در برخی کاربردها، مهندسین مایل به ایجاد روپوش خاصی هستند. اکثر این کاربردها شامل لوله‌های مورد استفاده در جریانات گرانشی در ...
راهنمایی‌هایی برای نصب مهندسی لوله‌های پلی‌اتیلن
در برخی کاربردها، مهندسین مایل به ایجاد روپوش خاصی هستند. اکثر این کاربردها شامل لوله‌های مورد استفاده در جریانات گرانشی در اعماق نسبتاً زیاد، پوشش‌های کم عمق که لوله در آن‌ها تحت بار خودرویی یا قطار قرار می‌گیرد، لوله‌هایی که در خاک نامناسب، نرم و یا مرطوب قرار می‌گیرند، لوله‌هایی با نسبت ابعادی بزرگ و لوله‌هایی که در کاربردهای عمیق مثل سدها مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌شود. راهنمای نصب آسان، چنین کاربردهایی را پوشش نمی‌دهد. آنچه در همه این کاربردها مشترک است آنست که بخش اعظم نگهدارندگی در برابر بارهای سطحی و خاک‌های روی لوله، توسط خاک تأمین می‌شود. یا به بیان دیگر خاک بخش بزرگی از مقاومت لوله در برابر خمش را فراهم می‌کند. در چنین مواردی باید به خاک محل، خاک روپوش و نحوه جایگذاری خاک روپوش توجه کامل بشود. هدف از نصب، کمینه سازی خمش لوله است. معمولاً لوله‌هایی با دیواره پروفیلی را، مثل لوله‌هایی که طبق استاندارد ASTM F894 تولید شده‌اند، بعد از نصب مورد بازرسی خمش قرار می‌دهند. از این لوله‌ها معمولاً فقط در جریانات گرانشی یا سیستم‌های بسیار کم فشار استفاده می‌شود. لوله‌های تک جداره رایج مانند لوله‌های دسته بندی شده DR که به روش اکستروژن تولید شده و با استفاده از جوشکاری گرمایی جوشکاری می‌شوند، اغلب مورد بازرسی خمش قرار نمی‌گیرند. بعنوان مثال، استانداردهای C901 و C906 و راهنمای M-55 انجمن AWWA هیچگونه توصیه‌ای در انجام آزمون‌های میدانی خمش در لوله پلی‌اتیلنی طبقه شده DR نمی‌کنند.
کنترل خمش
قابلیت تحمل بار یک لوله پلی‌اتیلن، بویژه لوله‌ای با نسبت ابعادی بالا، می‌تواند به طرز چشم گیری بوسیله خاک روپوش آن افزایش یابد. هنگامی که لوله تحت فشار بار زیادی قرار می‌گیرد، این بار را توسط حرکت افقی رو به بیرون دیواره لوله به خاک منتقل می‌کند (شکل 1را ببینید). این عمل موجب افزایش سطح تماس لوله و خاک شده و مقاومت بالقوه خاک را بر می‌انگیزد. این مقاومت منجر به جلوگیری از تغییر شکل بیشتر لوله می‌شود و در تحمل بارهای عمودی مشارکت می‌کند. مقدار مقاومت ایجاد شده در روپوش، نتیجه مستقیم دستورالعمل نصب است. هر چقدر مواد روپوش سفت تر باشند، خمش کمتری ایجاد می‌شود. به همین دلیل، معمولاً به ترکیب روپوش و لوله، سیستم خاک - لوله گفته می‌شود.
هدف کلیدی در نصب لوله‌های پلی‌اتیلن، محدود کردن یا کنترل خمش است (عبارت «خمش» در این مقاله به معنای تغییر قطر عمودی لوله بکار برده می‌شود، مگر اینکه تفسیر دیگری برای آن ارائه شده باشد). خمش لوله‌های پلی‌اتیلن برآیندی از 2 مؤلفه اصلی است: «خمشِ نصب» که بازتابی از تکنیک نصب و میزان احتیاطی است که در هنگام نصب به خرج داده شده است، و «خمشِ کاری» که بازتابی از قرار گرفتن سیستم لوله - خاک ساخته شده تحت بار زمین و سایر بارهاست.
شکل 1. حرکت خاک انباشته بوسیله تغییر شکل لوله
مقدار «خمشِ کاری» را که معمولاً بصورت کاهش قطر عمودی لوله صورت می‌پذیرد، می‌توان با استفاده از برخی روابط ریاضی که بخوبی مستند سازی شده‌اند، تخمین زد. از آن جمله می‌توان از رابطه واتکینز و اسپنگلر یا استفاده از آنالیز المان‌های محدود شبیه به آنچه در CANDE انجام می‌شود، نام برد.
«خمشِ نصب» می‌تواند بصورت کاهش یا افزایش قطر عمودی لوله باشد. به افزایش قطر لوله، «برآمدگی» می‌گویند و معمولاً نتیجه نیروهایی است که در طی فرآیند فشرده سازی روپوش در کنار لوله، بر لوله وارد می‌شوند. لوله‌های تقریباً سفت مثل لوله‌های DR17 و DR21 و لوله‌های سفت تر، معمولاً با تکنیک‌های متداول ساخت و ساز تحت اثر «برآمدگی» قرار نمی‌گیرند. این اثر می‌تواند تا حدی خمشِ کاری را تضعیف کند. اگرچه برخی فرمولهای تجربی برای لحاظ کردن اثر خمش نصب وجود دارد، اما هیچ گونه فرمول ریاضی برای پیش بینی آن نداریم.
خمش نصب با رعایت احتیاط در مورد سفتی حلقوی لوله در هنگام جایگذاری و فشرده سازی ماده روپوش، کنترل می‌شود. بعنوان مثال، معمولاً استفاده از کوبنده‌های دستی بادی یا بنزینی، حتی در صورت حصول چگالی 95%، موجب برآمدگی اندکی می‌شود، در حالیکه عبور ماشین آلات سنگین وزن یا استفاده از کوبنده‌های بزرگ روی روپوش در هنگام قراردادن آن در کنار لوله می‌تواند موجب بروز برآمدگی‌هایی شدید، حتی در لوله‌های DR17 یا لوله‌های سفت تر از آن شود.
معمولآً به دلیل گوناگونی‌های موجود در روش‌های ساخت و ساز، نوع خاک و بارگذاری، خمش در طول لوله متغیر است. اندازه گیری‌های میدانی که نشاندهنده این تغییرات بودند توسط هیأت احیاء اراضی ایالات متحده انجام شدند و توسط هوارد(3) منتشر گردیدند. این تغییرات معمولاً در حدود 2%± هستند.
حد خمش
معمولاً انجام بازرسی‌های میدانی از نحوه نصب برای کنترل خمش در بیشتر لوله‌های پلی‌اتیلن که با جوشکاری به هم متصل شده‌اند، کافی است. معمولاً لوله‌های بسیار قطور (منهول) و لوله‌های پلی‌اتیلن با اتصالات گسکت دار را از نظر خمش عمودی مورد بازرسی قرار می‌دهند. اندازه گیری خمش معمولاً با گذشت حداقل 30 روز از جایگذاری خاکریز نهایی روی لوله انجام می‌شود. مهندس ناظر، حدی از خمش را به عنوان حد قابل قبول مشخص می‌کند. معمولاً حد 5% مورد استفاده قرار می‌گیرد. این حد موجب شکل‌گیری ضریب ایمنی بالاتری می‌شود چرا که اکثر لوله‌های پلی‌اتیلن حاوی جریانات گرانشی، قادر به تحمل خمش های بیشتری بدون بروز آسیب دیدگی هستند.
برای اطلاعات بیشتر به مقالات بعدی در سایت مراجعا کنید.
