Задача №21 Балочный переход при укладке трубопровода «змейкой»
При укладке трубопровода «змейкой» посередине каждого прямолинейного участка располагают неподвижные опоры, между которыми устанавливают несколько промежуточных подвижных опор.
Количество пролетов между неподвижными опорами лучше выбирать четное, так как при этом одна из опор будет расположена в вершине волны.
Компенсация продольных перемещений осуществляется путем изменения в плане начального положения трубопровода.
Расчетная схема зигзагообразного трубопровода в виде “змейки” изображена на рис. 21.1.
f
s/2
l
l l l
L
Рис. 21.1. Расчетная схема балочной прокладки трубопровода в виде «змейки».
l
– расстояние (пролет) между подвижными
опорами (ПО); l
;
L
– расстояние между неподвижными опорами
L
= (4-8)l,
т.е. L
Трубопровод укладывают не по прямой, а отдельными прямолинейными участками с постановкой колен в вершинах волн. Наибольшее смещение трубопровода происходит в вершинах волн.
Компенсация продольных деформаций от изменения температуры стенок трубы и влияния внутреннего давления происходит за счет смещения вершин «змейки» и поперечного смещения трубопровода на подвижных опорах. Величина поперечного смещения трубопровода зависит от расстояния между неподвижными опорами L и от величины начальной стрелки «змейки» f0.
Порядок расчета.
1. При заранее рассчитанной толщине стенки трубопровода и известной полной расчетной нагрузке q определяют расчетную величину между подвижными опорами (l):
(21.1)
где [см3] – осевой момент сопротивления трубы;
[см4] –осевой момент инерции трубы;
R2 - расчетное сопротивление материала трубы растяжению или сжатию, которое подсчитывается по формуле:
. (21.2)
Обозначения и значения см. предыдущую задачу.
2. Назначают расстояние между неподвижными опорами L = (4-8)l.
3. Начальная стрелка «змейки» определяется по формуле:
(21.3)
где - угол отклонения трубопровода от горизонтальной оси.
4. Находят длину трубопровода между неподвижными опорами:
(21.4)
5. Изменение длины трубопровода от воздействия температуры (может быть со знаком + и - ):
(21.5)
6. Удлинение трубопровода от воздействия внутреннего давления:
(21.6)
где
- кольцевые напряжения в стенке трубы;
7. Суммарное удлинение (укорочение) трубопровода:
(21.7)
8. Стрела прогиба «змейки» с учетом перепада температуры и давления:
(21.8)
9. Максимальные напряжения в криволинейной части трубопровода:
(21.9)
где
-
расчетная ветровая нагрузка.
10. Проверка прочности балочного перехода:
(21.10)
где
-
коэффициент, учитывающий двухосное
напряженное состояние, принимается
равным:
при растягивающих продольных напряжениях:
;при сжимающих продольных напряжениях:
<0,
. (21.10)
Если условие прочности (21.10) не соблюдается, производят перерасчет «змейки», назначив другую величину L.
Данные по вариантам взять из задачи № 20.