Страница 15: ДСТУ-Н Б В.2.5-35:2007. Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Теплові мережі та мережі гарячого водопостачання з використанням попередньо теплоізольованих трубопроводів. Настанова з проектування, монтажу, приймання та експлуатації (59380)

Поздовжні зусилля σ_t, що виникають у трубопроводі при зміні температури, без урахування компенсації температурних деформацій визначають за формулою:

, (Д.10)

де Е – модуль пружності матеріалу труби, МПа;

А_i – площа поперечного перерізу стінки труби, м².

Температурні напруження необхідно враховувати в будь-якій закріпленій ділянці трубопроводу при будь-якій довжині ділянки.

Компенсуюча здатність відводу під кутом 90° (Г-подібний) визначається за формулою:

, (Д.11)

де l – максимально допустиме поздовжнє переміщення трубопроводу від дії температури, що може бути компенсовано відводом, м;

l₁ – довжина прилеглої до відводу прямої ділянки трубопроводу до рухомої опори, м;

R – радіус вигину відводу, м;

D – зовнішній діаметр труб, м;

σ – розрахункова міцність, МПа;

Е – модуль пружності, МПа.

Компенсуюча здатність П-подібного компенсатора визначається за формулою:

, (Д.12)

де  – максимально допустиме поздовжнє переміщення трубопроводу від дії температури, що може бути сприйнято компенсатором, м;

h – виліт компенсатора, м;

R – радіус вигину відводів компенсатора, м;

а – довжина прямої ділянки компенсатора, м;

D – зовнішній діаметр труби, м;

[σ] – допустиме напруження за умов тривалої міцності, МПа.

Максимально допустима відстань від осі компенсатора до осі нерухомої опори трубопроводу L_max, см, повинна обчислюватися за формулою:

. (Д.13)

Відстань L від осі труби відводу до осі установки ковзної опори (рисунок Д.14) варто приймати:

, (Д.14)

де К – коефіцієнт, обумовлений міцнісними й пружними властивостями полімерного матеріалу труб за формулою:

, (Д.15)

де σ – розрахункова міцність матеріалу труби, МПа.

У необхідних випадках компенсуюча здатність трубопроводів може бути підвищена за рахунок введення додаткових поворотів, спусків і підйомів.

Компенсація теплового лінійного подовження труб із полімерних матеріалів може забезпечуватися поздовжнім вигином при укладанні їх у вигляді "змійки" на опорі, ширина якої повинна допускати можливість вигину трубопроводу при перепаді температур.

За необхідності збільшення компенсуючої здатності Г-, Z- і П-подібних елементів трубопроводів застосовують метод "розтягу" (попереднє напруження) при монтажі трубопроводу.

Д.5 Методика розрахунку на міцність трубопроводів з полімерних матеріалів при підземному прокладанні (загальні принципи)

Розрахунок на міцність трубопроводів з полімерних матеріалів, прокладених безканально, рекомендується зводити до дотримання нерівності:

• для напірних трубопроводів

; (Д.16)

• для самопливних трубопроводів

, (Д.17)

де  – максимальне значення деформації розтягу матеріалу в стінці труби через овальність поперечного перерізу труби під дією ґрунтів q_Гр, МПа, і транспортних навантажень q_T, МПа;

 – ступінь розтягу матеріалу стінки труби від внутрішнього тиску води в трубопроводі;

 – ступінь стиску матеріалу стінки труби від впливу зовнішніх навантажень на трубопровід;

 – гранично-допустиме значення деформації розтягу матеріалу в стінці труби, що відбувається в умовах релаксації напружень;

 – гранично допустима деформація розтягу матеріалу в стінці труби в умовах повзучості.

Значення може бути визначене за формулою:

, (Д.18)

де К_σ – коефіцієнт, що враховує якість ущільнення, його можна приймати: при ретельному контролі – 0,75, при періодичному контролі – 1,0, за відсутності контролю – 1,5;

К_Зψ – коефіцієнт запасу на овальність поперечного перерізу труби, приймається рівним: 1,0 – для напірних і самопливних трубопроводів і 2 – для дренажних трубопроводів;

ψ – відносне скорочення вертикального діаметра труби в ґрунті, встановлюється як гранично допустиме значення

ψ = ψ_ГР+ ψ_Т+ ψ_М, (Д.19)

де ψ_ГР – відносне скорочення вертикального діаметра труби під дією ґрунтового навантаження;

ψ_Т – те саме, під дією транспортних навантажень;

ψ_М – відносне скорочення вертикального діаметра труби, що утворилося в процесі складування транспортування й монтажу. Його можна приблизно приймати за таблицею Д.1.

Таблиця Д.1

, (Д.20)

де K_τ – коефіцієнт, що враховує запізнення овальності поперечного перерізу труби в часі й залежний від типу ґрунту, ступеня його ущільнення, гідрогеологічних умов, геометрії траншеї, може приймати значення від 1 до 1,5;

K_w – коефіцієнт прогину, що враховує якість підготовки ложа й ущільнення, можна приймати:

при ретельному контролі – 0,09, при періодичному – 0,11, при безконтрольному веденні робіт – 0,13;

К_ГР – коефіцієнт, що враховує вплив ґрунту засипання на овальність поперечного перерізу трубопроводу, можна прийняти рівним 0,06;

е_гр – модуль деформації ґрунту в траншеї, МПа;

К_Ж – коефіцієнт, що враховує вплив кільцевої жорсткості оболонки труби на овальність поперечного перерізу трубопроводу, можна приймати рівним 0,15;

, (Д.21)

де γ_п – питома вага ґрунту, Н/м³;

h – глибина засипання трубопроводу від поверхні землі до рівня горизонтального діаметра, м;

G_0 – короткочасна кільцева жорсткість оболонки труби, МПа;

, (Д.22)

де E_0 – короткочасний модуль пружності при розтягу матеріалу труби, МПа;

l – момент інерції перерізу труби на одиницю довжини

, (Д.23)

v – коефіцієнт Пуассона матеріалу труби, наводиться в нормативній документації;

, (Д.24)

де К_у – коефіцієнт ущільнення ґрунту;

q_Т – транспортне навантаження, прийняте за довідковими даними для гусеничного, колісного й іншого транспорту, МПа;

n – коефіцієнт, що враховує глибину закладення трубопроводу при (H) h < 1 п = 0,5;

K_OK – коефіцієнт, що враховує процес округлення овалізованої труби під дією внутрішнього тиску води у водопроводі Р, МПа

, (Д.25)

де q_C – сумарне зовнішнє навантаження на трубопровід, МПа;

q_С= q_ГР+ q_T; (Д.26)

; (Д.27)

; (Д.28)

, (Д.29)

де σ₀ – короткочасна розрахункова міцність при розтягу матеріалу труби, МПа;

Е_τ – коротко- і довгострокове значення модуля пружності при розтягу матеріалу труби на кінець терміну служби експлуатації трубопроводу, МПа.

, (Д.30)

де К_З – коефіцієнт запасу, повинен наводитися в нормативних документах.

Якщо в результаті розрахунків значення лівої частини виразу (Д.16) буде більше 1, то варто повторити розрахунки при інших характеристиках матеріалу труб або укладання трубопроводу.

Далі перевіряють стійкість оболонки труби проти дії сполучення навантажень: для напірних мереж – ґрунтові й транспортні q_C від ґрунтових вод Q_ГВ, а також можливого виникнення вакууму q_bak в трубопроводі, для самопливних мереж – q_ГР+ Q_ГР, для дренажних мереж – з використанням виразу