2. Выбор и расчет подвижных опор

Подвижные опоры предназначены для восприятия весовых нагрузок теплопровода и обеспечения свободного его перемещения при температурных деформациях. Устанавливают их при всех видах прокладки, кроме бесканальной, когда теплопроводы укладывают на утрамбованный слой песка, что обеспечивает более равномерную передачу весовых нагрузок на грунт. 

Теплопровод, лежащий на подвижных опорах, под действием весовых нагрузок (веса трубопровода с теплоносителем, изоляционной конструкцией и оборудованием и иногда ветровой нагрузки) прогибается, и в нем возникают изгибающие напряжения, значения которых зависят от расстояния (пролета) между опорами. В связи с этим основной задачей расчета является определение максимально возможного пролета между опорами, при котором изгибающие напряжения не превышают допустимых значений.

Подвижные опоры трубопроводов подразделяются на:

- скользящие независимо от направления перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб;

- катковые. Для труб диаметром 200 мм и более при осевом перемещении труб при прокладке в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах;

- жесткие подвески. При надземной прокладке трубопроводов с гибкими компенсаторами и на участках самокомпенсации;

После выбора типа подвижных опор необходимо определить их количество на каждом участке и расстояние между ними. Для этого:

2.1. Определяем силу тяжести 1 м трубопровода q_в по Приложению 12 [2].

2.2. При надземной прокладке трубопровода определяем горизонтальную удельную нагрузку, возникающую от действия ветра:

где w – скорость ветра в регионе размещения тепловой сети. Определяется по [3];

К = 1,4…1,6 – аэродинамический коэффициент;

ρ – плотность воздуха. Можно принимать равной 1,2 кг/м3;

Д_из – диаметр трубопровода с изоляцией. Принимается по Приложению 12 [2].

2.3. Определяем удельную нагрузку на 1 м трубопровода:

, Н/м (2.2)

2.4. Определяем экваториальный момент сопротивления W по Приложению 12 [2].

2.5. Определяем расчетное напряжение изгиба σ_и, Па по

2.5. Определяем расчетное напряжение изгиба при условиях работы трубопровода в неблагоприятных условиях (например, при просадке соседней опоры):

где коэффициент понижения допустимого напряжения за счет неблагоприятных условий;

φ = 0,7…0,75 – коэффициент запаса прочности, учитывающий сварные соединения;

[σ] – допустимое напряжение материала трубопровода. Принимается по Приложению 9 [2].

2.6. Определяем расстояние между опорами:

2.7. Определяется количество подвижных опор:

Полученный результат округляется в сторону целого числа.

Расчет можно производить в электронных таблицах Exel. Пример расчета приведен в Приложении 3.

3. Расчет неподвижных опор

Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих участках, что устраняет возможность последовательного нарастания усилий и передачу их на оборудование и арматуру. Изготовляют эти опоры, как правило, из стали или железобетона.

Стальные неподвижные опоры представляют собой обычно стальную несущую конструкцию (балку или швеллер), располагаемую между упорами, приваренными к трубе. Несущая конструкция защемляется в строительные конструкции камер, приваривается к мачтам, эстакадам и др. 

Железобетонные неподвижные опоры обычно выполняют в виде щита, устанавливаемого при бесканальной прокладке на фундамент (бетонный камень) или защемляемого в основании и перекрытии каналов и камер. С обеих сторон щитовой опоры к трубопроводу приваривают опорные кольца (фланцы с косынками), через которые и передаются усилия. При этом щитовые опоры не требуют мощных фундаментов, так как усилия на них передаются центрально. При выполнении щитовых опор в каналах в них делают отверстия для пропуска воды и воздуха.

Стальные неподвижные опоры для тепловой сети рассчитываются в следующем порядке:

3.2. Определяем результирующее усилие на опору:

 

l₁

l₂

Рисунок 3.1.

ΔS = Δl_к ∙ Р_к ∙ 10^-5 – реакция компенсаторов, МН

компенсирующая способность компенсатора (1.2), см;

Р_к - осевая сила компенсатора, кН/см. Принимается по [1] стр. 178.

В качестве неподвижной опоры можно принять балку из металлического профиля, заделанную в стенки канала. Для выбора профиля балки необходимо определить максимальный момент сопротивления балки. Для этого изображается схема балки, с уложенными на нее трубопроводами (рисунок 3.2).

b

b

a

М_а

М_с

М_d

М_b

b

b

a

Рисунок 3.2. Схема балки

Размеры а и b принимаются по таблице 3.1

Таблица 3.1. Минимальные расстояния от трубопроводов до строительных конструкций и до смежных трубопроводов

Ду, мм	Расстояние от поверхности т/и конструкции, мм, не менее
	до стены (b)	до смежного трубопровода (a)
25 - 80	150	100
100 - 250	170	140
300 - 350	200	160
400	200	200

3.3. Определяем моменты в характерных точках:

3.4. По максимальному по модулю моменту определяется момент сопротивления балки:

3.5. По моменту сопротивления по [4] выбирается профиль балки (например, швеллер).

В пояснительной записке необходимо привести эскиз выбранного профиля и привести его габаритные размеры.