого до опори,

, (8.57)

. (8.58)

Знаючи зусилля із наступного вузла, можна визначити значення зусилля і .

а – найпростіша з двома вантами; б – чотирма вантами; в – з додатковими нижніми линвами

Рисунок 8.16 – Схеми вантових переходів