ΑΣΚΗΣΗ 3. αγωγού, καθώς και σκαρίφημα της μηκοτομής αυτού. Δίδονται :

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΣΚΗΣΗ 3. αγωγού, καθώς και σκαρίφημα της μηκοτομής αυτού. Δίδονται :"

Αμύντα Βερενίκη Πολίτης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1 ΑΣΚΗΣΗ 3 Η χάραξη κεντρικού συλλεκτήρα ακαθάρτων περνά από τα σημεία Α, Β και Γ με υψόμετρα εδάφους, = = 43 m και = 39 m. Οι αποστάσεις μεταξύ των σημείων είναι = 75 m και = 150 m. Η παροχή σχεδιασμού σε όλο το μήκος του αγωγού είναι = 300. Ζητείται η διαστασιολόγηση του αγωγού, καθώς και σκαρίφημα της μηκοτομής αυτού. Δίδονται : 1) Η διάμετρος του αγωγού ανάντη του σημείου Α είναι 50 cm. 2) Το ελάχιστο βάθος τοποθέτησης του αγωγού είναι ( μετρούμενο από την άντυγα ). 3) Για τους υδραυλικούς υπολογισμούς λάβετε συντελεστή τραχύτητας κατά Manning =0,015. 4) Οι διαθέσιμες διάμετροι εμπορίου παράγονται ανά 10 cm. L AB = 75 m L ΒΓ = 150 m Α Β Ζ A = 43 m Ζ Β = 43 m 2,67 % Γ 4 m Ελάχιστο βάθος άντυγας Ζ Γ = 39 m

2 2 ΛΥΣΗ Σε συνθήκες υποκρίσιμης ροής, η ροή ελέγχεται από τα κατάντη. Αρχίζουμε συνεπώς την διαστασιολόγηση από τα κατάντη. Στην παρούσα όμως άσκηση, όπου χρησιμοποιούνται οι εξισώσεις της ομοιόμορφης ροής, αυτό είναι προαιρετικό. I) Προτεινόμενη λύση για το τμήμα ΒΓ ( s = 2,67 % ) : Αν το επιτρέπουν τα υδραυλικά χαρακτηριστικά της ροής, τοποθέτηση του αγωγού με την κλίση του εδάφους για την ελαχιστοποίηση του όγκου εκσκαφών. Δεδομένου ότι δεν μπορούμε να μειώσουμε τη διάμετρο κάτω από τα 50 cm, ελέγχουμε αρχικά την διάμετρο αυτή. Υπολογισμός παροχετευτικότητας αγωγού D= 50 cm για s = 2,67% = =0,015, D = 0,5m = 0,0267 =, Έλεγχος ποσοστού πληρώσεως ( αερισμός ) =,, = 0,56 οπότε από διάγραμμα = 0,59 < 0,6 ( για αγωγούς από 50 ως 60 cm ) Ο.Κ. Έλεγχος μέγιστης ταχύτητας ( διάβρωση ) = 0,59 οπότε από διάγραμμα =,

3 3 v= 0,875 =0,5 =, < =0,535 Έλεγχος ελάχιστης ταχύτητας ( αυτοκαθαρισμός ) =, =, =, >, O.K. Έλεγχος κρισιμότητας, για λύματα = 0,59 =0,5 =, =+ =0,295 =, v = 2,38 =, > 0, O.K. (Υποκρίσιμη ως ελαφρώς υπερκρίσιμη.) Σημειώσεις Αν v > v Μειώστε την κλίση Aν v < v, Αυξήστε την κλίση Αν <0,5 Μειώστε την κλίση Αν >, τότε μπορείτε είτε να αυξήστε την κλίση ( μέχρι να πιάσετε το v ), ή να αλλάξετε διάμετρο.

4 4 IΙ) Προτεινόμενες λύσεις για το τμήμα ΒΓ Λύση 1 Υιοθέτηση κλίσης αγωγού s = 2,67% και στο τμήμα ΑΒ. Σε αυτήν την περίπτωση ο αγωγός έχει ενιαία διάμετρο D = 50 cm. L AB = 75 m L ΒΓ = 150 m Α Β Ζ A = 43 m Ζ Β = 43 m 4 m 2,67 % Γ 4 m Ελάχιστο βάθος άντυγας Ζ Γ = 39 m Αγωγός ακαθάρτων D = 0,50 m 4 m Η εν λόγω λύση, ελαχιστοποιεί τη διάμετρο του αγωγού, αλλά μεγιστοποιεί τον όγκο εκσκαφών. Λύση 2 Υιοθέτηση ελάχιστης επιτρεπτής κλίσης στο τμήμα ΑΒ. Έλεγχος παροχετευτικότητας αγωγού D = 50 cm για ελάχιστη κλίση.

5 5, = v, D = 0,5 m v, =0,56 =, Αύξηση διαμέτρου αλλά πόσο; < =, Από ότι φαίνεται θα είναι πάνω από τα 60 cm, οπότε : max = 0,7 οπότε από διάγραμμα max = 0,7 = 0,3, = 0,429, = v,, = 0,429 v, =0,56 =, = > άρα σωστά επέλεξα max = 0,7 Υπολογισμός ελάχιστης κλίσης = v, D 4 D = 1 m = 4,48 * =0,015 v, =0,56 ( ύ )

6 6 Όπως έχουμε αναφέρει, κλίσεις μικρότερες του 1 δεν είναι εύκολα υλοποιήσιμες κατασκευαστικά και μπορεί να δημιουργηθούν προβλήματα ( στο μέλλον ), λόγω διαφορικών καθιζήσεων. Συνεπώς υιοθετούμε κλίση = 1 και έχουμε τη δυνατότητα να μειώσουμε τη διάμετρο του αγωγού. Υπολογισμός νέας διαμέτρου max = 0,7, γιατί δεν αναμένω να είναι η διάμετρος μικρότερη από τα 60 cm οπότε από διάγραμμα max = 0,7 = 0,3, = 0,429 = =, = 0,429 = 0,001 =0,015 =, =

7 7 Σε αυτήν την περίπτωση, τα χαρακτηριστικά της ροής στο τμήμα ΑΒ έχουν ως ακολούθως : = D=0,9 m = 0,001 =0,015 v = =, =, Έλεγχος μεγίστου ποσοστού πληρώσεως ( περιμένω ότι τηρείται ) =,, = 0,605 οπότε από διάγραμμα = 0,63 < 0,7 O.K. Έλεγχος μέγιστης ταχύτητας ( περιμένω ότι τηρείται ) = 0,63 οπότε από διάγραμμα v v =0,9 v = 0,780 =, < ( για λύματα ) O.K. Έλεγχος ελάχιστης ταχύτητας ( περιμένω ότι τηρείται, διότι, s > 4,8 * ) =, >,=, ( για λύματα )

8 8 Έλεγχος κρισιμότητας ( περιμένω ότι τηρείται ) =0,63 0,9=0,567 =+ =0,567+, =0,592, =,, = 0,958 > 0,5 O.K. (Μάλιστα επειδή είναι μεγαλύτερο του 0,75, είναι αυστηρά υποκρίσιμη ροή.) Δεδομένου ότι η διάμετρος του αγωγού κατάντη του σημείου Β δεν μπορεί να είναι μικρότερη της ανάντη, υιοθετούμε D = 90 cm και για το τμήμα ΒΓ. Σε αυτήν την περίπτωση, η μηκοτομή του αγωγού έχει ως ακολούθως : L AB = 75 m L ΒΓ = 150 m Α Β Ζ A = 43 m D = 90 cm Ζ Β = 43 m 0,075 m 2,67 % Γ 4 m Ελάχιστο βάθος άντυγας S = 1 D = 90 cm Ζ Γ = 39 m Η κλίση του τμήματος ΒΓ του αγωγού είναι : = (, ) ( ) =43 = 0,0262 =39 =, %

9 9 Έλεγχος των χαρακτηριστικών της ροής στο τμήμα ΒΓ = D=0,9 m = 0,0262 =0,015 =, v = =, Έλεγχος ποσοστού πληρώσεως ( αερισμός ) =,, = 0,12 οπότε από διάγραμμα = 0,26 < 0,7 O.K. Έλεγχος μέγιστης ταχύτητας ( διάβρωση ) = 0,26 οπότε από διάγραμμα v v =0,57 v = 4,00 =, < Ο.Κ. ( για λύματα ) Έλεγχος ελάχιστης ταχύτητας ( αυτοκαθαρισμός ) =, >,=, ( για λύματα ) O.K.

10 10 Έλεγχος κρισιμότητας =+ =0,26 0,9=0,234 =0,234+,, =0,5 = 0,468 0,5 Ελαφρώς υπερκρίσιμη ροή Γενικά αποδεκτή λύση (βλέπε και σημειώσεις παρακάτω) Σημειώσεις Επισημαίνεται ότι η δεύτερη λύση ελαχιστοποιεί τον όγκο εκσκαφών, αλλά μεγιστοποιεί τη διάμετρο του αγωγού. Ενδιάμεσες λύσεις είναι δυνατές, όπου κανείς χρησιμοποιεί για το τμήμα ΑΒ > και οδηγείται σε διάμετρο D < 90 cm. (Δοκιμάστε μόνοι σας). Τέλος, αν οι συνθήκες ή κρισιμότητας δεν τηρούνται για το τμήμα ΒΓ, θα πρέπει να αυξήσουμε την κλίση στο τμήμα ΑΒ ώστε να μειωθεί η κλίση στο τμήμα ΒΓ ( βλ. σχήμα ). (Δοκιμάστε μόνοι σας. )

Σχετικά έγγραφα

Ειδικά κεφάλαια δικτύων αποχέτευσης

Ειδικά κεφάλαια δικτύων αποχέτευσης (συναρμογές, προβλήματα μεγάλων και μικρών ταχυτήτων) Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών & Θαλάσσιων Έργων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προβλήματα