Расстояние между опорами труб

Расчёт пролётов между подвижными опорами трубопроводов.

Расстояние между опорами труб выбирается на основании расчётов на прочность и прогиб, зависит от способа прокладки, параметров теплоносителя и диаметра трубопровода.

Алгоритм данной online программы использует табличные данные, приведенные в справочнике проектировщика «Проектирование тепловых сетей» под редакцией А. А. Николаева.

Данная программа определит следующие расстояния между подвижными опорами трубопровода:

• максимальный пролёт по расчёту на прочность на прямых участках
• максимальный пролёт по расчёту на прогиб на прямых участках
• рекомендуемое расстояние между опорами труб на прямых участках
• расстояние между опорами трубопровода на участках, примыкающих к компенсаторам и поворотам

Места расстановки неподвижных опор трубопровода зависят от схематических особенностей тепловых сетей. Как правило, неподвижные опоры устанавливают у ответвлений трубопровода и около запорной арматуры, а на прямых участках распределяют исходя из условий компенсирующей способности компенсаторов и участков самокомпенсации.

При подборе приняты следующие ограничения

• Трубопровод выполнен из стальной трубы по «Сортаменту для тепловых сетей»
• Трубопровод заполнен водой или паром
• Величина уклона трубопровода составляет i=0.002
• Трубопровод не испытывает дополнительных нагрузок.

Выбор подвижной опоры

В тепловых сетях применяют следующие виды подвижных опор:

Скользящие опоры трубопровода применяют для труб с Ду 25 -150 при всех способах прокладки тепловой сети. Для труб с диаметром Ду 200 – 1200 мм скользящие опоры применяют при прокладке в непроходных и полупроходных каналах, а также для нижнего ряда труб в тоннелях.

Катковые опоры трубопровода применяют при диаметре Ду > 200 мм, при прокладке трубопроводов на отдельно стоящих низких и высоких опорах, по стенам зданий и в тоннелях на каркасах и кронштейнах. Катковые опоры при прокладке трубопроводов в непроходных каналах – не применяют.

При надземной прокладке трубопроводов на эстакадах с пролётным строением для условных проходов труб Ду >200 мм, применяют как скользящие так и катковые опоры. Катковые опоры устанавливают в том случае, если применение скользящих опор, приводит к утяжелению прогонов.

Подвесные опоры трубопроводов применяют при надземной прокладке на эстакадах с растяжками, при подвеске трубы к трубе, на участках самокомпенсации или при установке П-образных компенсаторов. В последнем случае рекомендуется на расстоянии около 40Ду устанавливать направляющие опоры. На участках трубопроводов с сальниковыми компенсаторами — установка подвесных опор не допускается.

Подвижные опоры не устанавливают на участках бесканальной прокладки трубопроводов.

Нормативное расстояние между опорами трубопровода

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.

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.

Неподвижная фиксация 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.

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.

Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Максимальное расстояние между опорами, м	Принимаемое расстояние при наземной и подземной укладке, м	Принимаемая дистанция при подземной укладке в непроходимых каналах, м
25	2,5	2.5	1,9	1,9
32	2,5	3,2	2,7	2,7
40	2,5	3,9	3,0	3,0
57	2,5	4,9	3,8	3,8
76	3,0	6,4	4,9	3,8
89	3,0	6,9	5,3	4,1
108	3,5	8,3	6,4	4,9
133	4,0	9,6	7,4	5,6
159	4,0	10,4	8,0	6,1
219	4,0	12,8	9,8	6,4
273	4,5	14,7	11,3	7,9
325	5,0	16,6	12,8	8,3
377	5,5	18,3	14,1	9,2
426	6,0	19,8	15,2	9,9
530	7,0	22,7	17,5	11,4
630	8,0	25,6	19,7	12,8
720	8,5	27,7	21,3	13,9
820	9,5	30,3	23,3	15,2
920	10,0	31,9	24,5	16,0
1020	11,0	33,6	25,8	16,8

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.

Расстояние между сварными швами трубопровода как один из обязательных аспектов соблюдения технологии сварки

Во многом зависит от принципа их работы. По данному критерию опоры делятся на подвижные и неподвижные. На неподвижных опорах трубы закреплены без возможности смещения, в то время как конструкции подвижных опор предоставляют закреплённым на ней объектам некоторую свободу перемещения по направляющим. Это необходимо в местности с сильными перепадами температур, вызывающими деформацию и смещение труб.

Подвижные опоры в конструкциях трубопроводов бывают:

В катковых опорах для перемещения труб предусмотрены специальные катковые блоки. Такие опоры целесообразно применять в случае отделённых друг от дуга высоких или низких опор, а также вдоль стен туннеля или здания, с использованием кронштейнов и каркасов. Диаметр трубы Ду при этом должен быть больше 200 мм. Если трубопровод прокладывается в непроходном канале, применение катковых опор невозможно.

Опоры, где для перемещения труб не используется ничего, кроме свободного пространства, а ограничителем служит сила трения, называют скользящими. При установке труб со значениями Ду от 25 до 150 мм, скользящим опорам отдаётся предпочтение при любом способе прокладки трубопровода. Если диаметр Ду находится в диапазоне от 200 до 1200 мм, использование скользящих опор возможно, если участок представляет собой полупроходной или непроходной канал, а также в случае прокладки нижним рядам в туннеле.

Прокладка труб с диаметром Ду более 200 мм над землёй с использованием эстакад предусматривает применение как катковых, так и скользящих опор.

Использование подвесных опор принято в условиях надземной прокладки с применением растяжек и эстакад. Также эти опоры применимы, когда подвешивается труба к трубе, там, где происходит самокомпенсация или установлены П-образные компенсаторы.

Если осуществляется бесканальная прокладка труб, или используются сальниковые компенсаторы, применение подвижных опор не предусматривается.

Как же устанавливается необходимую дистанцию между подвижными опорами.? Оно базируется на расчётах прочности и прогиба труб. Результат определяется способом прокладки, диаметром труб и параметрами рабочей среды. Способы подсчётов изложены в приложении №4 СНиП 2.04.12-86 «Расстояние между опорами трубопроводов

». Обычно высчитываются следующие величины пролёта между опорами:

расстояние максимального пролёта из расчёта прочности;

расстояние максимального пролёта из расчёта прогибы для прямых участков;

Расстояния между неподвижными опорами определяются схематическими особенностями того или иного трубопровода, его рабочей средой и режимом эксплуатации. Опоры должны обязательно присутствовать возле каждого ответвления или запорного участка, а в остальных местах — размещаться в соответствии наличием компенсаторов и самокомпенсацией. Расстояние между ними определяется проектными требованиями.

Расстояние между опорами трубопроводов

высчитывается, исходя из предполагаемых внешних усилий и моментов. Учитываются трение, внутреннее давление и компенсация. А также вес трубопровода и транспортируемой субстанции, пыль, ветер, лёд и т.п. Если величина температуры задаётся отличной от +20 градусов, необходимо использовать специальные коэффициенты.

Очевидно,что при таком подходе расчёты будут индивидуальными. В качестве примера можно взять усреднённые значения расстояний между опорами неизолированных стальных труб в зависимости от их диаметра:

Представленные значения для данных диаметров труб максимальны. На основании расчётной методики при проектировании часто используются готовые таблицы.

Устанавливаемые при проектировании дистанции между опорами не должны превышать величины, полученные из расчётов. Однако их уменьшение допустимо, когда речь идёт об установке опоры возле ответвления, запорного устройства и т.д. Дополнительные расчёты требуются в том случае, если опоры трубопровода предполагается установить на фундаменты.

Многие трубопроводы нуждаются при монтаже в закреплении на определенной высоте или на некоторое расстояние. Для этого используются специальные крепления — опоры. На опоры под трубопроводы приходится основная нагрузка системы, которая может передаваться на грунт или несущие конструкции.

Само собой, что производство опор трубопроводов для конструкции — задача ответственная и серьезная. Для надежного и эффективного ее решения требуется иметь определенные познания чтобы сделать грамотный расчет.

Расстояние между опорами для стальных трубопроводов приведены в таблице 1

Таблица 1. Шаг креплений для стальных трубопроводов

Условный проход трубы Dу, мм	ГОСТ	максимальное расстояние между опорами трубопроводов на горизонтальных участках, м
		для неизолированных трубопроводов	для изолированных трубопроводов
15	3262-75	2,5	1,5
20	3262-75	3,0	2,0
25	3262-75	3,5	2,0
32	3262-75	4,0	2,5
40	3262-75	4,5	3,0
50	3262-75	5,0	3,0
65	10704-76	6,0	4,0
80	10704-76	6,0	4,0
100	8732-78	6,5	4,5
125	8732-78	7,0	5,0
150	10704-76	8,0	6,0
200	10704-76	9,0	9,0
250	10704-76	9,0	9,0

Согласно СНиП 3.05.01-85:

• п.3.5 Средства крепления стояков из стальных труб в жилых и общественных зданиях при высоте этажа до 3 м не устанавливаются, а при высоте этажа более 3 м средства крепления устанавливаются на половине высоты этажа. Средства крепления стояков в производственных зданиях следует устанавливать через 3 м.
• п.3.6. Расстояние между средствами крепления чугунных канализационных труб при их горизонтальной прокладке следует принимать не более 2 м, а для стояков — одно крепление на этаж, но не более 3 м между средствами крепления. Средства крепления следует располагать под раструбами.

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.

• 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:

• 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.

Нормы расстояния между креплениями различных труб

Трубопровод фиксируют к различным поверхностям (пол, стена, потолок) посредством специальных креплений. Они представляют собой хомуты, которые обхватывает трубу по диаметру. Отличительной чертой этого приспособления считается его надежное прикрепление к стене. В дополнение к нему необходимы болты с гайками.

Хомуты для крепления труб

Важность определенных расстояний между сварными швами. Минимальные значения сварных швов

Сварка плавлением (ручная дуговая, газовая, полуавтоматическая и другие виды сварки) подразумевает большое тепловложение в сварочную ванну. Как следствие, тепло распространятся на металл, находящийся в непосредственной близости от сварочной ванны – образуется зона термического влияния. В этой области под воздействием высокой температуры также происходят процессы, связанные с изменением структуры металла. Это также приводит к снижению механических свойств соединения целом. Сварочные швы следует располагать так, чтобы зоны термического влияния не накладывались друг на друга.

Минимальное расстояние между двух сварных швов регламентируется по толщине свариваемых деталей трубопровода. Для толщины стенки менее 20 мм расстояние между сварными швами должно быть не менее 50 мм.

Ещё одним фактором, влияющим на расстояние между сварными швами, являются используемые при сборке приспособления. Размеры элементов трубопровода должны быть не менее установочных размеров приспособления.

Сварные швы трубопроводов, укладываемых на опоры, должны располагаться на расстоянии от края опоры, достаточном для контроля сварного соединения, ремонта, изоляции.

При сварке тройниковых соединений труб, имеющих продольный заводской шов необходимо следить, чтобы он располагался на противоположной части периметра трубы.

При сварке тройниковых соединений, врезок, ответвлений допускается отклонение от регламентированных размеров, если выполняются следующие условия: сверление отверстий производят после проведения термической обработки. Указанные требования должны быть оговорены в конструкторской документации на изделие.

Виды креплений

Крепления имеют несколько разновидностей:

• обжимные;
• предохранительные;
• направляющие;
• опорные.

Они нужны для полного присоединения крепления к трубопроводу в разных местах.

Хомут изготавливается из стали или пластика. Существуют крепления, имеющие резиновый уплотнитель. Приспособление может подвергаться демонтажу, если это предусматривается его конструкцией. Такой хомут называют разъемным.

Особенности и назначение

Опора для труб используется для надежного удержания и закрепления магистрали, при этом не позволяет материалу деформироваться при воздействии температуры, а также эти крепления гасят вибрацию. Опоры стальных технологических трубопроводов или теплоснабжения во многом определяют его надежность в процессе эксплуатации.

Поэтому к выбору и установке выдвигаются повышенные требования и учитываться общепринятые правила, прописанные в ряде документации, имеется специальная таблица на допустимое расстояние между неподвижными или на иные крепления (к примеру — СНиП на опоры металлические для трубопроводов).

Металлические крепления используются в разных отраслях:

• жилищно-коммунальное хозяйство;
• атомные и теплоэлектростанции;
• промышленные предприятия;
• нефте- и газопроводы;
• в быту — когда требуется проложить трубопровод теплоснабжения на даче.

Крепления могут принимать на себя такие нагрузки:

• крутящий момент;
• вибрации;
• распорные усилия, вызванные давлением в магистрали;
• тепловое расширение элементов;
• поперечные, осевые и вертикальные нагрузки.

Важные моменты

Есть несколько важных рекомендаций, следование которым позволит избежать ошибок:

1. Отклонение труб, находящиеся в вертикальном положении, не должно превышать 2 мм (на 1 м длины).
2. Хомут нельзя размещать на участке, где трубопроводы присоединяются друг к другу.
3. При заделке креплений категорически запрещается использовать пробки из дерева и сварку.
4. Трубы стояки в производственных зданиях крепятся через каждые 3 м (по СНиПу). СНиП – это совокупность нормативных актов, посвященных строительству.
5. Трубы стояки в жилых строениях фиксируют если высота одного этажа свыше 3 м. Это касается трубопроводов из стали.
6. Канализационные трубы из пластика следует укреплять, не забывая при этом про уклон.

Перед тем, как окончательно устанавливать хомуты, необходимо провести расчет соединений с патрубками, исключением являются мягкие виды фиксации. Для соединений раструбного характера применяют резиновые кольца. Патрубки компенсационного вида используют лишь один раз.

Таблица установленных параметров

Крепление труб из полипропилена

Промежуток между креплениями полипропиленовых труб рассчитывается во время проектирования. Данный шаг вкупе с жесткой фиксацией обеспечивает более длительную эксплуатацию. В этой ситуации как нельзя кстати будут крепления, в конструкции которых имеется резиновая прокладка.

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.

С помощью чего можно выставить расстояния при сварке трубопроводов

Расстояние выставляется с помощью специальных опор и подвесок. В случае если они отсутствуют (речь идет об их моделях для определенных видов труб), они разрабатываются для каждого конкретного вида труб, используемых в трубопроводе, а также для самих трубопроводов.

Подвесы могут быть гибкие либо жесткие в зависимости от условий монтажа трубопровода и целей его дальнейшей эксплуатации. Опоры всегда имеют жесткий статичный характер.

Что касается выставления расстояния с соблюдением диаметрального расположения труб, то используются центраторы, которые закрепляются на подготовленных к сварке краях труб.