Расчет трубопровода, защемленного в грунте, с учетом скользящих, направляющих и других видов опор является неопределенной задачей, так как нагрузки на такие опоры очень сильно зависят от точности выполнения монтажа. Скользящие опоры устанавливаются, например, для восприятия веса тяжелой арматуры в грунте. Направляющие опоры (например, сваи) устанавливаются для фиксации положения трубопровода в обводненных грунтах. Также направляющие опоры устанавливаются на входе в подземные камеры, здания, каналы.
На рисунке ниже показано три возможных варианта работы такой опоры.
Первый вариант - a. Опора расположена вровень с поверхностью дна траншеи. В этом случае нагрузка на такую опору будет нулевая т.к. труба лежим на дне траншеи и еле касается опоры.
Второй вариант - b. Опоры расположены ниже уровня дна траншеи. Например, если сваи забили на несколько миллиметров ниже. В этом случае весь вес трубы и вышележащего грунта засыпки примет на себя основание траншеи, а на сами сваи нагрузка вообще передаваться не будет т.к. труба даже не будет касаться свай.
Третий вариант - c. Опоры расположены выше уровня дна траншеи. например, если сваи забили недостаточно глубоко и они выступают на несколько миллиметров из дна траншеи. В этом случае на сваи будет передаваться огромная нагрузка от веса трубы и от веса всего вышележащего грунта.
Моделирование скользящей опоры в грунте (сваи)
a - сваи забиты ровно по уровню подстилающего грунта, b - сваи забиты ниже уровня подстилающего грунта, c - сваи забиты выше уровня подстилающего грунта
1 - поверхность грунта, 2 - труба, 3 - реакция подстилающего грунта, поддерживающего трубу и грунт засыпки, 4 - опора в грунте (свая), q - вес грунта засыпки, R - реакция в свае
Таким образом, реальная нагрузка на опоры в грунте чрезвычайно сильно зависит от точности монтажа этих опор. Смещение опоры даже на доли миллиметра вверх или вниз будет вызывать огромные измерения нагрузки на эти опоры. От нуля до нескольких сотен тонн. Поскольку точность монтажа невозможно обеспечить с такой точностью - задача является неопределенной.
Ниже показан пример расчета. Задан трубопровод в грунте и 4 скользящие опоры. В опоре 2 смещение не задано, в опоре 4 задано смещение 3 мм вниз, в опоре 6 задано смещение 3 мм вверх, в опоре 8 задано смещение 10 мм вверх. Соответственно нагрузки на опоры 2 и 4 получены нулевые, на опору 6 - 1.6 тонны и на опору 8 - 5.4 тонны.
