Przemieszczenia osiowe rury preizolowanej w gruncie spowodowane są zmianą temperatury czynnika grzewczego. Powstają one w wyniku wydłużenia termicznego rury stalowej. Zespolona konstrukcja rury preizolowanej powoduje, że wydłużenia te przekazywane są poprzez piankę poliuretanową na zewnętrzną rurę osłonową. Wywołana wskutek tego siła tarcia powstała między rurą osłonową a otaczającym ją gruntem powoduje, że przemieszczenia te są mniejsze od przemieszczeń powstałych w systemach tradycyjnych. Hamująca wzdłużnie siła tarcia wywołuje powstanie naprężeń na rurze preizolowanej. Wpływ działania temperatury na wydłużenia i naprężenia powstałe w rurze preizolowanej, stanowi podstawę do projektowania preizolowanych sieci cieplnych. Te termiczne wydłużenia kompensowane są na załamaniach trasy sieci cieplnej – kolanach lub za pomocą preizolowanych kompensatorów mieszkowych. Wielkość naprężeń osiowych w rurze przewodowej ogranicza się przez zaprojektowanie odpowiedniej długości odcinków prostych, których wartość nie może przekraczać Lmax (przy założonej głębokości ułożenia rurociągu H = m).
| Rura przewodowa St-37.0 | H | Długość montażowa Lmax |
Współczynnik W |
||
|---|---|---|---|---|---|
| Symbol katalogowy |
g | A | F | ||
| mm | mm2 | N/m | m | 1/mm | |
| R-20/90 | 2,6 | 198 | 1410 | 22 | 0,0175 |
| R-25/90 | 2,6 | 254 | 1410 | 28 | 0,0136 |
| R-32/110 | 2,6 | 325 | 1723 | 29 | 0,0130 |
| R-40/110 | 2,6 | 373 | 1723 | 34 | 0,0113 |
| R-50/125 | 2,9 | 523 | 1958 | 42 | 0,0092 |
| R-65/140 | 2,9 | 667 | 2193 | 49 | 0,0081 |
| R-80/160 | 3,2 | 862 | 2506 | 55 | 0,0071 |
| R-100/200 | 3,6 | 1252 | 3132 | 65 | 0,0061 |
| R-125/225 | 3,6 | 1539 | 3524 | 72 | 0,0056 |
| R-150/250 | 4,0 | 2065 | 3916 | 88 | 0,0047 |
| R-200/315 | 4,5 | 3034 | 4934 | 104 | 0,0040 |
| R-250/400 | 5,0 | 4210 | 6265 | 115 | 0,0037 |
| R-300/450 | 5,6 | 5600 | 7048 | 137 | 0,0031 |
| R-350/500 | 5,6 | 6158 | 7831 | 138 | 0,0031 |
| R-400/520 | 6,3 | 7919 | 8144 | 158 | 0,0025 |
| R-450/560 | 6,3 | 8920 | 8771 | 161 | 0,0024 |
| R-500/630 | 6,3 | 9930 | 9867 | 162 | 0,0024 |
| R-600/800 | 7,1 | 13448 | 12530 | 197 | 0,0023 |
Maksymalna długość odcinka między kolanami (kompensatorami) wynosi 2Lmax
Rozkład naprężeń jest odwrotnie proporcionalny do wydłużeń.
Wydłużenia mają charakter liniowy. Na załamaniach sieci (kolanach) odcinek o długości L wydłuża się o ΔL. Przemieszczeniu nie ulega jedynie środek odcinka, zakładamy więc że w tym miejscu znajduje się wirtualny (umowny) punkt stały. Z powyższych wykresów widać zależność między naprężeniem a przemieszczeniem:
Odcinek sieci o długości L wydłuży się o wartość ΔL równą
gdzie:
α1 – współczynnik rozszerzalności liniowej – 1.22 · 10-5/°C [1/°C]
t – max. temperatura eksploatacji (135 °C) [C]
t0 – temperatura montażu – przyjęto do obliczeń 8 °C [C]
L – długość odcinka rurociągu [m]
F – jednostkowa siła tarcia odcinka rurociongu – tab. [N/m]
A – pole przekroju rury przewodowej – tab. [mm2]
Er – współczynnik sprężystości podłużnej 204 GPa [N/m2]
Po podstawieniu powyższych danych otrzymamy uproszczony wzór przemieszczenia:
gdzie współczynnik W jest obliczony dla wielkości stałej
Siła tarcia F podana w tabeli obliczona jest dla rurociągu ułożonego na głębokości 1m. Dla rurociągu ułożonego na głębokości H siłą F ma wartość
W tym przypadku wzór ogólny na wydłużenie ΔL przybiera postać
gdzie H jest głębokością ułożenia rurociągu.
Długość ramion kompensacji odczytujemy z poniższych wykresów, przy uwzględnieniu kształtu strefy kompensacyjnej L, Z i U.