Скользящая опора для трубопроводов

В настоящее время при прокладывании подземных и наземных трубопроводов применяются не только неподвижные опоры, но и скользящие. Такое решение позволяет придерживать трубопровод в нужном положении, исключая вероятность препятствий с помощью естественного смещения. Основная задача конструкции заключается в приеме весовых нагрузок, которые создаются общей системой в процессе эксплуатации, а также защите теплоизоляционного покрытия от повреждения при монтаже и дальнейшем использовании.

Вариант скользящей опоры для трубопроводов стал очень популярным в тех местах, где присутствует необходимость компенсации сезонных изменений температуры. К тому же, он обеспечивает максимальную устойчивость и неподвижность труб, компенсируя продольные перемещения при всевозможных деформациях от воздействия непредсказуемых температурных показателей.

Принцип действия

Не секрет, что трубопроводная система может оказывать большую нагрузку на пролеты и опорные инженерные сооружения. Подобное воздействие объясняется большим весом фитингов, соединительной арматуры, труб и других элементов, представляющих собой составную часть систем теплоснабжения, а также магистральных и технологических транспортировочных линий.

В большинстве случаев трубы выполняют из металла, что необходимо для обеспечения максимальной надёжности конструкции. Однако применение подобного материала существенно увеличивает её размеры. А если в трубе оказываются технологические продукты, в качестве которых используется жидкий теплоноситель (если речь идёт о тепломагистралях), вес погонного метра трубы стремительно возрастает. Нагрузка становится максимальной при прокачке жидких веществ, включая воду для питья и ГВС, воду с антифризом теплотрасс, технологические растворы, суспензии.

Кроме статистических нагрузок, эксплуатация системы сопровождается тепловым изменением линейных размеров и диаметров комплектующего. Это объясняется сезонными колебаниями температурного режима и климатическими факторами. Также особое влияние на трубопровод оказывает сам транспортируемый продукт, который заполняет всё внутреннее пространства. Для понимания, горячий пар может удлинять один погонный метр паропровода на 1,2 миллиметра, в результате чего происходит продольное смещение некоторых участков системы.

Также на трубы влияют крутящие моменты, поперечные и осевые нагрузки при прокачке жидкого вещества. Транспортировку осложняют порывы ветра, гидроудары, вибрации и прочие неприятные происшествия.

Для чего нужны опоры трубопроводов

Чтобы обеспечить системе трубопровода максимальную надёжность и безопасность, используют не только высококачественное комплектующее, но и надёжную опору в проектном положении. Подобное изделие воспринимает и правильно распределяет действующие нагрузки на грунт или любое другое основание.

Важным достоинством опор является защита труб от изгибов и размыкания соединительных элементов в местах сочленений. Конструкции оборудованы упругими прокладками, которые зажаты между трубопроводом и опорой.

Скользящие приспособления характеризуются одной уникальной особенностью: их основание не фиксируется к бетонной поверхности, а свободно перемещается по горизонтальной плоскости. Чтобы поддерживать трубы, применяют насыпи, траншеи, стойки и этажерки, на которых присутствуют специальные опорные башмаки. Иногда трубопровод крепят и к стенам с помощью кронштейнов.

Прокладывая теплотрассы, в лотке перед трассировкой теплоцентралей монтируют опорную подушку под основание труб. Решение защищает конструктив от истирания и деформаций при изменении температурных показателей и других климатических факторах.

Конструкция и ее разновидности

Опора для трубопровода включает в себя несколько отдельных частей. Среди них:

• основание из швеллера или уголка;
• крепеж держателей;
• прокладки из паронита;
• полукруглые держатели;
• специальные катки;
• соединительные гайки, болты и шайбы.

В наши дни широко распространены такие разновидности опор:

• катковые;
• хомутовые.

Представители первой группы обеспечивают эффективное скольжение труб по направляющим элементам за счёт катка. Подобные конструкции будут незаменимыми при соединении труб в тоннелях, где есть необходимость поддерживать трубопровод по оси. Движение ограничивается с помощью специальных упоров. На рынке доступны однокатковые и двухкатковые скользящие опоры.

Что касается хомутовых моделей, они способны обеспечивать высокую устойчивость системы к непредвиденным нагрузкам. Используемые в конструкции подвески необходимы для эффективного перемещения труб.

Как заявляют нормы СНиП, опоры трубопроводной системы могут быть подвижными или неподвижными. Что касается подвижных видов, они представлены:

• хомутовыми скользящими — необходимы для перемещения труб в конкретном направлении;
• диэлектрическими — отличаются наличием диэлектрических прокладок, выполненных из паронита, обеспечивают системе надёжную защиту от возможного воздействия статистического электричества;
• роликовые — двигаются вдоль собственной оси при появлении тепловой деформации;
• шариковые — способные выполнять осевое и поперечное смещение труб;
• хомутовые с кронштейном — предназначаются для смещения труб по конкретному направлению.

При выборе подходящего варианта для своих целей обращайте внимание не только на конструктивные характеристики конкретной модели, но и на результаты расчетов, полученные путём определенных общих измерений.

Типы конструкций

Для газо- и нефтепровода, для технической системы и для подачи горячей воды или сжатого воздуха по понятным причинам используются разные изделия с разными характеристиками. Поэтому первым требованием, которому должны удовлетворять опорные конструкции, выступает соответствие материала. Это не всегда означает полное совпадение, но это означает соответствие задаче: фиксация, гашение вибрации, стойкость к температуре и так далее.

Различают 2 основных типа конструкций: подвижные и неподвижные.

Подвижные – или скользящие, используются для гашения вертикальной нагрузки. Кроме того, они помогают равномерно распределить тепловую деформацию. Этот вид конструкций позволяет изменить положение трубопровода относительно опоры. Для расчетов имеет значение не столько назначение – передача газа, сжатого воздуха, сколько общий вес трубы с содержимым.

Различают несколько видов моделей:

• катковые – в конструкцию вмонтированы катки, что обеспечивает линейную подвижность стального трубопровода;

• хомутовые – или приваренные. Представляет собой подвески, с помощью которых коммуникации закрепляются на потолок;

• пружинные – оснащаются пружинным амортизирующим блоком. Может сочетаться с хомутом;

• опорное кольцо – вариант скользящей системы, в которой подвижность обеспечивается за счет материала конструкции. Это бескорпусная опора, которая выполняется из полимера, то есть, обладает высоким коэффициентом теплового расширения.

Неподвижные – в отличие от подвижных полностью исключают линейные или угловые смещения. Порой конструкционно они очень похожи на скользящие – хомутовые, например, но благодаря жесткой фиксации гарантируют неподвижность трубопровода.

Различают такие варианты неподвижных опор:

• корпусные приварные – конструкции соединяются с трубами посредством сварки. Устройство могут иметь разное, однако с трубопроводом, по сути, образуют единое целое;
• корпусные хомутовые – закрепляются на трубах за счет плоских или круглых хомутов;
• бугельные – разновидность хомутовых: модели оснащены дополнительные ребрами жесткости, что повышает их эксплуатационные качества;
• крутоизогнутые – специальные конструкции, предназначенные для фиксации труб на участках сгиба;
• вертикальные крепления – представляют собой прочные лапы, приваренные к вертикальной поверхности;
• щитовые – похожи по конструкции на вертикальные, но используются при прохождении коммуникаций сквозь стены.

Различное устройство опорных конструкций предполагает разное расстояние между ними. Однако последнее определяется не только типом изделия, но и характеристиками труб. Для расчетов все эти факторы нужно учитывать.

Особенности опор скользящего типа

В большинстве случаев температурная усадка не влияет на работу трубопроводной системы. Скользящие элементы обеспечивают быстрое решение многих проблем, связанных с усадкой. Они могут поддерживать трубу, оставляя лишь вертикальные нагрузки. Таким образом, частичная фиксация защищает систему от непредвиденного возникновения напряжения при изменении температурных показателей. Правда, для неподвижных конструкций даже небольшое напряжение может стать фатальным и привести к повреждениям.

Несмотря на представленное выше противоречие, скользящие конструкции фиксируют непосредственно к трубе, где они скользят по её основе. В таком случае уменьшается интенсивность стирания трубы при транспортировке. Существует ряд факторов, которые могут привести к постоянным или незначительным смещениям. Речь идёт об:

• изменении давления внутри системы;
• систематических температурных усадках;
• вибрациях.

Если опора прикреплена недостаточно надёжно, в образованном зазоре начнут появляться пыль и грязь, у которых присутствуют характерные абразивные свойства. Со временем они начинают истончать стену трубы, создавая концентратор напряжения. В конечном итоге она банально не выдерживает.

В настоящее время скользящие опоры для трубопроводов продаются с полным комплектом, в который входят все сопутствующие элементы. Поэтому вы можете самостоятельно подобрать подходящее решение для конкретной высоты прокладки и диаметра трубы. Монтаж конструкции лучше доверить квалифицированному специалисту, т. к. учесть множество тонкостей самостоятельно без навыков и опыта проблематично. Профессиональный сотрудник учтёт все неочевидные аспекты и минимизирует вероятность возникновения аварий, снизив стоимость обслуживания системы.

Преимущества

Популярность скользящих опор обусловлена многими преимуществами и конструктивными особенностями. Среди них:

• отсутствие сложностей в монтаже;
• большой срок службы, независимо от условий эксплуатации;
• надёжная и прочная конструкция, выдерживающая максимальные нагрузки;
• наличие всевозможных типоразмеров, что расширяет возможности для поиска подходящего решения под конкретный случай.

Опора представляет собой одну из самых незаменимых составляющих любой системы теплоснабжения. Её отсутствие существенно снижает продолжительность эксплуатации трубопровода и повышает риск всевозможных повреждений под воздействием отдельных факторов.

При выборе подходящего решения для индивидуального случая не забывайте, что хорошая конструкция максимально точно сохраняет базовое положение трубы на опорном листе, предотвращая агрессивное воздействие ветра или сейсмических толчков. Также она гарантирует опирание трубы любого веса и диаметра с минимальным напряжением стенок. В результате это исключает вероятность появления вмятин или повреждений. У опор скользящего типа высокая несущая способность при относительно невысоких ресурсных затратах.

На рынке предлагается большой ассортимент стандартизированных исполнений, которые расширяют возможности выбора и позволяют найти любую модификацию, которая идеально подойдёт под ваши условия.

Выбирая тип исполнения опорной конструкции, специалисты обращают внимание и на расчетные показатели предполагаемых усилий, и на процесс взаимодействия между комплектующими. В большинстве случаев проектировщики отдают предпочтение башмакам опор с антифрикционным покрытием (фторопластом), которые опираются на опорную подушку (в её качестве может быть использована бетонная плита). Такое решение положительно сказывается на скольжении обычного сочетания «сталь-бетон», обеспечивая коэффициент трения 0,5. Есть смысл применить опоры каткового или шарикового типа с коэффициентом трения 0,1.

Качественная скользящая конструкция может защитить магистральные трубопроводы от непредвиденных повреждений и нагрузок, компенсируя температурные расширения, вертикальные и поперечные нагрузки, а также сглаживая крутящий момент и нивелируя другие физические воздействия. В результате клиенту обеспечивается колоссальная экономия финансов на ремонтные работы, а вероятность любых неприятных «сюрпризов» сокращается.

Учитывая подобные характеристики, скользящие опоры являются незаменимой частью любого современного трубопровода. Стоимость изделий бывает разной и варьируется от нескольких сотен рублей до десятков тысяч. Здесь всё зависит от массы, длины, размеров, конструктивных и эксплуатационных свойств, а также некоторых других аспектов.

Что касается сфер применения, они действительно очень обширные и при этом постоянно расширяются. Чаще всего скользящая опора применяется в:

• металлургии;
• машиностроении;
• нефтеперерабатывающей промышленности;
• строительстве;
• теплоэнергетике;
• жилищно-коммунальных хозяйствах;
• газодобыче.

Расстояния между опо­рами трубопроводов по таблице СНИП

Правильно подобранная дистанция между опорными креплениями является одним из условий эксплуатации системы. Опоры позволяют распределить нагрузку, минимизировать напряжение, а в определенных случаях – при обустройстве тепломагистралей, например, распределить температурную нагрузку.

Нормы СНиП включат в себя требования по расстоянию между опорами для трубопроводов с разным диаметром, толщиной стенки и назначением. Такие данные заносятся в специальные таблицы, что значительно облегчает расчеты. Стоит помнить, что таблица содержит не рекомендованные данные, а точное указание, соответствующие СНиП, сколько и какие конструкции нужны.

Таблица расстояния между опорами трубопр­оводов, приведенная в статье, касается скользящих конструкций для стальных труб.

Расстояния между опо­рами стальных трубоп­роводов при равной величине стенок определяются диаметром. Также влияют характеристики грунта при подземной укладке. Кроме того, при монтаже тепловых трасс согласно СНиП на дистанцию влияет температурная деформация. Для тепломагистралей используют только подвижные опоры с тем, чтобы создать монтажное смещение для компенсации теплового расширения.

Особенности монтажа

Чтобы правильно рассчитать оптимальное расстояние между будущими опорами, нужно учитывать ряд особенностей, включая предназначение трубопровода. Для понимания, трубы с горячей водой должны быть оборудованы большим количеством опорных конструкций на небольшом расстоянии друг от друга. Что касается систем подачи холодной жидкости, там принцип действует обратным образом.

К установке подобных элементов на трубопроводы приступают до начала протаскивания труб в футляры. Обращайте внимание на сохранность целостности заводской изоляции системы.

Между опорами и металлическими футлярами фиксируют бесшовный гидроизоляционный материал, а на их поверхность наносят графитовую смазку, при условиях, что трубы будут подвергаться трению. На последнем этапе фиксируются хомуты, и выполняется качественная стяжка. Если в процессе монтажа отдельные места опор были повреждены, их следует окрасить.

Монтаж таких скользящих элементов начинается одновременно с прокладкой линейной части и без применения специальной техники. Для крепежа используют электродуговую сварку. На разных этапах выполнения монтажных работ следует учитывать меры технической безопасности.

Таким образом, скользящая опора представляет собой важнейший элемент, который незаменим при строительстве и дальнейшем использовании трубопроводных систем. Чтобы составить правильный проект будущей конструкции, лучше заранее проконсультироваться с высокопрофессиональными специалистами, т. к. низкоквалифицированный инженер не всегда может точно рассчитать базовые характеристики и особенности предстоящей работы.

Виды и отличия

Если рассмотреть классификацию опор по конструкции, можно выделить такие виды изделий:

• Пружинные крепления трубопроводов. Необходимы для амортизации нагрузок на конструкцию. Зачастую комбинируются с конструкциями других типов. Опоры и хомутовые подвески могут регулироваться по высоте, служат для фиксации к потолочным балкам.
• Изделия для крепления вертикальных трубопроводов и щитовые опоры, как правило, крепят к перекрытиям или на металлические балки. Щитовые изделия необходимы для проведения магистрали сквозь стену на небольшое расстояние.
• Элементы крутоизогнутых отводов используются там, где имеется изгиб труб. При этом один вид рассчитан на гнутые отводы, второй – на сварные.
• Хомутовые скользящие корпусные крепления могут иметь круглый или плоский хомут. Первые используются для фиксации стальных изделий, другие – для стальных и ППУ труб.
• Приварные неподвижные корпусные изделия. Достаточно просто изготавливаются из стали, стоят недорого, можно получить разные неподвижные конструкции: от коробки до сложных элементов, сделанных под конкретные потребности. Фиксация происходит при помощи сварки через определенное расстояние.
• Бескорпусные опоры – по сути, хомуты. При жестком закреплении – это неподвижные хомутовые опоры, при неплотном притяжении к трубе – скользящие (подвижные) опоры.

Следует отметить, что все виды, благодаря сочетанию между собой, могут представлять подвижные и неподвижные крепления для трубопроводов.

Неподвижные

Изделия неподвижного типа позволяют удержать сдвиги трубопровода в поперечном или продольном направлении. Как раз неподвижные опоры позволят выполнить наиболее надежное закрепление, не давая возможности трубопроводу перемещаться.

Они используются при формировании и подземной, и наземной систем.

При бесканальной подземной прокладке используются изделия с полиэтиленовой (или ППУ) оболочкой для качественной гидроизоляции. Надземные системы подразумевают использование гидроизоляции из оцинкованной стали.

Неподвижная опора включает такие элементы:

• стальная труба;
• стальной горячекатаный лист;
• термолента и оцинкованная оболочка;
• пенополиуретан (ППУ);
• центратор и полиэтиленовая оболочка.

Для таких изделий используется только прочная сталь – расчет регламентирует таблица из ГОСТ для опор трубопроводов 14911-82. Можно выделить три типа стальных листов:

• стандартного качества;
• низколегированные;
• качественные конструкционные.

При этом качество отделки может быть обычным или повышенным.

Центраторы представляют собой приспособление, позволяющее упростить центрирование торцов труб при монтаже. Есть их два вида: наружные и внутренние. Наружные, соответственно, выполняют центровку снаружи.

Они бывают:

• с гидродомкратом;
• эксцентриковые;
• звенные.

Для изготовления последнего типа нужна морозостойкая сталь. Конструкция – связанные между собой звенья, которые благодаря упорному винту центрируют трубы диаметром от 57 мм до 2,224 м.

Эксцентриковые же центраторы могут использоваться для изделий любого диаметра. С гидродомкратом используются для центровки деформированных или тяжелых труб.

Внутренние центраторы приходится перемещать при помощи грузоподъемной техники, поскольку они массивны. Однако их преимущество состоит в использовании сварки изнутри, благодаря чему можно добиться высокого качества швов.

Неподвижные опоры применяются в северных регионах, где происходят большие колебания температур.

Скользящие

Скользящая (подвижная) опора для трубопроводов широко используется при наземном способе прокладки трубопроводов. Главная задача конструкции – обеспечение допустимого движения труб по вертикальной и горизонтальной оси, а также хомутовые опоры защищают трубопровод от стирания.

Такие подвижные опоры применяются в тех случаях, когда расчет подразумевает частые и большие изменения температур, а значит, имеет место сужение и расширение материала.

Такие подвески заботятся об устойчивости и неподвижности всей системы, компенсируют изменения, вызванные деформациями. Конструкция неподвижной опоры такова:

• основание – швеллер или уголок;
• металлические держатели;
• гайки;
• прокладки;
• болты.

ГОСТ для скользящей опоры трубопроводов ОСТ 24.125.156-01 регламентирует параметры составных частей.

Можно выделить такие подвижные виды среди конструкций этого типа:

• постоянного усилия;
• упругие;
• жесткие.

Жесткие бывают:

• крепления скольжения;
• жесткие подвески;
• направляющие крепления.

Первые не позволяют трубе перемещаться вертикально вниз. Если расчет использует жесткие подвески, система будет наиболее подвижной. Направляющие крепления лимитируют движение по горизонтали в определенном направлении или вниз.

Чем больше нагрузка на упругую опору, тем выше будет смещение трубы. Скользящие крепления постоянного усилия способны выносить перманентную нагрузку.

Как правило, подвижную опору предварительно красят грунт-эмалью или просто грунтовкой в несколько слоев. Иногда наносится цинковое или порошковое (ППУ) покрытие.

Зачастую для изготовления таких элементов используется углеродистая сталь, для низкотемпературного применения – низколегированная.

Можно выделить такие типы скользящих опор, делая расчет на их конструкцию:

• шариковая;
• роликовая;
• на кронштейнах;
• диэлектрическая;
• скользящая хомутовая опора для трубопроводов.

Роликовые опоры позволяют снизить трение между основой и поверхностью трубопровода при его движении. Диэлектрические элементы применяются для низкоуглеродистых или углеродистых стальных труб. Изоляция выполняется из ППУ или смеси порошковых частиц, асбеста и каучука.

Шариковые опоры применяются, если предполагается нестандартное крепление, например, на тепловых электростанциях. Опорное кольцо для трубопроводов дает возможность трубам перемещаться по перечной и продольной оси.

Изделия характеризуются долговечностью, которая, конечно, определяется материалом изготовления.

Расстояние между подвижными креплениями трубопроводов должно быть предусмотрено при проектировании системы. Расчет выполняется индивидуально: зависит от материала, диаметра, длины труб, свойств покрытия (ППУ) опор, параметров транспортируемой среды, требуемой высоты размещения линии.

Использование опор (видео)

О проектировании и расчете

Все работы по обустройству опор для труб должны проводиться в соответствии с требованиями проекта. Иначе действия способны привести к возникновению аварийной ситуации. Расстояния между опорами стальных трубопроводов не должны превышать расчетные данные.

Элементы должны устанавливаться плотно к трубопроводу, поэтому шаг креплений трубопроводов должен быть минимальным. Для получения данных может использоваться таблица расстояния между опорами трубопроводов.

Эти данные рассчитываются на основанные полученных параметров по прочности, прогибу, зависят от диаметра труб, особенностей теплоносителя и способа прокладки трубопровода.

Опоры для крепления трубопроводов устанавливаются на дне каналов, но без препятствия стоку воды. Иногда возводятся фундаменты под опоры трубопроводов, поэтому их расчет также необходим.

Железобетонные опоры трубопроводов требуют подготовки основания для монтажа. Неподвижные изделия зачастую устанавливаются возле запорной арматуры и у ответвлений ППУ трубопровода.

Расчет опоры трубопроводов — это необходимая мера при проектировании линии. Процедура выполняется по внешним усилиям и моментам. Последние определяются при расчете трубопровода на компенсацию тепловых изменений с учетом силы трения, внутреннего давления и усилия от компенсаторов .

Кроме того, следует учитывать нагрузки, вызванные весом конструкции, транспортируемого вещества, пыли, льда и так далее. Также нужно брать во внимание динамические, ветровые нагрузки.

Поскольку в каждом случае расчет будет индивидуальным, приведем в качестве примера немного усредненных цифр (для стальных труб):

• для трубы ДУ 15, неизолированной/изолированной — 2.5/1.5 м;
• ДУ 25, неизолированной/изолированной — 3.5/2 м;
• ДУ 50 — 5/3 м;
• ДУ 100 — 6/4.5 м;
• ДУ 150 — 8/6 м.

Приведенные выше цифры являются максимальными.

Допустимые нагрузки определяются с учетом температуры в двадцать градусов. Остальные случаи подразумевают использование специального коэффициента.

Что касается стоимости, то цена опоры трубопроводов с ППУ покрытием начинается с отметки в 100-200 рублей (за направляющую конструкцию).

Цена скользящей опоры для трубопроводов – от 300 рублей.

Стоимость выполнения работ по установке опор трубопроводов с ППУ покрытием — от 500 рублей за 1 конструкцию (также актуально для линий небольшого диаметра и с учетом того, что не требуется выполнять работу на большой высоте).

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 –
h2
(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.

Трубопровод не всегда прокладывают под землей. Порой, особенно если речь идет о крупных магистралях, этот вариант оказывается невыгодным. А чтобы удерживать трубопровод в заданном проектном положении или даже переместить систему при необходимости, применяются специальные опоры, расположенные на точно рассчитанном расстоянии друг от друга.