2. Расчет расстояний между промежуточными опорами

Определение расстояний между промежуточными опорами по условию прочности трубопровода 108х4,5.

Расчетная схема для определения расстояний между промежуточными опорами представляет собой многопролетную неразрезную балку, шарнирно опертую по концам.

Максимальная длина среднего пролета между опорами на прямом участке трубопровода:

где [σ_q] – эквивалентное напряжение от действия весовой нагрузки, МПа;

W - момент сопротивления сечения трубы изгибу, мм³;

–коэффициент снижения прочности сварного содинения на изгиб, принимаем 0,7;

q – эквивалентная весовая нагрузка, Н/мм;

0,8 - коэффициент пластичности.

Эквивалентное напряжение от действия весовой нагрузки для рабочего состояния:

Продольные напряжения:

Эквивалентное напряжение от действия весовой нагрузки для режима испытаний:

Продольные напряжения:

Момент сопротивления сечения трубы изгибу:

Эквивалентная весовая нагрузка при надземной прокладке трубопровода:

где – погонный вес трубы, Н/мм

–погонный вес продукта (в данном случае вес воды при гидравлическом испытании), Н/мм

–погонный вес изоляции, Н/мм.

Нормативная снеговая нагрузка на единицу длины трубопровода:

где: S₀ – нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность земли; для V-го снегового района РФ по СП 20.13330.2011 S₀ = 3,2 кПа;

θ – коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке, принимется равным 0,4;

D_k – внешний диаметр изоляции, мм.

Нормативная ветровая нагрузка на единицу длины трубопровода:

где: w₀ – нормативное значение ветрового давления; для II-го ветрового района РФ по СП 20.13330.2011 w₀ = 0,3 кПа;

k – коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления по высоте, при высоте сооружения до 10 м k = 0,65;

с – аэродинамический коэффициент, принимается с = 1,2.

Нормативная нагрузка от обледенения на единицу длины трубопровода:

где: b_g – толщина слоя гололеда; для III-го гололедного района РФ по СП 20.13330.2011 b_g = 10 мм;

Максимальная длина среднего пролета между опорами на прямом участке трубопровода для рабочего состояния:

Максимальная длина среднего пролета между опорами на прямом участке трубопровода для режима испытаний:

Определение расстояний между промежуточными опорами по условию жескости (провисания) трубопровода 108х4,5.

Для среднего пролета неразрезной балки, нагруженной равномерно-распределенной нагрузкой, имеем систему уравнений:

где: l_ср – средний пролет неразрезной балки, мм;

D_N – условный диаметр трубопровода, мм;

i = h/ l_ср – уклон трубопровода, для тепловых сетей i = 0,002;

E – модуль упругости, для стали 20 при 100 град. С Е = 195000 МПа;

I - момент инерции поперечного сечения трубы, I=π∙D_a³∙s/8, мм^4.

Система уравнений отражает условие недопущения образования обратного уклона, который может привести к созданию «мешков» при остывании трубопровода. Нормативное значение допустимого прогиба Δ_мах согласно СНиП 41-02-2003 составляет 0,02∙D_N.

Решая систему численными методами, получаем l_ср. = 6650 мм.

Таким образом, исходя из расчета на прочность и на допускаемый прогиб, принимаем расстояние между промежуточными опорами трубопровода равным 6 м.

Расчет расстояний между промежуточными опорами для трубопровода 89х4,5 проводится аналогично. Исходя из расчета на прочность и на допускаемый прогиб, принимаем расстояние между промежуточными опорами для трубопровода89х4,5 равным 6 м.