Расчет нагрузок на подвижную опору
Подвижные опоры воспринимают вес трубопровода с теплоносителем и изоляцией и передают его на опорные подушки. Для того, чтобы при тепловом удлинении трубы свободно могли перемещаться, подвижные опоры устанавливают между неподвижными на некотором нормированном расстоянии, зависящем от диаметра трубопровода.
Вертикальную нормативную нагрузку на подвижные опоры труб определяем по формуле:
где Fв — Вертикальная нормативная нагрузка на опору трубы, Н;
q — вес 1 пог.м. трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляции конструкции и воды, кг. Применяется по таблице;
а — максимальный пролет между подвижными опорами, м. Принимается по таблице;
g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2.
Горизонтальную нагрузку нормативную нагрузку на подвижные опоры труб от сил трения определяем по формуле:
где Fг — Горизонтальная нормативная нагрузка на опору трубы, Н;
q — вес 1 пог.м. трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляции конструкции и воды, кг. Применяется по таблице;
а — максимальный пролет между подвижными опорами, м. Принимается по таблице;
g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2.
м — коэффициент трения в опорах при перемещении опоры в доль оси трубопровода. Принимается по СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети, приложение 8, таблица 1". В качестве подвижных опор выбираем скользящие опоры.
Подвижные опоры трубопроводов передают на несущие строительные конструкции в основном вертикальную нагрузку. Величина осевых горизонтальных усилий от трения опорных поверхностей зависит от диаметра трубопровода и конструкции опоры.
При определении горизонтальных осевых нагрузок на промежуточные неподвижные опоры учитываются все режимы работы трубопровода в процессе нагревания от холодного до рабочего состояний и в процессе охлаждения от рабочего до холодного состояний. Это объясняется тем, что силы трения подвижных опор и упругой деформации гибких компенсирующих устройств при нагревании и охлаждении трубопровода меняют своё направление, поэтому горизонтальные осевые нагрузки на опору определяются для каждого режима работы трубопровода. При этом силы, действующие на неподвижную опору в одном направлении, складываются, а затем из большей суммы сил вычитают меньшую. Учитывая возможные отклонения от расчётных величин, меньшие суммы сил трения и упругой деформации вычитаются с коэффициентом поправки 0,7, который создаёт запас прочности неподвижной опоры.
Если суммы сил слева и справа от неподвижной опоры одинаковы, то результирующая реакция принимается по одной из суммы сил с коэффициентом поправки 0,3. В качестве расчётных нагрузок на неподвижную опору принимается наибольшая из полученных четырёх результатов.
О
пределить расчётную нагрузку на промежуточную неподвижную опору при следующих данных: удельная нагрузка трубопровода в рабочем состоянии50 Н/м; усилие компенсатора К1 в состоянии предварительной растяжки и в рабочем состоянии Рк1 = 5000Н; усилие компенсатора К2 в состоянии предварительной растяжки и рабочем состоянии Рк2 = 4000Н.
Решение. Силы трения подвижных опор определим :
Рис. 3.1. Схема действия сил на промежуточную неподвижную опору при различных режимах работы трубопровода:I– начало нагревания;II– конец нагревания;III– начало охлаждения;IV– конец охлаждения.
;
на участке между неподвижными опорами
,
где l = 10м; no1, no2 – число опор слева и справа от неподвижной опоры.
I режим, соответствующий трубопроводу в холодном состоянии.
Так как усилия, действующие в левую сторону (
), больше усилий, направленных вправо (
), то результирующая реакция на неподвижную опору определиться из равенства
.
II режим, соответствующий трубопроводу в рабочем состоянии. Усилия, действующие вправо, больше усилий, действующих в обратном направлении, поэтому результирующая реакция на неподвижную опору составит
.
III режим. С началом охлаждения трубопровода реакции трения подвижных опор изменяют направления, препятствуя сокращению величины температурного удлинения трубопровода. По сумме действующих сил вправо и влево устанавливаем расчётную зависимость
.
IV режим. C возникновением предварительного растяжения компенсаторов направление их усилий изменится, поэтому расчётная нагрузка на опору составит
.
Таким образом, для рассматриваемой схемы трубопровода режимы II и IV отвечают наиболее нагруженным состояниям неподвижных опор.
Нагрузки на неподвижные опоры делят на вертикальные и горизонтальные.
1. Вертикальные нагрузки определяются по формуле:
где 
– вес 1 метра трубопровода (вес трубы с водой и изоляцией).
— пролёт между подвижными опорами.
Табличное значение уменьшаем в 2 раза, т.к. установлен компенсатор.
При размещении опоры в тепловой камере, дополнительно учитывают вес арматуры 
, компенсаторов 
и вес ответвлений 
, приходящихся на данную опору с коэффициентом 0,5, т.к. вес распределяется между двумя опорами. Т.е.:
,
где 
;
;
2. Горизонтальные нагрузки делятся на боковые и осевые.
Горизонтальные осевые нагрузки на неподвижные опоры возникают под действием сил:
— трения в опорах при тепловом удлинении трубопроводов;
— трения в компенсаторах при тепловом удлинении трубопроводов;
— упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при растяжке в холодном состоянии или тепловом удлинении трубопроводов.
На опору действует только горизонтальная осевая нагрузка, т.к. ответвление закреплено опорой. Горизонтальная осевая нагрузка на опору при 
определяется по формуле [6] табл.18:
,
где 
— сила трения в компенсаторах.
— площадь по наружному диаметру стакана сальникового компенсатора.
18. Расчет усилий, действующих на подвижные опоры
Нагрузки на подвижные опоры подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Они зависят от веса участка трубопровода, приходящегося на опору, и типа опоры.
Вертикальную нагрузка определяют по формуле:
где 
– вес 1 метра трубопровода (вес трубы с водой и изоляцией). Принимаем для 
.
— пролёт между подвижными опорами..
Горизонтальные нагрузки возникают за счёт реакции трения опоры при её перемещении из-за теплового удлинения трубопровода. Горизонтальная нагрузка на подвижную опору определяется по формуле:
где 
— коэффициент трения подвижных опор. Для скользящего типа опор 
.
Библиографический список
1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1982. — 360с., ил.
2. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. – М.: Энергоатомиздат, 1988. — 376с.
3. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей / В.И. Манюк, Я.И. Каллинский, Э.Б. Хиж и др. 2-е изд., перераб. И доп.– М.: Стройиздат, 1982. – 215с.
4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984.
5. Теплоснабжение: Учеб. пособие для вузов / В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков и др. – М.: Высшая школа, 1980. — 408с.
6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. А.А. Николаева. М.: Издательство литературы по строительству, 1965. – 360с. ил.
7. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий. Часть 1.Под ред. Староверова. М.: Издательство литературы по строительству, 1967.
8. СНиП 2.04.07 – 86*. Тепловые сети. М.: Издательство литературы по строительству, 1986.
9. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий
10. СНиП 23-01-99* Строительная климатология
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).