Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений.

Тепловые удлинения трубопроводов восприни­ маются специальными компенсирующими уст­ ройствами, предохраняющими трубопроводы от возникновения недопустимых напряжений и де­ формаций. При выборе геометрической схемы трасс стремятся использовать во всех случаях повороты и подъемы трасс для самокомпенсации трубопроводов.

При переходе трубопроводов с горючими и взрывоопасными средами через автомобильные и железные дороги за пределами территорий пред­ приятий под трубопроводами выполняют герме­ тичные поддоны, выступающие в плане не менее 15 от оси крайних путей железных дорог и 10 м от бровки земляного полотна автомобильных до­ рог. Трубопроводы пересекаются с автомобиль­ ными и железными дорогами под углом 90, но не менее 45°.

Совместную прокладку на эстакадах электриче­ ских проводов и кабелей с технологическими тру­ бопроводами выполняют в соответствии с требова-

Т а б л и ц а 10.1. Минимальные расстояния

по горизонтали и вертикали от строительных конструкций или оболочки тепловых сетей до зданий, сооружений и инженерных сетей в свету (СНиП 2.04.07-86)

Наименьшие рас­ стояния в свету, м

Здания, сооружения и инженерные сети

по гори­ по верти­ зонтали кали

та от планировочной отметки земли до верха траверсы. 2. Зрездочкой (*) обозначены параметры для опор, вы­ полняемых в стали.

ниями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ). Совместная прокладка трубопроводов для жидкостей или газов, смешивание которых может вызвать взрыв, пожар или отравление, не допус­ кается.

В продольном направлении трубопроводы, от­ дельно стоящие опоры и эстакады разбивают на температурные блоки, длина которых не должна превышать предельных расстояний между не­ подвижными опорными частями трубопроводов, а также между температурными швами для сталь­ ных или железобетонных конструкций в соответ­ ствии со СНиП 2.03.01-84 и СНиП П-23-81*. Разрывы температурных блоков размещают, как правило, в местах расположения компенсаторных устройств трубопроводов.

При прокладке по эстакадам трубопроводов, требующих регулярного обслуживания (не менее одного раза в смену), в многоярусных эстакадах, а также в местах пересечений железных дорог, рек и оврагов, т. е. в труднодоступных для обслу­ живания трубопроводов местах, предусматрива-

Т а б л и ц а 10.3. Унифицированные параметры эстакад под технологические трубопроводы

Одноярусные

ют проходные мостики шириной 0,6 м с лестница­ ми через 200 м (но не менее двух).

Минимальные расстояния в плане и по верти­ кали от надземных тепловых сетей, проложенных по эстакадам и опорам до зданий, сооружений и инженерных коммуникаций на территории про­ мышленных предприятий принимают по СНиП 2.04.07-86 (табл. 10.1). Унифицированные пара­ метры отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы приведены в табл. 10.2 и 10.3.

Учитывая перспективное расширение и рекон­ струкцию предприятий рекомендуется оставлять на эстакадах места, а также резервы несущей спо­ собности эстакад и опор для возможного увеличе­ ния количества коммуникаций без реконструкции эстакад. При отсутствии данных о расширении производств резерв в химической промышленно­ сти рекомендуется принимать до 30 %, в осталь­ ных случаях он должен быть обоснован расчетом.

10.2.Конструктивные решения

Взависимости от диаметра и несущей способ­ ности трубопроводов прокладывать их можно на отдельно стоящих опорах либо по эстакадам с пролетными строениями. Отдельно стоящие опо­

ры и эстакады проектируют из сборных железо­ бетонных конструкций. Применение стальных конструкций допускается в соответствии с ТП 101-81*.

Расстояния между отдельно стоящими опорами эстакад принимают кратными 3 и не менее 6 м, ре­ комендуемый шаг между опорами 12; 18; 24 и 30 м.

Отдельно стоящие опоры и эстакады восприни­ мают вертикальные и горизонтальные нагрузки от трубопроводов. Горизонтальные направлены вдоль и поперек оси эстакады. Нагрузки от трубо­ проводов на опоры передаются посредством опор­ ных частей, конструкцию которых назначают в зависимости от размера, направления и вида передаваемой нагрузки. Примыкание эстакад к производственным зданиям предусматривают без опирания эстакад на каркас и стены зданий.

При расположении отдельно стоящих5 опор и эстакад в зоне действия агрессивных воздушных сред необходима антикоррозионная защита строи­ тельных конструкций и трубопроводов.

Надземная прокладка трубопроводов по от­ дельно стоящим опорам осуществляется при прокладке одного или нескольких самонесущих трубопроводов больших диаметров, которые в случае необходимости служат опорами для мел­ ких трубопроводов. Трубопроводы посредством своих опорных частей опираются непосредственно на опоры либо траверсы опор.

Температурный блок отдельно стоящих низких опор состоит из опор промежуточных в виде желе­ зобетонных траверс, укладываемых на защищен­ ную от выдувания и вымывания песчаную по­ душку, и одной анкерной железобетонной опоры. Отдельно стоящие низкие и высокие опоры по конструкции бывают постоянного сечения по вы­ соте, Т-образные, рамные плоские, рамные прост­ ранственные.

Анкерные концевые и угловые опоры могут быть выполнены в виде пространственных сталь­ ных. Стальные пространственные промежуточные опоры жестко соединяют с фундаментами, пло­ ские жестко соединены с фундаментами только в поперечном направлении и шарнирно в продоль­ ном, маятниковые — шарнирно в обоих направ­ лениях. Вследствие этого пространственные про­ межуточные опоры, как и анкерные^воспринимают помимо вертикальных и горизонтальные на­ грузки, направленные вдоль и поперек трассы трубопроводов; плоские — вертикальные и гори­ зонтальные, направленные перпендикулярно про­ дольной оси эстакады, маятниковые — только вертикальные. Плоские и маятниковые опоры не­ подвижно крепят к трубопроводам, которые слу­ жат им верхней опорой.

Железобетонные опоры применяют в виде ко­ лонн, защемленных в отдельные фундаменты, а также в виде одиночных свай-колонн или объеди­ ненных в плоские или пространственные системы; в виде колонн, установленных на односвайные фундаменты из свай-оболочек или буронабивных.

Эстакады применяют при прокладке трубопро­ водов небольших диаметров, требующих уста­ новки опор на расстояниях меньших, чем приня­ тые пролеты эстакад. Рекомендуемый шаг стоек эстакад для одноярусных эстакад 12... 18 м, для двухъярусных 12... 30.

Под опорные части трубопроводов устанавли­ вают поперечные балки-траверсы, опирающиеся

на пролетное строение, состоящее из одной или нескольких балок или ферм. Как и при отдельно стоящих опорах, эстакады с пролетным строением разбивают на температурные блоки такой же длины как и для отдельных опор.

Вэстакадах из железобетонных или комбини­ рованных конструкций (железобетонных опор и стальных пролетных строений) температурный блок состоит только из промежуточных опор, при этом горизонтальные нагрузки, действующие вдоль оси трассы, воспринимаются всеми опорами.

Вэстакадах из стальных конструкций темпера­ турный блок выполняют из промежуточных и од­ ной анкерной опоры, на которую передаются все горизонтальные нагрузки, действующие вдоль оси трассы. В местах разрывов температурных блоков предусматривают вставки, в которых раз­ мещают компенсаторные устройства.

Траверсы для опирания трубопроводов подраз­

деляются на рядовые и усиленные, на рядовых трубопроводы опираются свободно, на усиленных закреплены неподвижно. Железобетонные тра­ версы выполняют прямоугольного сечения, сталь­ ные — коробчатого сварного из двух швеллеров или из гнутых замкнутых профилей.

Пролетные строения эстакад рекомендуется принимать из железобетонных балок (при проле­ те до 12 м) или стальных и железобетонных ферм.

Расчет и конструирование трубопроводов, их опорных частей производится в технологической части проекта. В соответствии с принятой расчет­ ной схемой трубопровода размещают его опорные части, подразделяющиеся на подвижные и не­ подвижные.

С помощью неподвижных опорных частей тру­ бопроводы крепят неподвижно к маятниковым, плоским, анкерным опорам либо к траверсам про­ летных строений. С помощью подвижных опорных частей трубопроводы свободно опираются на жесткие опоры и траверсы, чем обеспечивается их свободное перемещение на опорах. Следует стремиться применять подвижные опорные части с низкими коэффициентами трения, например с прокладками из фторопласта и др.

Подвижные опорные части по конструкции подразделяются на подвесные, скользящие, катковые и шариковые; неподвижные — на хомутовые, лобовые и щитовые.

Фундаменты под опоры трубопроводов проекти­ руют монолитными или сборными железобетон­ ными. Подошва фундамента прямоугольной фор­ мы с отношением сторон 0,6...0,9. В зависимости от грунтовых условий и нагрузок фундаменты вы­ полняют раздельными для каждой ветви плоских и пространственных опор или цельными для всей опоры. При соответствующих грунтовых услови­ ях и наличии сваебойного оборудования фунда­ менты проектируют свайными.

Сборные железобетонные колонны заделывают в стакан фундамента на глубину не менее 1,5 раз­ мера большей стороны колонны и не менее длины анкеровки продольной арматуры колонны. При растягивающих усилиях в стыках колонн с фун­ даментом стыки выполняют сваркой закладных элементов либо выпусков арматуры колонн и фундаментов. Сопряжение стальных колонн с фундаментами осуществляют с помощью стальных баз, установленных на фундамент и закреплен­ ных анкерными болтами.

10.3. Расчет

Типовые решения отдельно стоящих опор и эстакад разработаны для большинства конструк­ ций. Однако зачастую возникает необходимость в индивидуальном решении эстакад, в расчете их либо в подтверждении расчетом возможности применения типовых конструкций эстакад для условий, отличающихся от принятых.

Нагрузки и воздействия на эстакады выдают организации, проектирующие трубопроводы. При этом нагрузки на траверсы, пролетные строения

иопоры эстакад определяют дифференцированно. Поскольку нагрузки зависят от конструктив­

ных решений эстакад, их схем, мест расположе­ ния подвижных и анкерных опор, которые раз­ рабатывает проектировщик-строитель, их необ­ ходимо определить с учетом всех факторов и ого­ ворить в задании для возможности корректировки при измененном решении. В задании указывают нагрузки и число трубопроводов по ярусам с вы­ делением числа трубопроводов водяных сетей. Коэффициенты надежности по нагрузкам, снего­ вые и ветровые нагрузки принимают по СНиП 2.01.07-85, а также по табл. 10.4.

Перечисленные в табл. 10.4 нагрузки по направлению воздействия подразделяются на вер­ тикальные, горизонтальные, действующие по­ перек трассы и горизонтальные, действующие вдоль трассы. Вертикальные нагрузки — от соб­ ственного веса трубопроводов, изоляции, армату­ ры, футеровки, веса обслуживающих площадок, веса заполнения трубопроводов, отложений внут­ ри и на трубопроводах, снега, от временных нагрузок на площадках. Горизонтальные нагруз­ ки поперек трассы — от давления ветра на трубо­ проводы и строительные конструкции, темпера­ турных деформаций и неуравновешенного давле­ ния газа или продукта в местах отводов и на поворотах трассы, фактического смещения тру­ бопроводов от проектного положения. Горизон­ тальные нагрузки вдоль трассы — от температур­ ных деформаций и самокомпенсации трубопрово­ дов, внутреннего давления в них, жесткости ком­ пенсаторов, смещения трубопроводов на опорах. Кроме того, учитывают резервные нагрузки по рекомендациям, оговоренным в п. 10.1.

При расчетах рассматривают следующие соче­ тания нагрузок: основные, состоящие из постоян­ ных, длительных и кратковременных; особые — из постоянных, длительных, возможных кратко­ временных и одной из особых. Одновременный учет длительных и кратковременных нагрузок и коэффициент сочетаний принимают в соответст­

вии со СНиП 2.01.07-85 и умножают на коэффи­ циент надежности по назначению уп, устанавли­ ваемый в зависимости от класса ответственности зданий и сооружений.

Вертикальные нагрузки. Нормативную на­ грузку от веса всех трубопроводов с изоляцией

ифутеровкой, транспортируемого продукта, об­ служивающих площадок, технологической арма­ туры, а также веса строительных конструкций принимают по проектным данным; от веса людей

иремонтных материалов на площадках, мостиках

илестницах — 750 Па (75 кгс/м2). Настил рассчи­ тывают на сосредоточенную нагрузку 1,5 кН (150 кгс) на площадку 10 X 10 см.

Нормативную снеговую нагрузку на 1 м2 пло­ щади горизонтальной проекции трубопроводов, обслуживающих площадок и мостиков определя­ ют по СНиП 2.01.07-85, при этом гололедная не учитывается, а коэффициент [л перехода от веса снегового покрова земли к нормативной лагрузке

равен 0,2 — для трубопроводов диаметром до 0,6 м; 0,3 — более 0,6 м и 0,8 — для обслуживаю­ щих площадок и мостиков. Ширина горизонталь­ ной проекции пакета трубопроводов диаметром 0,6 м и менее равна длине траверсы при любом числе ярусов и рядов трубопроводов. В случае расположения двух трубопроводов диаметром более 0,6 м одного над другим при расстоянии в свету между ними менее диаметра меньшего тру­ бопровода, снеговая нагрузка учитывается только от одного трубопровода большего диаметра. При температуре транспортируемого продукта более 30°, а также для трубопроводов с обогревающими «спутниками» снеговая нагрузка не учитывается.

Нормативная нагрузка от веса отложений внут­ ри трубопроводов.(пыль, лед, конденсат и др.) в стадии эксплуатации принимается по заданию технологов, при его отсутствии — по табл. 10.5, при резком нарушении режима эксплуатации — в 2,5 раза больше соответствующей нагрузки в стадии эксплуатации, но не более веса отложений, занимающих 70 % сечения трубопровода.

Нагрузка от веса отложений производственной пыли учитывается только для трубопроводов и обслуживающих площадок, расположенных на

расстоянии не более 100 м от источника пыли, с наклоном не более 30°. Нормативная нагрузка для обслуживающих площадок и пролетного строения 1000, для трубопроводов 450 Па гори­ зонтальной проекции трубопроводов. Нагрузка от веса пыли не учитывается при площади просве­ тов решетчатого настила равной более половины всей площади площадок.

Нормативное значение интенсивности верти­ кальной нагрузки на единицу длины траверсы от­ дельно стоящих опор и эстакад при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов (рис. 10.1)

где pü{ — нормативная вертикальная нагрузка

от трубопроводов на 1 м длины трассы, кН/м (тс/м); s — шаг траверс, м; b — длина траверсы, м.

Рис. 10.1. Распределение интенсивности верти­ кальной нагрузки на траверсы отдельно стоящих опор и эстакад:

а — одностоечные опоры; б — двухстоечные опоры.

Распределение вертикальной нагрузки по по­ перечному сечению трассы для расчета колонн и фундаментов отдельно стоящих опор, а также про­ летных строений, колонн и фундаментов эстакад при отсутствии уточненной раскладки трубопро­ водов принимают по рис. 10.2 и 10.3.

Распределение вертикальной нагрузки для многоярусных отдельно стоящих опор и эстакад при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов, %

При использовании Катковых опорных частей расчет траверс и колонн производят с учетом воз­ можной эксцентричности приложения вертикаль­ ной нагрузки из-за перемещения катка за счет температурных воздействий трубопроводов. Экс­ центриситет при этом определяют расчетом, но не более 100 мм. Кроме того, учитывают несим­ метричное приложение вертикальной нагрузки в местах ответвлений и на участках пересечения трасс.

Горизонтальные технологические воздействия.

Они возникают за счет смещения опор трубопро­

водов и равны силам трения, приложенным к опорам, т. е. произведению вертикальной нагруз­ ки на коэффициент трения.

Коэффициент трения в опорных частях «сталь по стали»

Расчетную горизонтальную технологическую нагрузку вдоль трассы на промежуточные отдель­ но стоящие опоры, действующую в местах подвиж­ ного опирания трубопроводов, при известной их раскладке определяют следующим образом:

а

Рис. 10.2. Распределение нагрузки при расчете колонн и фундаментов промежуточных отдельно стоящих опор по поперечному сечению трассы:

.опору или на соответствующий ярус опоры; pv —

нормативное значение интенсивности вертикальной нагрузки на траверсу.

а) на траверсы и колонны при прокладке одного трубопровода она принимается равной расчетно­ му значению соответствующей силы трения и счи­ тается приложенной в месте его опирания (при­ менительно к тепловым водяным сетям вместо каждого отдельного трубопровода здесь и далее принимается одна система: подающий и обратный трубопроводы);

б) на траверсы и колонны при прокладке 2...4 трубопроводов она учитывается только от двух наиболее неблагоприятных трубопроводов, значе­ ние каждой из горизонтальных нагрузок прини­ мается равным расчетному значению соответст­ вующей силы трения и считается приложенной в местах опирания трубопроводов;

в) при прокладке более четырех трубопроводов по отдельно стоящим опорам, когда жесткость *

* Под жесткостью понимается горизонтальная сила, приложенная к верху колонны и вызывающая его смещение на 1 см. При определении жесткости двухъярусных опор в уровне нижнего яруса прини­ мается шарнирно-неподвижная опора.