موقعيت بهينه قطعه لوله کوتاه شده

3-8اصول طراحي و اندازه گيري اتصال هاي سرکاسه اي مهارکننده نيروي طولي

ورقه کار DVGW , GW368الزامات ذيل را در مورداتصال هاي مهارکننده نيروي طولي بيان مي کند .
• اتصال هاي مهار کننده نيروي طولي بايد در هنگام نصب از آزمون فشار و آزمون کار خط لوله در برابرنيروي طولي اعمال شده قبولي بگيرند.
• اتصال ها بايد در برابربيشترين فشار کاري(براي خطوط آب با 10 PFAبار و فشار تست 15بار )و نيروهاي مربوطه مقاومت کنند.
• کليه اجزاي با ضريب اطمينان s>=2.5در برابرفشارآزمون قرار مي گيرند.
• هنگام آزمون اتصال هاي مهار کننده طولي حرکت اندکي بين انتهاي سرکاسه و انتهاي اسپيگات لوله به مقدار 1mm صورت مي گيرد اما تغيير قابل مشاهده در فسمت هاي مربوط به اتصال مانند قسمت هاي تحت کشش و موارد مشابه مجاز نيست.
• تمام قسمت هاي اتصال هاي مهار کننده نيروي طولي بايدبه صورت فابل توجهي در برابر خوردگي محافظت شوند.
در خطوط لوله جديداطمينان انحصاري از اتصال بين زانويي ولوله بعدي کافي نيست.تعدادي کافي از اتصال ها بايد از نطر فشار آزمون با توجه به اندازه اسمي بررسي
شوند چون اصطکاک بين جداره خارجي و بستر و وجود آب زير زميني و طول هردو بازو در زانويي ها نيز مهم است.حد اقل دو اتصال مهار کننده در هر طرف زانويي ها
براي مهار نيروي طولي بايد وجود داشته باشد (حداقل اندازه گيري مطابق (GW368) هنگاميکه در زانويي ها لوله هاي اتصال کوتاه در موقعيت بهينه استفاده مي شوند
اطمينان اضافي لازم حاصل مي شود.

شکل : 4-8موقعيت بهينه فطعه لوله کوتاه شده

4-8انواع سازه هاي اتصال هاي مهار کننده نيروي طولي

به صورت اساسي سازه هاي مهار کننده با انتهاي فرم دار و مهار کننده با روش اصطکاکي متفاوت مي باشند. در اتصال ها با انتهاي فرم دار نيروها روي المان هاي
شکل داده شده مثلا گرده هاي جوشکار ي شده در انتهاي اسپيگات در ترکيب با المان هاي انتقال دهنده نيرو وارد مي شوند.
در سازه هاي که از روش اصطکاکي استفاده مي کنند نيرو به وسيله المان هاي دندانه دار که روي سطح اسپيگات ثابت مي مانند انتقال مي يابد .

1-4-8اتصال هاي سرکاسه–اسپيگات با انتهاي فرم دار

اين نوع از پيوند هاي سرکاسه اي مهارکننده نيروهاي طولي از اواخر دهه شصت ميلادي به بازار آمدند .
در يک فاصله مشخص از اسپيگات لوله يک گرده جوش سرتاسري وجود دارد که توسط جوشکاري با گاز محافظ ايجاد شده است .در لوله هاي برش خورده در محل نصب اين گرده مي تواند توسط جوشکاري با قوس الکتريکي دستي صورت گيرد و جوشکاري دور يک حلقه مسي به عنوان راهنما صورت گيرد.(شکل 5-8)

شکل 5-8اعمال گرده جوش در انتهاي لوله در محل نصب

اتصال هاي فرم دار امروزي در انواع TKF , VRS-T , TIS-Kمي باشند.آن ها قابلترکيب بايکديگر نيستند
چون جزئيات گرده جوش و فاصله گرده جوش از انتهاي لوله متفاوت است .
جدول: 1-8محدوده کاربرد و زاويه پذيري اتصال ها با انتهاي فرم دار

فشارهاي بالا در اتصال با کلاس ضخامت بالاتراز K9ممکن است .

سيستمTIS-K

در سابق عمدتا از يک حلقه اطمينان فشاري در لوله ها و اتصالات استفاده مي شدکه توسط يک سيستم مخصوص پيچي نگهداشته مي شد .)با گذشت زمان سيستم هاي ديگري با محفظه اطمينان به صورت ريخته گري ابداع شدند.(شکل 6-8)

در اتصال مهار کننده نيروي طولي TISاتصال از لوله به اتصال توسط گرده جوش و حلقه نگهدارنده در سرکاسه انتقال مي يابد.حلقه نگهدارنده داراي شکاف و تقسيم بندي است و مطابق با قطر خارجي لوله منعطف مي شود.
شکل : 6-8اتصال مهار کننده نيروي طوليTIS-K شکل :7-8اتصال مهار کننده نيروي طولي VRS-T
شکل :8-8اتصال مهار کننده نيروي طولي TKF

جزئيات اتصال مهارکننده نيروي طولي TIS-Kبراي لوله ها و اتصالات مشابه است و زاويه پذيري اتصال ثابت باقي مي ماند.

سيستم VRS-T

در اتصال مهار كننده نيروي طولي VRS-Tاز يك جزئ گير دار منفرد استفاده مي شود كه پس از عمليات نصب به وسيله ابزار خاص در پيشاني سركاسه قرار گرفته و ثابت
مي شود.(شكل٨– 7)

سيستم TKF

در اتصال مهار كننده نيروي طولي TKFاز اجراي گيردار متعددي استفاده مي شود كه پس از عمليات نصب در محط پيشاني سركاسه به صورت تقسيم شده قرار گرفته وبه
وسيله يك تسمه فنري ثابت مي شوند.
TYTON SIT PLUS و سيستمTYTON SIT سيستم

در اين سيستم از واشر معمولي سيستم تايتون با اجزاي فولاد زنگ نزن استفاده مي شود.(شكل a-٩–٨) كه داراي دندانه هاي تيز و سخت است كه بر سطح انتهاي اسپيگاتدر گير مي شوند .با معرفي سيستم  TYTON SIT PLUS(شكل ١٠–٨)در سال ٢٠٠٣حوزه كاربرد اتصال سيستم اصطكاكي TYTON SITگسترش يا فت.
جدول ٢–٨محدوده استفاده و زاويه پذيري اتصا ل هاي سركاسه اسپيگات باروش اصطكاكي

فشارهاي بالا در اتصال با کلاس ضخامت بالاتراز K9ممکن است.

٢–٤–٨پيوند سركاسه –اسپيگات با روش اصطكاكي

شكل :٩–٨اتصال سركاسه –اسپيگات با روش اصطكاكي

جزئيات سركاسه مطابق با سيستم TIS-Kمي باشد.به جاي استفاده از حلقه نگهدارنده و گرده جوش از يك حلقه لاستيكي ولكانيزه شده با تكه هاي فولادي استفاده مي شود.
در مقايسه با اتصال TYTON SITو TYTON SIT PLUSقسمت آب بندي و قسمت نگهدارنده از يكديگر جدا مي باشند.
هنگام نصب حلقه اين اجزا توسط حركت اسپيگات داخل محفظه اطمينان قرار مي گيرند لذا انبساط كمي ممكن است رخ دهد .(شكل  ٩–٨ b: )

-3-4-8اتصال هاي سر كاسه اي پيچي مهار كننده اصطكاكي

پيوندهاي سر كاسه اي پيچي مهار كننده اصطكاكي عمدتاً در تعميرات بكار مي روند. از اين لحاظ بين سيستم ها با المان هاي كلمپ دار همراه با حلقه جمع كننده انتخاب صورت مي گيرد.
در پيوندهاي سر كاسه پيچي مهار كننده نيروي طولي با المان هاي بولت دار(كلمپ دار)، تسمه آچارخورحلقه پيچي مخالف جهت چرخش پيچ شدن مطابق با كانال الحاقي تماسي داخلي با سطح مقطع مستطيل قرار مي گيرد.
به وسيله كانال الحاقي، گوه دندانه دار داخل مي شود كه در قسمت اسپيگات با آن برخورد مي شود و يك اتصال مهار كننده نيروي را ايجاد مي كند.

براي سيستم با حلقه گير دار دو نوع حالت وجود دارد : با حلقه گيردار ساده و حلقه گيردار مخصوص (شكل ١١–٨ )
جدول ٣–٨مرور كلي بر انواع اتصال ها ، محدوده كاربرد، فشار كاري و زاويه پذيري مجاز را بدست مي دهد.
جدول :٣–٨
محدوده استفاده و زاويه اي پذيري (انحراف زاويه اي) اتصال سركاسه اي پيچي

شكل :١٢–٨پيوند سركاسه اي پيچي مهار كننده نيروي طولي با المان هاي پيچ شونده

-4-4-8حلقه بست

حلقه بست شامل دو يا سه قسمت يكسان مي باشد كه بوسيله پيچ بهم بسته مي شوند. مهار نيروي طولي بوسيله بازي جزء نگهدارنده گيره دار سركاسه و صفحه فشاري دندانه دار با يكديگر صورت مي گيرد به صورتيكه لوله در حالت فشرده شده قرار مي گيرد. حلقه بست براي سركاسه پيچي (نوع SM) يا تايتون و سركاسه پيچي (نوع M) بكار مي رود. حلقه بست پس از توليد پيوند سركاسه اي مونتاژ مي شود و انعطاف پذيري زاويه اي كاملاً حفظ مي شود.
حوزه استفاده: DN 40-DN400
(PFA): فشار وابسته به اندازه اسمي تا ١٦بار
شكل :١٣–٨اتصال مهاركننده نيروي طولي با حلقه بست

–٥–٨آزمون نوع (تايپ تست)

كاركرد سيستم هاي اتصال مهاركننده نيروي طولي بايد بوسيله آزموني مطابق با DIN EN 545توسط توليدكننده ها مطابق با كلاس ضخامت معين لوله هاي چدني ) K9يا
كلاس (40مورد تست قرار گيرند .نيازمندي ها و شرايط آزمون براي اين تست در فصل ٧پيوندهاي سركاسه اسپيگات توضيح داده مي شوند. جهت تكميل گواهي آزمون
DVGWبايد اين آزمون كاركردي توسط ناظر خارجي نظارت شود. در نهايت اطلاعات كاتالوگ توليدكننده براي محدوده استفاده اتصال هاي مهاركننده نيروي طولي مهم
مي باشد.

–٦–٨تعيين نيروي اعمال شونده و طول مطمئن لوله

فشار داخلي منتج از نيروي تغيير سطح مقطع همانند نيروي انشعاب سبب اعمال نيرو به بستر محل خط لوله مي شود.
در برگه كار GW368 ،DVGWاتصال هاي سركاسه اي مهاركننده نيروي طولي براي لوله و اتصالات و شيرها از چدن نشكن يا فولاد در نسخه 2002دستورالعمل هاي
محاسباتي بصورت مفصل آمده اند و بصورت جداول ساده تا كاربردي براي انواع حالات با قوائد فشاري مشخص مي باشد. در بخش زير مراحل محاسباتي مهم توضيح داده
مي شوند.
در زانويي ها نيروي منتج RNدر مسير نيمساز نيرو اثر مي كند. با اين نيرو سطح برآمدگي زانويي به خاك حفاري پر شده محكم شونده اثر مي كند و فشار سطحي منتج
يعني i.Aبزرگتر از استحكام فشاري بستر خط لوله مي شود. بستر تغيير شكل مي دهد و زانويي در مسير منتج Rحركت مي كند.

نيروها در زانويي ها
شكل :١٤–٨فعال شدن حالت برگشت خاك E

چون در سركاسه انتهاي اسپيگات بصورت مفصلي قرار مي گيرد، تجربه در اين تغيير موقعيت اين است كه هر دو لوله اول داراي حركت در يك طرف مي شوند. از اين بابت
مطابق با جدول ١٤–٨در كنار سطح برآمده يكطرفه (قطر در طول) حالت برگشت E فعال مي شود

نمونه تمرين: پيش بيني جابجايي اتصالات (شكل ١٥–٨)
شكل :١٥–٨پيش بيني جابجايي اتصالات

موقعيت مونتاژ

ساير لوله هاي متعاقب فقط بصورت محوري جا به جا مي شوند هنگامي كه اصطكاك پوشش Rفعال مي شود، كه متناسب با طول بخش هاي خط لوله نصب شده و وزن تكيه بر زمين لوله و محتواي آب مي باشد.
R1=µ.da.H.γ B
R1: نيروي اصطكاك تكيه بر زمين ][KN/m
µ: ضريب اصطكاك بين لوله و زمين
 da: قطر خارجي لوله][m
H: پوشش خاك روي لوله
γ B: چگالي بستر][KN /m³

ضريب اصطكاك ثانويه R2ناشي از وزن لوله هاو محتوي آب آن بر سمت پايين لوله اثر مي كند. در اينجا كل خط لوله درگير مي شود.
نيروي اصطكاك
GB= da. H. γ B
GW= (da)²..חγ w
GB: وزن تكيه بر زمين
GW:وزن محتواي آب
GR: وزن لوله

شكل ١٦–٨: محاسبه اصطكاك ناشي از وزن لوله و پوشش خاك روي آن

نيروي اصطكاك ثالثيه R3مساوي با حالت برگشت خاك اولين لوله، ضربدر ضريب اصطكاك مي باشد. براي حالت هاي وزن يكسان بايد نيروي فشار داخلي و اصطكاك كلي
نيروي نگهدارنده با يكديگر مساوي باشند.

ورقه كار GW368 ،DVGWنتايج اين محاسبات را در جداول گردآوري كرده است كه توسط آن قسمت عمده اي از كارهاي محاسباتي صورت مي گيرد.
براي محاسباتي كه خارج از مقادير جدول مي باشند به وب سايت اتحاديه فني سيستم هاي لوله چدني www. Gussrohrtechnik.deمراجعه كنيد. در فصل “ابزارهاي
محاسباتي” يك برنامه محاسباتي مطابق با GW368 ،DVGWموجود است.
اغلب اتصال هاي سركاسه اي منفرد بعد از نصب در يك حالت غير گسترشي(انبساطي) قرار گرفته اند ولي حالت گسترده جهت ارتباط انتهاي خط در نقاط معين( مثلاً ابنيه و كارهاي ساختماني، خطوط خالي) لازم است.
مسير گسترش سيستم هاي اتصال مهار كننده نيروي طولي چند ميليمتر بيشتر نمي شود.
هنگام فاز طراحي و هنگام اجرا به راهنمايي هاي نصب و اشارات مخصوص توليد
كننده ملاحظه شود. (فصل ٢٠و ١٧را نگاه كنيد)

:٧–٨مثال هاي نصب
مثال هاي زير از تمارين نصب در سال هاي كنوني بدست آمده اند. آنها فقط كاربردها رانشان مي دهند. جائيكه پيوندها با استحكام كششي بصورت جايگزين مهاركننده هاي بتونيبكار مي روند.
استفاده از اتصال با استحكام كششي در نصب هاي بدون حفاري و نو كردن خطوط در فصل ٢٠بحث مي شود.
در يك خط فاضلاب سايز ٤٠٠در WURZBURGاستفاده از مهاركننده هاي بتوني در زانويي ها به علت نسبت محدوده خيابان و سكوهاي مربوطه ممكن نبود (شكل ١٧–٨را
نگاه كنيد)

شكل ١٧–٨: زانويي سايز ٩٠٠با اتصال مهار كننده نيروي طولي

يك تاسيسات جذب باران از لوله سايز PN16 ، ٦٠٠در كمربندي آبي منطقه صنعتي استفاده شد. براي قسمت هاي زميني نصب مهاركننده هاي بتوني بزرگ در آن منطقه بسيار مشكل بود كه فقط مي شد از لوله ها با اتصال)مهار كننده نيروي طولي( با استحكام كششي استفاده كرد. اتصال استحكام كششي(مهار كننده نيروي طولي) TIS-Kمي توانست نيروي وارده را بدون مشكل تحمل نمايد.(شكل ١٨–٨را نگاه كنيد)

شكل ١٨–٨: زانويي با اتصال مهار كننده نيروي طولي به جاي اسفاده از مهار كننده بتوني

هنگام انجام كارهاي ساخت چند ماهه در استاديوم المپيك برلين در سال ٢٠٠٤يك سيستم شبكه اي تهيه آب آشاميدني مورد نياز بود. سپس استاديوم دوباره بازگشايي شد و لوله ها دمونتاژ شدند.از تاسيسات مربوطه در شبكه آب نهايي مجدداً استفاده شد (شكل ،١٩–٨را نگاه كنيد).

شكل ١٩–٨شبكه تامين آب استاديوم المپيك برلين هنگام فاز ساخت 

در يك خط فشاري فاضلاب سايز ٦٠٠جهت پيوند به مخزن شبكه فاضلاب جزيره روگن در زمين هاي صخره اي محلي وجود نداشت كه دو مهار كننده بتوني جدا از هم بتوانند استفاده شوند. پس از زانويي ها با اتصال هاي استحكام كششي TKFاستفاده كردند(شكل،٢٠–٨را نگاه كنيد).

شكل ٨–٢٠: خط دو قلويي سايز ٦٠٠با ا تصال هاي مهار كننده نيروي طولي

-9امن كردن بوسيله مهاركننده هاي بتوني

سيستم هاي لوله كشي با اتصال سركاسه اسپيگات عمدتاً وسائل مهار كننده نيروي طولي نمي باشند. فشار داخلي ناشي از تغيير مسير و سطح مقطع مثلاً نيروهاي انشعابي بايد به زمين محل نصب منتقل شود. اين فصل اندازه گيري ها و اجراي مهار كننده هاي بتوني جهت اطمينان بخشي در سيستم هاي لوله غير مهار شونده طولي بر مبناي ورقه كار ” G310,DVGWمهار كننده هاي بتوني و اصول اندازه گيري” را بحث مي كند.