შესავალი
მილს, რომელიც ექვემდებარება გარე ზეწოლას (ან ვაკუუმს შიგნიდან) ექვემდებარება პოტენციურ სტაბილურობის პრობლემას და შეიძლება განიცადოს არასტაბილური კოლაფსი, თუ წნევა საკმარისად მაღალია, მილის კედლის დაკეცვის გამო.
ასეთი პირობები გამოიყენება, როდესაც უწნეწო მილს აკრავს წყალი ან ბეტონი, ან როდესაც ვაკუუმი გამოიყენება მილზე.
ჩამარხული მილები იღებენ საყრდენს ნიადაგისგან, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მათ კოლაფსის წნევას.თუმცა, ისინი შეიძლება დაექვემდებარონ მაღალ გარე ზეწოლას ზედმეტი ტვირთისგან და უნდა ჩატარდეს დიზაინის შემოწმება სტაბილურობისთვის.
ამ ჩანაწერის მიზანია განიხილოს ასეთი აპლიკაციები, გამოიკვეთოს ჩართული თეორიული მოსაზრებები და რეკომენდაცია გაუწიოს დიზაინის პროცედურებს.
ადგილობრივი შტამის განვითარება
ზოგიერთი პრაქტიკული სიტუაცია, სადაც ეს შეიძლება მოხდეს, არის:
• წყალში ჩაძირული მილი: მაგალითად, სადგამი მილი ან წყალსაცავში გადადინება, წყლის ქვეშ ჩასმული მილი ან ქარიშხალი, რომელიც შეიძლება ექვემდებარებოდეს გარე დატბორვას.
• ბეტონის გარსი: პრობლემა შეიძლება წარმოიშვას ბეტონის შემოსაზღვრული მილისა და ბათილი ფორმების დამონტაჟებისას.მიუხედავად იმისა, რომ ბეტონს აქვს გარკვეული ათვლის სიმტკიცე, ვიბრაციის დროს უნდა ვივარაუდოთ, რომ მას აქვს ნული, ბეტონის წნევა შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად: 25 x ბეტონის სიღრმე (kPa), სადაც ბეტონის სიღრმე იზომება მილის ცენტრიდან m-ში.
• კანალიზაციის გადახურვა: ამ შემთხვევაში, მიწისქვეშა წყლების დადებითი თავი შეიძლება დაგროვდეს ლაინერის მილის გარშემო.თავდაპირველი მილის დარღვევების გამო, თავდაპირველ და ლაინერის მილს შორის უნდა არსებობდეს გარკვეული რგოლის უფსკრული და, ზოგადად, უნდა იყოს დაშვებული ნულოვანი საყრდენის მდგომარეობა.
თუ პოზიტიური გარე თავები სავარაუდოა, ლაინერის მილის სიმტკიცე საკმარისი უნდა იყოს სიტუაციის მოსაგვარებლად, ან სისტემა უნდა იყოს ცემენტით ან პოლიურეთანის ქაფით.ნებისმიერი ტიპის გრუტირება უზრუნველყოფს აუცილებელ საყრდენს და დაცვას არასტაბილური ჩახშობისგან.
თუმცა, ხრეშის გამოყენების პროცესი საჭიროებს გულდასმით განხილვას, რადგან შედუღების წნევა არ უნდა აღემატებოდეს უსაფრთხო ზღვრებს.თუ ამის დარწმუნება შეუძლებელია, შიდა საყრდენი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მილის დროებით გამაგრების მიზნით, შედუღების პროცესის დროს.მაგალითად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას წნევის გათანაბრება შიდა წყლის წნევის ან გაბერილი ჰაერის მილების გამოყენებით.
• ვაკუუმის პირობები: ვაკუუმის მდგომარეობა მილის შიგნით არის გარე წნევის იდენტური ეფექტი.ვაკუუმისთვის განკუთვნილი დიდი დიამეტრის მილის პრაქტიკული შემთხვევები იშვიათია, მაგრამ ამის მაგალითი შეიძლება იყოს გრძელი გამონაბოლქვი სისტემა, რომელსაც ვენტილატორი აქვს გასასვლელის ბოლოში.
უფრო ჩვეული მაგალითებია შემთხვევები, როდესაც ტალღები წარმოქმნის უარყოფით წნევას დაბალი წნევის წყალსადენში ნაკადის გამორთვისას.თუ ნეგატიური ტალღა აღემატება ხაზის სტატიკურ თავს, წმინდა წნევა უარყოფითად წავა.ეს ჩვეულებრივ ხდება გრძელ ბრტყელ ხაზში მცირე დადებითი თავით, მაგ.სარწყავი ხაზები და კანალიზაციის სატუმბი მაგისტრალები.ზოგადად, დიზაინმა და ექსპლუატაციამ თავიდან უნდა აიცილოს ასეთი დინამიური ვაკუუმური პირობების წარმოქმნა, რადგან სვეტის შესაძლო განცალკევებამ და დარტყმის წნევამ შეიძლება გამოიწვიოს მილების და დამხმარე მოწყობილობების დაზიანება.ეს თემა სცილდება ამ შენიშვნის ფარგლებს.
ნაკლებად აშკარა, მაგრამ საკმაოდ რთული დიზაინია მილსადენის შემთხვევა, რომელიც გადის გორაზე, სადაც ჰიდრავლიკური გრადიენტი კვეთს ხაზის სიმაღლეს.ეს არის სიფონის ეფექტი.გრავიტაციული ხაზები იშვიათად მუშაობს ამ რეჟიმში სიფონის დაწყების პრობლემების გამო.სატუმბი მაგისტრალი შექმნილია ხანდახან ამგვარად ფუნქციონირებისთვის, რათა დაზოგოს საცობების ღირებულება და ჩვეულებრივ აქვს პრობლემები.ამ გზით წარმოქმნილი უარყოფითი წნევა მდგრადი მდგომარეობის პირობებში უნდა შეფასდეს მილის გრძელვადიანი დაჭიმვის ეფექტურობის საფუძველზე, რაც არსებითად ნაკლებია მოკლევადიანი ტრანზიტორებისთვის მოქმედზე.
კრიტიკული კოლაფსის წნევა
დაუსაყრელი მილის ჩაკეცვა მოხდება კრიტიკულ წნევაზე, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს:
სადაც:
| E | = მასალის მოდული (MPa) |
| v | = პუასონის თანაფარდობა მასალისთვის, რომელიც შეიძლება მივიღოთ როგორც 0.4 PVC-U-სთვის და PVC-M-ისთვის, 0.45 PVC-O-სთვის. |
| I | = მილის კედლის 1მმ სიგრძის ინერციის მომენტი (მმ4/მმ) |
| Dm | = მილის დიამეტრი;მკაცრად დიამეტრი, რომელიც აღებულია კედლის კვეთის ნეიტრალურ ღერძზე (მმ) |
ეს განტოლება შეიძლება ხელახლა დაიწეროს გვერდითი სიხისტის თვალსაზრისით და შესაფერისია როგორც ჩვეულებრივი, ისე სტრუქტურირებული კედლის მილებისთვის:
Sc არის გამოთვლილი სიმტკიცე წნევის მილებისთვის.უწნეო მილების უმეტესობისთვის (DWV, Stormwater) სიხისტის კლასი ან SN წარმოადგენს კლასიფიკაციის სისტემის ნაწილს და ეს შეიძლება შეიცვალოს Sc-ის ფორმულაში.სხვა მილებისთვის შესაბამისი მნიშვნელობები მოცემულია ცხრილში 11.
შენიშვნა: სიხისტის მნიშვნელობები ცხრილებში გამოითვლება კედლის მინიმალური სისქის საფუძველზე ნებისმიერ წერტილში.ვინაიდან სიხისტე არის კედლის საშუალო სისქის ფუნქცია, სტატისტიკურად შეუძლებელია ამ მნიშვნელობების რეალიზება პრაქტიკაში და რეალური სიხისტე იქნება მნიშვნელოვნად მეტი.პროცესის ცნობილ შესაძლებლობებზე დაყრდნობით, კედლის საშუალო სისქე შეიძლება იყოს მინიმუმ 5%-ით მეტი, ხოლო სიხისტე, შესაბამისად, 16%-ით მეტი ვიდრე ზემოთ მოცემულ ფიგურებზე.
სიხისტე დაკავშირებულია ეფექტურ მოდულთან, რომელიც იცვლება დატვირთვის მდგომარეობიდან (მოკლე ან გრძელვადიანი) და ასევე ტემპერატურის მიხედვით.გრძელვადიანი დატვირთვისთვის და/ან ამაღლებული ტემპერატურებისთვის, კრიტიკული დაკეცვის წნევა უნდა გამრავლდეს კორექტირების კოეფიციენტზე, Fc, რათა გაითვალისწინოს მოდულის ცვალებადობა.ტემპერატურის/ჩატვირთვის დროის კორექტირების ფაქტორის შესაბამისი მნიშვნელობები მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ცხრილებში.
ცხრილი 1ა
| Sc PVC და PVC-M წნევის მილებისთვის | |||
| AS/NZS 1477 | AS/NZS 1477 | AS/NZS 4675 | |
| PVC<=150 | PVC>150 | PVC-M | |
| E (MPa) | 3200 | 3200 | 3000 |
| PN 4.5 | 2.3 | 1.6 | - |
| PN 6 | 5.4 | 3.9 | 2.6 |
| PN 9 | 18.3 | 13.1 | 4.3 |
| PN 12 | 43.3 | 31.0 | 10.0 |
| PN 15 | 84.5 | 60.5 | 19.7 |
| PN 16 | 102.6 | 73.4 | 23.9 |
| PN 18 | 146.1 | 104.5 | 34.0 |
| PN 20 | 200.4 | 143.3 | - |
ცხრილი 1ბ
| Sc PVC-O წნევის მილებისთვის | |||
| AS 4441 PVC-O | |||
| E (MPa) | 4000 | 4000 | 4000 |
| მასალის კლასი | PVC-O 400 | PVC-O 450 | PVC-O 500 |
| PN 10 | 2.7 | 1.9 | 1.3 |
| PN 12 | 5.2 | 3.7 | 2.5 |
| PN 16 | 10.9 | 7.8 | 5.2 |
| PN 20 | 21.3 | 15.2 | 10.2 |
ცხრილი 1c
| Sc ან SN DWV მილებისთვის | |||
| DN | AS/NZS 1260 | ||
| 32 | 45.3 | ||
| 40 | 31.4 | ||
| 50 | 18.5 | ||
| 65 | 18.3 | ||
| 80 | 13.0 | ||
| 100 | 6 და 10 | ||
| > 100 | 4 და 8 | ||
Fc-ის ღირებულება
პლასტმასისთვის მასალის მოდული იცვლება დროისა და ტემპერატურის მიხედვით.ფაქტორი, Fc, buckling ფორმულაში გამოიყენება ამ ვარიაციების გასათვალისწინებლად.მაგალითები შემდეგია:
ცხრილი 2
| ჩატვირთვის ვადა | ტემპერატურა | ||
| 20°C | 30°C | 40°C | |
| მოკლევადიანი – მაგ. წყლის ტალღები (წამები/წუთები) | 1 | 0.96 | 0.93 |
| საშუალოვადიანი – მაგ. ბეტონის სამუშაო (საათები) | 0.81 | 0.75 | 0.66 |
| გრძელვადიანი - (დღე/თვე) | 0.69 | 0.63 | 0.56 |
| მუდმივი – მაგ. მიწისქვეშა წყალი (50 წელი) PVC და PVC-M-სთვის | 0.37 | 0.28 | 0.18 |
| მუდმივი – მაგ. მიწისქვეშა წყალი (50 წელი) PVC-O-სთვის | 0.44 | 0.33 | 0.22 |
ტემპერატურის შერჩევა
ტემპერატურის განსაზღვრისას გამოყენებული უნდა იყოს საშუალო ტემპერატურა განსახილველი პერიოდის განმავლობაში, ანუ გრძელვადიანი ეფექტისთვის გამოყენებული უნდა იყოს გრძელვადიანი საშუალო.ბეტონის მასიური გარსაცმის გამოყენებისას ტემპერატურის მატება გამაგრებისას შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი.ცემენტის ნაერთების გამკვრივება ეგზოთერმული რეაქციაა.ეს, ბეტონის შედარებით დაბალ თბოგამტარობასთან ერთად, ნიშნავს, რომ რეაქციამ შეიძლება გამოიწვიოს ტემპერატურის დიდი მატება ბეტონის მასის შიგნით.არსებობს მთელი რიგი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ სითბოს ევოლუციის სიჩქარეზე, როგორიცაა გამოყენებული ცემენტის შემადგენლობა, ნარევის ცემენტის შემცველობა და გარემოს ტემპერატურა.ამ ცვლადების გამო, ტემპერატურის კონსერვატიული მაჩვენებელი რეკომენდირებულია ბეტონის გარსების გამოყენებისთვის.რა თქმა უნდა, შეშფოთების პერიოდი არის ბეტონის გამკვრივებამდე დრო, როდესაც ის ახდენს გარე ზეწოლას მილზე.ამ დროის გასვლის შემდეგ, სითბოს შემდგომი ევოლუცია და ტემპერატურის მატება შეუსაბამო იქნება შეკუმშვის სიტუაციასთან.თუ მილის წყლით შევსება შესაძლებელია, შიდა წნევა გარკვეულწილად დააბალანსებს გარე წნევას და წყლის თერმული მასა ხელს შეუწყობს მილის ტემპერატურის შემცირებას.თუ დამატებითი ზეწოლა შესაძლებელია სადგამის მილით, ან შესაძლებელია წყლის ცირკულაცია, ეს ზომები კიდევ უფრო დაეხმარება.PVC-O მილები განსაკუთრებულ ყურადღებას საჭიროებს ბეტონში დაყენებისას მომატებულ ტემპერატურაზე რევერსიის გამო.დამატებითი ინფორმაციისთვის ბეტონის გარსაცმისა და გრუტირების შესახებ იხილეთ Vinidex Technical Note VX-TN12J.
სტრუქტურირებული კედლის მილები
ბევრ გამოყენებაში, სტრუქტურირებული კედლის მილები და ექვივალენტური სიმტკიცის ჩვეულებრივი კედლის მილები გამოავლენენ იგივე წინააღმდეგობას დაჭიმვის მიმართ და შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ურთიერთშემცვლელად, როგორც ეს ზემოთ განტოლებაში ჩანს.თუმცა, არის სიტუაციები, როდესაც ზოგიერთი სტრუქტურირებული კედლის მილები ერთნაირად არ იქცევიან.ამის ერთ-ერთი მაგალითია ბეტონის გარსების აპლიკაციები, რომლებიც ქმნიან სიცარიელეს.როგორც ზემოთ აღინიშნა, არის ტემპერატურის მატება, რომელიც დაკავშირებულია ბეტონის დამაგრებასთან.ქაფის ბირთვიანი მილისთვის, თხელი გარე სტრუქტურული ფენა სწრაფად გაცხელდება, რაც იწვევს სიმტკიცის დაკარგვას.ეს გამწვავებულია მილის საიზოლაციო ქაფის ბირთვის მეშვეობით სითბოს გაფრქვევის შემცირებით.გარკვეულწილად, ეს ასევე ეხება Ultra-Rib-ს, სადაც სტრუქტურული ნეკნები, რომლებიც გარშემორტყმულია ბეტონით, შეიძლება გაიზარდოს ტემპერატურა უფრო მეტად, ვიდრე მყარი კედლის მილის სისქე.რა თქმა უნდა, სენდვიჩის კონსტრუქციის მილი მყარი PVC ბირთვით იმუშავებს ისევე, როგორც მყარი კედლის მილი და თანაბრად შესაფერისი იქნება ამ გამოყენებისთვის.
ოვალურობის ეფექტი
მილის საწყისი ოვალურობა შეამცირებს კრიტიკულ შეკუმშვის წნევას.2
შემცირება შეიძლება გამოითვალოს კრიტიკული კუმშვის წნევის (Pc) გამრავლებით კორექტირების კოეფიციენტზე, C1, რომელიც გამოითვლება შემდეგნაირად:
ოვალური მილისთვის,
სადაც: dD = განსხვავება მაქსიმალურ გარე დიამეტრსა და საშუალო გარე დიამეტრს შორის;და D = საშუალო გარე დიამეტრის მნიშვნელობები C1-ისთვის შეჯამებულია შემდეგ ცხრილში:
| ოვალურობა % | შემცირების ფაქტორი, C1, კომპიუტერზე |
| 0 | 1 |
| 1 | 0.91 |
| 2 | 0.84 |
გაითვალისწინეთ, რომ ეს შემცირება ეხება თანდაყოლილ საწყის ოვალურობას განსხვავებულად ინდუცირებული ოვალურობისგან, ანუ, სადაც ოვალურობა გამოწვეულია რაიმე გარე (მუდმივი დაჭიმვის) წყაროს მიერ, როგორც ნიადაგის დატვირთვით გამოწვეული გადახრისას, მილი უკვე ელასტიური დაჭიმვის მდგომარეობაშია. , და შეკუმშვისადმი წინააღმდეგობა გაცილებით ნაკლებად მცირდება.ამ შემთხვევაში, კორექტირების ფაქტორი C2 გამოიყენება, როგორც ეს მოცემულია შემდეგ ცხრილში:
| დიამეტრის გადახრის % | შემცირების ფაქტორი, C2, კომპიუტერზე |
| 0 | 1 |
| 1 | 0.99 |
| 2 | 0.97 |
| 5 | 0.93 |
| 10 | 0.86 |
კრიტიკული ზეწოლა PVC მილზე
სტანდარტული PVC, PVC-O და PVC-M წნევის მილების დაუსაბუთებელი კოლაფსული წნევა სხვადასხვა სამუშაო პირობებისთვის ნაჩვენებია შემდეგ გრაფიკებში.
შენიშვნა: მილის კედლის სისქე დიდ გავლენას ახდენს კრიტიკულ დაჭიმვის წნევაზე.ამიტომ PVC-O და PVC-M მილებს არ ექნებათ ისეთივე წინააღმდეგობა უსაფუძვლო კოლაფსისთვის, როგორც იმავე წნევის კლასის PVC-U მილებს.
შენიშვნები:
- უსაფრთხოების ფაქტორი: ზემოთ მოცემულ დიაგრამებში უსაფრთხოების ფაქტორი არ არის ჩართული.საწყისმა მრგვალმა ან სხვა გვერდითმა დატვირთვამ შეიძლება შეამციროს კოლაფსის წნევა.
- ვაკუუმური სტაბილურობა: PVC-U მილებისთვის PN 4.5 კოლაფსური წნევა მოკლევადიანი პირობებისთვის არის 6.1 მ და ეს კლასი არ უნდა იქნას გამოყენებული წნევის ხაზებისთვის, რომლებიც შესაძლოა დაექვემდებაროს უარყოფით აწევას.PN 6 სტაბილურია სრული ვაკუუმის წინააღმდეგ (10 მ).
მხარდაჭერილი კოლაფსის წნევა
დაჭიმვის საწინააღმდეგო მხარდაჭერა უზრუნველყოფილია ბოლო შეზღუდვებით, ფიტინგებით ან სპეციალური დანიშნულების გამაგრებითი რგოლებით მილის გარშემო ინტერვალებით.ეფექტური საყრდენი მცირდება გამაგრებული მონაკვეთიდან მანძილის მატებასთან ერთად და უნდა ჩაითვალოს ნულად შვიდი დიამეტრის მანძილზე.
ჩამარხული მილი იღებს საყრდენს დაჭიმვის წინააღმდეგ ნიადაგის სტაბილური გარემოდან, იმ პირობით, რომ ის სათანადოდ არის განთავსებული და დატკეპნილი, სიცარიელის გარეშე, მილის ირგვლივ და შემდგომში არ შეიძლება მისი ამოღება ან გამორეცხვა.უნდა იქნას გამოყენებული მარცვლოვანი მასალა.ხრეში საუკეთესოა.უხეში ქვიშა კარგია, იმ პირობით, რომ მისი გარეცხვა შეუძლებელია.შეკუმშვადი მასალა, როგორიცაა თიხის ნიადაგი, საშიშია.დატბორვისას განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს ნიადაგის მახასიათებლებს და ათვლის სიმტკიცეს.თუ გაჯერებული ათვლის სიმტკიცე დაბალია, მთლიანად ჰიდროსტატიკური პირობები უნდა იქნას მიღებული.ზოგიერთ ქვიშას შეიძლება ჰქონდეს დაბალი სველი ათვლა (სწრაფი ქვიშა უკიდურესი მაგალითია).
ნიადაგის სტაბილური გარსისთვის, ეფექტური წევის წნევა შეიძლება გამოითვალოს:
სადაც E' არის ნიადაგის მოდული MPa-ში.E'-ის მნიშვნელობებისთვის იხილეთ AS/NZS 2566.1
არაღრმა დამარხვისთვის, სრული საყრდენი არ არის განვითარებული, რადგან დაკეცვა შეიძლება მოხდეს ნიადაგის საფარის ვერტიკალური აწევით.AS/NZS 2566.1 განსაზღვრავს, რომ საფარის სიმაღლეებზე 0,5 მ-ზე ნაკლები, კომპიუტერი გამოყენებული იქნება შეკუმშვის პოტენციალის შესაფასებლად.ამ ტიპის უკმარისობის აღმოსაფხვრელად საჭირო ნიადაგის საფარი დამოკიდებულია დიამეტრზე და 500 მმ-ზე მეტი დიამეტრისთვის რეკომენდებულია კომპიუტერის გამოყენება ერთ დიამეტრზე ნაკლები საფარისთვის.სადაც საფარის სიმაღლე 0.5 მ-ზე მეტია ან ტოლია, Pc-სა და Pb-ზე მეტი უნდა იყოს გამოყენებული.ორივე შემთხვევაში უსაფრთხოების შესაბამისი ფაქტორი უნდა იყოს ჩართული.
უსაფრთხოების ფაქტორები
განტოლებები და გრაფიკული გამოსახულებები წინასწარმეტყველებენ ფაქტობრივი კოლაფსის წნევას.უსაფრთხოების ფაქტორები არ არის ჩართული და დიზაინერებმა უნდა გადაწყვიტონ შესაბამისი ფაქტორი მომსახურების პირობების, წარუმატებლობის შედეგებისა და პროგნოზირებადი გაურკვევლობის საფუძველზე.AS/NZS 2566.1 განსაზღვრავს უსაფრთხოების კოეფიციენტს 2.5, თუ დიზაინერი არ მიუთითებს ალტერნატივას.უსაფრთხოების ქვედა კოეფიციენტი უნდა იყოს დაკონკრეტებული მხოლოდ იქ, სადაც პირობებისა და შესრულების პროგნოზირება შესაძლებელია საიმედოდ.მაგალითად, ვაკუუმის ქვეშ მილის დაუსაბუთებელი ჩაკეცვის გაანგარიშებისას, შეიძლება იყოს 1,5 კოეფიციენტი შესაბამისი.
სქოლიოები
1. ჩვეულებრივი კედლის მილებისთვის, ეს შეიძლება გამოითვალოს განტოლებიდან:
2. საწყისი ოვალურობის ეფექტი შეიძლება კომპენსირებული იყოს იმით, რომ წნევის მილების სიხისტე, რომელიც მოცემულია ზემოთ ცხრილში 1a, ეფუძნება AS/NZS 1477-ში მითითებულ კედლის მინიმალურ სისქეს. პრაქტიკაში, მილის კედლის მინიმალური სისქე. ყოველთვის გადააჭარბებს Tmin-ს, ამიტომ რეალური სიმტკიცე უფრო მაღალი იქნება.