---

Розрахунок компенсуючої здатності Г-подібних елементів (рис. Д.11) і П-подібних компенсаторів (рис. Д.12) проводиться за номограмою (рис. Д.13) або за емпіричною формулою (Д.8)

L_K = 25JdAl, (Д.9)

де L_K - довжина ділянки Г-подібного елемента, що сприймає температурні зміни довжини

трубопроводу, мм;

d - зовнішній діаметр труби, мм;

Al - температурні зміни довжини труби, мм.

Величину L_K можна також визначити за номограмою (рис. Д.13).

Рисунок Д.11 - Г-подібний елемент трубопроводу

Рисунок Д.12 - П-подібний компенсатор

Приклад

d = 40 мм, A l = 55 мм

За формулою (2.2) L_k= 25л/40-55 = 1173 мм. За номограмою Lk = 1250 мм.

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

s _t=a-A t ■ E ■ Ai, (Д.10)

де E - модуль пружності матеріалу труби, МПа;

A, - площа поперечного перерізу стінки труби, м².

Рисунок Д.13 - Номограма для визначення довжини ділянки труби, яка сприймає
теплове подовження

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

ділянки.

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

2-а (11 + R )³ + 0,007-R ³

A l ,

3-E - D 11 + R

де

Al - максимально допустиме поздовжнє переміщення трубопроводу від дії температури, що може бути компенсовано відводом, м;

11 - довжина прилеглої до відводу прямої ділянки трубопроводу до рухомої опори, м;

R - радіус вигину відводу, м;

D - зовнішній діаметр труб, м;

а - розрахункова міцність, МПа;

E - модуль пружності, МПа.

Компенсуюча здатність П-подібного компенсатора визначається за формулою:

A l = [s] (9,4 R³

0,25-E - h - D

+14,9R ²a + 7,8 a ² +1,3 a ² ) ,

(Д.12)

де Al - максимально допустиме поздовжнє переміщення трубопроводу від дії температури,

що може бути сприйнято компенсатором, м;

h - виліт компенсатора, м;

R - радіус вигину відводів компенсатора, м;

a - довжина прямої ділянки компенсатора, м;

D - зовнішній діаметр труби, м;

[а] - 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:

^Lmax

A l

2-L-At '

(Д.13)

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

L = K A-Dd , (Д.14)

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

K = , (Д.15)

де а - 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.

а - на відводі; в - на трійниковому відгалуженні
Рисунок Д.14 - Схеми розташування опорД.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

^єр+^є-єс < 1,0 ; (Д.16)

ЄPP єр_П

- для самопливних трубопроводів

+ e' < 1,0 , (Д.17)

^єрр ^є рп

де є_P - максимальне значення деформації розтягу матеріалу в стінці труби через овальність поперечного перерізу труби під дією ґрунтів q_gp, МПа, і транспортних навантажень q_m, МПа;

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

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

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

є_рп - гранично допустима деформація розтягу матеріалу в стінці труби в умовах повзучості.

Значення є_р може бути визначене за формулою:

єp = 4,27-Кs s-Y-К_3т, (Д.18)

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

Кз Y - коефіцієнт запасу на овальність поперечного перерізу труби, приймається рівним:

1,0 - для напірних і самопливних трубопроводів і 2 - для дренажних трубопроводів;

Y - відносне скорочення вертикального діаметра труби в ґрунті, встановлюється як гранично­допустиме значення

Y=Yгр +^т +Y м, (Д.19)

де Y_гр - відносне скорочення вертикального діаметра труби під дією ґрунтового навантаження;

Y _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

Yгр = Кок ^Кt ^-Kw'^qrP , (Д.20)

^КЖ ■ G 0 ^+Кгр ■ ^Егр

де Кt - 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;

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

Ерр - модуль деформації ґрунту в траншеї, МПа;Кж - коефіцієнт, що враховує вплив кільцевої жорсткості оболонки труби на овальність поперечного перерізу трубопроводу, можна приймати рівним 0,15;

д

qrp = g п ■ h ,

де g_п - питома вага ґрунту, Н/м³;

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

Gо - короткочасна кільцева жорсткість оболонки труби, МПа;

= 53,7

E о ■ I
(1-v²)(D -e)³

де Eо - короткочасний модуль пружності при розтягу матеріалу труби, МПа;

I - момент інерції перерізу труби на одиницю довжини

3

I = Ті ,

- коефіцієнт Пуассона матеріалу труби, наводиться в нормативній документації;

К V ■ Ут

Yt = Kok ^У— ,

Кж ■ G о + К гр ■ n ■ Егр

де

Ку - коефіцієнт ущільнення ґрунту;

qT - транспортне навантаження, прийняте за довідковими даними для гусеничного, колісного

й іншого транспорту, МПа;

n - коефіцієнт, що враховує глибину закладення трубопроводу при (Н) h < 1 n = 0,5;

Kok - коефіцієнт, що враховує процес округлення овалізованої труби під дією внутрішнього

тиску води у водопроводі P, МПа

1+2-PI q_C -Y ’

де

qc - сумарне зовнішнє навантаження на трубопровід, МПа;

^qc = ^qrp ^+qT^;

P D

e= ■ ;

2-E e

q_C

2- E

де

e pp ' .

^PPE ,■ К3

sо - короткочасна розрахункова міцність при розтягу матеріалу труби, МПа;

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

р = s о

e рп =

^рїE ■ К₃

(Д.21)

(Д.22)

(Д.23)

(Д.24)

(Д.25)

(Д.26)

(Д.27)

(Д.28)

(Д.29)

(Д.30)

е К₃ - 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 qc від ґрунтових вод Qpb, а також можливого виникнення вакууму Qbak в трубопроводі, для самопливних мереж - qrp + Qrp, для

дренажних мереж - з використанням виразу

^куг ■ Ков^^п■ ^Егр ■ Gt

^К3У

- ^(qC ⁺QrB ⁺Qbak ) ,

(Д.31)

де Кур - коефіцієнт, що враховує вплив засипання ґрунту на стійкість оболонки, можна прийняти

0,5, а для співвідношення Qrp: qT = 4:1 - рівним 0,07;

Ков - коефіцієнт, що враховує овальність поперечного перерізу трубопроводу, при 0 < Y < 0,05 Ков= 1- 0,7Y;

Кзу - коефіцієнт запасу на стійкість оболонки на дію зовнішніх навантажень, можна прийняти рівним 3;

G t - тривала кільцева жорсткість оболонки труби, МПа, визначається за формулою:

4

(Д.32)

,475-Et ( e А

G t = 1 I.

(1-v ²) VD ^-e

0Додаток Е

(довідковий)

ПРИКЛАДИ ТИПОВИХ РІШЕНЬ ПРИ ПРОЕКТУВАННІ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ
З ВИКОРИСТАННЯМ ТРУБОПРОВОДІВ СТ/ПЕ

Правильне проектування теплової мережі не обмежується тільки вибором компенсаційних елементів, вибором і розташуванням нерухомих опор, компенсаційних зон тощо. При виконанні проектних робіт необхідно передбачити всі фактори, які впливають на безаварійну роботу теплової мережі і прийняти рішення, яке допоможе мінімізувати вплив цих факторів. Крім того, необхідно передбачити захист інших типів прокладки і внутрішніх систем від впливу навантажень з боку безканальних трубопроводів.

Для випадків кутів повороту до 10^о і у разі відсутності можливості для виконання нетипової компенсації або влаштування кутової нерухомої опори (наприклад, якщо теплотраса знаходиться всередині існуючого коридору комунікацій) зміну напрямку траси виконують із застосуванням підрізки країв труби на зварних стиках (рисунок Е.1).

Максимальні кути підрізок повинні відповідати наведеним на рисунку Е.1.

В цьому випадку ділянка трактується як пряма труба.

Рисунок Е.1 - Максимальні кути підрізок країв труб на зварних стиках

Важливу роль для безаварійності роботи теплопроводів відіграє правильне проектування відгалужень, яке має враховувати як безпеку основного трубопроводу, так і трубопроводу відгалуження.

В безканальних теплових мережах для виконання відгалужень застосовуються трійники заводського виготовлення трьох типів: прямий; кутовий; паралельний.

При проектуванні відгалужень безканальних трубопроводів необхідно дотримуватися наступних принципів:

1. діаметр відгалуження не може бути більшим основного трубопроводу (початку і продовження) (рисунок Е.2);

2. якщо необхідно виконати відгалуження d_y1> d_y3 > d_y2, його слід виконати, як на рисунку Е.3 з урахуванням вимог 3) та 4), що наведені нижче;

3. відгалуження не може бути виконано ближче ніж 0,3 довжини компенсаційної зони, рахуючи від кінця компенсаційної зони. Причому видовження основного трубопроводу в місці відгалуження не повинно перевищувати 50 мм (рисунок Е.4);

dy^.dy2^dy3

IL

dy dy2

►- -J >

Рисунок Е.2

4. при виконанні відгалуження із застосуванням прямого або кутового трійника таке відгалуження має розглядатися як Z-подібна ділянка компенсації (рисунок Е.5) з виконанням всіх вимог, як для Z-подібної компенсації.

Рисунок Е.3