محاسبه ابعاد يك مهار كننده بتونی در يك زانويی

ابتدا بايد يكبار ديگر اصول فصل ٨يادآوري شوند. جائيكه يك زانويي به علت نيروهاي فشار داخلي آب بايد بوسيله نيروهاي مقاومتي بستر بصورت هم وزن(شكل١–٩) تحمل شود.
شكل ١–٩: نيروي منتج RNناشي از فشار آزمون STPدر زانويي

اين نيروها به قطر خط لوله، نوع اتصالات، زاويه زانويي ها و فشار تست STPبستگي دارند.

مطابق شكل ١–٩نيروي منتج RNطبق معادله ١–٩حساب مي شود.

و محاسبه بزرگي سطح به وسيله تقسيم اين نيرو بر فشردگي بستر مجاز طبق معادلهمحاسبه مي شود.

جدول ١–٩وابستگي نيرو به زاويه زانويي را نشان مي دهد. در نهايت بزرگي نيروي منتج RNو فشردگي مجاز بستر ،SHمقدار سطح دستگاه Fدر بستر رشد كرده را
مي دهد كه بايد از مهار كننده بتوني استفاده شود.

جدول ١–٩:ضريب تابعي انواع اتصالات

٢–٩-محاسبه ابعاد يك مهار كننده بتونی در يك زانويی

تعيين ابعاد مطابق با ورقه كار قديمي GW30نسبتاً آسان مي باشد. مطابق اندازه اسمي و نوع اتصال سلول مناسب در جدول انتخاب مي شود.
سپس در آنجا سلول فشار آزمون و فشردگي مجازبستر جستجو مي شود و سپس مقدار درست سطح تجهيز خوانده مي شود(جدول ٢–٩)
پيچيدگي در انتخاب فشردگي بستر مجاز در حالت افقي مربوطه به صورت خاص مي باشد. راهنمايي ها جهت نوع بستر مانند وابستگي فشردگي مجاز بستر به عمق حفاري داده مي شود. در حالات مشكوك فقط گزارشات داده مي شود.

نسخه بازنگري شده در قسمت قوانين كار اروپايي با طرح مسئوليت هاي گسترش يافته به زودي چاپ مي شوند. يك مثال عملي تمرين با داده هاي خروجي زير و مقادير محاسبه ساده در اندازه يك مهار كننده بتوني مطابق ورقه كار ( DVGW-GW310طرح ٢٠٠٢) آورده مي شود:

جدول ٢–٩: جدول ابعاد مهار كننده بتوني ، برگرفته از GW310-2

در شكل ٣–٩ فشردگي مجاز بستر افقي در عمق حفاري براي انواع بسترهاي غير مخلوط و مخلوط در محل نصب بالاي كانال آب زميني آورده شده است.
شكل٣–٩ : فشردگي بستر افقي مجاز انواع گروه هاي بسترها در وابستگي با عمق حفاري روي آب

براي مثال ذكر شده ماسه NB2نيمه متراكم با پوشش خاك 1.5mو فشردگي بستر افقي، Sh=72 KN/m²نيروي منتج RNدر قوس مي شود:

سطح تجهيز لازم Fبراي مهار كننده در بستر رشد كرده مي شود :

F=N/Sh
F=87.6KN / 72KN/m²
F=1.21 m²

عرض bvبا در نظر گرفتن سطح به صورت مربعي 110 cmمي شود. به صورت معمول گسترش نيرو در مهار كننده با زاويه ° 90در نظر گرفته مي شود و عمق مهار
كننده توسط رابطه زير بدست مي آيد: L= 1/2 √2 bv = 0.78m
در شكل ٤–٩و ٥–٩اصول آموزشي مهار كننده ها همراه بااتصال مربوطه نمايش داده شده است.
شكل ٤–٩: ابعاد يك مهار كننده بتوني در يك زانويي(نما از بالا)

شكل ٥– ٩: ابعاد يك مهار كننده بتوني در يك زانويي( سطح مقطع )

مهار كننده بتوني از بتون غير مسلح B25ساخته مي شود. با توجه به نياز زماني , براي ساخت اغلب فقط سه روز زمان در نظر گرفته مي شود.
بنابراين با يك استحكام بتون ،Бzul=2000KN/m²سطح تجهيز Fمي شود:
F= bv.bh =da.bh = N/ Бzul
Da=326mm =0.33 m
bh= 91/(2000* 0.33)=0.13m =13cm
سطح تماس بين اتصال و مهار كننده 13cmپهنا دارد كه در تمام كل قطر آن ادامه مي يابد.
از ديدگاه موقعيت مورد نياز بايد مهار كننده نسبت به خط لوله بصورت متقارن ساخته شود: سطح تجهيز در ديواره حفاري رشد كننده بايد صاف و مستطيل شكل باشد تا نتيجه گرفته شود.
هنگام عدم اطمينان در قضاوت از بستر بايد گزارشي از بستر تهيه شود . هنگام اجراي خاص مهار كننده ها در خطوط فشاري در جريان هاي موازي با هم ، در خطوط شيب دار و ديگر حالت هاي خاص ويژه از اطلاعات مشروح ورقه كار DVGW-GW310 استفاده مي شود.

در جدول 3-9مقايسه تصويري نمايش داده شده است كه نسخه قديم نسبت به نسخه جديد ورقه كار DVGW-GW310از نظر نتايج قابل بررسي مي باشند.
اندازه گيري ناشي از مقدار فشردگي مجاز بستر با 72 KN/m²با معدل بين ارزش هاي جداول از 0.5و 1.0 Kg/cm²مطابقت دارد.
استفاده از نسخه جديد به علت سادگي و ترتيب كمي انواع بسترها، عمق حفاري و فشردگي مجاز بستر مي باشد.
جهت ارتباط بايد به وب سايت انجمن فني سيستم هاي لوله هاي چدني مراجعه كرد:
، www. Gussrohrtechnik.deكه در فصل ” ابزارهاي محاسبه اي ” يك برنامه محاسباتي Onlineطبق ورقه كار DVGW-GW310موجود است كه بعد از ورود داده هاي مورد نياز به سرعت اندازه هاي مهاركننده هاي مورد نياز نمايش داده و چاپ مي شوند.
جدول ٣–٩: جدول اندازه گيري مهار كننده هاي بتوني (برگرفته از ورقه كار-DVGW GW310-1 )

10- دوام

خطوط لوله از جنس چدن نشكن با دوام هستند. خواص مكانيكي آنها همراه با زمان استفاده فرق نمي كند. از اثرات متغير ناشي از شرايط محيط بوسيله استفاده از واسطه هاي حفاظتي معين و مناسب جلوگيري مي شود.
اين واسطه هاي حفاظتي شامل پوشش هاي مناسب( پوشش خارجي) و لايه مناسب داخلي (حفاظت داخلي) مي باشد. حفاظت چند جهته مي تواند توسط استفاده از واسطه هاي مربوطه هنگام نصب كامل شود.

١–١٠–كليات

جهت انتخاب يك سيستم خط لوله از يك جنس معين امروزه عمدتاً ملاك هاي زير در نظر گرفته مي شود:
• هزينه هاي سيستم و موجود بودن در بازار
• هزينه هاي پردازش و نصب
• هزينه هاي كار و نگهداري هنگام استفاده مداوم
• طول زمان استفاده همراه با مقاومت بالا و مقاومت شيميايي و مكانيكي
• استفاده مجدد پس از فاز استفاده

خطوط لوله بايد دوام داشته باشند يعني حين مدت استفاده توانايي عملكرد را از دست ندهند. دوام مواد به پايداري شيميايي يعني پايداري خوردگي و پايدار ي آنها در برابر تغيير بستگي دارد . خواص مكانيكي خطوط لوله از جنس مواد فلزي در كل طول مدت استفاده تغيير نمي كند. اين امر بدين معناست كه ذخيره اطمينان موجود هنگام شروع در مقابل تغييرات پيش بيني شده هنگام سرويس از بين نمي رود.
مثلاً هنگام افزايش فشار يا تغيير شرايط حاشيه اي استاتيكي در ساخت و سازهاي خياباني مشكلي وجود ندارد.
در نشريه فني ” DVGW W401كمك هاي تصميم گيري براي نوسازي خطوط آب” در حفاظت با ارزش لوله هاي چدن نشكن و دوام زياد آن اين تائيديه وجود دارد ، يعني با
دورنماي ١٢٠ساله دوام, استفاده همه لوله ها با اين جنس صورت مي گيرد.
اين بخش حاوي درك دوام مورد نياز عمومي ، بيانات مربوط به خوردگي و حفاظت خوردگي خطوط لوله مدفون شونده از مواد آهني غيرآلياژي است(٢–١٠و ٣–١٠)

بخش ٣–١٠با وسايل حفاظت خوردگي خاص لوله چدن نشكن سرو كار دارد. اين وسايل بصورت منفرد در فصل ١٢و ١٣توصيف مي شوند.

خطوط لوله چدني داراي مواد پوششي و آب بندي غير فلزي مي باشند كه در بخش ٤–١٠و ٥–١٠در رابطه با دوام اين مواد بحث مي شود.

٢–١٠واسطه هاي حفاظت خوردگي، اصول

لوله ها از مواد آهني غير آلياژي در بستر آب و خاك داراي واسطه هاي حفاظت خوردگي هستند كه دوام مورد نياز آن را سبب مي شوند.
مطابق DIN 50900بخش يك، حفاظت خوردگي با يك واسطه با هدف جلوگيري از آسيب خوردگي است و به وسيله
• تاثير گذاشتن به جفت واكنش و يا تغيير شرايط واكنش
• به وسيله جدايش ماده فلزي از واسطه خوردگي با كمك پوشش حفاظتي مورد استفاده
• به وسيله واكنش هاي الكتروشيميايي صورت مي گيرد.

در بخش هاي خطوط لوله آب چدن نشكن پوشش هاي حفاظت خوردگي از معناي قابل توجهي برخوردارند. مفاهيم زير در استاندارد DIN 50902تعريف مي شوند.
لايه محافظ خوردگي: يك لايه محافظ خوردگي از فلز يا در محدوده سطح يك فلز است كه شامل يك يا چند لايه مي باشد. پوشش هاي چند لايه بصورت سيستم ضد خوردگي تعريف مي شوند.

پوشش خارجي: يك پوشش خارجي شامل يك لايه محافظ خوردگي است كه بر سطح خارجي دستگاه ها، مخازن و خطوط لوله موجود دارد مثلاً پوشش خارجي ملات سيمان
پوشش داخلي: يك پوشش داخلي يك لايه محافظ خوردگي است كه در سطح داخلي دستگاه ها، مخازن و خطوط لوله وجود دارد. مثلاً پوشش داخلي ملات سيمان
روكش: روكش يك لايه محافظتي خوردگي از مواد روكشي است . مواد روكشي يك اصطلاح عمومي براي مواد جامد، پودري شكل يا مايع است. كه چسب و در صورت نياز
از مواد افزودني رنگدانه و رنگي، مواد پر كننده، حلال ها و ديگر افزودني ها دارد. مثلاً پوشش پودري رزين اپوكسي

پوشش: پوشش يك لايه حفاظتي خوردگي از فلزات است كه داراي استحاله و يا نفوذ است. مثلاً پوشش زينك، از اين بابت پوشش هاي واكنشي در محيط هاي توليدي اعمال نمي شوند.
-3-10توجهات كلي واسطه هاي حفاظت خوردگي در خطوط لوله از چدن نشكن

خطوط لوله از چدن نشكن توسط واسطه هاي حفاظت موثر و ساده در برابر خوردگي محافظت مي شوند. نظارت هاي جاري، مثلاً حفاظت كاتديك خوردگي لازم نيست . در كانال هاي فاضلاب از لوله چدن نشكن فواصل بين پوشش داخلي ملات سيمان كنترل مي شوند. همچنين بين واسطه هاي حفاظت خوردگي كارخانه اي و هنگام نصب تفاوت وجود دارد:
• در محل كارخانه
• واسطه هاي– محافظت خوردگي كارخانه اي
واسطه هاي محافظت خوردگي كارخانه اي پوشش هاي داخلي و خارجي مي باشندكه داراي مفهوم لايه حفاظت خوردگي اند. مطابق با DIN 50902لوله و اتصالات از جنس چدن نشكن عمدتاً با پوشش داخلي و خارجي تحويل داده مي شوند. اين پوشش ها در قسمت هاي كلي لوله ها و اتصالات قرار دارند. محدوده پوشش هاي ممكن لوله و اتصالات (داخلي و خارجي) در فصل ١٢و ١٣بحث مي شوند.

واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب

واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب مثلاً پوشش هاي خارجي در محل هاي پيوند بصورت كامل وجود دارند. جدا از آن واسطه هاي ترميمي حفاظت خوردگي كارخانه اي نيز لازم مي باشند. احتمالات لازم واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب براي پوشش هاي داخلي و خارجي در فصل ١٢و ١٣آمده است.

خطوط لوله از چدن نشكن توسط واسطه هاي حفاظت موثر و ساده در برابر خوردگي محافظت مي شوند. نظارت هاي جاري، مثلاً حفاظت كاتديك خوردگي لازم نيست . در كانال هاي فاضلاب از لوله چدن نشكن فواصل بين پوشش داخلي ملات سيمان كنترل مي شوند. همچنين بين واسطه هاي حفاظت خوردگي كارخانه اي و هنگام نصب تفاوت وجود دارد:
• در محل كارخانه
• واسطه هاي– محافظت خوردگي كارخانه اي

واسطه هاي محافظت خوردگي كارخانه اي پوشش هاي داخلي و خارجي مي باشندكه داراي مفهوم لايه حفاظت خوردگي اند. مطابق با DIN 50902لوله و اتصالات از جنس چدن نشكن عمدتاً با پوشش داخلي و خارجي تحويل داده مي شوند. اين پوشش ها در قسمت هاي كلي لوله ها و اتصالات قرار دارند. محدوده پوشش هاي ممكن لوله و اتصالات(داخلي و خارجي) در فصل ١٢و ١٣بحث مي شوند.
واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب
واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب مثلاً پوشش هاي خارجي در محل هاي پيوند بصورت كامل وجود دارند. جدا از آن واسطه هاي ترميمي حفاظت خوردگي كارخانه اي نيز لازم مي باشند. احتمالات لازم واسطه هاي حفاظت خوردگي هنگام نصب براي پوشش هاي داخلي و خارجي در فصل ١٢و ١٣آمده است.

١–٣–١٠– حفاظت خارجي خوردگي در خطوط لوله چدن نشكن

خطوط لوله چدن نشكن شامل لوله و اتصالات با پيوندهاي آببند لاستيكي هستند. اين امر بدين معناست كه هدايت طولي الكتريكي توسط پيوند آببند شده لوله يا با لاستيك قطع مي شود. بنابراين خطوط لوله چدني حفاظت لازم ندارند. بدون پل زني الكتريكي محل هاي پيوند حفاظت كاتدي خطوط لوله بااتصال سركاسه اي ممكن نيست. واسطه هاي حفاظت خوردگي نسبت به محيط خارجي مشخص مي شوند )نوع بستر، حالت آب زمين و غيره(
-2-3-10حفاظت خوردگي داخلي از خطوط لوله از چدن نشكن مطابق با سرويس انتقال يابنده مي باشد. لوله و اتصالات براي خطوط آب بصورت استاندارد با لايه ملات سيمان پوشش داده مي شوند. پوشش ملات سيمان با پوشش هاي رزين اپوكسي يا لعاب تعويض مي شود. در خطوط لوله گاز جهت تامين گاز در صورتيكه حالت ديگري توافق نشده باشد با بيتومن پوشش داده مي شوند.، استاندارد محصول ، DIN EN 969A1پيش بيني حالت جايگزين ديگر را لايه داخلي ملات سيمان كرده است كه در پيمانكاري تامين شبكه خط لوله براي گاز و آب از نگهداري دوگانه در انبار جلوگيري مي شود.

4-10-دوام مواد پوشش

بخش هاي خطوط لوله چدن نشكن مي توانند با مواد آلي يا غير آلي پوشش داده مي شوند. مطابق EN598 ، EN545و EN969پوشش هاي زير بكار مي روند
–مواد پوشش آلي
• بيتومن
• كائوچوي Cyclo
• رزين اپوكسي
• پلي اتيلن
• پلي اورتان
–مواد پوشش غير آلي
• ملات سيمان
• لعاب
بيتومن، كائوچوي Cycloو لاك رزين اپوكسي پوشش هاي نازك متخلخلي هستند كه ضخامت پوشش آنها حدود 100µmاست. آنها اغلب در پيوند با پوشش زينك استفاده
مي شوند. اثر به خصوص آنها بدين خاطر است كه اين لايه هاي متخلخل با محصولات واكنش زينك يك پوشش ضخيم خيلي با دوام را مي سازند.

اين اثر در استانداردهاي محصول EN545,EN969,EN598 و ” سيستم هاي حفاظتي خوردگي استاندارد شده” ” پوشش زينك با لايه تكميلي” به صورت فراوان در آزمايشگاه و بررسي هاي ميداني به اثبات رسيده است. حوزه استفاده از سيستم” پوشش زينك با لايه تكميلي” به سرعت توسط استفاده از آلياژ زينك– آلومينيوم توسعه يابد، جائيكه موازي با سلول هاي جرمي– المان هاي ماكرو توسعه مي يابند. با اين سلول هاي جرمي واكنش هاي خوردگي در خاك بستر به صورت آهسته (عكس برداري تك فريم) شبيه سازي مي شوند.
مقايسه با سيستم محافظتي متفاوتي براي خطوط لوله مدفون شونده از مواد آهني غير آلياژي نيز ممكن مي باشد. كاربرد آن فقط براي جريان خوردگي اتمسفري مشابه سالت اسپري مي باشد.
سيستم” پوشش روي با لايه تكميلي” به صورت مكمل هنگام نصب با پوشش ورقه پلي اتيلن تركيب مي شود كه استفاده آن را در خاك هاي به شدت خورنده ممكن مي سازد.

اين پوشش هاي ورقه اي – PEبه صورت رشد يافته به وسيله پوشش هاي خاص مانند ZMUيا PE-Uجانشين شده و يا با مواد جديدي مانند Zn-Al15با لايه تكميلي
جايگزين مي شوند. همچنين جهت كاربرد يك محاسبه دقيق حفاظت خوردگي طبق DIN30675-2از اهميت بالايي برخوردار است.
پوشش رزين اپوكسي طبق EN 14901و پوشش خارجي پلي اتيلن طبق EN14628 پوشش هاي نهايي بدون تخلخل هستند. استفاده از آنها طبق تجزيه زماني طولاني تقريباً بيشتر از 50سال اطمينان دارد.
پوشش خارجي ملات سيمان طبق DIN 30674-2و طبق pr EN 15542يك سيستم حفاظت خوردگي چند لايه است. از دهه اول قرن بيستم در بسترهاي خاكي خشن)
خورندگي زياد با سنگ هاي درشت تا ) 100mmاندازه دانه( بصورت موفقيت آميزي اجرا شده است.
لايه داخلي ملات سيمان در آمريكا به مدت 100سال با موفقيت كامل بكار رفته است و در اروپا به مدت 50سال بهترين حالت را ثابت كرده است.
در كانال هاي فاضلاب لايه داخلي ملات سيمان بكار رفته از سيمان پايه Tonerدر مقابل حملات اسيد گوگرد و بيوژينك تحت شرايط سخت پايداري مي كند.
همچنين مقاومت مكانيكي آن در برابر تنش ها بوسيله مواد ساينده و فرايند تميز كاري با آبكشي فشار بالا با بررسي هاي آزمايشگاهي و تجربه اي كار چندين ساله به اثبات رسيده است.

5-10-پايداری و دوام واشرها

مواد معمول مورد استفاده عبارتند از :

•  NBR ( كائوچوي–نيتريل بوتادين )
• ‌EPDM ( اتيلن پروپلين– دين– كوپليمر )
مواد واشرها طبق محدوده استفاده انتخاب مي شوندكه مطابق با استاندارد EN 681-1 آب/فاضلاب و EN682 گاز مي باشند .
جهت اطمينان از دوام اين استانداردها نيازمندي هاي بالايي در پارامترهاي معين دارند. بخش 11را نگاه كنيد .
جهت گواهي عملي, دوام واشرهاي پيوند سركاسه–اسپيگات نوع تايتون بعد از 50سال نصب كه بدون وقفه كار شدند، بررسي مي شوند. پيوندها همانطور كه انتظار مي رفت، بودند . آب بندي واشرها همه نيازمندي هاي استاندارد را مطابق واشرهاي نو بصورت گسترده اي برآورده ساختند .