Putkilinjan tuki on rakenne-elementti, joka suojaa putkea vaurioilta tukirakenteen kosketuskohdassa ja auttaa pitämään putkilinjan suunnitteluasennossa. Tuet ottavat vastaan putkilinjaan vaikuttavat kuormat ja siirtävät ne rakennusrakenteisiin. Joissakin tapauksissa tukia käytetään poistamaan tärinää ja säätelemään putkilinjan voimia ja jännityksiä [1] .
Tämän artikkelin aiheen määrittelemiseksi useimmat lähteet käyttävät termiä "tuki". Toiset [2] [3] käyttävät termiä "tuki" ja käyttävät termiä " tuki " määrittelemään rakennuksen rakenteen perustasta putkilinjaan. Tässä artikkelissa termi "tuki" tarkoittaa putkilinjan rakenteellista elementtiä, joka on määritetty GOST 22130-86:n vaatimusten mukaisesti.
Käyttötarkoituksen mukaan tuet jaetaan useimmiten liikkuviin [4] ja kiinteisiin [5] , mutta putkilinjan liikkuvaan ja kiinteään kiinnitykseen käytetään monia rakenteellisia tukityyppejä [6] .
Kiinteillä tuilla tarkoitetaan yleensä saranoituja ja täysin liikkumattomia ("kuolleita") tukia. Ensin mainitut estävät putkilinjan lineaariset liikkeet, jälkimmäiset - lineaariset ja kulmikkaat [1] .
Liikkuva tuki antaa putkilinjan suunnitteluasennon ja lasketun liikkeen suhteessa tukirakenteeseen annetuilla liikkuvuusominaisuuksilla (katso alla ). Putkilinjaripustus on ripustustuki, jossa on kiinnityspaikka tukirakenteeseen, joka sijaitsee putkilinjan akselin yläpuolella.
Lyhennettyjä nimiä käytetään osoittamaan rakenteellisia tukityyppejä. Yleisimmät nimitykset:
Tukien sovelluksia, suunnittelua ja ominaisuuksia säätelevät säädökset.
| Sääntelyasiakirja | Sovellusalue | Tukityypit |
|---|---|---|
| GOST 14911-82 (ei voimassa Venäjän federaatiossa) | Terästeknisten putkistojen liikkuvat teräskannattimet eri tarkoituksiin, joiden ulkohalkaisija on 18 - 1620 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - plus 450 ° C ja paine jopa 10 MPa. | OPP1, OPP2, OPP3, OPP1, OPP2, OPP3, OPB1, OPB2 |
| GOST 16127-78 (ei voimassa Venäjän federaatiossa) | Teräsputkien ripustukset eri tarkoituksiin, joiden nimellisreikä on 25 - 500 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - 450 °C ja paine jopa 100 kg/cm2. | PG, PM, PM2sh, PG2u, PM2u, PGV, PMV |
| OST 108.275.24-80 | TPP- ja ydinvoimalaitosputkien tuet, jotka on valmistettu saumattomista ja sähköhitsatuista putkista, jotka on valmistettu eri laatuisista teräksistä, joiden ulkohalkaisija on 57–1420 mm ja jotka toimivat 0,98–37,3 MPa:n paineessa ja työväliaineen lämpötilassa 145–560 ° C; alkaen . | Kaikki tyypit |
| OST 24.125.154-01 | Kromi-molybdeeni-vanadiiniteräksistä valmistettujen lämpövoimaloiden ja ydinvoimaloiden putkistojen liukutuet, joiden ulkohalkaisija on 57-920 mm ja joiden työväliaineen lämpötila on enintään 560 ° C; hiili- ja pii-mangaaniteräksistä, joiden ulkohalkaisija on 57 - 820 mm ja joiden käyttöaineen lämpötila on enintään 440 °C; austeniittisista teräksistä, joiden ulkohalkaisija on 57 - 325 mm ja joiden käyttöaineen lämpötila on jopa 440 °C. | Kiinnitinkannattimet tyyppejä erottelematta |
| OST 36 94-83 | Terästeknisten putkistojen liikkuvat teräskannattimet eri tarkoituksiin, joiden ulkohalkaisija on 18 - 1620 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - plus 450 ° C ja paine jopa 10 MPa. | Sama kuin GOST 14911-82:ssa |
| OST 36 104-83 | Teräksisten kylmäputkien teräksiset liikkuvat tuet, joiden ulkohalkaisija on 133 - 760 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on miinus 70 °С - plus 10 ° С ja paine jopa 9,81 MPa. | Kiinnitinkannattimet tyyppejä erottelematta |
| OST 36-146-88 | Terästeknisten putkistojen siirrettävät ja kiinteät tuet Rulla enintään 10 MPa (poikkeuksena kylmäaine- ja jäähdytysnesteet, voimalaitosten putkistot sekä ikirouta- ja kohoavaan maaperään asennetut putkistot) [6] . | TP, TH, KP, KH, TP, ShP, UP, HB, TO, VP, KN |
| TU 1468-002-92040088-2011 | Tuet, ripustusjärjestelmät ja lohkomoduulirakenteet teknisiin, pää- ja kenttäputkiin, joiden halkaisija on 18-1620 mm ja käyttöpaine jopa 32 MPa | Tuet kaasukompressorien, pääputkien, teknisten putkien putkistoon. |
| TU 1468-012-04698606-14 (vanhentuneen TU 3680-001-04698606-04 sijaan) | Terästeknisten putkistojen teräksiset liikkuvat tuet eri tarkoituksiin, ulkohalkaisija 18 - 1620 mm, jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - plus 450 °C ja paine jopa 10 MPa ympäristön lämpötilassa jopa miinus 70 °C. | Sama kuin OST 36-146-88, GOST 14911-82, OST 36 94-83, sarja 4.903-10, numerot 4 ja 5 |
| TU 1468-001-00151756-2015 | Liukulaakeriyksiköt, joilla on pieni kitka teknologisiin putkiin, höyry- ja kuumavesiputkiin, joiden nimellishalkaisija on 100 - 1400 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - plus 450 ° C ja paine jopa 10 MPa ympäristössä lämpötila jopa miinus 70 ° C kitkakertoimella - enintään 0,06. | Sama kuin OST 36-146-88, OST 24.125.154-156 |
| Sarja 4.903-10, painos 4 | Kiinteät tuet lämpöverkkojen putkille, joiden ulkohalkaisija on 57 - 1420 mm. | T3-T12, T44, T46 |
| Sarjan 4.903-10 numero 5 | Siirrettävät (liuku-, rulla- ja pallotuet) lämpöverkkojen putkistoon, joiden ulkohalkaisija on 32-1420 mm. | T13-T21, T43 |
| Sarjan 4.903-10 numero 6 | Ripustetut (jäykät ja jousituet) lämpöverkkojen putkistoon, joiden ulkohalkaisija on 32 - 1420 mm. | T22-T29, T41, T42 |
| T-MM-26-99 | Siirrettävät, kiinteät ja ripustetut tuet teräsputkiin, joiden nimellishalkaisija on 15 - 1000 mm ja jotka kuljettavat työväliainetta, jonka lämpötila on 0 - miinus 150 °C ja paine jopa 10 MPa ympäristön lämpötilassa vähintään -50 °C. | OSS, ONS, PS |
| NTS 65-06 | Siirrettävät ja ohjaavat tuet kanavaasennuksen lämpöverkkojen putkistoon, joiden nimellishalkaisija on 100 - 1000 mm polyuretaanivaahtoeristeessä, jossa on polyeteenivaippa. | Ohjelmistot, kansalaisjärjestöt |
Lähes kaikki rakenteelliset putkitukien tyypit mahdollistavat niiden käytön kiinteinä. Poikkeuksena ovat rulla-, kuulalaakerit, TU 1468-001-00151756-2015 mukaiset tukiyksiköt ja pystysuunnassa liikkuvat laakerit. Useat suunnitteluratkaisut eri säädösasiakirjoissa ovat samanlaisia kuin erottamattomuus. Myöhemmissä sääntelyasiakirjoissa otettiin käyttöön monia "uusia" rakenteellisia tukityyppejä ilman viittausta aikaisempiin TTK-toimiin. [7] .
Liikkuvien tukiosien on suoritettava useita toimintoja samanaikaisesti. Ensinnäkin ne siirtävät putken tukireaktion voimat tukirakenteeseen. On toivottavaa, että tukireaktion pystykomponentin levityspaikka ei muutu. Muussa tapauksessa on tarpeen monimutkaista tukirakenteen ratkaisua. Lisäksi kannatinosan suunnittelussa tulee varmistaa, että putki on tuettu siten, että sen seinien jännitykset ovat minimaaliset [8] .
Tukien liikkuvuuden tarve johtuu putkilinjan liikkeestä lämpölaajenemisen vaikutuksesta . Kiinteät tuet siirtävät pitkittäiset kuormat putkilinjasta ankkurilaakerirakenteille. Siirrettävät tuet asennetaan välitukirakenteisiin, jotka on suunniteltu siirtämään pystysuuntaisia kuormia. Välitukirakenteiden vaakasuuntaiset kuormitukset ovat verrannollisia putkilinjan liikkuvien tukien kitkakertoimeen .
Pituussuunnassa liikkuvat tuet (rulla ja liukuohjaimet) mahdollistavat putkilinjan liikkeen akselia pitkin. Kuulalaakerit ja liukulaakerit tarjoavat liikkuvuuden sekä pituus- että poikittaissuunnassa putkilinjan akseliin nähden.
Yhden putkilinjan laskettu kitkavoima tukia pitkin määritetään kertomalla tämän putkilinjan laskettu pystysuuntainen kuorma kitkakertoimella, joka on yhtä suuri kuin tukiosissa [9] :
Yksityiskohtaiset tutkimukset liukulaakereiden liikevastusvoimista "teräs teräksen päälle" osoittivat, että kitkakertoimen keskiarvo on välillä 0,5-0,6 ja maksimiarvo voi ylittää 0,7. Testauksen aikana havaittiin, että kenkä lepää pohjalevyllä erittäin epätasaisesti; tämä johtaa suurten kosketusjännitysten ilmaantumiseen, mikä aiheuttaa naarmuuntumista, metallin naarmuuntumista ja tietysti lisää huomattavasti leikkauskestävyyttä [10] .
Erityisesti suunnitellut kokeet osoittivat, että telan mitoitusasennossa kitkakertoimen arvo on 0,01–0,03, mikä on suuruusluokkaa pienempi kuin normalisoitu arvo (0,1). Tukilevyn ruostuminen ja tukkeutuminen hiekalla johtaa kitkakertoimen nousuun 0,04–0,08:aan. Vino ja ohjainten painottaminen ei pysäytä rullaa tai käännä sitä paikalleen; tela jatkaa liikettä pohjalevyyn nähden, mutta kitkakerroin kasvaa arvoon 0,1–0,17 [11] .
PTFE -4: n kitkakerroin kiinteän vastakappaleen kanssa vaihtelee katoavan pienistä arvoista 0,3:een. Kitkakertoimen arvo kasvaa liukunopeuden kasvaessa, paineen ja lämpötilan laskussa. Liukunopeudella, joka on enintään 1 mm/s, paineella 100–400 kg/cm2 ja lämpötila- alueella miinus 60 °C - 40 °C, kirjallisuus osoittaa kitkakertoimen arvoalueen. 0,008–0,15 [12] . TU 1468-001-00151756-2015 rajoittaa kitkakertoimen pienikitkaisissa liukulaakeriyksiköissä (LLSS) arvoon 0,06 kaikilla käyttökuormilla.
Teknisissä putkistojärjestelmissä, joille on ominaista paitsi vaakasuora, myös pystysuora putkistojen järjestely, lämpölaajeneminen johtaa putkilinjan liikkeisiin pystysuunnassa. Pystysuuntaisen liikkuvuuden takaavat vaihtelevan voiman ja vakiovoimaiset joustokannattimet.
Kimmoisten kannattimien jouset on säädetty niin, että putkilinjan käyttötilassa tuet ottavat putkilinjan oman painon (eristeen ja tuotteen kanssa). Käytännössä tämä vaatimus rajoittuu siihen, että kuumassa putkilinjassa varmistetaan painon aiheuttamat taipumat [13] . Elastisissa tuissa pystysuuntainen voima muuttuu suhteessa kantavan osan liikkeeseen.
Yhden yleisen vakiovoimatuen tyypin pääelementti on vipu-jousimekanismi, joka saa aikaan pienen muutoksen jousen puristuksen määrään tietyllä siirtymäalueella [14] . Muut vakiovoimatukien rakenteelliset ratkaisut perustuvat lisäjousien käyttöön, jotka vaikuttavat kantavaan osaan nokkojen ja kaarevien pintojen vipujen kautta. Lisätoiminta johtaa pääjousen lineaarisen ominaisuuden kohdistukseen: kantava voima tietyllä kantavan osan siirtymäalueella muuttuu vakioksi.
Venäjän tiedeakatemian Siperian osaston öljygeologian ja -geofysiikan instituutin (INGG) venäläiset tutkijat kehittivät vuonna 2019 teknologian, joka mahdollistaa putkilinjan tukien kunnon seurannan akustista melua tutkimalla. Tämä menetelmä soveltuu myös siltatukien ja rakennuspalkkien luotettavuuden arvioimiseen [15] . Putkilinjan seinistä otetun akustisen melun tutkimuksen avulla voit seurata putkilinjaa pitkin olevien tukirakenteiden mahdollista heikkenemistä ja estää mahdolliset onnettomuudet ajoissa. Venäläisten tutkijoiden kehittämä menetelmä mahdollistaa tukien vakauden heikkenemisen määrittämisen hyvin varhaisessa vaiheessa [16] . Menetelmä perustuu akustisten ominaisuuksien mittaamiseen putkivälissä pystygeofonilla ja yksikanavaisilla digitaalisilla tallentimilla. Analyysitekniikka on yksinkertainen, halpa eikä vaadi merkittävää laskentatehoa [17] .