27. Конструктивные решения опор трубопроводов тепловых сетей. Механический расчет пролетов между опорами. Расчет усилий на подвижные и неподвижные опоры.
Опоры в тепловых сетях устанавливают для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах, и передачи их на несущие конструкции или грунт. В зависимости от назначения их подразделяют на подвижные (свободные) и неподвижные (мертвые).
Подвижные олоры 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, а также величины прогиба теплопровода между опорами.
При определении
максимально возможного пролета между
опорами по максимальным напряжениям,
равным предельным
(где
— коэффициент прочности сварного шва,
равный 0,7—1), обеспечивается коэффициент
запаса прочности, равный примерно 2.
Однако на практике это может оказаться
недостаточным, так как при просадке
одной из опор расстояние между опорами
увеличивается вдвое, а напряжения в 4
раза. В связи с этим в качестве расчетных
максимальных напряжений обычно принимают
[
].
Величина прогиба трубопровода в середине пролета определяется по формуле
(6.8)
где Е — модуль упругости материала труб; I — центральный момент инерции трубы:
Горизонтальные реакции подвижных опор при перемещениях трубопровода в осевом и боковом направлениях обусловливаются силами трения скольжения и качения в опорах и определяются по формулам:
(6.9) (6.10)
где Qв - вертикальная нагрузка на опору, ос и б - коэффициенты трения скольжения или качения в опорах при перемещении соответственно вдоль оси трубопровода и под углом к ней, составляющие в среднем при скольжении 0,3, при качении и подвеске – 0,1
Максимальное расстояние между неподвижными опорами при осевых компенсаторах зависит от их компенсирующей способности. При гнутых компенсаторах, которые могут изготовляться для компенсации любых деформаций, исходят из условия сохранения прямолинейности участков и допустимых изгибающих напряжений в опасных сечениях компенсатора. В зависимости от принятой длины участка, на концах которого устанавливают неподвижные опоры, определяют его удлинение, а затем расчетом или по номограммам — габаритные размеры гнутых компенсаторов и горизонтальную реакцию.
На неподвижные опоры в общем случае действуют вертикальные и горизонтальные усилия. Вертикальные усилия определяют так же, как и для подвижных опор.
Горизонтальные усилия на неподвижные опоры обусловливаются реакцией компенсаторов и участков естественной компенсации, реакцией от сил трения в подвижных опорах или в грунте при бесканальной прокладке и неуравновешенными силами внутреннего давления. Эти усилия могут суммироваться и вычитаться или уравновешиваться (частично или полностью) вследствие взаимной компенсации.
Результирующее горизонтальное усилие на концевую ненодвижную опору определяется как сумма сил, действующих с одной стороны:
(6.12)
где R — реакция компенсатора; N — реакция от сил трения в подвижных опорах или в грунте; В — неуравновешенная сила внутреннего давления.