Aféierung
E Päif, deen externen Drock (oder Vakuum intern) ënnerworf ass, ass e potenziellen Stabilitéitsproblem ënnerworf a kann eng Form vun onbestännegen Zesummebroch ënnergoen, wann den Drock genuch héich ass, duerch Knécklung vun der Päifmauer.
Esou Konditioune gëllen wann en onpressuriséierte Päif vu Waasser oder Beton ëmgi gëtt, oder wann Vakuum op e Rouer applizéiert gëtt.
Begruewe Päifen kréien Ënnerstëtzung vum Buedem erhéigen hiren Zesummebrochdrock.Wéi och ëmmer, si kënne méi héije externen Drock vun der Iwwerlaascht ënnerworf ginn an Designkontrolle fir Stabilitéit solle gemaach ginn.
Den Zweck vun dëser Notiz ass sou Uwendungen ze diskutéieren, déi involvéiert theoretesch Considératiounen ze skizzéieren an Designprozeduren ze recommandéieren.
Lokal Stamm Entwécklung
E puer vun de praktesche Situatiounen wou dëst ka geschéien sinn:
• Tube ënner Waasser: Zum Beispill e Standpipe oder Iwwerschwemmung an engem Reservoir, eng Päif ënner Waasser geluecht oder Stuermdrain, déi extern Iwwerschwemmungen ënnerleien.
• Beton ëmginn: De Problem kann während Installatioun vun konkret encased Päif an Void Formen entstoen.Obschonn Beton e bësse Schéierkraaft huet, muss et ugeholl ginn datt et bei der Schwéngung null ass, den Drock vum Beton kann als berechent ginn: 25 x Betondéift (kPa), wou d'Betondéift a m vum Zentrum vum Röhre gemooss gëtt.
• Kanalisatioun Relining: An dësem Fall kann e positiven Kapp vum Grondwaasser ronderëm d'Linerleitung opbauen.Wéinst Onregelméissegkeeten am original Päif, muss e puer annular Spalt tëscht dem Original an Daach Päif existéieren, an engem Zoustand vun null Ënnerstëtzung muss, allgemeng, ugeholl ginn.
Wann positiv extern Kappen wahrscheinlech sinn, muss d'Steifheit vum Liner-Päif genuch sinn fir mat der Situatioun ze këmmeren, oder de System muss mat Zement oder Polyurethan-Schaum gegruewen ginn.Grouting vun all Typ gëtt déi néideg Ënnerstëtzung a Schutz géint onbestänneg Knollen.
Wéi och ëmmer, de Prozess fir d'Uwendung vun der Mëschung brauch suergfälteg Iwwerleeung, well d'Féissendrock däerf net sécher Grenzen iwwerschreiden.Wann dëst net assuréiert ka ginn, kann intern Ënnerstëtzung benotzt ginn fir d'Päif temporär ze versteifen während dem Fuerprozess.Zum Beispill kann Drockausgläichung mat internen Waasserdrock oder opgeblosen Loftréier applizéiert ginn.
• Vakuumbedéngungen: E Vakuumbedingung an engem Päif ass identesch mat externen Drock.Praktesch Fäll vu grousser Duerchmiesser Päif fir Vakuum entworf sinn rar, awer e Beispill kéint e laangen Auspuffsystem mat dem Fan um Outlet Enn sinn.
Déi méi üblech Beispiller si Fäll wou Iwwerschwemmung en negativen Drock an enger niddereger Drockwaasserleitung beim Ofschloss vum Flow produzéiert.Wann den negativen Iwwerschwemmung de statesche Kapp an der Linn iwwerschreift, wäert den Nettodrock negativ ginn.Dëst wäert normalerweis an enger laanger flaacher Linn mat wéineg positiven Kapp geschéien, zB.Niddereg Kapp Bewässerungsleitungen a Kanalisatiounspompelen.Generell Design an Operatioun soll esou dynamesch Vakuum Konditiounen vermeiden vermeiden, well méiglech Kolonnen Trennung an rejoinder Schock Drock Schued ze Päifen an Niewebäi Equipement produzéiere kann.Dëst Thema ass iwwer den Ëmfang vun dëser Notiz.
E manner offensichtlechen awer zimlech schwieregen Design ass de Fall vun enger Pipeline déi iwwer en Hiwwel passéiert, wou den hydraulesche Gradient d'Héicht vun der Linn schneit.Dëst ass de Siphon Effekt.Gravity Linnen funktionnéieren selten an dësem Modus wéinst de Probleemer mam Siphon unzefänken.Pompel Netz sinn entworf heiansdo esou ze bedreiwen, fir d'Käschte vun engem Paus Tank ze retten, an hunn normalerweis Problemer.En negativen Drock, deen op dës Manéier ënner stabile Konditioune generéiert gëtt, muss op Basis vun der laangfristeg Knéckleistung vun der Päif bewäert ginn, wat wesentlech manner ass wéi déi, déi fir kuerzfristeg Transienten uwendbar ass.
Kritesch Zesummebroch Drock
Buckling vun engem net-ënnerstëtzten Päif wäert bei engem kriteschen Drock optrieden, dee berechent ka ginn aus:
wou:
| E | = Material Modulus (MPa) |
| v | = Poisson's Ratio fir d'Material, dat ka geholl ginn als 0,4 fir PVC-U a PVC-M, 0,45 fir PVC-O |
| I | = Inertiemoment vun enger 1mm Längt vun der Rouermauer (mm4/mm) |
| Dm | = Duerchmiesser vum Päif;strikt den Duerchmiesser geholl op der neutraler Achs vun der Mauer Querschnitt (mm) |
Dës Equatioun kann am Sënn vun der lateraler Steifheit nei geschriwwe ginn an ass gëeegent fir souwuel mat einfachen a strukturéierte Wandleitungen ze benotzen:
Sc ass déi berechent Steifheit fir Drockleitungen.Fir déi meescht Net-Drockleitungen (DWV, Stuermwasser) ass eng Steifheitsklass oder SN Deel vum Klassifikatiounssystem an dëst kann an der Formel fir Sc ersat ginn.Fir aner Päifen, passend Wäerter ginn an der Tabell 11 uginn.
NOTÉIERT: D'Steiffnesswäerter an den Tabellen ginn op Basis vun der minimaler Wanddicke zu all Punkt berechent.Well d'Steifheet eng Funktioun vun der mëttlerer Wanddicke ass, ass et statistesch net méiglech fir dës Wäerter an der Praxis ze realiséieren, an déi reell Steifheet wäert däitlech méi grouss sinn.Baséierend op bekannte Prozessfäegkeeten kann d'Duerchschnëttswanddicke raisonnabel erwaart ginn op d'mannst 5% iwwer de Minimum ze sinn an d'Steifheet entspriechend 16% méi héich wéi d'Figuren hei uewen.
D'Steifheet ass mat dem effektive Modulus verbonnen, dee variéiert mat der Luedekonditioun (kuerz oder laangfristeg), an och mat der Temperatur.Fir laangfristeg Belaaschtung an / oder erhéicht Temperaturen, sollt de kriteschen Knëppeldrock mat engem Korrekturfaktor, Fc, multiplizéiert ginn fir d'Variatioun am Modulus ze berücksichtegen.Entspriechend Wäerter vun der Temperatur / Luede Zäit Korrektur Faktor sinn an den Dëscher ënnendrënner uginn.
Tabell 1a
| Sc fir PVC & PVC-M Drockleitungen | |||
| 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 | - |
Dësch 1b
| Sc fir PVC-O Drockleitungen | |||
| AS 4441 PVC-O | |||
| E (MPa) | 4000 | 4000 | 4000 |
| Material Klass | 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 |
Dësch 1c
| Sc oder SN fir DWV Päifen | |||
| DN | AS/NZS 1260 | ||
| 32 | 45,3 | ||
| 40 | 31.4 | ||
| 50 | 18.5 | ||
| 65 | 18.3 | ||
| 80 | 13.0 | ||
| 100 | 6 et10 | ||
| >100 | 4 et8 | ||
Den héchste Wäert vun Fc
De Materialmodul fir Plastik variéiert mat Zäit an Temperatur.De Faktor, Fc, an der Knéckformel gëtt benotzt fir dës Variatiounen ze berechnen.Beispiller sinn wéi follegt:
Dësch 2
| Loading Term | Temperatur | ||
| 20°C | 30°C | 40°C | |
| Kuerzfristeg - zB Waasserstéiss (Sekonnen / Minutten) | 1 | 0,96 | 0,93 |
| Mëttelfristeg - zB Betonaarbechten (Stonnen) | 0,81 | 0,75 | 0,66 |
| Laangfristeg - (Dag / Mount) | 0,69 | 0,63 | 0,56 |
| Permanent - zB Grondwaasser (50 Joer) fir PVC a PVC-M | 0,37 | 0,28 | 0.18 |
| Permanent - zB Grondwaasser (50 Joer) fir PVC-O | 0,44 | 0,33 | 0,22 |
Temperatur Auswiel
Bei der Bestëmmung vun Temperaturen soll d'Duerchschnëttstemperatur iwwer déi betraffe Period applizéiert ginn, also fir laangfristeg Effekter soll de laangfristeg Moyenne benotzt ginn.A Mass Beton Encasement Uwendungen kann d'Temperaturerhéijung wärend der Astellung bedeitend sinn.D'Aushärung vun Zementverbindungen ass eng exothermesch Reaktioun.Dëst, a Kombinatioun mat der relativ niddereger Wärmeleitung vu Beton, bedeit datt d'Reaktioun am Banneschte vun enger Betonmass zu enger grousser Temperaturerhéijung kënnt.Et ginn eng Zuel vu Faktoren, déi den Taux vun der Hëtztentwécklung beaflossen, sou wéi d'Zesummesetzung vum benotzte Zement, den Zementgehalt vun der Mëschung an d'Ëmfeldstemperatur.Wéinst dëse Verännerlechen ass eng konservativ Figur fir Temperatur recommandéiert fir konkret Encasement Uwendungen.Natierlech ass d'Period vu Suergen d'Zäit ier de Beton gehärt gëtt, wann et en externen Drock op d'Päif ausübt.No dëser Zäit wäert weider Hëtztentwécklung an Temperaturerhéijung irrelevant sinn fir d'Knécksituatioun.Wann d'Päif mat Waasser gefëllt ka ginn, wäert den internen Drock den externen Drock zu engem gewësse Mooss entgéintwierken, an d'thermesch Mass vum Waasser hëlleft d'Päiftemperatur erof ze halen.Wann zousätzlech Drock mat engem Standpipe applizéiert ka ginn, oder d'Waasser ka zirkuléiert ginn, wäerten dës Moossnamen weider hëllefen.PVC-O Päifen brauche speziell Betruecht wann se a Beton setzen wéinst der Reversion bei erhéigen Temperaturen.Fir méi Informatiounen iwwert konkret encasement an grouting, kuckt op Vinidex Technesch Note VX-TN12J.
Strukturéiert Wandleitungen
A ville Applikatiounen, strukturéiert Mauerleitungen an einfache Wandleitungen vun der gläichwäerteger Steifheet wäerten déiselwecht Resistenz géint Knollen weisen a kënnen austauschbar benotzt ginn, wéi an der uewe genannter Equatioun gesi ginn.Wéi och ëmmer, et ginn e puer Situatiounen an deenen e puer strukturéiert Wandleitungen sech net identesch behuelen.E Beispill vun dësem ass fir konkret Encasement Uwendungen fir en Void ze bilden.Wéi uewen ernimmt, ass et eng Temperaturerhéijung verbonne mat konkret Kader.Fir e Schaum-Kär Päif wäert déi dënn extern strukturell Schicht séier ophëtzen, wat zu engem Verloscht vu Kraaft féiert.Dëst gëtt verschäerft duerch d'Reduktioun vun der Wärmevergëftung duerch den Isoléierschaumkär vum Päif.Zu engem gewëssen Mooss gëlt dat och fir Ultra-Rib, wou d'Strukturribben, déi vu Beton ëmgi sinn, an d'Temperatur méi héich klammen wéi d'Duerchdeckung vun enger zolitter Wandleitung.Natierlech wäert e Sandwich-Konstruktiounspäif mat engem zolitte PVC-Kär op déiselwecht Manéier funktionnéieren wéi eng zolitt Mauerpäif a wier gläich gëeegent fir dës Applikatioun.
Effekt vun Ovalitéit
Ufanks Ovalitéit vun engem Päif wäert de kriteschen Knëppeldrock reduzéieren.2
D'Reduktioun kann berechent ginn andeems de kriteschen Knëppeldrock, Pc, mat engem Korrekturfaktor, C1 multiplizéiert gëtt, dee wéi follegt berechent gëtt:
Fir en ovale Päif mat,
wou: dD = den Ënnerscheed tëscht dem maximalen baussenzegen Duerchmiesser an dem mëttleren baussenzegen Duerchmiesser;an D = den duerchschnëttleche baussenzegen Duerchmiesser Wäerter fir C1 ginn an der folgender Tabell zesummegefaasst:
| Ovalitéit % | Reduktiounsfaktor, C1, op Pc |
| 0 | 1 |
| 1 | 0,91 |
| 2 | 0,84 |
Bedenkt datt dës Reduktiounen op inherent initial Ovalitéit gëlle wéi z'ënnerscheeden vun induzéierter Ovalitéit, dat heescht, wou Ovalitéit duerch eng extern (konstant Belaaschtung) Quell induzéiert gouf, wéi an der Oflenkung, déi duerch Buedembelaaschtungen induzéiert ass, ass d'Päif schonn an engem Zoustand vun elastesche Belaaschtung. , an d'Resistenz géint Knëppel ass vill manner ofgebaut.An dësem Fall gëtt de Korrekturfaktor C2 benotzt wéi an der folgender Tabell uginn:
| Duerchmiesser Deflektioun % | Reduktiounsfaktor, C2, op Pc |
| 0 | 1 |
| 1 | 0,99 |
| 2 | 0,97 |
| 5 | 0,93 |
| 10 | 0,86 |
Kritesch Drock fir PVC Pipe
Déi net ënnerstëtzten Zesummebrochdruck fir Standard PVC, PVC-O a PVC-M Drockleitungen fir eng Rei vun Operatiounsbedéngungen ginn an de folgende Grafike gewisen.
NOTÉIERT: Pipe Mauer deck huet e groussen Afloss op de kriteschen buckling Drock.Dofir hunn PVC-O a PVC-M Päifen net déi gläichwäerteg Resistenz géint net ënnerstëtzten Zesummebroch wéi PVC-U Päifen vun der selwechter Drockklass.
Notizen:
- Sécherheetsfaktor: Kee Sécherheetsfaktor ass an den uewe genannte Grafike agebaut.Initialen ausserhalb oder aner lateral Lasten kënnen den Zesummebrochdrock reduzéieren.
- Vakuum Stabilitéit: Fir PVC-U Päifen, PN 4.5 Zesummebroch Drock fir kuerzfristeg Konditiounen ass 6.1m, an dëser Klass soll net fir Drock Linnen benotzt ginn, déi méiglecherweis negativ Stéierungen ausgesat ginn.PN 6 ass stabil géint voll Vakuum (10m).
Ënnerstëtzt Zesummebroch Drock
Ënnerstëtzung géint Knëppel gëtt duerch Ennbeschränkungen, Armaturen oder speziellen Zweck Verstäerkungsringen an Intervalle ronderëm d'Päif geliwwert.Effektiv Ënnerstëtzung reduzéiert wéi d'Distanz vun engem versteifte Sektioun eropgeet a soll null op enger Distanz vu siwen Duerchmiesser ugesi ginn.
E begruewe Päif kritt Ënnerstëtzung géint Knëppel aus stabile Buedemëmfeld, virausgesat datt se richteg plazéiert a kompaktéiert ass, ouni Leer, ronderëm d'Päif, a kann duerno net ewechgeholl oder ausgeliwwert ginn.Granulär Material soll benotzt ginn.Kies ass am beschten.Grove Sand ass gutt, virausgesat et kann net erausgewäsch ginn.Kompressibel Material wéi Lehmbuedem ass geféierlech.Besonnesch Opmierksamkeet sollt op d'Buedemeigenschaften a Schéierkraaft bezuelt ginn wann iwwerschwemmt.Wann déi gesättegt Schéierkraaft niddereg ass, musse total hydrostatesch Bedéngungen ugeholl ginn.E puer Sands kënnen niddereg naass Schéier hunn (schnell Sand ass en extremt Beispill).
Fir stabile Buedemëmfeld kann den effektiven Knëppeldrock berechent ginn aus:
wou E' de Buedemmodul an MPa ass.Fir Wäerter vun E', kuckt AS / NZS 2566.1
Fir e flaache Begriefnis gëtt voll Ënnerstëtzung net entwéckelt, well d'Buckling kann duerch vertikal Erhiewung vum Buedemdeckel optrieden.AS / NZS 2566.1 spezifizéiert datt fir Cover Héichten manner wéi 0.5m, Pc benotzt ginn fir de Potenzial fir buckling ze evaluéieren.De Buedemofdeckung erfuerderlech fir dës Zort Versoen z'ënnerhalen ass Duerchmiesser ofhängeg, a fir Duerchmiesser méi wéi 500 mm ass et recommandéiert Pc fir Deckele manner wéi een Duerchmiesser ze benotzen.Wou d'Héicht vun der Ofdeckung méi grouss ass wéi oder gläich wéi 0,5 m, soll de méi groussen vun Pc a Pb benotzt ginn.A béide Fäll muss e passende Sécherheetsfaktor agebaut ginn.
Sécherheetsfaktoren
D'Equatioune a grafesch Representatioune virauszesoen tatsächlech Kollapsdrock.Kee Sécherheetsfaktor ass agebaut an d'Designer sollen e passende Faktor entscheeden op Basis vu Servicebedéngungen, Konsequenze vum Versoen a prévisiven Onsécherheet.AS/NZS 2566.1 spezifizéiert e Sécherheetsfaktor vun 2,5 ausser den Designer spezifizéiert eng Alternativ.E méi nidderegen Sécherheetsfaktor sollt nëmme spezifizéiert ginn, wou Konditiounen a Leeschtung mat Vertraue virausgesot kënne ginn.Zum Beispill, an enger Berechnung vun net-ënnerstëtzte Knollen vun engem Päif ënner Vakuum, kann e Faktor vun 1,5 passend sinn.
Foussnoten
1. Fir einfach Mauerleitungen kann dëst aus der Equatioun berechent ginn:
2. Den Effet vun der initialer Ovalitéit kann kompenséiert ginn duerch d'Tatsaach datt d'Steifheet vun Drockleitungen an der Tabell 1a uewen uginn baséiert op der minimaler Wanddicke, déi am AS / NZS 1477 spezifizéiert ass. wäert ëmmer Tmin iwwerschreiden sou datt d'aktuell Steifheit méi héich ass.