Основное назначение подвижных опор состоит в уменьшении изгибающих напряжений, вызванных весовыми нагрузками, и напряжений от сил трения, действующих на трубы при их температурном удлинении. По принципу действия они разделяются на скользящие, роликовые, катковые, качающиеся и подвесные.
Опоры направляющего типа в наружных тепловых сетях используются редко, так как в большинстве случаев необходимо сохранять свободу поперечного перемещения труб. В настоящее время скользящие и катковые опоры нормализованы СНиП 1-Г.7-62 в качестве типовых конструкций.
Типовая скользящая опора
1 — башмак (или корпус опоры);
2— опорная подушка из неармированного бетона (для труб малого, диаметра) или железобетона;
3—металлическая подкладка
[adsense1]
Наблюдения за работой таких опор показывают, что даже незначительные перекосы башмака или не параллельность поверхности башмака и опорной подушки неизбежно приводят к скольжению торца башмака по бетонной плите, а не по металлической подкладке. Для того чтобы исключить скольжение башмака по бетону, достаточно усовершенствовать способ закрепления подкладки. Это изменение, кроме того, дает возможность более чем в 2 раза уменьшить длину башмаков, существенно облегчить конструкцию опоры и уменьшить расход металла.
Улучшенная скользящая опора
1 — башмак;
2 — опорная подушка;
3 — металлическая подкладка (полосовая сталь)
Основные размеры деталей улучшенных скользящих опор (в мм)
Примечание. Опоры с h = 140 мм предусмотрены для теплопроводов толщиной изоляции более 80 мм.
В нормализованной катковой опоре для сохранения правильного положения катка предусмотрены кольцевая выточка посередине катка и направляющая планка, приваренная к опорному листу. Однако при гаком устройстве в эксплуатационных условиях наблюдаются значительные перекосы катка. Для устранения перекосов рекомендуется устройство двух выточек в каждом катке и двух направляющих планок.
Типовая катковая опора
1 — каток;
2 — направляющая планка;
3 — опорный лист
Основные размеры деталей и максимальные перемещения катковых опор
Примечание. Опоры с h = 140 мм предусмотрены для теплопроводов толщиной изоляции более 80 мм.
На рисунке приведена катковая опора, принятая в качестве типовой для трубопроводов, проектируемых Народным предприятием по строительству трубопроводов в ГДР. В этих опорах весьма рациональная конструкция катков, которые при перемещениях всегда удерживаются в правильном положении при помощи выступов (реборд).
[adsense2]
Катковая опора, применяющаяся в ГДР
1 — башмак;
2 — каток;
3 — опорный швеллер;
4 — полухомуты
В зарубежной практике строительства трубопроводов для облегчения монтажа и демонтажа отдается преимущество разъемным конструкциям опор. Вместо приварки башмаков к трубам чаще используются опоры с креплением при помощи полухомутов, соединяемых на болтах.
Для надземных прокладок теплопроводов находят применение подвесные шариковые опоры.
Для условий прокладки наружных тепловых сетей наиболее пригодна шариковая опора.
Шариковая опора для теплофикационных трубопроводов
а — для dy=200±500 мм
б — для dy=500±700 мм
1 — башмак;
2 — шарики;
3 — опорная плита с бортами
Основные размеры деталей (в мм) шариковых опор теплофикационных трубопроводов
Примечание. Опоры с h = 140 мм предусмотрены для теплопроводов толщиной изоляции более 80 мм.
В этой опоре шарики свободно перемещаются вместе с башмаком по подкладному листу и удерживаются от выкатывания за пределы опоры выступами (отогнутыми краями) опорного листа и башмака. При такой конструкции отпадает необходимость в устройстве обоймы для удерживания шариков.
Существует предубеждение против использования катковых и шариковых опор в подземных и надземных прокладках, основанное на том, что не защищенные от коррозии катки и шарики быстро выйдут из строя и вместо сил трения качения будут действовать значительно большие силы трения скольжения. Однако исследования лаборатории теплофикации ВТИ на опытном теплопроводе показали, что искусственно деформированные (в порядке опыта) катки и шарики с большими вмятинами на поверхности все же способны в 5—10 раз уменьшить коэффициент трения по сравнению со скользящими опорами и, следовательно, во столько же раз уменьшить усилия в трубах.
Следовательно, коррозионные повреждения поверхностей катков и шариков и опорных поверхностей не могут стать причиной выхода из строя катковых и шариковых опор и превращения их в простые, скользящие опоры.
В ряде случаев, например на самокомпенсирующихся участках теплопроводов Г- и Z-образной конфигурации, установка шариковых опор весьма рациональна, так как участки около углов поворота всегда имеют перемещения не только в продольном, но и поперечном направлениях. Это позволяет в максимальной степени разгрузить трубопровод от сил трения и наиболее полно использовать самокомпенсирующуюся способность трубопроводов.
Опоры скользящего типа также позволяют трубам перемещаться в любом направлении, но оказывают при этом большое сопротивление трению. Поэтому фактическая гибкость участков Г- и Z-o6pазных схем может оказаться меньше принятой в расчетах.
Способы крепления подвесных опор приведены на рисунках, а размеры креплений в таблице.
Крепление подвесных опор к железобетонным балкам
1 — тяги из круглой стали;
2 — несущая конструкция (железобетонная балка);
3 — скоба из полосовой стали;
4 — швеллер;
5 — малая скоба
Крепление подвесных опор к плитам перекрытий
1 — тяга из круглой стали;
2 — несущая конструкция (плита);
3—скоба из полосовой стали
Крепление подвесных опор к металлическим балкам
1 — тяга из круглой стали;
2 — металлическая балка;
3 и 4 — скобы из полосовой стали
Размеры деталей подвесных опор (в мм )
При разработке новых конструкций или при их выборе из числа существующих всегда нужно помнить, что преимущество принадлежит тем из них, которые в максимальной степени разгружают трубопровод от сил трения и в то же время не создают больших препятствий перемещениям труб от изменения температуры при любом возможном направлении их движения. Одна из таких конструкций позволяет трубопроводу перемещаться в любом направлении, так как при перемещении в направлении оси трубопровода работают верхние катки, а при перемещении в перпендикулярном направлении — нижние.
Катковая опора с катками, уложенными в двух взаимно-перпендикулярных направлениях
1 — катки с выточками;
2 — опорные плиты с направляющими планками;
3 — направляющая планка
В качестве примера неудачного решения опорных конструкций могут служить опоры, установленные в некоторых проходных туннелях Московской теплосети. В них нижняя труба уложена на бетонных подкладках и поэтому не нагружает металлический каркас. Для двух остальных труб (верхняя из которых обычно имеет небольшой диаметр) предусмотрена сложная опора, состоящая из стоек, балок, подкосов и связей. Трубы малого диаметра требуют частой установки опор, поэтому на изготовление подобных опорных конструкций непроизводительно затрачивалось большое количество прокатного металла. Значительно более проста и экономична конструкция той же опоры, представленная на рисунке. Благодаря подвеске верхней трубы малого диаметра к перекрытые и расположению средней трубы на опорных консолях потребность в металлическом каркасе отпадает.
Конструкция опор для проходных тоннелей
1 — подвесная опора для трубопровода малого диаметра;
2 — консольная балка;
3 — крепление балки к стене;
4 — скользящая опора для трубопровода большого диаметра.
