2.8.Расчеты на прочность

Расчеты на прочность выполняются для участков магистрали (для которых производился гидравлический расчет).

2.8.1.Расчет толщин стенок труб с учетом внутреннего давления

Толщина стенки трубы, мм, должна быть не менее определенной по формуле:

где d_н - наружный диаметр трубы, мм;

p_и - внутреннее давление, в расчете толщины стенки трубы принимается равным давлению гидравлических испытаний, обычно 1,6 МПа или 1,5 p_p (см. 7.2), в зависимости от того, что больше;

φ - коэффициент прочности сварных швов; φ=1 для бесшовных труб и φ=0,8 для электросварных труб;

σ_adm – допускаемые нормальные напряжения, принимаются по СП 41-105-2002;

с₁ – поправка на коррозию, обычно принимается равной 2…3 мм;

с₂ – минусовый допуск на толщину стенки трубы, в соответствии с ГОСТ 8732-78, для размеров труб, характерных для тепловых сетей, он может быть принят равным 15%.

Расчет толщин выполняется для участков магистрального трубопровода, полученные значения сравниваются с фактическими толщинами.

2.8.2. Проверка прочности по нормальным напряжениям.

Расчетное давление p_p, МПа, принимается (по пьезометрическому графику) равным давлению в подающей магистрали на выходе из источника теплоты.

В первую очередь определяется вес 1 метра теплопровода, Н/м:

(7.2)

здесь d_н, δ, δ_из – в метрах, ρ_ст=7800 кг/м³, ρ_в принимаем 1000 кг/м³, ρ_из - плотность изоляции, принимается по СП 41-103-2000, – ускорение свободного падения.

Проверка прочности по продольным напряжениям σ, МПа, выполняется по условию:

(7.3)

где N- продольное усилие, H, А_тр - площадь поперечного сечения трубопровода, м², М – изгибающий момент, Н/м, W - осевой момент сопротивления сечения трубы. Коэффициент а₁=1 при прокладке в каналах и а₁=0 при бесканальной прокладке.

Продольное усилие определяется по формуле:

(7.4)

Коэффициент a₂=-1 для прокладки в каналах с П-образными, Г-образными и Z-образными компенсаторами, а также при наличии на рассматриваемом участке запорной арматуры (канальная и бесканальная прокладка);

a₂=0 для канальной и бесканальной прокладке с сильфонными или сальниковыми компенсаторами при отсутствии отводов и запорной арматуры.

А_вн - площадь внутреннего сечения трубопровода, м²

f_тр – сила трения на 1 м длины трубопровода, Н/м, при прокладке в каналах она равна:

где μ_х – коэффициент трения на подвижных опорах, который принимается равным 0,3 при трении о сталь на скользящих опорах, и μ_х=0,1 для скользящих опор с фторопластовыми прокладками и для катковых и шариковых опор.

При бесканальной прокладке:

(7.5)

здесь μ_гр – коэффициент трения изоляции о грунт, для изоляции из пенополиуретана с полиэтиленовым покровным слоем в песчаном грунте μ_гр=0,4;

_гр — угол внутреннего трения грунта, град., для песчаного грунта можно принять 30⁰;

ρ_гр – плотность грунта, кг/м³, принимается по СП 41-103-2000;

Н расстояние от оси трубы до поверхности грунта, м;

d_н, δ_из – в метрах.

l_max – максимальное расстояние от неподвижной опоры (реальной или мнимой) до компенсатора, м.

Коэффициент a₃=1 при наличии П-образного или сильфонного компенсатора, и a₃=0 при его отсутствии.

F_к – осевая реакция компенсатора, Н, для ее определения вычисляется температурное удлинение участка Δl_max, м:

(7.6)

где α_t – коэффициент линейного температурного расширения, принимается равным 1,2 10^-5 К^-1. В случае применения предварительно растянутых компенсаторов Δl_max уменьшается в два раза;

- расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали, ⁰С;

t_но – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

Для П-образных компенсаторов осевая реакция на единицу удлинения трубопровода определяется по паспортным данным компенсатора, которая затем умножается на Δl_max.

Для сильфонных компенсаторов:

F_к= F_ж+ F_р (7.7)

F_ж – реакция, обусловленная жесткостью компенсатора, Н:

F_ж= Δl_maxС, (7.8)

где С – коэффициент жесткости компенсатора, Н/м определяемый по его паспортным данным.

F_р – осевая реакция от внутреннего давления, Н:

Fр=ψ

(7.9)

D_c – наружный диаметр линз компенсатора, м, определяемый по его паспорту.

ψ=0,5…0,6.

а₄=1 при наличии на участке перехода диаметра, а₄=0 при его отсутствии

d_внб, d_внм – больший и меньший внутренний диаметр трубопроводов в месте перехода диаметра, м.

Изгибающий момент определяется по формуле:

l_по – расстояние между подвижными опорами, м.

Момент сопротивления, м³:

(7.10)

Расчеты толщин и напряжений оформляются в табличной форме (табл. 2.8.1, 2.8.2).