18.3 Строительные конструкции

Подземная прокладка.

Строительные конструкции тепловых сетей принимаем (п.п. 9.1 - 9.20 [14]) сборными из унифицированных железобетонных и бетонных элементов. Каркасы, кронштейны и другие опоры трубопроводов в местах доступных для обслуживания изготавливаем из металла с антикоррозионным покрытием, а в мес­тах, недоступных для обслуживания, - из сборного и монолитного железобетона (щитовые или балочные опоры).

Для наружных поверхностей стен и перекрытий каналов, тонне­лей, камер и других конструкций, а также закладных частей строи­тельных конструкций при прокладке тепловых сетей вне или в зоне грунтовых вод предусматриваем обмазочную битумную изоля­цию или оклеечную гидроизоляцию.

При прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод предусматриваем попутный дренаж, для которого принимаем: асбоцементные трубы с муфтами, с диаметром дренажных труб не менее 150 мм. Уклон попутного дренажа выдерживаем не менее 0,003.

На углах поворота и на прямых участках попутных дренажей предусматриваем смотровые колодцы не реже, чем через 50 м диаметром не менее 1м.

Для трубопроводов в местах прохода через стены камер предусматриваем антикоррозионное покрытие, а в зоне действия блуждающих токов - электроизолирующие прокладки.

Число люков предусматриваем:

при внутренней площади камер от 2,5 до 6 м² - не менее двух, расположенных по диагонали;

при внутренней площади камер 6 м² и более - четыре.

Надземная прокладка.

Строительные конструкции для надземной прокладки тепловых сетей предусматриваем (п. п. 9.21 - 9.25 [14]) из сборного железобетона.

Сварку, сборку и монтаж трубопроводов, coopужение и монтаж строительных конструкций, выполнение земляных конструкций произ­водим в соответствии со СНиП 3.05.03-85 Тепловые сети [20].

19. Прочностные расчёты трубопроводов и опор тепловых сетей

Основными задачами расчета трубопроводов на прочность являются определение или проверка толщин стенок труб, пролетов между подвижными опорами, допускаемых компенсационных напряжений и уси­лий, действующих на опоры [I5] .

19.1 Определение напряжений в трубопроводах и пролёта между опорами. Наиболее слабым местом стальных трубопроводов, по которому следует вести проверку напряжений, являются сварные стыки.

Основные напряжения, возникающие в трубопроводах тепловых сетей:

1) напряжение растяжения под действием внутреннего давления в двух плоскостях: торцевой, нормальной, к оси трубы, σ₁ и про­дольной, проходящей через ось трубы σ₂;

2) напряжение изгиба σ₃ под действием собственного веса трубопровода, веса изоляции и теплоносителя. В наземных теплопро­водах возможен также изгиб под действием скоростного напора ветра;

3. напряжение изгиба σ₄ под действием самокомпенсации температурных деформаций в гнутых компенсаторах и на участках естественной компенсации;

4. напряжение от кручения τ под действием термической деформаций (возникает при пространственной конфигурации теплопровода).

Напряжение растяжения в стенке трубы под действием внутрен­него давления в торцевой σ₁ и продольной σ₂ плоскостях, Па

σ₁ = (63)

σ₁ = (63) где Р - внутреннее давление, Па; d_в - внутренний диаметр трубы, м; δ - толщина стенки трубы, м; φ - коэффициент прочности продольного сварного шва; в зависимости от конструк­ции шва и способа .сварки φ = 0,6 - 0,9, для бесшовных труб φ = 1.

Суммарное напряжение от растяжения под действием внутреннего давления при σ₁ > 0, Па:

σ_р = (64)

Максимальный изгибающий момент над опорами и в середине пролета между опорами М_1/2, Н м и максимальный прогиб f_1/2 , м

-М = (65)

М_1/2 = (66)

F_1/2 = (67)

где - расстояние между опорами, м; Е - модуль продольной упругости,

Е = 19,62·10¹⁰ Па; - экваториаль­ный момент инерции поперечного сечения трубы, м;

= (68)

d_н - наружный диаметр трубы, м; q- удельная нагрузка, 1 м в рабочем состоянии, выбираем по табл. 10.IП [3], Н/м

(69)

где q_в - вертикальная удельная нагрузка, учитывающая вес трубопровода с теплоносителем и изоляцией, выбираем по табл.10.IП [3]

q_г - горизонтальная нагрузка, учитывающая ветровое усилие (для надземной прокладки), Н/м;

(70)

где - скорость ветра, выбираем по табл. З.8П [3], м/с;

- плотность воздуха, = I, кг/м^э ; К- аэродинами­ческий коэффициент, принимаем

К= 1,4. - наружный диаметр изоляции теплопровода, м.

Напряжение изгиба от внешнего изгибающего момента, Па

(71)

где - момент сопротивления поперечного сечения трубы, м³

= (72)

- коэффициент прочности поперечного сварного шва при изгибе, = 0,6 - 0,9. Максимальный прогиб не должен превышать величину, м

F_1/2 ≤ 0.25· i · 𝓁 (73)

где ί - уклон трубопровода.

Аналогично рассчитываем напряжение изгиба под действием самокомпенсации.

Суммарное напряжение от изгиба, Па:

(74)

Напряжение кручения от момента М_кр, Па

(75)

При одновременном действии всех видов деформации - растяже­ния, изгиба и кручения - приведенное максимальное напряжение не должно превосходить допускаемого для сечения со сварным швом, Па

(76)

где - допускаемое напряжение, выбираем по табл. 10.2.П.[3]. Для стали марок 17ГС, 17Г1С, 17Г1СУ = МПа. В плоскостных трубопроводах крутящие моменты равны нули. В этом случае приведенное максимальное напряжение, Па

(77)

Длину пролета между подвижными опорами при одинаковом расстоянии между ними определяемся по формуле, м:

𝓁 (78)

где - допускаемое напряжение изгиба под действием силы тяжести, Па.

(79)

- коэффициент, принимаем = 0,4.

Все расчётные данные сведены в табл.9

№ участка	dв х δ , м	σ1, Па	σ2, Па	-М, Н м	М1/2, Нм	𝓘, м	q, Нм	f1/2, м	σр, Па	σ3, Па	σ4, Па	σпр, Па
1	0,359 х 0,009	7811574,1	15623148,1	5590,9	2329,5	0,000176	11,4	0,02	815120,8	9971408,7	8546921,8	13158392,2
2	0,359 х 0,009	7811574,1	15623148,1	4792,2	4792,2	0,000176	13,3	0,01	815120,8	8546921,8	7325933,0	11286433,8
3	0,207 х 0,006	5067187,5	13512500,0	1852,2	1852,2	0,000023	5,1	0,04	705000,0	14841457,5	2831495,6	15125582,8
4	0,205 х 0,007	5735119,0	11470238,1	3395,7	3395,7	0,000026	2,8	0,21	598447,2	23646870,3	23322290,4	33218396,2
5	0,182 х 0,006	5091666,7	11880555,6	2273,6	2273,6	0,000016	2,3	0,19	619855,1	23465399,6	13570993,0	27114222,3
6	0,309 х 0,008	10085416,7	15128125,0	6125	6125,0	0,000100	6,1	0,08	789293,5	16573882,9	54184266,4	56667903,7
7	0,259 х 0,007	11271296,3	14491666,7	4118,94	4118,9	0,000052	5,1	0,09	756087,0	18108546,9	9553375,5	20487999,4
8	0,259 х 0,007	8453472,2	14491666,7	4805,43	4805,4	0,000052	4,4	0,14	756087,0	21126638,0	18108546,9	27835696
9	0,259 х 0,006	5791071,4	13512500,0	2623,95	2624,0	0,000023	3,6	0,11	705000,0	21025398,2	9887964,6	23245133,6
10	0,15 х 0,0045	4895833,3	13055555,6	1685,6	1685,6	0,000007	1,7	0,34	681159,4	34258197,1	11577010,0	36167875,3

Напряжения в трубопроводах и пролетах между опорами

Таблица 9