Приклад

Провести перевірку теплопроводу 159 x 4,5 мм, прокладеного безканально, на стійкість при найбільш несприятливому сполученні навантажень і впливів для випадку, коли рівень стояння ґрунтових вод нижче глибини прокладання теплопроводу.

Осьове стискальне зусилля в затисненій трубі:

Н.

Довжина місцевого вигину теплопроводу:

м.

Початковий вигин труби:

м.

Критичне зусилля, за якого затиснений теплопровід при безканальному прокладанні втрачає стійкість:

Н/м.

Вага ґрунту над теплопроводом:

Н/м.

Зрушувальна сила, що виникає в результаті дії тиску ґрунту в стані спокою при φ = 35°:

Н/м.

Стабілізуюче вертикальне навантаження

R_CТ = g_гр+ g_тр+ 2 · F_зр = 4058 + 503 + 2 · 3150 = 10861 н/м.

Умова стійкості r_ct> r_kp, тобто 10861 > 9630 Н/м виконується.

Якщо рівень ґрунтових або сезонних поверхневих вод (паводок, підтоплювані території тощо) може підніматися вище глибини безканально прокладених теплопроводів, тобто існує ймовірність спливання труб при їх спорожнюванні, необхідна вага баласту, Н/м, який повинен надати теплопроводу надійну негативну плавучість, визначається за формулою:

, (Б.109)

де К_спл- коефіцієнт стійкості проти спливання. Приймається рівним: 1,10 – при періодично високому рівні ґрунтових вод або при прокладанні у зонах підтоплюваних територій; 1,15 – при прокладанні по болотистій місцевості;

γ_пульпи – питома вага пульпи (води й зважених часток ґрунту), Н/м³;

V_пульпи – об'єм пульпи, витиснутої теплопроводом, м³/м;

g_тр0 – вага 1 м теплопроводу без води, Н/м;

g_оп – вага нерухливих опор, Н/м.

При веденні поблизу земляних робіт середню відстань між теплотрасою (при двотрубному прокладанні) і брівкою укосу X варто визначати за формулою:

. (Б.110)

У цій формулі  – коефіцієнт пасивного тиску, прийнятий для піску 3,0.

Залежно від кута нахилу бічного укосу σ (рисунок Б.30) відстань Х приймається:

• при ctgα < 0,5 – рівною відстані до брівки укосу;

• при вертикальних стінках і виїмці ґрунту без кріплень – Х + 5 (0,5D_ПЕ+ 0,01), м;

• при вертикальних стінках і виїмці ґрунту з використанням кріплень приймається відстань до місця виїмки ґрунту.

Наведені формули справедливі для випадку, коли виїмка ґрунту проводиться на глибину не більше 0,1 м під прокладеними трубами. В інших випадках необхідно проводити розрахунок за допомогою загальних аналітичних методів розрахунку на стійкість.

Додаток В

(довідковий)

НЕРУХОМІ ОПОРИ

В.1 Умовна нерухома опора

Визначення умовної нерухомої опори полягає в правильному знаходженні місця між двома вільними кінцями ділянки, в якій відсутнє переміщення труби під впливом зміни температури. Умовна нерухома опора на прямій ділянці трубопроводу утворюється в такому місці, де наступає рівновага сил тертя між ґрунтом і трубою і сил від впливу температури. Найпростіше визначити місце утворення умовної нерухомої опори, коли ділянка укладена паралельно рівню землі. У цьому випадку умовна нерухома опора буде знаходитися посередині між вільними кінцями ділянки. Очевидно, що умовою є однорідність ґрунту засипки всієї ділянки. У випадку (рисунок В.1), коли по всій довжині ділянки ґрунт є однорідним, глибина залягання вільних кінців є різною, а зміна рельєфу є лінійною. Відстань від вільного кінця з більшою глибиною залягання до умовної нерухомої опори L_ун, м, можна визначити за формулою:

, (В.1)

де  – більше заглиблення трубопроводу до осі труби, м;

 – менше заглиблення трубопроводу до осі труби, м.

Знайдена відстань не може перевищувати L_max.

При нелінійній зміні рельєфу (рисунок В.2) місце знаходження умовної нерухомої опори можна з достатньою точністю визначити з допомогою середньої величини глибини залягання трубопроводу.

Середню глибину залягання можна визначити за формулою:

. (В.2)

У цьому випадку глибину залягання можна приймати, як для середньої глибини залягання трубопроводу.

Коли відстань між вільними кінцями перевищує 2L_max, застосування умовних опор недопустиме. В цьому випадку необхідно змінити геометрію мережі або застосувати прокладку з фізичними нерухомими опорами.

В.2 Фізичні нерухомі опори

Однією з переваг безканального прокладання є можливість вилучення фізичних нерухомих опор у порівнянні з аналогічною конфігурацією траси при канальному прокладанні. Як відомо, нерухома опора обмежує три ступені свободи труби. В трубопроводі, що укладений в ґрунт, два ступені свободи обмежуються ґрунтом.

Ґрунт сам "слідкує" за розподілом компенсаційних ділянок шляхом утворення "умовних" нерухомих опор, які фактично є місцем зрівноваження сил, що діють на трубопровід.

Існують такі випадки, коли неможливо обійтись без фізичної нерухомої опори. Фірми-виробники по-різному вимагають застосування таких опор у залежності від конкретних умов.

Фізичні нерухомі опори застосовують у наступних випадках:

1. при виконанні кута повороту траси від 10° до 45°;

2. при переході діаметрів на прямих ділянках з метою захисту ділянки з меншим діаметром труби.

У цьому випадку при різниці діаметрів більше ніж на один типорозмір необхідність встановлення нерухомої опори перевіряється розрахунком. При різниці діаметрів на один типорозмір нерухома опора не застосовується, але рекомендується перевіряти такі ситуації розрахунком за конкретних умов.

3) для захисту трубопроводів при комбінації осьової і радіальної компенсації;

4) для захисту малих компенсаційних плечей при радіальній компенсації;

5) для захисту трубопроводів традиційного канального прокладання при комбінації з безканальним;

6) для захисту відгалужень від основного теплопроводу, виконаного з допомогою "трійника прямого" або "трійника кутового".

Фізична нерухома опора являє собою спеціальний елемент заводського виготовлення (рисунок В.8), який бетонується при монтажних роботах.

Розміри бетонного блока і його армування розраховуються проектантом-будівельником на підставі сили, що діє на нерухому опору, ґрунтових умов і інших факторів, що залежать від конкретних умов прокладання.

Правильне визначення сил, які діють на нерухомі опори, є основою при розробленні бетонного блока для конкретних умов. У таблиці В.1 наведені найбільш розповсюджені випадки влаштування фізичних нерухомих опор з формулами для визначення діючих сил. При складанні таблиці враховані наступні припущення:

• трубопровід по обидві сторони опори знаходиться в однакових ґрунтових умовах;

• довжини ділянок по обидві сторони опори відповідають засадам формування геометрії траси із попередньо ізольованих трубопроводів і не перевищують L_max.

Приклади 4 і 5 таблиці В.1 доцільно використовувати для променевих схем. Для кільцевих схем сили тертя з обох сторін сумуються. Слід також відзначити, що нерухома опора заводського виготовлення (елемент теплової мережі) розрахована на умови сприйняття сили від довжини ділянки, яка не перевищує . У випадку, коли сила F₁ перевищує силу, яку може витримати опора заводського виготовлення, слід змінити проектне рішення за конфігурацією трубопроводу.

Таблиця В.1 – Приклади обчислення сил, які діють на нерухомі опори