اتصالات با سيستم لوله ای

در مقاله اتصالات با سيستم لوله ای اتصالات با سيستم لوله اي كه شكل پروفيل داخلي آنها سركاسه لوله تايتون است جهت اتصال خطوط فاضلاب ساختمان با سيستم زه كشي محلي به كار مي روند كه داراي يك مفصل مي باشند كه توسط آن نشست لوله بدون آسيب ديدن خطوط فاضلاب يا لوله ها ممكن است .در اين گونه از اتصال نبايد از مفصل كوتاه استفاده شود .
سيستم با دو سر اتصال سركاسه اي عمل مي كند و لوله به صورت برش خورده يا كامل مي تواند نصب شود . برگشت جريان در اتصال مانند خطوط فشاري اهميتي ندارد .
٣–٣–٦دريچه هاي اطاقك هاي بازرسي , انبار هاي تميز كاري خط لوله جهت تميز كاري و بازرسي كانال هاي بسته به عنوان مثال در مواردي كه بايد از آب آشاميدني حفاظت شود در لوله ها از اطاقك هاي بازرسي (شكل ٣–٦)و يا انبار هاي تميز كاري خط لوله به صورت جوش داده شده استفاده مي شود .اين قطعات براي كليه اندازه هاي اسمي لوله به كار مي روند

مزاياي آنها عبارت است از :

• اعمال آسان
• قابليت مونتاژ در هر محل از لوله
• نصب متعاقب
• امكان استفاده در خطوط لوله فشاري آب

بزرگ بودن اين دريچه ها امكان بهره بري از انواع روش هاي تميز كاري و برسكاري و نازل هاي تميز كاري فشار بالا با استفاده از دوربين هاي كنترل مدار بسته را مي دهد .

جدول ٤–٦مرور كلي بر اتصالات خطوط فشاري فاضلاب و كانال هاي ثقلي دارد .
جدول : ٤–٦اتصالات فاضلابي

اتصالات جهت خطوط آب آشاميدني ,فاضلاب يا گاز توسط پوشش ها و لايه هاي مختلف قابل تحويل مي باشند .محدوده استفاده در آنها در فصل هاي ١٢و ١٣٢توصيف شده است.

محدوده استفاده

اتصالات و متعلقات از جنس چدن نشكن و اتصال آنها در چهار چوب فشار كاري قابل استفاده مي باشند . اين امر براي خطوط لوله تامين آب و گاز و نيز فاضلاب مصداق دارد.
در حالت هاي خاص مانند نصب روي پايه ها و نصب با ارتفاع پوشش خاك كمتر و يا بارهاي فشاري داخلي بالاتر لازم است حفاظت هاي داخلي و خارجي خاص و اندازه هايويژه در توليد و نصب اعمال شوند .

اتصال های سركاسه –اسپيگات

اتصال هاي سركاسه –اسپيگات مانند يك مفصل با قابليت حركت طولي عمل كرده و در خطوط لوله مدفون شونده در زمين تحمل بارهاي سنگين را دارند .اتصال تايتون در حداكثر انحراف قابليت آب بندي خود را حفظ مي كند .اتصال استاندارد خواص مشابهي را در زواياي انحراف كمتر نشان مي دهد .هردوي اين اتصال ها تحمل حجم دفن بالا رادارند .
١–٧اتصال هاي سركاسه اي براي لوله هاي گاز از قديمي ترين سيستم هاي اتصال لوله مي باشند .اتصال هاي سركاسه –اسپيگات مدرن به صورت مطمئن و سريع مونتاژ مي شوند .
اين اتصال ها در هنگام نصب فوائد فني و اقتصادي بالاي را ارائه مي دهند . با توجه به توضيح استاندارد هاي اروپايي EN 545 ,EN 598, EN 969در مورد اتصال در لوله ها و اتصالات چدن نشكن الزامات كاركردي مشخص شده است . به صورت انحصاري قطر اسپيگات بر مبناي استاندارد ثابت مشخص مي شود .در استاندارد هاي مشابه براي محصول لوله و اتصال از جنس چدن نشكن مانند ISO 2531برآورده شدن الزامات كاركردي بالا به عهده توليد كننده است تا اتصال به گونه اي طراحي و توليد شود كه به اين گونه الزامات پا سخگو با شد . در جمهوري فدرال آلمان ساخت هر گونه اتصال كه به الزامات پاسخگو باشد مطابق با DIN 28603صورت مي گيرد .الزامت كاركردي ذيل در استاندارد هاي اروپايي EN 545 ,EN 598, EN 969براي اتصال هاي قابل حركت مشخص شده است كه نيروهاي طولي را مهار نمي كنند .

• انحراف زاويه اي (طبق اندازه اسمي )
• قابليت حركت طولي (اطلا عات توليد كننده)
• شرايط آزمون براي موقعيت هاي فشاري زير

1. فشار هيدرواستاتيك مثبت داخلي
2. فشار داخلي منفي
3. فشار هيدرواستاتيك مثبت خارجي
4. فشار هيدرواستاتيك سيكلي داخلي

طبق اين دلايل شرايط مرزي دشوار (جدول  ١–٧) امكان پذير مي شود .

براي اتصال هاي قابل حركت مهار كننده نيروي طولي در حقيقت برنامه هاي آزمون يكساني پيش بيني شده است .نماينده ها با قطر اسمي خاص براي گروه هاي اندازه
اسمي معين تحت آزمون قرار مي گيرند .(جدول  ٢–٧ )

جدول : ٢–٧
گروه بندي اندازه اسمي براي آزمون هاي نوع (TYPE TEST)در اتصال سركاسه –
اسپيگات

به صورت مشابهي براي توليد كنند گان لوله و اتصالات در آلمان اصول آزمون –DVGW VP545آزمون هاي نوع جهت كنترل توانايي عملكردي اتصال با نظارت خارجي صورت مي گيرد .
اين موارد در رابطه با توانايي كاركرد و برآورده شدن الزامات پايه اي سيستم لوله هاي چدني تحت موارد ذيل تحقق مي يابند .
• قطر المان هاي پيوندي منفرد بايد نسبت به يكديگر به صورت مناسبي معين شوند .
• آب بندي توسط الاستومر ها بايد تحمل مقاومت تنشي بالايي را داشته باشد .

در آلمان بيشترين پيوندي كه مورد استفاده قرار مي گيرد سيستم اتصال سركاسه –اسپيگات تايتون مي باشد كه در محدوده اندازه هاي اسمي DN 80تا DN 1400
استاندارد شده است .گزارش هاي آزمون تايپ تست نشان مي دهند كه در فشار هاي داخلي بالا در حدود مقادير حداكثر انحراف و خارج از مركز بودن اين نوع اتصال فاقد
نشتي مي باشد .
اين خاصيت و ديگر خواص مشابه ناشي از پايداري بالاي شكل سركاسه مي باشد.

به صورت مشابهي سيستم استاندارد اتصال سركاسه –اسپيگات در در محدوده اندازه هاي اسمي DN 80تا DN 2000استاندارد شده است.
هر دوي اين سيستم ها در اين امر اشتراك دارند كه مي توانند داراي حركت طولي باشند و مانند يك اتصال با اين ويژگي عمل كنند .درا ين حالت ممان ها ي خمشي از لوله به لوله و يا از لوله به اتصال انتقال پيدا نمي كنند كه اين امر ناشي از قابليت حركت محوري و زاويه اي و نيز الاستيسيته بودن واشر هاي آب بند به كار رفته در برابر بارهاي مكانيكي و حركات زياد زمين است .كاركرد واشر در فشارهاي داخلي بالا ونيز فشار منفي عمل كننده خارجي درست است.
جهت نصب در بستر هاي ناپايدار و يا مناطق با شيب تپه اي از اتصال تايتون با سركاسه بلند استفاده مي شود كه حركت طولي و نيز جابه جايي محوري آن مانند اتصال تايتون با سركاسه عادي است .
جهت نصب در خطوط فاضلاب يا كانال هاي مربوطه از واشر توليدي مطابق با استاندارد EN 681-1استفاده مي شود.
جهت خطوط گاز مطابق استاندارد EN 682اين كار صورت مي گيرد.

توضيحات بيشتر براي واشرها در فصل ١١آمده است.
٢–٧انواع اتصال (پيوند)

اتصال تايتون

بيشترين اتصال لوله چدني كه در خواست مي شود از اين نوع اتصال است .از زمان ورود آن به بازار آلمان در سال 1957ميليون ها بار در خطوط آب , آب خام ,فاضلاب و

گاز به كار رفته است .شكل ١–٧جزئيات ساختماني آنرا به صورت برش خورده نشان مي دهد .

شكل : ١–٧سيستم اتصال سركاسه –اسپيگات از نوع تايتون

ابعاد حقيقي اين اتصال در استاندارد DIN 28603براي اندازه هاي اسمي DN 80 تا DN 1400معين شده است .
سيستم آب بندي اتصال تايتون از يك واشر پروفيل دار بهره مي گيرد كه از دو جزئ لاستيك نرم و لاستيك سخت تشكيل شده است .
جزئيات واشر در جدول ١–٧نشان داده شده است .

واشر بعد از قرار گيري در سركاسه بامقداري جابه جايي در محفظه واشر روبرو مي شود چون قطر خارجي قسمت نرم واشر بيشتر از قطر داخلي محفظه واشر در سركاسه است و لذا تورم واشر به مقدار تقريبي 30درصد در مقطع هنگام داخل شدن اسپيگات به داخل سركاسه رخ مي دهد .هنگام جا افتادن واشر بين محفظه آن در سركاسه و قطر لوله تغيير شكل زيادي در آن ايجاد مي شود و بنابراين فشار فشردگي زيادي بر آن و نيز سطح خارجي اسپيگات رخ مي دهد . پروفيل ورودي در سركاسه نقش ميزان كردن اسپيگات را هنگام داخل شدن به عهده دارد و خارج از مركز شدن لوله و نيز خروج آن از سركاسه را محدود مي سازد لذا فشردگي بيشتر ي بر واشر ناشي از خارج از مركز شدن و يا عمل بار هاي خارجي رخ نمي دهد .قسمت سخت واشر به صورت قلابي در محفظه نگهدارنده آن در سركاسه عمل كرده و موقعيت واشر را به خصوص در برابر حركت طولي اسپيگات و فشار داخلي حفظ مي كند .

در فشار داخلي اين قسمت خود را در مركز نگه داشته و شكاف كمتري بين لوله و واشر ايجاد مي كند و آب بندي ماداميكه لوله به فشار تركيدگي سيستم خط نرسيده است حفظ مي شود.
قسمت برآمده نرم واشر هنگام داخل شدند اسپيگات به داخل سركاسه به صورتي فشرده مي شود كه عمل آب بندي را بدرستي انجام دهد .دوام عمل آب بندي واشر به خواص پايداري واشر و الاستيسيته بودن آن مر بوط است ولي در عين حال به تنظيم بودن واشر بين سركاسه و اسپيگات نيز مربوط است به عنوان مثال در صورتيكه ابعاد اجزائ اتصال مناسب نباشند و نيز از حد انحراف مجاز مانند انحراف خارج از مركز بودن اسپيگات در سركاسه عدول شود.
انحراف عرضي به مقدار ٣٠سانتي متر در لوله اي به طول ٦متر انحراف زاويه اي ٣ درجه را سبب مي شود يعني يك در جه انحراف ناشي از ١٠سانتي متر جابه جايي
عرضي است .

اتصال استاندارد

اتصال استاندارد در مفهوم ساختاري خودش و در كاركرد قابل مقايسه با پيوند تايتون است .
نمايش تصويري اين اتصال در شكل ٢–٧آمده است .

شكل : ٢–٧اتصال سركاسه –اسپيگات سيستم استاندارد

واشر در مقايسه با اتصال تايتون داراي كيفيت مشابه مي باشد كه داراي پروفيل تخت است .
سيستم استاندارد اتصال سركاسه –اسپيگات در در محدوده اندازه هاي اسمي DN 80تا DN 2000با استاندارد DIN 28603طراحي و توليد مي شود.
جهت مقايسه حد اكثر انحراف هاي پيوند تايتون و استاندارد در جدول ٣–٧آمده است .

جدول : ٣–٧انحراف پذيري پيوند هاي تايتون و استاندارد

محدوده استفاده

اتصال هاي مورد استفاده در لوله ها وظيفه ارتباط مناسب لوله ها به يكديگر همراه با عدم نشتي و نيز آلودگي آب داخل لوله را به عهده دارند. در انتقال گاز ها بايد بالاترين
دستورالعمل هاي ايمني رعايت شود.سيستم اتصال سركاسه –اسپيگات از نوع تايتون و استاندارد در خطوط لوله فشاري چدن نشكن مطابق استاندارد , EN 545در كانال ها و خطوط فاضلاب مطابق استاندارد EN 598و در خطوط گاز مطابق استاندارد EN 969 به كار مي روند .
هم چنين انواع اتصالات با سيستم سركاسه –اسپيگات تايتون نيز در استاندارد هاي فوق وجود دارند .
در خطوط لوله آب از لوله ها و اتصالات با اتصال سركاسه ساكتي مطابق با قطر هاي لوله و كلاس ضخامت با توجه به فشار كاري مطابق استانداردهاي محصول و دفتر چه
هاي فني توليد كنند گان استفاده مي شود .

در خطوط لوله گاز از لوله و اتصالات چدني در محدوده اندازه اسمي DN 80تا DN600استفاده مي شود .بالاترين فشار كاري مجاز در آن 16 BARاست .
لوله ها و اتصالات براي كانال ها و خطوط فاضلاب از جنس چدن نشكن در فشارهاي كاري 6BARاستفاده مي شوند.
اتصال اين لوله ها بايد تنش هاي چند گانه موجود در كانال ها و فشار خاك و گل را در طي چنديد دهه تحمل كند و از داخل همانند خارج آب بند باقي بماند .به علاوه مقاومت در برابر ريشه هاي درختان و منابع آب زير زميني و شرايط خاص نصب حياتي است .
– ٨اتصال هاي سركاسه اي مهار كننده نيروي طولي
به پيوند هاي سركاسه اي مهار كننده نيروي طولي نياز است هنگاميكه نيروي اعمالي ناشي از فشار داخلي توسط بستر جذب نمي شود و يا اينكه لازم است حركت لوله و اتصال مهار شود.
اين گونه اتصال ها در سيستم هاي اطمينان مختلفي به كار مي روند. با توجه به اينكه بر روي خط لوله نيروهاي مختلفي اثر مي كنند نيروي نهايي در طراحي اين اتصال بايد محاسبه شود .
كاربرد هاي اين گونه اتصال بيشتر در محدوده عمليات نصب بدون حفاري و تكنولوژي نوسازي خطوط مي باشد.يك مثال از طراحي در ذيل آورده مي شود.

كليات

بر روي خط لوله و اتصال آن نيروهاي مختلفي اثر مي كنند كه به عنوان نيروهاي داخلي و خارجي تقسيم مي شوند.
نيروهاي خارجي بر روي خطوط لوله مدفون شونده اعمال مي شوند .به عنوان مثال به شكل تنش هنگاميكه ترانشه حفاري شده پر شده و متراكم مي گردد.علاوه بر فشار خاك و تراكم فشارهاي استاتيكي و ديناميكي ناشي از عبور و مرور و گاه تاسيسات نيز وجود دارند.
نيروهاي داخلي توسط فشار داخلي(PEAيا PFA) معرفي مي شوند كه PFAفشار كاري بدون محاسبه فشار قوچ و PEAفشار آزمون داخل ترانشه است .

در جداره يك لوله و در هردو انتهاي بسته آن تنش فشاري داخلي ايجاد مي شود گويي كه در درون لوله وزن يكساني توزيع شده است و فشار داخلي در تمام جهات به يك اندازه است .
در صورتيكه در قسمت سمت راست لوله برش خورده اتصالي سركاسه اي نصب شده و در انتها با فلنج بسته شود شكل ) (8.1در سطح اعمال شونده فشار يعني فلنج نيروي زير اعمال مي شود .

شكل : ١–٨نيروها ناشي از فشار داخلي

N=pπ(da)P2P/4
كه در آن Nنيروي محوري ناشي از فشار داخلي برحسب كيلو پاسكال , Pفشار داخلي بر حسب بار و daقطر خارجي لوله بر حسب سانتي متر است .
اين نيرو فقط بايد توسط مهار كننده بلوكي قرارگرفته در سمت چپ و يا راست قرار گرفته در پايه سازه مهار شود .
در آزمون فشار مطبق شكل ٢–٨نبايد تحمل فشار وارد شونده توسط نيروي محوري در پايه سازه با توجه به سطح از اين مقدار كمتر شود .همچنين هنگام تغيير سطح و تغيير جهت درسه راهي هاو شيرها و زانويي ها نيروي منتج ازفشارداخلي بر پا يه سازه واردمي شود .(شکل3-8)

شکل 3-8نيروي منتج RNدر زانويي ها

نيروي منتج RNمي تواند روي بلوک حمايت کننده بتوني يا اتصال هاي مهار کننده نيروي طولي بااستفاده از اصطکاک و فعال کردن فشار غير فعال زمين در پايه سازه اثر
بگذارد.اندازه و جزئيات مهار کننده بتوني در فصل 9آورده مي شود.
2-8انواع اتصال (پيوند)
در اتصال هاي مربوط به لوله و اتصالا ت چدن داکتيل دو گروه زير در نظر گرفته مي شوند .
• اتصال هاي سرکاسه اي که عمدتا براي خطوط لوله مدفون شونده به کار مي روند .توليد و نصب آنها اقتصادي تر از پيوند هاي فلنجي مي باشد .آنها مي توانند زاويه دار شوند و در حالت عادي مهار کننده نيروي طولي نمي باشند. مهار کننده بتوني به صورت قاعده در محاسبه نيروها آورده مي شود.
• اتصال هاي فلنجي که عمدتا در تاسيسات روي زمين مانندايستگاههاي پمپاژ , امور آب, مخازن بزرگ, سيستم هاي آتش نشاني و تاسيسات صنعتي به کار
مي روند .آنها صلب بوده و مهار کننده نيروي طولي مي باشند . گاهي مواردي پيش مي آيد که از يک طرف اتصال سرکاسه مهار کننده نيرو لازم است و ازطرف ديگر زاويه پذيري اتصال لازم است.
به عنوان مثال در بستر هايي که هيج گونه بلوک مهار کننده مجاز نيست و در محدوده داخل شهر فضاي اندکي براي بلوک حمايت کننده وجود دارد يا انجام خط لوله با روش هاي نصب بدون حفاري صورت مي گيرد از اتصال هاي مهارکننده نيروي طولي استفاده مي شود .
در فصل 20روش هاي نصب بدون حفاري و جزئيات مشروح بيان مي شود.

نمونه تمرين :

قطعه لوله کوتاه شده بدون واسطه به زانويي اتصال داده نمي شود.(شکل 4-8) از يک طول لوله اطمينان در بخش 8-6استفاده مي شود.