Тепловые сети (стр. 3 )

1. Знак «+» означает, что данная нагрузка или воздействие учитываются в расчете на прочность, а знак «-» что не учитывается.

2. Воздействия, помеченные знаком «*» могут быть также отнесены к категории кратковременных воздействий. Например, кратковременное повышение температурного перепада до 150 °С в стальных трубопроводах бесканальной прокладки и до 100 °С – в трубопроводах из гибких полимерных труб, а также кратковременное повышение давления в режиме гидроиспытаний.

3 Нагрузки и воздействия рекомендуется относить к кратковременным, если они действуют менее 1% времени эксплуатации.

7.2  Нормативные нагрузки

6.2.1. Расчетное давление и расчетная температура при оценке прочности и определении нагрузок на опоры и строительные конструкции принимаются равными соответственно рабочему давлению и рабочей температуре согласно [14] и техническими требованиями на проектирование.

6.2.2. При расчете трубопровода в режиме испытания расчетная температура принимается в соответствии с [7], а пробное давление в соответствии с [7] и 9.1.1‑9.1.2.

6.2.3. Если на элемент трубопровода действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего давления, то расчетное давление элемента должно быть повышено на это значение.

6.2.4. Нормативные нагрузки от собственного веса деталей трубопровода, конструкций заводского изготовления и изоляции должны определяться на основании стандартов, рабочих чертежей и паспортных данных по номинальным размерам. От веса других деталей – по проектным размерам и удельному весу материалов.

6.2.5. Нормативные нагрузки и воздействия от предварительной растяжки трубопровода, растяжки компенсаторов, смещений креплений и натяга упругих опор, обусловленного их регулировкой, определяются проектом.

6.2.6. Нормативное значение веса деталей и конструкций заводского изготовления определяются на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей. Других деталей – по проектным размерам и удельному весу материалов.

6.2.7. Расчетный температурный перепад в стенках трубопровода равен разнице между расчетной температурой теплоносителя (или температурой при испытаниях ) и начальной температурой : .

6.2.8. Начальную температуру следует принимать равной температуре окружающего воздуха, в момент, когда замыкается последний стык при монтаже трубопровода и его схема превращается в неразрезную статически неопределимую систему. При наличии данных о календарном сроке замыкания трубопровода, допускается уточнять в соответствии с этими данными, а при отсутствии таких данных для назначения допускается принимать начальную температуру в холодное время года согласно 8.6 и 8.7 [16].

В любом случае, принимается не менее чем минимальная температура окружающего воздуха, при которой допускается проведение монтажных и сварочных работ. В этом случае в проекте должно быть указано, что замыкание трубопровода не должно производиться при температуре окружающего воздуха ниже, чем принятое значение .

В отдельных случаях в качестве может приниматься расчетная температура до начала отопительного периода или температура окружающего воздуха, при проведении аварийно-восстановительных работ.

6.2.9. Нормативная нагрузка от веса грунта на единицу длины трубопровода, укладываемого в траншее, определяется по формуле

(Н/мм),

(6.1)

6.2.10. Нормативную снеговую нагрузку на единицу длины трубопровода надземной прокладки (актуально для труб с ППУ-изоляцией и защитной оболочкой из оцинкованной стали [2]) следует определять по формуле

(Н/мм),

(6.2)

где ‑ вес снегового покрова на горизонтальной поверхности земли в кПа, принимается в зависимости от снегового района по [16];

‑ коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке на единицу поверхности горизонтальной проекции кожуха изоляции трубопровода, принимается равным 0,4.

Также рекомендуется учитывать снеговые нагрузки на опирающиеся на трубопровод обустройства, которые определяются согласно [16].

Снеговая нагрузка не учитывается для трубопроводов, температура поверхности изоляции (если она есть) или температура стенок (если изоляции нет) которых превышает 0 ºC, для вертикальных и наклонных трубопроводов с углом наклона более 45º.

6.2.11. Полная нормативная ветровая нагрузка на единицу длины участка трубопровода определяется по формуле:

(Н/мм),

(6.3)

где ‑ средняя составляющая ветровой нагрузки, МПа;

‑ пульсационная составляющая ветровой нагрузки, МПа по [16].

Нагрузка прикладывается перпендикулярно оси трубы в плоскости, образованной осью трубы и направлением ветра. Составляющую ветровой нагрузки вдоль трубы допускается не учитывать.

Нормативное значение средней составляющей поперечной ветровой нагрузки вычисляется по формуле

МПа,

(6.4)

где ‑ нормативное значение ветрового давления согласно [16], кПа;

‑ коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты оси трубопровода , определяемый по [16];

‑ аэродинамический коэффициент, принимаемый по [16].

Аэродинамический коэффициент для упрощенных расчетов допускается принимать по формуле:

,

(6.5)

где ‑ угол между осью участка трубопровода и плоскостью, перпендикулярной направлению ветра;

‑ аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, при прокладке трубопроводов по отдельно стоящим опорам принимается

-для одиночного трубопровода ;

-для неодиночного трубопровода в горизонтальном ряду .

При расчете трубопровода на дополнительные ветровые нагрузки следует рассмотреть несколько вариантов направления действия ветра, но не менее двух взаимно перпендикулярных направлений.

При определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки согласно [16] логарифмический декремент колебаний принимается , а коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра .

6.2.12. Нормативная нагрузка от обледенения (гололедная) на единицу длины надземного трубопровода определяется по формулам

-при :

(Н/мм),

(6.6)

-при :

(Н/мм),

(6.7)

где – толщина стенки гололеда, мм (превышаемая раз в 5 лет), принимаемая согласно [16];

– коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте, принимаемый согласно [16];

‑ коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра кожуха изоляции, определяется согласно [16].

При вычислении коэффициентов и высота принимается от поверхности земли до центра тяжести трубы или детали трубопровода.

6.2.13. Нормативные нагрузки и коэффициенты надежности от подвижного состава принимаются согласно [17]. Для трубопроводов, укладываемых в местах, где движение транспорта невозможно, в качестве нормативной следует принимать равномерно распределенную нагрузку от пешеходов 0,005 Н/мм2.

8  Расчет на прочность труб и соединительных деталей под действием внутреннего избыточного давления

8.1  Трубы

7.1.1. Расчетная толщина стенки трубы

.

(7.1)

7.1.2. Допускаемое давление для труб равно

.

(7.2)

7.1.3. Для трубопроводов бесканальной прокладки в грунте должна производиться дополнительная проверка прочности трубы при овализации под действием давления вышележащего слоя грунта. В случае невыполнения данной проверки толщина стенки должна бать увеличена.

8.2  Отводы

7.2.1. Расчетная толщина стенки отвода вычисляется по формуле

,

(7.3)

где ‑ расчетная толщина стенки трубы, вычисляется по формуле (7.1);

‑ коэффициент, принимаемый согласно 7.2.2;

7.2.2. Для всех видов отводов:

-для гнутых и крутоизогнутых отводов (рисунок 7.1, а) по таблице 7.1;

-для секторных отводов, состоящих из полусекторов и секторов с углом скоса (рисунок 7.1, б) вычисляется по формуле

.

(7.4)

Для секторных отводов с углом скоса данная методика не применима.

-для штампосварных отводов при расположения сварных швов в плоскости кривизны отвода (рисунок 7.1, в)

;

(7.5)

-для штампосварных отводов при расположении сварных швов по нейтральной линии (рисунок 7.1, г)

.

(7.6)

В формулах (7.5) и (7.6) определяется по формуле (7.1) при .

Таблица 7.1

	≤1,0	≥2,0
	1,3	1,0

Примечание. Для промежуточных значений значение определяется линейной интерполяцией.

Рисунок 7.1. ‑ Отводы

a - гнутый; б – секторный с тремя косыми стыками (n=3);
в, г – штампосварной

7.2.3. Допускаемое давление для отводов равно

(7.7)

8.3  Переходы

7.3.1. расчетная толщина стенки концентрических и эксцентрических переходов в сечении с меньшим диаметром (рисунок 7.2) равна

,

(7.8)

Формула (7.8) применима при соблюдении следующих условий:

-при

,

(7.9)

-при

,	(7.10)
.	(7.11)

Угол наклона образующей рассчитывается по формуле

,

(7.12)

в которой , и принимаются в соответствии с рисунком 7.2а или рисунком 7.2б. Для концентрических переходов коэффициент , для эксцентрических переходов .

7.3.2. Допускаемое давление для концентрических и эксцентрических переходов равно

.

(7.13)

Рисунок 7.2. ‑ Переходы

а - концентрический, б – эксцентрический

8.4  Тройники и врезки

7.4.1. Приведенные ниже формулы применимы при следующих условиях:

-  расстояние между наружными поверхностями соседних ответвлений тройников или врезок превышает величину

,

(7.14)

в противном случае (например, при расчете коллекторов с близкорасположенными ответвлениями) расчет коэффициента следует производить для ряда отверстий с учетом их взаимного влияния согласно [8];

-  соблюдается условие ;

-  соблюдается условие ;

7.4.2. Если угол между осью ответвления и осью магистрали не менее 75°, расчетная толщина стенки определяется согласно 7.4.3. Если угол между осью ответвления и осью магистрали 75°>≥45°, то для сварных тройников и врезок расчетная толщина стенки определяется согласно 7.4.9.

7.4.3. Расчетная толщина стенки магистрали в тройниковых соединениях (врезках) при действии внутреннего избыточного давления (рисунок 7.3) определяется по формуле

,

(7.15)

где ‑ расчетный коэффициент снижения прочности магистрали тройника (врезки), вычисляются в соответствии с 7.4.5.

7.4.4. Расчетная толщина стенки ответвления

.

(7.16)

7.4.5. Расчетный коэффициент снижения прочности магистрали тройника (врезки) или эллиптической заглушки, ослабленной укрепленным отверстием

,

(7.17)

где , а – сумма укрепляющих площадей ответвления и накладки (если таковая имеется)

,

(7.18)

Для штампованных (штампосварных) тройников (рисунок 7.3, б) вместо величины в формулу (7.17) следует подставлять:

,

(7.19)

Причем внутренний радиус принимается по чертежу на конкретный тройник, но не менее 5 мм.

7.4.6. Укрепляющая площадь ответвления определяется по формулам:

-для ответвления, конструкция которого соответствует рисунку 7.3 а:

,

(7.20)

-для вытянутой горловины штампованного (штампосварного) тройника, конструкция которого соответствует рисунку 7.3, б

,

(7.21)

где минимальные толщины стенок определяются по формулам:

-для сварных тройников и врезок

,

(7.22)

-для штампованных

,	(7.23)
.	(7.24)

7.4.7. Используемое при расчете значение высоты ответвления принимается по чертежу, но не более приведенных ниже значений:

-для сварного тройника и врезки

,

(7.25)

-для штампованного (штампосварного) тройника

,

(7.26)

При одновременном укреплении отверстия ответвлением и накладкой (рисунок 7.3, а), высота укрепляющей части ответвления принимается без учета толщины накладки

(7.27)

7.4.8. Укрепляющая площадь накладки определяется по формуле:

.

(7.28)

Используемое в расчете значение ширины накладки (рисунок 7.3) должно соответствовать размеру по чертежу на конкретную накладку, но не более

.

(7.29)

Рисунок 7.3. ‑ Тройники и врезки

а – сварной тройник (врезка), б – штампованный (штампосварной) тройник

7.4.9. Для сварных тройников и врезок с наклонным ответвлением при 75°>≥45° выбранные размеры проверяются по условию

,

(7.30)

7.4.10. Площадь нагружения и площади сопротивления ( - для магистрали, - для ответвления и - для накладки) следует определять согласно рисунку 7.4. Рекомендуются следующие значения площадей:

-  площадь нагружения

;

(7.31)

-  площадь сопротивления магистрали

,

(7.32)

-  площадь сопротивления ответвления