Расчет компенсаторов.

Расчет компенсаторов на воздействие продольных перемещений трубопроводов, возникающих от изменения температуры стенок труб, внутреннего давления и других нагрузок и воздействий. СНиП 2.05.06-85*.п.8.47

Наибольшее распространение в конструкциях балочных переходов получили Г-образные компенсаторы. Расчетные продольные напряжения изгиба в компенсаторе, вызванные изменением длины надземного участка трубопровода, максимальны в точке защемления и определяются по формуле из СНиП 2.05.06-85*.

Величина расчетных продольных напряжений в компенсаторе _комп определяется в соответствии с общими правилами строительной механики с учетом коэффициента уменьшения жесткости отвода k_ж и коэффициента увеличения продольных напряжений m_k. СНиП 2.05.06-85* п.8.48 [60]:

σ_комп = ₍₆₀₎

где l_к – вылет компенсатора (рабочая длина компенсатора);

∆_к – суммарное продольное перемещение трубопровода в месте примыкания его к компенсатору от воздействия температуры и внутреннего давления.

Максимально допустимые напряжения [σ_комп] можно определить из условия прочности: [61]

[σ_комп] = R₂ – 0,5σ_кц - |σ_м|; (61)

где σ_м – дополнительные продольные напряжения в компенсаторе от изгиба под действием поперечных и продольных нагрузок (усилий) в расчетном сечении компенсатора, определяемые согласно общим правилам строительной механики.

Рис. Г-образный компенсатор:

а – конструкция; б – расчетная схема

В наклонных компенсаторах, не являющихся одновременно опорами, напряжения σ_м могут быть вызваны вертикальной нагрузкой от собственного веса трубы и горизонтальной ветровой нагрузкой. Обычно эти напряжения незначительны и не учитываются в расчетах.

Таким образом,

[σ_комп] = R₂ – 0,5σ_кц - |σ_м| = R₂ – 0,5σ_кц = 290,68-0,5∙256,27=162,55 МПа

При продольном перемещении трубопровода за счет его удлинения максимальная величина ∆_к рассчитывается по формулам: [62], [63]

∆_к1 = ∆_р + ∆_t = L/2*_{; (62)}

Δ_к1=148/2∙ (0,2∙256,27/2,1∙10⁵+ 1,2∙10^-5∙47) Δ_к1=0,059796 м

где L – длина надземного участка трубопровода, обслуживаемая одним компенсатором;

∆t – перепад температур при нагревании.

Δ_к2= -L/2∙а∙ Δ_{t ;} (63)

Δ_к2=-148/2∙1,2∙10^-5∙47

Δ_к2=- 0,041736 м где Δ_t- перепад температур при охлаждении трубопровода.

Амплитуда отклонения начальной длины в обе стороны определяется по формуле: [64]

А= Δ_к1+ ׀Δ_к2; ׀ (64)

А=0,059796 + ׀-0,041736 ׀= 0,101232 м

Если монтаж производится так, что обеспечивается симметричная работа компенсатора в обе стороны, компенсирующая способность [Δ_к] должна отвечать условию: [65]

∆_к=А/2; (65)

[Δ_к]= 0,101232/2 = 0,050616 м

Длина L_к рассчитывается для [Δ_к]≥ А/2.

Следует иметь ввиду, что в данном расчете не учитываются возможные перемещения прилегающих к переходу подземных участков трубопровода.

Если же известно суммарное продольное перемещение трубопровода Δ_к, определяют необходимую рабочую длину компенсатора. [66]

L_к = _;; (66)

L_к=√3∙ (2,06∙10⁵) ∙1,02 ∙0,050616/(2∙162,55)

L_к= 9,2067 м < Z=14,5м

Заключение и выводы

_{Вывод №1:}

_{Условие прочности выполняется при охлаждении и нагреве трубопровода, но данная конструкция балочного перехода без компенсации продольных напряжений не отвечает требованиям п8.35 СНиП 2.05.06-85* где говорится, что число пролетов не может быть более 4,}

_{Вывод №2:}

Так как максимальная длина однопролётного двухконсольного перехода с компенсатором составила 35,14 м, а ширина препятствия по условию 148 м, то перекрыть препятствие однопролётным балочным переходом невозможно.

_{Вывод №3:}

Наиболее оптимальным, с точки зрения строительной механики, является выполнение многопролётного перехода с компенсацией продольных деформаций.

Расчёт нагрузок, действующих на опоры многопролётного балочного перехода выполняется аналогично расчёту нагрузок,действующего на опоры однопролётного балочного перехода с компенсаторами.

Чтобы соблюсти условие прочности длина пролёта не должна превышать 39,88 м, следовалельно,чтобы перекрыть переход длиной 148м необходимо установить 3 опоры .

_{Заключение:}

Проделав расчёт наземного балочного перехода трубопровода, можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальным, с точки зрения строительной механики, является выполнение многопролётного перехода с компенсацией продольных деформаций.

Получил практику выполнения расчёта наземного балочного перехода трубопровода и сделал заключение о перекрытии естественного или искусственного препятствия прочным и устойчивым балочным переходом.

Список использованных формул:

Обозначения сокращений и аббревиатур:

• СНиП – строительные нормы и правила.

• Сеч. тр.(S) – сечение трубопровода.

• М – металл (металлы).

• Ст. – сталь.

• Изол. – изоляция.

• Пр. – продукт.

• Сн. – снег.

• Лед. – обледенение.

• Вет. – ветровая.

• Тр. – трубопровод.

• Мах (м) – максимальное.

• Пр. р. – продольно-поперечное.

• Кр. - критическая сила Эйлера.

• Ф. – фактическое.

• н. – нормативное.

• пр. – продольное.

• Верт. – вертикально.

• Горизонт. – горизонтально.

• Гор. прод. - горизонтально-продольное.

• Перех. – переход.

• Комп. – компенсатор.