Ответвление от стояка отопления: Ответвление от стояка отопления

Содержание

сварка, перенос, как заменить и перекрыть стояк, срок службы после монтажа, схема на фото и видео

Содержание:

1. Варианты разводки стояковой системы отопления
2. Нижняя разводка
3. Верхняя разводка
4. Как перекрыть стояк отопления и запустить его после ремонта
5. Как поменять стояк отопления: проведение ремонта
6. Полезные мелочи

В данной статье будут рассмотрены варианты различных манипуляций со стояком отопления. Будут освещены вопросы отключения и запуска стояка, варианты подключения и разводки труб и особенности проведения ремонта, а также схема стояка отопления.

Варианты разводки стояковой системы отопления

Стояк – это вертикальная труба, которая дает возможность объединить часть отопительных приборов в одну систему. В разных типах отопительных систем существуют различные варианты комбинирования стояков: попарно или независимо. Оба случая требуют детального рассмотрения.

Нижняя разводка

Данная схема является классической двухтрубной разводкой. В подвале установлены подача и обратка, а отопительные приборы подключаются к перемычке, которая находится между этими контурами. Перемычкой в данном случае являются два стояка, которые соединены между собой в самой верхней точке системы отопления. Элементы отопления, вынесенные на чердак, необходимо утеплить, иначе первое же заморозки могут спровоцировать застой затвердевшей жидкости или прорыв трубопровода. Решить такую проблему можно будет при помощи паяльной лампы, а в худшем случае понадобится сварка стояков отопления.

Теоретически такое подключение требует хорошего баланса стояков, чтобы расположенные на удалении стояки могли работать столь же эффективно, как и находящиеся близко. На практике такая балансировка не выполняется, но отопление при этом функционирует стабильно. Это связано с тем, что диаметр стояков отопления разный.

Протяженность розлива от одного элеваторного узла должна быть минимальной, чтобы обеспечить минимальную разницу температуры на ближних и дальних стояках. В случае попарной установки стояков один из них может работать вхолостую, но отопительные приборы должны подключаться к обоим.

Верхняя разводка

В случае с верхним розливом отопительная система будет иметь другой вид. Разводка будет установлена на чердаке и утеплена, а обратный контур будет идти по подвалу. Стояки в данном случае являются независимыми перемычками между отопительными контурами. Для отсечки от розливов стояки оснащены двумя вентилями: верхним и нижним.

Как перекрыть стояк отопления и запустить его после ремонта

Для ремонта стояков необходимо предварительно сбрасывать систему, а после завершения ремонтных работ осуществляется перезапуск.

Осуществление этих операций, должно происходить по определенному алгоритму.

Нижний розлив

Сперва необходимо найти соответствующие вентили. Найти их можно, ориентируясь на лестничные марши и схему расположения отопительных приборов. При необходимости можно подняться на верхний этаж и посмотреть, как расположена перемычка. Для сброса стояков необходимо выкрутить заглушки или открыть сбрасывающие клапана.

Закончив эти работы, можно закрывать сбросы и очень медленно заполнить систему водой. Неспешность этого процесса обуславливается тем, что при быстром заполнении системы может произойти гидроудар. При наличии винтовых вентилей вода должна двигаться в направлении, которое указывает стрелка, находящаяся на корпусе – в противном случае может сорваться клапан, после чего придется сбрасывать отопительную систему во всем доме.

Дальше можно открывать вентиля полностью и стравливать воздушное давление на верхнем этаже. Кран Маевского обычно располагается в пробке радиатора или в верхней части перемычки. Осуществление сброса и запуска будет значительно упрощено, если все установленные в системе вентиля относятся к шаровым.

Верхний розлив

В данном случае запустить отопление значительно проще, но для сброса системы потребуется гораздо больше действий. Сначала перекрывается чердачный стояк, а после него – установленный в подвальном помещении. Теперь можно открывать сброс. Чтобы предотвратить возможную ошибку при отключении системы на чердаке, стоит отталкиваться от количества врезок в розлив от расположенного ориентира.

Закончив работы, можно закрывать сброс и очень медленно заполнить стояк. Необходимо в обязательном порядке соблюдать направление движения воды. Теперь можно открывать оба вентиля. Стравливать воздух нет необходимости: он сам переместится в чердачный расширительный бачок.

Как поменять стояк отопления: проведение ремонта

Вопрос, как заменить стояк отопления, возникает довольно часто. Самостоятельный ремонт участка стояка довольно прост, а количество необходимых материалов невелико. Для ремонта понадобится оцинкованная стальная труба, которая имеет хорошую прочность и не подвергается коррозии, несмотря на отсутствие антикоррозионного покрытия. При установке трубы нужно пользоваться резьбой. Это обуславливается тем фактом, что при осуществлении сварки внутренняя часть трубы потеряет слой цинка, который защищает ее от негативных воздействий (прочитайте также: «Как выполняется сварка труб отопления – правила сваривания металлических и пластиковых труб»).

Можно использовать для ремонта гофрированную нержавеющую трубу. Она обладает меньшей прочностью, чем оцинкованная сталь, но значительно превосходит ее в удобстве установки. Хороший и легкий монтаж обеспечивается неплохой гибкостью и наличием фитинговых соединений. Большая часть выпускаемых труб может выдерживать давление не менее 15 атмосфер.

Использовать пластиковые или металлополимерные трубы не рекомендуется. Одной из основных причин является увеличенный риск возникновения гидроударов из-за неправильной эксплуатации запорной арматуры или появлению неполадок. Прочитайте также: «Пластиковые трубы для отопления: характеристики, требуемый диаметр для монтажа своими руками».

Полезные мелочи

Существуют различные нюансы и тонкости, которые возникают в ходе выполнения ремонтных работ. Вертикальная труба, к которой подключены отопительные приборы, и парная холостая труба находятся в непосредственной близости, поэтому менять их стоит одновременно. Заменив отопительные стояки, желательно создать между ними зазор, который позволит разобрать соединение на одном стояке, не снимая при этом второй.

Стояки желательно прикрепить к стене, чтобы они не шатались и не протекали, поскольку это существенно снижает срок службы стояков отопления. Зачастую достаточно двух креплений на участке между перекрытиями. Стальную трубу можно закреплять при помощи оцинкованных хомутов, оснащенных резиновыми прокладками.

Пример замены стояковой системы отопления показан на видео:

Для маскировки труб можно использовать портьеры или стеновые панели. В таком случае трубопровод будет незаметен, но при необходимости обслуживания или ремонта он будет доступен. Замуровывать намертво трубы не стоит: их замена должна осуществляться регулярно.
Монтаж стояков отопления желательно проводить в таком месте, откуда доступ к ним будет упрощен. Это позволит в дальнейшем без проблем осуществлять ремонт и перенос стояка отопления. При нарезании резьбы стоит убедиться в том, что расстояние от нее до пола и стен будет не менее 8-10 см. Резать трубу, находящуюся в изогнутом положении, не стоит, а при резке желательно придерживать трубу ключом, чтобы снизить вероятность ее отрыва из-за крутящего момента.

Кроме того, для облегчения нарезки трубу можно смазать маслом.

Заключение

В этой статье была рассмотрена стояковая система отопления и ее особенности. Данная информация должна помочь в обслуживании и ремонте стояков, а полученные знания помогут разобраться с вопросами эксплуатации стоякового отопления на практике.

Верховный суд объяснил, кто отвечает за потоп в квартире

А поводом для таких толкований стала коммунальная авария в одной из квартир. Пострадавшая собственница, у которой из-за поломки крана на стояке холодной воды случился потоп, потребовала от управляющей компании компенсации собственных затрат на устранение последствий протечки. Сумма вышла немаленькая, так как гражданка приплюсовала к расходам на ремонт моральный ущерб, штраф за то, что коммунальщики добровольно не стали возмещать сумму, а также расходы на экспертизу.

Уже в суде истица рассказала, что она — собственница квартиры. И в результате аварии на первом запорно-регулирующем кране стояка холодной воды у нее залило квартиру. По мнению пострадавшей, в аварии виновата управляющая компания, которая, «ненадлежаще исполняла обязанности по содержанию общего имущества многоквартирного дома». Добровольно коммунальщики вину не признали. Пришлось идти в суд.

Городской суд с требованием истицы согласился и ее иск удовлетворил. А вот следующая инстанция — судебная коллегия по гражданским делам облсуда — с коллегами не согласилась. Она решение отменила и приняла новое — в иске гражданке отказать. Пришлось истице дойти до Верховного суда, где решение облсуда отменили.

Вот аргументы Верховного суда РФ. Суд заявил, что для правильного решения этого спора надо установить «наличие вины сторон в произошедшей аварии». А в материалах апелляционного суда оказались копии вступившего в силу решения другого суда по иску еще одного пострадавшего в этом потопе. Некий мужчина предъявил материальные требования к соседке, у которой стоял этот кран на стояке холодной воды, а также и к управляющей компании. Суд решил спор в пользу пострадавшего соседа, но деньги присудил заплатить ему только управляющей компании, а с соседки, у которой сломался кран, ничего брать не стал. В этом решении сказано, что виновны в аварии, случившейся в квартире соседки, коммунальщики. Эти выводы суда, которые никто не оспорил, апелляция не учла. В законе (ГПК, статья 61) сказано, что обстоятельства, установленные вступившим в силу решением суда, являются обязательными. И они не доказываются вновь и не оспариваются.

В Жилищном кодексе перечислено, за какое оборудование отвечает управляющая компания. А еще есть Правила содержания общедомового имущества в многоквартирном доме. Их утверждало правительство (постановление №491 от 13 августа 2006 года). В правилах записано, что в состав общего имущества, кроме всего прочего, входят «общедомовые инженерные системы горячего и холодного водоснабжения, состоящего из стояков, ответвлений от стояков до первого отключающего устройства». А управляющие многоквартирными домами компании отвечают перед собственниками за нарушение обязательств и несут ответственность за надлежащее содержание общего имущества.

Есть еще один закон, полезный для граждан , попавших в подобную ситуацию, — «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (№384 от 30 декабря 2009 года). Верховный суд сказал, что из этого закона, а также существующих стандартов и сводов правил следует, что первые отключающие устройства и запорно-регулирующие краны на отводах внутриквартирной разводки являются элементами внутридомовых инженерных сетей. Эти первые отключающие устройства и запорно-регулировочные краны отвечают основному признаку общего имущества как предназначенного для обслуживания нескольких или всех помещений в доме.

Если оборудование находится в квартире, это не значит, что оно используется только для обслуживания этой квартиры

А факт нахождения этого оборудования в квартире не означает, что оно используется исключительно для обслуживания этой квартиры, и не может быть отнесено к общему имуществу в многоквартирном доме, поскольку по Жилищному кодексу предусматривается его расположение как внутри, так и за пределами помещений.

Судебная коллегия по гражданским делам ВС подчеркнула: обстоятельства, указывающие на принадлежность аварийного сантехнического оборудования к имуществу истицы или к общему имуществу жильцов дома, являются значимыми для решения спора и подлежат доказыванию. Когда апелляция пересматривала решение по этому спору, она заявила, что истица вместе с заменой внутренних инженерных сетей в квартире, которые являются ее собственностью, заменила и запорный вентиль, из-за которого была авария. Но дама с этим утверждением категорически не согласилась, а суд второй инстанции это не проверил и «достоверно не установил».

Верховный суд к этому утверждению добавил еще одну мысль — замена запорного вентиля не освобождает управляющую компанию от осуществления своих обязанностей по содержанию общего имущества многоквартирного дома.

Понимание динамики конструкции стояка в небоскребах – Metraflex

Роль гравитации, объема и термодинамики в конструкции интеллектуального стояка.

Марти Рогин, ЧП; Технический директор, Metraflex

Скачать PDF

Современный небоскреб существует уже более века. Как и другие элементы нашей застроенной среды, небоскреб может существовать только благодаря другим инновациям в строительных технологиях, а именно конструкции стального каркаса и безопасным лифтам. Несмотря на то, что мы выяснили, как строить прочные, высокие конструкции и безопасно перемещать людей внутри, все еще есть проблемы с обогревом и охлаждением здания, подачей пресной воды и отводом грязной воды, обеспечением противопожарной защиты и электроснабжения. Борьба с гравитацией добавляет еще один поворот к проблемам предоставления услуг в высотных зданиях. В этой статье будут представлены некоторые основы конструкции и характеристик стояков труб, разъяснены некоторые аспекты использования различных компенсаторов в стояках труб, а также кратко описаны некоторые нормы и стандарты, касающиеся направления и поддержки стояков.

Основы теплового расширения

Хотя в трубе нет ничего особенного, гравитация сделает все намного интереснее. Рассмотрим стояк (рис. 1) . Труба проходит по всей высоте здания, 50 этажей. Если высота от плиты к плите составляет 10 футов, наша труба имеет высоту 500 футов. Типичной опорой для этой трубы может быть хомут стояка, может быть на каждом втором этаже. При отсутствии изменения температуры вес подступенка равномерно распределяется между всеми зажимами подступенка.

Нагреем воду в трубе (Рисунок 2) . Теперь труба будет расширяться относительно поддерживающих хомутов стояка. Но вертикальные зажимы могут двигаться только в одном направлении – вниз. Ограничений для восходящего движения нет. Хомуты будут двигаться вверх вместе с трубой. Любой зажим над нижним перекрытием теперь будет парить над плитой. Весь вес трубы, изоляции и среды приходится на нижний зажим. Большинство трубных хомутов не предназначены для поддержки полного веса высокого стояка.

Есть решения. Анкер трубы в нижней части стояка, рассчитанный на поддержку всего веса стояка, решит эту проблему. Но давайте посмотрим, как сильно движется труба. Допустим, наша труба сделана из стали, а жидкая среда — горячая вода с температурой 180°F. Как и гравитация, тепловое расширение (термическая деформация) стали не исчезнет в стояке. Если предположить, что температура окружающей среды составляет 50°F, труба будет расширяться в соответствии с уравнением:

Δ L =∝ L _o Δ T
Δ L = изменение длины (дюймы)
∝ = коэффициент теплового расширения (для стали 6,33×10 ^-6 дюйм/дюйм/°F)
9 0 L
9 0 = Начальная длина (6000 дюймов)
Δ T = Изменение температуры (180°-50° = 130°F)

Δ L = 4,9 дюйма

Самый верх стояка поднимется на 4,9 дюйма. Это проблема? Возможно. Могут ли взлеты на верхних уровнях двигаться примерно на 5 дюймов, не ломаясь? Возможно, если будет достаточно длины выхода на соединения оборудования. Позволят ли полевые условия сдвинуть трубу так сильно, прежде чем она столкнется с конструкцией или оборудованием? Может быть, но тогда кто может ответить на эти вопросы до начала строительства? Обычно на них нельзя ответить до тех пор, пока конструкция не будет возведена и монтажники не установят трубы на потолке со всеми незапланированными изгибами и измененными длинами отводов.

Одним из решений может быть перемещение анкера в центр стояка (рис. 3) . Анкер — это жесткое соединение трубы с конструкцией и точка нулевого движения. Теперь стояк разделен на две секции по 250 футов каждая. Теперь максимальное перемещение трубы будет составлять половину всего стояка или 2,45 дюйма. Предыдущие вопросы могут быть заданы относительно 2,45-дюймового движения. Если на них можно ответить на этапе разработки проекта, отлично! На следующий проект!

Но подождите. А что насчет этих хомутов? Над якорем они будут кататься по трубе, возвышающейся над этажами. Но ниже анкера зажимы стояка будут пытаться удержать трубу от движения вниз. Вероятным результатом будет то, что хомуты будут скользить по трубе при ее движении. Если хомуты стояка приварены к трубе, то что-то сломается — либо хомут, либо труба. Надеюсь на хомут, но тогда анкер будет нести нагрузку всего стояка.

Пружинные опоры стояка
А как насчет пружинных опор? Это специально разработанные системы анкеров, направляющих и опор для стояков, которые предназначены для перемещения вместе с трубой. Пружинные опоры остаются в контакте с плитой перекрытия при движении трубы. По мере движения трубы пружины растягиваются или сжимаются, оказывая большее усилие на плиту перекрытия, которая снимает нагрузку с основного анкера в центре стояка. Эти системы эффективны для снятия нагрузки с основного якоря; однако этот тип системы имеет ограничения. Это:
Труба все еще движется! Ничто не помешает этому.
Если мы возьмем в качестве примера наш 500-футовый стояк, анкер будет находиться в центре, а концы сместятся на те же 2,45 дюйма.
В каждом стояке допускается только один анкер. Второй анкер будет ограничивать движение трубы, что приведет к огромным усилиям в анкерах и плитах перекрытия, а также к потенциально огромным напряжениям в трубе.
Неясно, можно ли этот тип системы адаптировать к медным стоякам. В доступной литературе производителей медь конкретно не упоминается как приемлемый материал для труб для этих систем поддержки.
Система стояков, в которой используются хомуты стояков труб или пружинные опоры, будет иметь ограниченный контроль над движением трубы. Компенсаторы позволяют лучше контролировать движение трубы. Прежде чем рассматривать компенсаторы, давайте рассмотрим, что происходит с внутренним давлением стояка.
Давление и высота водяного столба
Внутреннее давление вдоль горизонтальной оси трубы обычно изменяется незначительно. Как только эта труба наклонена в вертикальное положение, стояк, заполненный жидкостью, создает давление по мере того, как труба становится выше. Давление внизу может быть значительно выше, чем вверху. Это связано с весом воды.
Рассмотрим резервуар с 1 футом воды (Рисунок 4) . Независимо от того, насколько заполнен резервуар, на его стенки будет оказываться большее усилие по направлению к дну. Наибольшая сила будет на дне бака. Каждый дополнительный дюйм воды в резервуаре увеличивает вес, который должно выдерживать дно резервуара. Когда высота воды достигает 27,7 дюйма, на каждый квадратный дюйм дна резервуара приходится (рис. 5) 1 фунт .
Теперь давайте изменим форму бака на более узкую (Рисунок 6) . По мере того, как мы приближаем стенки резервуара, нам нужно меньше воды, чтобы заполнить резервуар до 27,7 дюймов, но площадь дна резервуара меньше. Сила на каждый квадратный дюйм по-прежнему равна 1 фунту.
Неважно, какой формы мы делаем бак, и даже если это труба; если высота столба воды 27,7 дюйма, давление на дне составляет 1 фунт на квадратный дюйм.
Если мы сложим эти 27,7-дюймовые водяные столбы, давление на дне будет увеличиваться с шагом 1 psi (рис. 7) .
Давление в нижней части стека увеличивается на 1 фунт/кв. дюйм для каждой секции 27,7 дюйма. И наоборот, давление увеличивается на 0,43 фунта на квадратный дюйм для каждой 12-дюймовой секции воды. Используя эту логику, давление на дне нашего 500-футового стояка, обусловленное только высотой водяного столба, будет:
Это называется гидростатическим давлением, поэтому гидравлическое оборудование редко располагается в подвале высотного здания. По этой же причине очень высокие здания имеют стояки, разделенные между промежуточными помещениями с механическим оборудованием. Для пара, газа и воздуха высота столба не имеет значения из-за гораздо меньшей плотности этих веществ.
Вопросы устойчивости конструкции подступенка
Потеря устойчивости колонны — распространенный вид отказа. Если на длинный и тонкий стержень воздействовать осевыми силами на каждом конце, он выгнется на (Рисунок 8) . Это зависит от прочности материала, размеров поперечного сечения и длины стержня. Так же ведет себя и труба. Осевые силы, приложенные к концам трубы, также заставят ее выгибаться. Особенно это может быть заметно на медных трубах малого диаметра.
Хотя большая часть этого изгиба является эластичной, т. е. труба возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузки, это может стать проблемой, если труба изгибается за пределом упругости материала. Изгиб колонны также может быть проблемой с сильфонными компенсаторами. Если два конца сильфона не находятся в пределах смещения смещения, компенсатор будет необратимо поврежден.
Рис. 8. Изгиб колонны стержня (или трубы) с двойным штифтом
Труба должна оставаться выровненной по мере прохождения через здание. Для этого предназначены направляющие для труб, которые ограничивают движение трубы только в осевом направлении и существенно делают ее более жесткой. Направляющие делят трубу на более короткие и жесткие участки.
Расстояние между направляющими труб определяется классическими уравнениями потери устойчивости колонны, называемыми уравнениями потери устойчивости Эйлера. Если предположить, что труба закреплена на обоих концах, уравнение выглядит так:
Это теоретическая предельная нагрузка для колонны со свободными вращающимися концами и нагрузками, приложенными вдоль оси колонны. Обратите внимание, что здесь не учитывается вес трубы и воды. Эйлерова потеря устойчивости является важным фактором при выборе сильфонных компенсаторов для трубопроводной системы, особенно для стояков, поскольку силы теперь действуют вдоль продольной оси трубы.
Если труба закреплена на одном конце (Рисунок 9) критическая нагрузка:
Рисунок 9: Изгиб колонны стержня (или трубы) с фиксированными штифтами
Что происходит, когда конец трубы загнут вверх? Сила тяжести. Теперь при расчетах будет учитываться вес трубы и среды внутри трубы. Теоретически стояк может разрушиться под собственным весом (рис. 10). Критическая нагрузка на вертикальную трубу с закрепленным концом составляет:
Рисунок 10. Потеря устойчивости вертикальной неподвижной опорной колонны (или трубы) под ее весом
На примере 4-дюймовой трубы и решения для длины с (ql) _cr соответствует 1,34 фунта/дюйм, максимальная длина по вертикали 4 дюйма. 40 может быть около 90 футов, прежде чем станет нестабильным. Для сравнения, 4-дюймовый медный стояк типа K станет неустойчивым на высоте около 64 футов. Это также уравнение, которое определяет максимальную высоту дерева (без учета ветвей и в предположении, что ствол призматический).
Далее рассмотрим стояк, на который действует внешнее усилие, такое как сила давления сильфона и усилие пружины. Стояк под внешней нагрузкой, зависящей от веса стенки трубы и внутренней среды, будет иметь критическую нагрузку:
В этом уравнении предполагается, что конец трубы закреплен и не может вращаться, труба имеет постоянное поперечное сечение (одинаковый размер по всей высоте) и что вес распределен равномерно. Критическая нагрузка снижается на 30% от веса колонны. Обратите внимание, что критическая нагрузка может быть отрицательной, а это означает, что верхняя концевая опора должна быть натянута, чтобы предотвратить коробление.
Предыдущие примеры вместе с объяснением гидростатического давления важны для расстояния между направляющими в стояках с различными типами компенсаторов. Сначала рассмотрим сильфонный компенсатор в высоком стояке. Как бы мы определили расстояние между направляющими труб для этого типа установки?
Что такое направляющие для труб?
Направляющие для труб — это устройства, которые позволяют трубе двигаться в осевом направлении, ограничивая при этом движение трубы перпендикулярно оси трубы. Благодаря тому, что труба ограничивается только осевым движением, труба становится более жесткой и не изгибается и не разрушается. По мере того, как направляющие располагаются ближе к трубе, величина осевой нагрузки может возрастать до того, как труба станет неустойчивой.
Обычные направляющие, используемые для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопроводно-канализационных систем, бывают ребристыми или скользящими. Ребристые направляющие или направляющие «пауки» имеют ребра, прикрепленные к трубе, и проходят через кольцо, прикрепленное к конструкции здания. Эти направляющие обычно используются на трубах малого диаметра и используются в областях, где боковые нагрузки, как ожидается, будут относительно небольшими по сравнению с нагрузками на анкерную трубу. При горизонтальном применении эти направляющие не предназначены для замены подвесок, поэтому рядом с направляющей потребуется скоба или роликовая опора, чтобы удерживать вес трубы.
Более прочная направляющая, которая также может служить опорой, — направляющая скольжения. Это устройство имеет скользящую планку, приваренную к трубе, с основанием, прикрепленным к конструкции. Основание имеет тефлоновую, графитовую или эластомерную прокладку для уменьшения трения. Этот тип направляющей может выдерживать большие боковые нагрузки и обычно используется на трубах ОВКВ или технологических трубопроводах большего диаметра. Версия направляющей скольжения, адаптированная к стоякам, включает эластомерную прокладку между направляющей и основанием для гашения шума и вибрации трубы, скользящей по проходу через плиту.
Наиболее компактная конфигурация направляющей состоит из узла эластомерного уплотнения внутри отверстия в плите для направления трубы. Они не занимают места в проеме стояка и позволяют наиболее эффективно использовать пространство.
Скользящая направляющая
Модульная направляющая стояка в проходке в перекрытии
Скользящая направляющая с шумопоглощающим эластомером
Рис. 11. Направляющие, обычно используемые в стояках
Стандарты для размещения направляющих с сильфонными компенсаторами
В соответствии со стандартами Ассоциации производителей компенсаторов (EJMA), направляющие должны устанавливаться с сильфонными компенсаторами на расстоянии не более четырех диаметров трубы от соединения, затем не более 14 диаметров трубы от первое руководство для следующей локации. Последующие направляющие располагаются с интервалами, определяемыми уравнением потери устойчивости Эйлера для полустержневой колонны. Когда направляющие размещаются в соответствии с рекомендациями EJMA, труба подразделяется на жесткие секции, которые (теоретически) не должны изгибаться под известной торцевой нагрузкой.
Направляющие с сильфонными компенсаторами служат двум целям; чтобы трубы не деформировались, а сильфоны не извивались (Рисунок 12). Стандарты EJMA предполагают горизонтальную трубу, и используемая формула потери устойчивости делит расчетную длину пополам. Для сравнения, 4-дюймовая стальная труба с сильфонным компенсатором под давлением 158 фунтов на квадратный дюйм требует расстояния между промежуточными направляющими 30 футов. Труба предполагается горизонтальной, поэтому вес трубы и среды не учитывается в расчетах EJMA.
Стандартные коды моделей требуют, чтобы стояки поддерживались примерно на каждом этаже. Обычно это достигается с помощью хомутов. Как описано ранее, зажимы стояка могут сместиться вверх и потерять контакт с плитой перекрытия, в зависимости от расположения анкеров. Теперь опора не выполняет свою работу, и всю нагрузку несет анкер. В этом случае правила были соблюдены, но анкеры могут быть не рассчитаны на весь вес трубы, изоляции и ее содержимого, а также любых сил, создаваемых компенсаторами.
Рис. 12: Сильфонное искривление из-за смещения трубы
Сильфонные компенсаторы в стояках
Сильфонные компенсаторы в стояках очень распространены, в основном из-за их компактной формы (рис. 13 и 14). Они занимают очень мало места перпендикулярно оси трубы, поэтому прекрасно вписываются в переполненные каналы; однако им нужно руководствоваться. Сильфоны создают большие якорные нагрузки. Это может быть необходимым компромиссом, так как место в канавках для труб может быть в большом почете.
Рисунок 13: Компенсатор с внешним давлением (сильфон внутри корпуса)
Рисунок 14: Сильфоны с внутренним давлением
Рисунки 13 и 14
Вертикальные трубы теперь подвержены колебаниям гидростатического давления. Эти изменения легко рассчитать, и они будут варьироваться от рабочего давления системы в верхней части стояка до высоты, деленной на 2,31, добавленной к давлению в системе в нижней части стояка. Используя в качестве примера 500-футовый стояк с давлением в системе 50 фунтов на квадратный дюйм, верхняя часть стояка будет иметь давление 50 фунтов на квадратный дюйм, а нижнее — 267 фунтов на квадратный дюйм. Эта разница в давлении имеет решающее значение при расчете нагрузки на анкер для сильфонного компенсатора.
Сильфонный компенсатор, установленный в нижней части высокого стояка, должен быть рассчитан на давление в этом месте. В предыдущем примере компенсатор на 150 фунтов на квадратный дюйм подойдет для верхней части стояка, но для соединения в нижней части потребуется более высокое номинальное давление.
А как насчет анкерных нагрузок? Сильфонные компенсаторы создают силы реакции, основанные на двух характеристиках сильфона; жесткость пружины и эффективная площадь. Жесткость пружины — это просто величина усилия, необходимого для сжатия или растяжения сильфона на один дюйм. Если сильфон имеет жесткость пружины 500 фунтов на дюйм, он будет воздействовать на каждый анкер по 500 фунтов на каждый дюйм перемещения. Если сильфон сжат на 1,5 дюйма, усилие пружины будет составлять 750 фунтов на каждый анкер.
Давление может быть не таким простым. Компенсатор является наиболее гибкой частью трубопроводной системы. Это должно быть так. Сильфон под давлением стремится вернуться к своей первоначальной форме, то есть к трубке. Если его не сдерживать, сильфон под давлением вытянется за пределы своего номинального движения. Вот почему для сильфонного компенсатора обычно требуются управляющие стержни и анкеры. Величину силы, оказываемой сильфоном на якоря или управляющие стержни, также легко рассчитать. Это давление, умноженное на эффективную площадь сильфона.
А что такое эффективная площадь меха? Это внутренняя площадь сильфона, рассчитанная как среднее значение наибольшего и наименьшего диаметров гофры. Его также называют средним диаметром. Все производители сильфонов указывают рабочие площади, поэтому заказчику нет необходимости их рассчитывать.
Если в качестве примера взять наш 500-футовый стояк, сильфонный компенсатор в самом верху стояка с рабочим давлением в системе 50 фунтов на квадратный дюйм и 4-дюймовая труба (с 4-дюймовым компенсатором) будут иметь давление давления на каждом якоре из:
Если мы решим разделить стояк и разместить компенсатор в средней точке, давление, используемое для расчета осевого усилия, будет равно 50 фунтов на квадратный дюйм, добавленным к высоте водяного столба над компенсатором (около 250 футов):
Сейчас добавим силу пружины. Подступенок будет перемещаться на 2,45 дюйма между каждым набором анкеров. Если жесткость пружины сильфона составляет 200 фунтов/дюйм:
Можно предположить, что трение от опор трубы очень мало для стояка, и оно не будет учитываться в этих расчетах. Суммарное сильфонное усилие на анкерах составит:
А вес трубы, воды и изоляции? Это необходимо добавить к нагрузкам на сильфонный анкер, чтобы получить полную картину. Причем нижние сильфонные силы действуют вверх на анкер среднего стояка, а верхние сильфонные силы действуют на анкер вниз. Важно следить не только за величиной, но и за направлением сил, действующих на якорь. Кроме того, якорь несет вес трубы и воды сверху. Промежуточная нагрузка на анкер усложняется, если деформационный шов располагается по центру между анкерами.
Теперь мы имеем ситуацию, аналогичную критической нагрузке для стояка под действием собственного веса с внешней силой. Если мы посмотрим на наше уравнение критической нагрузки (4) с весом трубы,
, и решим для длины, используя P _cr = 6178 фунтов, направляющие потребуют расстояния с интервалом в 23 фута или, возможно, через каждый второй этаж.
Если установлен медный стояк, потребуется больше направляющих. Силы сильфона будут примерно равны, как и гидростатическое давление. Если еще раз рассмотреть нижнюю половину стояка, разница будет заключаться только в материале и свойствах поперечного сечения медной трубы. Для нашего 4-дюймового стояка свойства медного материала и сечения:
Теперь необходимое расстояние между направляющими составляет 12,5 футов или, может быть, на каждом этаже.
Компенсаторы гибких шлангов и плетеных петель в стояках
Единственным способом действительно ограничить количество перемещений в стояках является компенсатор. Движение можно ограничить до любой приемлемой величины, закрепив стояк на разных уровнях и установив компенсатор между каждой парой анкеров.
Шланговые и плетеные компенсаторы представляют собой еще один вариант для стояков, который обеспечивает множество преимуществ по сравнению с сильфонными компенсаторами или пружинными опорными системами. Шланговые и оплеточные компенсаторы обычно изготавливаются из двух отрезков гофрированного металлического шланга, обернутого металлической оплеткой. Соединение может иметь U-образную или V-образную форму, обеспечивающую движение во всех направлениях. Как и другие системы компенсаторов, шланговые и оплеточные компенсаторы являются продуктами, которые используются в течение всего срока службы здания. После установки они не требуют обслуживания или проверок.
Шланговые и плетеные компенсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с сильфонами или пружинными опорами:
Отсутствие компонента осевой нагрузки. Это связано с конфигурацией шланга и оплетки, а также оплеткой, удерживающей шланг от расширения.
Шланговые и оплеточные компенсаторы могут быть рассчитаны на рабочее давление, характерное для размеров труб систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопроводно-канализационных систем.
Секции шланга и оплетки очень гибкие. Единственные анкерные усилия, создаваемые этими компенсаторами, связаны с усилиями пружины шланга и оплетки, которые обычно составляют менее 100 фунтов для многих размеров труб. Единственной дополнительной нагрузкой на анкер будет вес всего стояка.
Шланговые и оплеточные компенсаторы гораздо лучше справляются со смещениями в стояке, чем сильфонные компенсаторы.
На рисунках 15 и 16 показаны примеры шланговых и плетеных компенсаторов, обычно используемых в стояках.
Рис. 15: Петля с возвратом на 180°
Рисунок 16: V-контур
Рисунки 15 и 16
Единственным потенциальным недостатком шланга и оплетки является потребность в пространстве. Сильфонные компенсаторы хорошо вписываются в тесные пазы труб, шланг и оплётка торчат. Даже в этой ситуации можно смонтировать петли горизонтально в потолочном желобе.
Шланговые и плетеные компенсаторы подвергают стояки небольшим силам реакции, поэтому нижнюю половину стояка между анкерами можно считать отдельно стоящим отрезком трубы, аналогично рис. 10. Тогда эта конфигурация будет соответствовать варианту уравнения (3 ) для части стояка под компенсационным швом:
Член ( q ) известен, поэтому длину для устойчивости колонны (и расстояние между направляющими) можно определить, вычислив длину l . Возвращаясь к исходному примеру 500-футового 4-дюймового ш. 40 со шлангом и плетеным соединителем в центре, нижняя половина будет подчиняться тем же условиям, что и 250-футовый стояк с фиксированным дном. Тогда необходимое расстояние между направляющими составит 10,6 фута. Для меди типа K требуемое расстояние между направляющими будет составлять всего 4,1 фута.
Для участка трубы над петлей достаточно одной направляющей на компенсаторе. В этом случае гравитация работает в благоприятном направлении.
Практические соображения
Как часто гиды располагаются через каждый второй этаж, не говоря уже о каждом этаже высотного здания? Почти никогда. Так почему же у нас нет обрушения стояков в каждом проекте? Ответ может быть простым; на каждом этаже уже есть направляющие, в виде круглых плитных проходок. Они допускают осевое перемещение и ограничивают боковое перемещение. Размещение направляющих будет иметь решающее значение в открытой шахте, где трубы проходят через один большой проход в полу на каждом уровне.
Кроме того, у большинства стояков есть отводы или отводы на каждом этаже. Если они жестко подключены к оборудованию вблизи стояка, такое расположение может обеспечить дополнительную боковую поддержку стояка.
Возвращаясь к нашему первоначальному примеру стальной трубы диаметром 4 дюйма, рекомендации EJMA не распространяются на случай вертикальной трубы с нулевой нагрузкой (например, шланг и оплетка), а для нагрузки сильфона в этом примере рекомендуется расстояние 31 фут. (или примерно каждые три истории). Этот автор наблюдал установку абсолютно нулевого стояка, который соответствует рекомендациям EJMA по расстоянию между направляющими, и еще не видел обрушившегося стояка трубы.
«С глаз долой, из сердца вон» тоже может быть частью проблемы. Трубы вполне могут упруго изгибаться, но этого никто не видит. В конце концов, сколько архитекторов будут проектировать окна на стенах из труб? Если уж на то пошло, сколько жильцов действительно заботятся о том, чтобы следить за своими стояками?
Заключение
Хотя стандарты и нормы касаются стояков и расстояния между направляющими в трубах с сильфонными соединениями, важно знать ограничения оборудования и допущения, используемые для получения рекомендуемых стандартов. Возможно, уместно присмотреться к этим стандартам и адаптировать их для высоких стояков.
Коммуникации здания должны быть распределены по всем уровням, иначе в небоскребе не будет смысла. Несомненно, поскольку длинные вертикальные трубы размещаются внутри высоких зданий, сила тяжести всегда будет действовать вниз, и проектировщики строительных систем должны учитывать силы, воздействующие на эти элементы. Нефтяная промышленность хорошо осведомлена о конструктивных особенностях высоких гибких райзеров благодаря опыту работы с морскими буровыми установками. Поскольку мы строим более высокие сооружения, сообщество A/E/C также должно знать о похожих, но не идентичных проблемах, связанных с условиями над поверхностью.
Список литературы
Sparkes, C.P., Основы Marine Riser Mechanics, Pennwell Corp., 2007
Timoshenkos, S. and Gere, J., Теория эластичной стабильности, McGraw-Hill, 1961
. Замена стояков сантехники | RAND Engineering & Architecture, DPC
Модернизация внутренних трубопроводов на Пятой авеню, 33 повлекла за собой замену проржавевших оцинкованных стальных труб на медные.
Роберт Бишофф, акционер 15-этажного кооператива из 60 квартир на Пятой авеню, 33, живо помнит предупреждение, которое правление сделало акционерам, когда оно пыталось убедить их заплатить за полную замену устаревшего здания. водопроводная система: это была «бомба замедленного действия», и в любой момент могло произойти дорогостоящее и разрушительное извержение.
Вряд ли это было преувеличением. Еще в 1986 году, когда здание было преобразовано в кооператив, новых пайщиков предупредили о необходимости замены сантехники. «К нам пришел инженер, который оценил, какую работу необходимо выполнить, и подготовил приоритетный список основных капитальных улучшений», — вспоминает Бишофф, который сейчас является президентом совета директоров. «Мы откладывали это до тех пор, пока могли, потому что это было самым разрушительным и самым дорогим». Однако по прошествии лет древние трубки начали барахлить. При ремонте квартир были обнаружены стояки толщиной с бумагу, низкое давление воды и необычно высокий уровень коррозии труб.
Низкое давление воды
и обесцвеченная вода являются
предупредительными признаками того, что
стояков необходимо заменить.
К 1998 году ситуация ухудшилась до такой степени, что было неизбежно катастрофическое извержение здания, говорит Бишофф. «Если бы мы не активизировались в ближайшее время, мы бы столкнулись с разрывом труб, поскольку их срок службы подходил к концу».
Акционеры одобрили проект, были составлены предложения и после годичного поиска был нанят подрядчик. К 2002 году работа наконец началась. Сегодня, по оценкам Бишоффа, работы на всех линиях будут завершены к началу весны этого года. «Мы могли бы сделать это быстрее, но только по финансовым причинам мы решили растянуть его. На самом деле все идет довольно хорошо, несмотря на стоимость», которая обойдется чуть меньше миллиона долларов.
Вскрытие стен и банка с червями
Последнее, с чем правление хочет иметь дело, это проблемы с подступенками. Вскрытие стен означает открытие банки червей с жильцами: это не только создает беспорядок с пылью и мусором повсюду, но также означает разрушение декоративной отделки, которую домовладельцы заплатили много денег, чтобы тщательно и с любовью установить. Ричард Познер, инженер-консультант, предупреждает, что совету директоров необходимо сосредоточить все свои усилия на представлении вопроса акционерам, а затем контролировать сам процесс замены. «Это должно быть очень тщательно спланировано — как военная кампания».
Акционеры должны понимать, что работа имеет решающее значение. Они должны понимать, что будут неудобства, поскольку подрядчики заменят горячие и холодные стояки, которые проходят за стенами ванной комнаты и кухни. Плитка должна быть снята, шкафы должны быть удалены, а стены должны быть открыты, чтобы рабочие могли добраться до труб. По возможности, говорит Познер, правление должно попытаться согласовать время замены с текущими ремонтными работами в квартирах акционеров. «Лучше всего, если кто-то делает переделку, и его ванная комната уже выпотрошена, а стояк доступен. Кухонные линии, вероятно, проходят за шкафом, поэтому вам нужно вынуть шкаф, а затем поставить его обратно». Проект может быстро превратиться в беспорядок, поэтому любой совет, который планирует заняться заменой стояка в здании, должен уметь планировать сложный проект, а затем доводить его до конца.
Замена всех сразу
Итак, когда пора заменить стояки и можно ли делать это по частям? Большинство инженеров рекомендуют производить замену сразу, при этом плата должна охватывать каждую отдельную линию в здании снизу вверх. В противном случае рабочие рискуют создать больше проблем, прикрепляя новые стояки к старым и вызывая обрывы линии. «Там, где люди пытались исправить один этаж, они создают пролом на другом. Бывают случаи, когда приходит время стиснуть зубы» и полностью заменить все, отмечает инженер Кристофер Келли, руководитель собственной фирмы.
Однако полная замена может быть дорогостоящей, как узнали акционеры дома 33 по Пятой авеню. Но в долгосрочной перспективе, говорят инженеры, зданию станет лучше. «Всегда дешевле сделать полную замену», — утверждает Питер Варсалона, директор RAND Engineering , который работает инженером-консультантом по недвижимости.
Хотя замена стояков может быть простой задачей, получение доступа к ним требует много времени и средств.
Итак, как правление узнает, когда следует приступить к замене стояка? Низкое давление воды на верхних этажах является первым предупреждающим знаком, как и мусор в воде — куски проржавевших труб, которые смываются через ответвления и арматуру в раковины, душевые и ванны. Также важно знать возраст труб здания и их состав: трубы из оцинкованной стали служат всего около 50 лет, а латунные — около 70 лет; медь, длиннее этого.
«Вообще, вы бы вернулись к первоначальному составу трубопровода? Насколько хорошо он обслуживался? Не подвергся ли он коррозии? Поддерживается ли давление воды?» — спрашивает Келли, отмечая вопросы, которые правление должно задавать своему физическому директору завода или инженеру. «Это простой процесс, но в то же время довольно сложный, когда речь идет о существующей системе. Прокладка трубопровода не так уж сложна. Это открытие стены, удаление старой трубы и установка новой трубы», что становится запутанным и сложным.
Демонтаж стен и полов
Хотя замена стояков сама по себе может быть простой задачей, получение доступа к ним требует много времени и средств для домовладельцев. Стены и полы вырваны, чтобы дать подрядчикам доступ к трубам в ванной и на кухне, а для тех владельцев кооперативов и квартир, которые заплатили за капитальный ремонт, может быть «очень удручающе» видеть, как вся их работа разорвана на части. , как выразился один инженер. «Очень важно предоставить [акционерам] как можно больше информации. Это было единственное, что мы учли, выделив время для ночных собраний», — говорит Варсалона. Эти встречи имели решающее значение для решения проблем акционеров и обеспечения поддержки проекта.
Один из способов смягчить сбои в работе акционеров — нанять подрядчика, который может работать за бригадой по замене стояков, ремонтировать стены и, насколько это возможно, заменять снесенные плитки. На Пятой авеню, 33 правление наняло генерального подрядчика, отличного от компании, выполняющей работы по установке стояков, для восстановления стен ванной комнаты, плитки и краснодеревщика.
«Мы спросили [акционеров], есть ли у них конкретная плитка, могут ли они ее отследить, и тогда мы заменим ее генеральным подрядчиком», — объясняет Адам Зерка, управляющий зданием. В то время как здание оплачивало все работы, проделанные генеральным подрядчиком по замене плитки и шкафов после сантехнических работ, акционеры, которые наняли собственных подрядчиков, чтобы убрать дорогие шкафы или плитку, а затем заменить их, взяли на себя эти расходы, говорит Зерка. В течение четырех лет, когда обсуждались стояки, акционерам говорили, что «мы никогда не сможем воссоздать то, что было вырвано», — объясняет Зерка. Акционерам было настоятельно рекомендовано нанять собственных подрядчиков, если у них есть богато украшенная мебель или плитка, которые они хотели убрать перед ремонтом, а затем заменить их после ремонта.