U těžkých konstrukcí jsou zapotřebí pevné podpěry. Potrubí s jejich pomocí je upevněno v určité poloze. Díky tomu dochází k rozložení tepelných prodloužení a vyrovnání sil působících na nápravu.
Správné výpočty počtu podpěr jsou velmi důležité, protože na tom závisí životnost potrubí. Výběr materiálu výroby je ovlivněn typem materiálu potrubí. Přečtěte si více o jmenování, návrhu a instalaci pevných podpěr potrubí v našem článku.
Vlastnosti pevných podpěr potrubí
Hodnota tepelného napětí v potrubí závisí na přesnosti umístění upevnění pevných podpěr podél celé osy potrubí. Aby se snížila možnost teplotních změn a tím se zvýšila životnost konstrukce, je nutné již ve fázi návrhu vzít v úvahu sekvenční uspořádání pevných podpěr potrubí podél hlavního vedení a provést potřebné pevnostní výpočty.
Díky tomuto typu podpěr je vyloučeno vertikální a horizontální zatížení na pevné podpěře potrubí. Vertikální je tvořena hmotou materiálu kolejové konstrukce, izolace a samotného výrobku, přehozeného přes ni.
Horizontální zatížení zahrnuje:
- pohyby teploty;
- třecí síla;
- vibrace;
- axiální tlak.
Pevné podpěry potrubí se montují především při výstavbě povrchových nebo podzemních bezkanálových tepelných sítí.
Typy pevných podpěr potrubí
Tyto nosiče tepelných trubic lze rozdělit na:
- podpěry svorek – jedno- nebo dvousvorkové;
- čelní;
- štít.
Chcete-li vybrat podpěru, musíte vypočítat axiální zatížení předem nainstalované pro budoucí potrubí.
Pevné podpěry pro potrubí jsou vyrobeny z oceli nebo olova. Materiál vybírejte podle toho, z jakého kovu je potrubí vyrobeno. Pokud se tato podpěra používá v topných sítích, pak nezapomeňte zkontrolovat, zda výrobce nainstaloval elektrické izolační těsnění k ochraně podpěry před bludnými proudy vznikajícími při provozu potrubních konstrukcí.
Podle přítomných sil lze pevná ložiska rozdělit na nevyvážená a nezatížená.
Vyložená podpora – toto je základna, která přijímá a rozvádí axiální napětí vznikající gravitačním tlakem na chladicí kapalinu. Takové napětí může dosáhnout vysokých hodnot kvůli průměru potrubí. Používá se především pro topné sítě s ucpávkovými kompenzátory.
vyložená podpora – toto je základ, nezávislý na namáháních vznikajících gravitačním tlakem na chladicí produkt. Obvykle se používá pro topné sítě s flexibilními kompenzátory nebo pro sítě se samokompenzací.
Nejpohodlnější a nejběžnější jsou pevné podpěry trubkových svorek. Při výrobě takových konstrukcí je zapotřebí dvojice zarážek, jedna na každé straně podpěry. Při instalaci musí být jedna svorka přivařena k trubce a druhá k podpěře ložiska.
Pevné štítové podpěry potrubí se vyrábí ve dvou provedeních: konvenční nebo zesílené. Podpěra štítu se volí na základě vypočteného zatížení.
Pevné podpěry vertikálního a horizontálního potrubí se používají s navařenými dorazy. Při zvýšeném axiálním namáhání v topných sítích se používají podpěry ve tvaru konzoly se svorkami.
Hlavní konstrukční prvky pevné podpěry v izolaci PPU:
- ocelová spojovací trubka;
- ochranné pouzdro;
- nosná deska.
Vnější plášť trubek je polyetylen a ocel. Ten se získává navinutím pásu oceli.
Nosná deska a ochranné pouzdro (nebo miska) jsou potaženy polyethylenem nebo (ve vzácných případech) povlakem z disperzního polymeru pro ochranu proti korozi.
Odbočné trubky mají standardní délky:
- 1 300 mm;
- 1 500 mm;
- 1 800 mm;
- 2 mm.
Mezní hodnoty pro průměr trysek jsou od 32 do 1 mm a tloušťky stěn od 020 do 2 mm. Spojovací trubky jsou vyrobeny z uhlíkových nebo slitinových trubek. Mají vnější vrstvu tepelné izolace. Pro střední pás se používá standardní tloušťka takové vrstvy a pro oblasti Dálného severu – zvýšená.
Tloušťka nosné desky pevné podpěry v izolaci PPU se volí od 16 mm do 60 mm v souladu s vlastnostmi spojovacích trubek, které jsou v ní instalovány. Minimální hodnota únosnosti desky je 3,2 tuny, maximální 500 tun.
Ochranný plášť pevné podpěry v PPU izolaci je vyroben ze silnostěnné trubky a přivařen k nosným deskám. Je nutné zabránit deformaci spojovacích trubek rozdělením tlaku na ně.
Výpočet pevných podpor
Při fungování potrubí jsou velmi důležité podpěry. Chyby v jejich umístění, nesprávný výběr designu nebo nekvalitní instalace mohou vyvolat vážné nouzové situace. Při instalaci podpěr je důležité kontrolovat jejich výšku a umístění po celé trase a také kontrolovat jejich zatížení.
Aby se zabránilo nepravidelnému sedání nebo zbytečnému namáhání v ohybu, neinstaluje bezkanálová instalace pod potrubí volné podpěry. V tomto případě by měly být trubky umístěny na nenarušenou půdu nebo hustě udusanou vrstvu písku.
Ohybové napětí, které se objeví v potrubí, a šipka vychýlení závisí na vzdálenosti mezi pevnými podpěrami potrubí. Například velmi často u potrubí s ucpávkovými kompenzátory se maximální mezery mezi takovými kompenzátory a podpěrami počítají ve fázi návrhu. Doporučené vzdálenosti pro potrubí uložené v podzemních kanálech:
Jmenovitý průměr trubky Dy, mm
Maximální vzdálenosti v bezkanálových potrubích se volí na základě výpočtů. Při výpočtu namáhání v ohybu a případném ohybu potrubí uloženého na volných podpěrách se používá nosník o více polích. Věnujme pozornost silám a napětí, které se v potrubí objevují.
Vezměme si následující zápis:
M – silový moment, N * m;
QB – vertikální síla, N;
Qr – horizontální síla, N;
qв – specifické svislé zatížení na jednotku délky, H/m;
qr je specifické horizontální zatížení na jednotku délky, H/m;
N – horizontální dopad na podpěru, N.
Hodnota mezního ohybového napětí v potrubí o více polích, která se vyskytuje na pevné podpěře, se vypočítá podle vzorce:
M0 = ql2 / l2 (9.11),
kde q je měrné zatížení na jednotku délky potrubí, N/m;
l je délka rozpětí mezi podpěrami, m.
Specifické zatížení lze vypočítat pomocí vzorce:
Q = √qb2 + qr2 (9.12),
kde qb – vertikální měrné zatížení, což znamená hmotnost potrubí s chladicí kapalinou a tepelnou izolací;
qr je horizontální specifické zatížení, které vyjadřuje sílu větru.
qr = k × (w2 / 2) × (ρ × di) (9.13),
kde w je rychlost větru, m/s;
ρ – hustota vzduchu, kg/m3;
di je vnější průměr izolace potrubí, m;
k – aerodynamický koeficient, vyberte si od 1,4 do 1,6.
Síla větru se bere v úvahu výhradně v nadzemních potrubích otevřené instalace.
Ohybové napětí objevující se uprostřed rozpětí se vypočítá podle vzorce:
Napětí v ohybu je 0 ve vzdálenosti od podpěry 0,2l.
Konečný průhyb nastává uprostřed rozpětí.
Průhyb potrubí vypočítáme takto:
Ν = ql4/384EJ (9.15).
Na základě výpočtu (9.11) můžete vypočítat rozpětí mezi volnými podporami:
Mo=ql4 / 12=ϭ4W (9.16), odkud l = √(12ϭ4W/q) (9.17).
Při volbě rozpětí mezi pevnými podpěrami pro stávající potrubní schémata se bere v úvahu, že nejvíce nežádoucí způsob provozu, tj. celková síla všech funkčních napětí v nejslabší části (často ve svaru) nepřekračuje povolenou hodnotu φ (b). Mezi nežádoucí režimy patří provoz při vysokých teplotách a extrémních tlacích chladicí kapaliny.
Instalace pevných podpěr
Instalace pevných podpěr potrubí se provádí na železobetonové základně a umístění podpěr je vypočítáno projektem. Při instalaci jednotlivých částí podpěr je nutné postupovat podle SNiP 3.05.05-84, který podrobně popisuje dovolené chyby a odchylky od projektu.
Například odchylka polohy trubkového prvku položeného uvnitř není povolena nad +5 (-5) mm nebo +10 (-10) mm u pevných podpěr, které jsou instalovány na venkovním potrubí.
Na základě těchto norem je přípustný sklon 0,001, pokud není v projektu uvedena jiná hodnota. Pro vodovodní a topné systémy existují zvláštní požadavky na umístění podpěr ohledně svarových spojů – interval 5 cm nebo 20 cm.
Instalace pevných podpěr potrubí v izolaci PPU probíhá na následujících konstrukcích:
- na stojanech ze železobetonu nebo na kovových stojanech na otevřených prostranstvích;
- na kovových nástěnných nebo stropních konzolách – v potrubních tunelech.
K ochraně pevné podpěry před vlhkostí během instalace použijte:
- skořepina z polyuretanové pěny;
- teplem smrštitelná páska.
Speciální kompenzátory jsou přivařeny nebo připevněny pomocí svorek k potrubí a základně pevné podpěry. Jsou namontovány mezi sousední podpěry, takže dochází k tepelnému prodloužení tohoto potrubí.
SNiP 1-G.7-62 představuje návrhy standardních rozebíratelných spojovacích prvků se svorkami, ve kterých jsou použity normy MVN-MSES 1324-56 a 1326-56. Tyto svorky jsou vyrobeny z ocelového pásu, ale odborníci je doporučují změnit na svorky z kruhové oceli. Potrubí je připevněno ke kanálu, který musí být umístěn policemi dolů. Pokud je průměr trubky větší než 700 mm, nedoporučuje se používat upevnění pomocí svorek. Je to pochybné i u nezatížených podpěr.
Pevné štítové podpěry potrubí dle normy MVN 1329-60 jsou velmi často určeny pro systémy podzemního vytápění s bezkanálovým uložením.
Osové napětí na železobetonové desce je v tomto případě vytvářeno navařenými pásnicemi vyztuženými výztuhami. Po definitivní montáži potrubí a přivaření zarážek je nutné desky betonovat.
Axiální zatížení působí na podpěru štítu a v důsledku změn v blízké zemině s ním může pohybovat, zejména bezprostředně po instalaci potrubí, kdy zemina ještě nedosáhla požadované hustoty. Tato situace však neovlivňuje pozitivní provoz potrubí, hlavní věc je, že pohyby nepřesahují 40–50 mm. Podpěry štítu se proto nepovažují za zcela nepohyblivé.
Pevné podpěry ocelových konstrukcí v podzemních prostorách, ve kterých jsou podpěry připevněny ke sloupkům nebo nosníkům, mohou být poddajné.
doporučené články
Je však třeba si uvědomit, že posunutí podpěr nad míru není povoleno. To platí zejména pro potrubí s ucpávkovými kompenzátory. Což může vést k vážným nehodám. To je způsobeno tím, že při silném pohybu potrubí ve směru osy může dojít k vylomení kompenzátorů ucpávek z okrajů potrubí. Při použití kompenzátorů ucpávek na pevných podpěrách musí mít trubky zvýšenou tuhost.
Nezapomeňte, že dodatečné horizontální zatížení se vyskytuje u podpěr, které jsou instalovány v zatáčkách, na přechodu průměru nebo na konci potrubí.
Hlavní funkcí podpěr potrubí je fixovat potrubí v požadované poloze. Také pod vlivem teplotních změn tyto struktury neumožňují deformaci komunikací.
