Расстояние между газовыми опорами. Обеспечиваем устойчивость конструкции: использование опор под трубопроводы

Во многом зависит от принципа их работы. По данному критерию опоры делятся на подвижные и неподвижные. На неподвижных опорах трубы закреплены без возможности смещения, в то время как конструкции подвижных опор предоставляют закреплённым на ней объектам некоторую свободу перемещения по направляющим. Это необходимо в местности с сильными перепадами температур, вызывающими деформацию и смещение труб.

Подвижные опоры в конструкциях трубопроводов бывают:

катковыми;

скользящими;

подвесными.

В катковых опорах для перемещения труб предусмотрены специальные катковые блоки. Такие опоры целесообразно применять в случае отделённых друг от дуга высоких или низких опор, а также вдоль стен туннеля или здания, с использованием кронштейнов и каркасов. Диаметр трубы Ду при этом должен быть больше 200 мм. Если трубопровод прокладывается в непроходном канале, применение катковых опор невозможно.

Опоры, где для перемещения труб не используется ничего, кроме свободного пространства, а ограничителем служит сила трения, называют скользящими. При установке труб со значениями Ду от 25 до 150 мм, скользящим опорам отдаётся предпочтение при любом способе прокладки трубопровода. Если диаметр Ду находится в диапазоне от 200 до 1200 мм, использование скользящих опор возможно, если участок представляет собой полупроходной или непроходной канал, а также в случае прокладки нижним рядам в туннеле.

Прокладка труб с диаметром Ду более 200 мм над землёй с использованием эстакад предусматривает применение как катковых, так и скользящих опор.

Использование подвесных опор принято в условиях надземной прокладки с применением растяжек и эстакад. Также эти опоры применимы, когда подвешивается труба к трубе, там, где происходит самокомпенсация или установлены П-образные компенсаторы.

Если осуществляется бесканальная прокладка труб, или используются сальниковые компенсаторы, применение подвижных опор не предусматривается.

Как же устанавливается необходимую дистанцию между подвижными опорами.? Оно базируется на расчётах прочности и прогиба труб. Результат определяется способом прокладки, диаметром труб и параметрами рабочей среды. Способы подсчётов изложены в приложении №4 СНиП 2.04.12-86 «Расстояние между опорами трубопроводов ». Обычно высчитываются следующие величины пролёта между опорами:

расстояние максимального пролёта из расчёта прочности;

расстояние максимального пролёта из расчёта прогибы для прямых участков;

Расстояния между неподвижными опорами определяются схематическими особенностями того или иного трубопровода, его рабочей средой и режимом эксплуатации. Опоры должны обязательно присутствовать возле каждого ответвления или запорного участка, а в остальных местах — размещаться в соответствии наличием компенсаторов и самокомпенсацией. Расстояние между ними определяется проектными требованиями.

Расстояние между опорами трубопроводов высчитывается, исходя из предполагаемых внешних усилий и моментов. Учитываются трение, внутреннее давление и компенсация. А также вес трубопровода и транспортируемой субстанции, пыль, ветер, лёд и т.п. Если величина температуры задаётся отличной от +20 градусов, необходимо использовать специальные коэффициенты.

Очевидно,что при таком подходе расчёты будут индивидуальными. В качестве примера можно взять усреднённые значения расстояний между опорами неизолированных стальных труб в зависимости от их диаметра:

2,5 м при Ду 15;

3,5 м при Ду 25;

5 м при Ду 50;

6 м при Ду 100;

8 м при Ду 150.

Представленные значения для данных диаметров труб максимальны. На основании расчётной методики при проектировании часто используются готовые таблицы.

Устанавливаемые при проектировании дистанции между опорами не должны превышать величины, полученные из расчётов. Однако их уменьшение допустимо, когда речь идёт об установке опоры возле ответвления, запорного устройства и т.д. Дополнительные расчёты требуются в том случае, если опоры трубопровода предполагается установить на фундаменты.

Современная наука по расчетам на прочность пока не может рассчитывать реальные трубопроводы. Поэтому при использовании самых современных программных комплексов приходится иметь дело не с реальной конструкцией трубопровода, а с его компьютерной моделью - расчетной схемой. Неопытный расчетчик обычно видит свою задачу в том, чтобы по возможности точнее воспроизвести чертеж реального трубопровода на экране компьютера. При этом упускается из виду, что между чертежом трубопровода и его расчетной схемой существует большая разница. Расчетная схема - это конструкция трубопровода, освобожденная от несущественных с точки зрения оценки прочности особенностей. Для одной и той же конструкции можно выбрать несколько расчетных схем, в зависимости от того, какая сторона работы трубопровода интересует проектировщика. Применение расчетной схемы является необходимостью, поскольку полный учет всех свойств реальной конструкции невозможен.

Например, отпор грунта перемещениям трубопровода вдоль и поперек его оси моделируется упругими связями, жесткость которых зависит от величины и направления перемещения закрепляемой точки на оси трубопровода, свойств грунта, глубины заложения и ряда других факторов. Причем, зависимости эти нелинейные и определяются на основании экспериментальных исследований. Наиболее изученными на сегодня являются свойства песка . Этим по-видимому и объясняются требования к бесканальной прокладке тепловых сетей в траншее – подстилающий слой и засыпка должны выполняться утрамбованным песком. В иной грунтовой среде результаты могут оказаться не достоверными.

В программной системе Старт сплошная грунтовая среда моделируется (и это еще одна схематизация реальности) расставленными на достаточно близком расстоянии друг от друга упругими опорами , , . Если участок расположен в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости (угол наклона к горизонту не более 10°-12°), то ставится опора с тремя связями (рис.14а), причем связь вдоль оси трубы моделирует силу трения. Если же участок имеет угол наклона от 12° до 90°, то силой трения вдоль оси трубы можно пренебречь, а грунт моделировать двумя упругими связями, препятствующими перемещениям поперек оси трубы (рис.14б). Связи можно вообще не накладывать, если длина наклонного участка мала по сравнению с протяженностью трубопровода, поскольку ее влияние на распределение усилий будет пренебрежимо мало. Как видим, компьютерная модель представляет собой некоторое приближение к действительности, которое учитывает только наиболее существенные факторы, влияющие на распределение усилий в трубопроводе.

Для правильного выбора расчетной схемы нужен определенный опыт. Ниже рассмотрены отдельные характерные примеры.

Пример 1. На рисунке 15 показан трубопровод бесканальной прокладки, который частично проходит в канале. Если в точках А и Б отсутствуют боковые (поперек оси трассы) перемещения, то расчетная схема будет соответствовать показанной на рис. 15б – по всей длине участка в канале стоят скользящие опоры. Если же боковые перемещения на входе-выходе из канала могут иметь место и для их предотвращения ставится ограничитель (например, круглое отверстие с гильзой), то возможны два варианта:

Когда конструкция ограничителя не препятствует повороту сечений трубопровода в горизонтальной плоскости (короткая гильза), имеем расчетную схему, показанную на рис. 15в – две направляющие опоры в точках А и Б. Схема работы направляющей опоры, обеспечивающей свободу перемещений вдоль оси трубы, показана на рис. 15в;

Когда конструкция ограничителя такому повороту препятствует (например, длина гильзы больше диаметра трубопровода), вместо направляющих опор ставятся нестандартные крепления с двухсторонней жесткой угловой связью в горизонтальной плоскости (рис. 15г). Наконец, если участок АБ расположен на длинной прямой трассе и имеет сравнительно малую протяженность, его вообще можно не учитывать, рассматривая точно также, как подземные участки за пределами границ канала.

Пример 2.При реконструкции тепловой сети часть трубопровода с ППУ – изоляцией проходит в старом канале, который засыпается песком (рис. 16а). При отсутствии боковых перемещений на входе – выходе из канала, весь трубопровод можно рассчитывать как защемленный в грунте (рис. 16б). Разница будет только в расчетной глубине заложения: слева и справа от отрезка АБ она будет равна h 1 (от поверхности земли до оси трубы), а между точками А и Б – h 2 (от оси трубы до низа плиты перекрытия канала), так как вес грунта выше перекрытия канала на трубу не передается.

Описанная модель корректна применительно к решению задачи оценки прочности. Если же участок АБ проверяется устойчивость – возможность потери прямолинейной формы равновесия в результате осевого сжатия, то нужно дополнительно учитывать не только вес грунта, лежащего над каналом, но и вес плит перекрытия канала.

Пример 3. Трубопровод проложен в футляре под дорогой. Поскольку все нагрузки от транспорта, вышележащего грунта и т.п., воспринимаются футляром, а напряжения от веса трубопровода, проложенного в футляре, не могу привести к его разрушению в виду практически непрерывного опирания, участок АБ можно рассматривать как невесомый (рис.17а).

На входе – выходе достаточно приложить горизонтальные силы трения Р тр , собранные с половины длины L

Такая схема, хотя и отличается от реальной, но она учитывает наиболее существенные особенности упругой работы и обеспечивает некоторый запас прочности по отношению к участкам трубопровода, защемленным в грунте. Если на концах футляра ставятся диафрагмы для предотвращения боковых перемещений от примыкающих подземных участков, то это моделируется направляющими опорами (рис.17б). Другими вариантами компьютерной модели для этого случая могут служить расчетные схемы, показанные на рисунках 15б и 15в. Правда такое усложнение, по нашему мнению, не будет окупаться точностью получаемых результатов расчета.

Пример 4. Врезка в существующий трубопровод бесканальной прокладки АГ (рис. 18), который был смонтирован с предварительной растяжкой (стартовый компенсатор в точке Б). Распространенной ошибкой проектировщиков в этом случае является совместный расчет старого и нового участка теплопровода с включением в расчетную модель стартового компенсатора. Это верно только в случае, если растяжка участка АГ с помощью предварительного подогрева осуществляется заново.

Рис. 18. Схема врезки в существующий трубопровод

Если же врезка ответвления производится без перекладки существующей трассы, то точка В останется неподвижной и трубопровод от точки А до точки Г будет постоянно находиться в напряженном (растянутом) состоянии. Пусть с помощью предварительного нагрева трубопровод первоначально был растянут на величину Δ, мм (деформация стартового компенсатора в момент его замыкания). Равномерное по всей длине растяжение можно смоделировать смещениями неподвижных опор в точках А и Г, причем эти смещения должны быть одинаковы по величине ,мм и направлены в противоположные стороны вдоль оси участка АГ (на рисунке показаны красными стрелками) .

Таким образом, применение любой программной системы по расчету прочности трубопроводов не избавляет специалистов от необходимости много и серьезно думать над тем, как правильно воспринимать реальную конструкцию и как выбирать для нее компьютерную модель для оценки прочности.

При монтаже санитарно-технических устройств необходимо обеспечивать:
а) плотность соединений труб между собой, с арматурой и приборами;
б) прочность креплений элементов систем;
в) прямолинейность прокладки и отсутствие изломов участков трубопроводов;
г) исправное действие арматуры, оборудования, предохранительных приспособлений и контрольно-измерительных приборов;
д) возможность удаления воздуха и спуска воды из систем;
е) соблюдение проектных уклонов трубопроводов;
ж) надежное закрепление ограждений приводов у насосов и вентиляторов.
Трубы перед монтажом необходимо проверять на отсутствие засоров; временно оставляемые открытыми концы их следует закрывать инвентарными пробками. Разборные соединения на трубопроводах выполняют в местах присоединения их к арматуре и там, где это необходимо по местным условиям.
Все разборные соединения трубопроводов, а также арматура, ревизии и прочистки должны находиться в доступных для обслуживания местах. Разборные соединения не допускается располагать в толще стен, перегородок, перекрытий и в других строительных конструкциях зданий.
В местах размещения разборных соединений, арматуры, ревизий и прочисток при скрытой прокладке трубопроводов необходимо устраивать люки для доступа. На стояках и ответвлениях расстояние от магистрали до арматуры на них принимают не более 120 мм, Отклонение от вертикальных трубопроводов не должно превышать 2 мм на 1 м высоты трубопровода. При прокладке в бороздах или шахтах трубопроводы не должны примыкать вплотную к поверхности строительных частей здания.
Трубопроводы, нагревательные приборы и калориферы при температуре теплоносителя выше 105° С должны отстоять от сгораемых конструкций здания на расстоянии не менее 100 мм или эти конструкции должны иметь несгораемую тепловую изоляцию. Крепление трубопроводов на деревянных пробках не допускается. Места соединения (стыки) трубопроводов не допускается располагать на опорах.
Конструкции подвесок, креплений и подвижных опор должны допускать свободное перемещение трубопроводов при изменении температуры теплоносителя и окружающей среды. Расстояние между опорами для стальных трубопроводов на горизонтальных участках принимают в соответствии с данными табл. 177, если в проекте нет специальных указаний.

Таблица 177. РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ОПОРАМИ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

В жилых и общественных зданиях стояки из стальных труб прокладывают при высоте этажа до 3 м без креплений, а при высоте этажа более 3 м - с установкой креплений на половине высоты этажа. В производственных зданиях стояки крепят через каждые 3 м.
Крепления горизонтальных чугунных канализационных труб устраивают через 2 м, а для стояков - одно крепление на этаж, но не более 3 м между креплениями. Крепления чугунных труб располагают под раструбами.
Стальные трубопроводы с теплоносителем, имеющим температуру 40-105° С, в местах пересечения ими перекрытий, стен и перегородок необходимо заключать в гильзы для свободного перемещения труб при температурных изменениях. При температуре теплоносителя выше 105° С трубопроводы, проходящие через сгораемые или трудносгораемые конструкции, заключают в гильзы из несгораемого материала. Зазор между гильзой и трубой должен быть не менее 15 мм при заполнении его асбестом и не менее 100 мм без заполнения. Гильзы должны выступать на 20-30 мм выше отметки чистого пола. Края гильз необходимо располагать заподлицо с поверхностями стен, перегородок и потолков.
На стояках однотрубных систем отопления со смещенными замыкающими участками гильзы в перекрытиях не ставят. При этом расстояние от стояка до нагревательного прибора в проточных (без замыкающих участков) системах отопления или до смещенного замыкающего участка должно быть не менее 180 мм.
Места проходов трубопроводов через брандмауэры следует уплотнять несгораемым материалом (асбестом). Трубопроводы холодной воды в местах прохода через деревянные строительные кон¬струкции необходимо обертывать рубероидом.
Санитарные и нагревательные приборы устанавливают по отвесу и уровню. Однотипные санитарные и нагревательные приборы и арматура, расположенные в пределах одного помещения, должны быть установлены единообразно и на одной высоте.
При размещении баков для горячей воды на деревянных конструкциях в местах соприкосновения металла с деревом следует устанавливать прокладки из асбестового картона толщиной 5 мм. Санитарно-технические кабины устанавливают на выведенное по уровню основание. Перед установкой кабин проверяют, чтобы верх канализационного стояка нижележащей кабины и подготовленного основания находились в одной плоскости. Оси канализационных стояков смежных этажей должны совпадать. Вентиляционные каналы кабин необходимо присоединять до укладки плит перекрытия данного этажа.
Наружный осмотр, а также гидравлическое испытание трубопроводов при скрытой прокладке производят до их закрытия, а изолируемых трубопроводов - до нанесения изоляции.
Системы отопления и системы водоснабжения перед вводом в эксплуатацию необходимо тщательно промыть водой. Внутренние системы водопровода и системы отопления в зимних условиях присоединяют к наружным сетям непосредственно перед пуском систем.