Συστήματα σωλήνων τεχνολογίας Flowtite Τεχνικά χαρακτηριστικά
1 Διαδικασία παραγωγής 3 2 Πολυστρωματική επικόλληση σωλήνα 4 3 Οφέλη του προϊόντος 4 Χαρακτηριστικά & οφέλη... 4 4 Εφαρμογές 5 5 Πρότυπα απόδοσης 6 5.1 ASTM... 6 5.2 AWWA... 6 5.3 Πρότυπα ISO και EN... 6 5.4 Πρώτες ύλες δοκιμών ελέγχου... 6 5.5 Τελικοί σωλήνες... 7 5.6 Δοκιμές καταλληλότητας... 7 6 Σχεδιασμός υπόγειου συστήματος σωλήνων 6.1 Σύνοψη... 6.2 Άνωση... 12 6.3 Υδροστατική δοκιμή... 12 6.4 Υδραυλικό πλήγμα... 12 6.5 Τιμές φέρουσας ικανότητας... 13 6.6 Ταχύτητα ροής... 13 6.7 Αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία... 13 6.8 Αναλογία Poisson... 13 6.9 Θερμοκρασία... 13 6. Θερμικός συντελεστής... 13 6. Συντελεστές ροής... 14 6.12 Αντοχή στην απόξεση από φερτά υλικά... 14 6.13 Εξωτερική πίεση αστοχίας... 14 6.14 Υδραυλικά χαρακτηριστικά... 14 6.15 Ροή υγρού... 14 7 Σειρά προϊόντων 16 7.1 Δείκτες ακαμψίας... 16 7.2 Πίεση... 17 7.3 Μήκη... 17 8 Συναρμογή σωλήνων 17 Λοιπά συστήματα συναρμογής... 18 9 Επιλογή ταξινόμησης σωλήνων 20 Γενική εγκατάσταση 22 Παράρτημα A / Περιβαλλοντικός οδηγός για σωλήνες 30 2
1 Διαδικασία παραγωγής 01 Οι σωλήνες FLOWTITE κατασκευάζονται με τη χρήση της διαδικασίας συνεχούς περιέλιξης που αποτελεί την τελευταία λέξη της τεχνολογίας στην παραγωγή υαλοπλισμένων πλαστικών σωλήνων GRP. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη χρήση συνεχούς περιφερειακού οπλισμού από υαλονήματα. Για ένα σωλήνα πίεσης ή ένα υπόγειο αγωγό, η κύρια πίεση ασκείται περιφερειακά. Άρα η ενσωμάτωση συνεχούς οπλισμού προς αυτή τη διεύθυνση έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός προϊόντος με υψηλότερη απόδοση σε χαμηλότερο κόστος. Χρησιμοποιώντας τεχνολογία που έχει αναπτυχθεί από ειδικούς στον τομέα των υλικών, δημιουργείται μια πολύ συμπιεσμένη πολυστρωματική επικόλληση (laminate) που μεγιστοποιεί τα οφέλη των τριών πρώτων υλών. Ενσωματώνονται τόσο συνεχή όσο και ασυνεχή κορδόνια υαλονήματος για υψηλή περιφερειακή ισχύ και αξονικό οπλισμό. Μια ενισχυτική στρώση από χαλαζιακή άμμο τοποθετείται κοντά στον ουδέτερο άξονα στον πυρήνα, για να παράσχει ακαμψία προσδίδοντας επιπρόσθετο πάχος. Με το σύστημα διπλής τροφοδοσίας ρητίνης της τεχνολογίας FLOWTITE πραγματοποιείται επίστρωση μιας ειδικής εσωτερικής επένδυσης από ρητίνη για εξαιρετικά διαβρωτικές εφαρμογές, ενώ χρησιμοποιείται μια τυπική ρητίνη για την εξωτερική επιφάνεια της επικόλλησης. Αξιοποιώντας τη διαδικασία περιέλιξης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν κι άλλα υλικά όπως στρώματα γυαλιού ή πολυεστέρα, προκειμένου να βελτιωθεί η χημική αντοχή στην απόξεση από φερτά υλικά, καθώς και το φινίρισμα του σωλήνα. Για να διασφαλιστεί μια σταθερή υψηλή ποιότητα προϊόντων, είναι σημαντικός ο ακριβής έλεγχος της κατασκευής. Το μηχάνημα περιέλιξης νήματος FLOWTITE αποτελεί την τελευταία λέξη της τεχνολογίας και την πλέον προηγμένη μέθοδο δημιουργίας σωλήνων υαλονήματος. Με απλά λόγια, η μηχανή παραγωγής αποτελείται από ένα συνεχή μανδύα με χαλύβδινο ιμάντα συνεχούς περιέλιξης που υποστηρίζεται από δοκούς κυλινδρικού σχήματος. Καθώς οι δοκοί περιστρέφονται, η τριβή έλκει και περιστρέφει το χαλύβδινο ιμάντα, ενώ ένας κυλινδρικός τριβέας επιτρέπει την κατά μήκος κίνηση του ιμάντα έτσι, ώστε ολόκληρος ο μανδύας να κινείται συνεχόμενα ακολουθώντας μια σπειροειδή διαδρομή προς την διάταξη εξόδου. Καθώς ο μανδύας περιστρέφεται, επαλείφει όλα τα σύνθετα υλικά, η ποσότητα των οποίων έχει μετρηθεί με ακρίβεια. Ηλεκτρονικοί αισθητήρες πραγματοποιούν συνεχείς μετρήσεις και αναφορά των παραμέτρων παραγωγής με αποτέλεσμα τα διάφορα συστήματα τροφοδότησης να εφαρμόζουν τη σωστή ποσότητα υλικού. Με τον τρόπο αυτό διασφαλίζεται η εφαρμογή της απαιτούμενης ποσότητας υλικού για την κατασκευή των διαφόρων στρώσεων κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Αρχικά, εφαρμόζεται το φιλμ αποδέσμευσης από το καλούπι, το οποίο ακολουθείται από υαλονήματα διαφόρων σχημάτων και μοτίβων, τα οποία ενσωματώνονται σε μια μήτρα πολυεστερικής ρητίνης. Οι δομικές στρώσεις αποτελούνται μόνο από γυαλί και ρητίνη, ενώ η βασική στρώση περιλαμβάνει καθαρό πυρίτιο. Η συνεχής εφαρμογή αυτών των υλικών πάνω στο μανδύα οδηγεί στο σχηματισμό του σωλήνα. Μετά από το σχηματισμό του σωλήνα στο μανδύα, διεξάγεται η σκλήρυνσή του και μεταγενέστερα η κοπή του στο απαιτούμενο μήκος. Τα άκρα της διατομής του σωλήνα προσαρμόζονται έτσι, ώστε να ταιριάζουν με τη σύνδεση. Φιλμ απελευθέρωσης Κλωβός δεσμών υαλονημάτων Υαλόνημα Δισκοπρίονο Άμμος & ασυνεχές υαλόνημα Μηχανή περιέλιξης Περιοχή σκλήρυνσης Υπολογιστής & πίνακας ελέγχου Δοσομετρικές αντλίες Επιφανειακή στρώση Τελικός σωλήνας Ημερήσια δεξαμενή Κύρια δεξαμενή 3
2 Πολυστρωματική επικόλληση σωλήνα Οι βασικές πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των σωλήνων είναι η ρητίνη, οι ίνες υάλου (υαλονήματα) και η πυριτική άμμος. Χρησιμοποιούνται ορθοφθαλικές πολυεστερικές ρητίνες, καθώς εξασφαλίζουν καλή απόδοση για τις περισσότερες εφαρμογές. Μόνο οι εγκεκριμένες πρώτες ύλες της FLOWTITE μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή των σωλήνων FLOWTITE. 3 Οφέλη του προϊόντος Η τεχνολογία FLOWTITE κατάφερε να εισαγάγει στην αγορά ένα προϊόν που μπορεί να παράσχει οικονομικές, μακροπρόθεσμες λύσεις για τις σωληνώσεις πελατών σε όλο τον κόσμο. Τα πολυάριθμα χαρακτηριστικά και οφέλη του προϊόντος συνδυάζονται έτσι, ώστε να παράσχουν μια εγκατάσταση άριστης ποιότητας και ένα βέλτιστο κόστος καθ όλη τη διάρκεια της ζωής της εγκατάστασης. Εξωτερικές στρώσεις Πηρύνας Εσωτερική στρώση Το παραπάνω σχήμα αποτελεί μια τυπική εγκάρσια διατομή ενός σωλήνα που έχει κατασκευαστεί με επικόλληση. Αυτή η εγκάρσια διατομή, καθώς και ο τρόπος επίστρωσης και εφαρμογής διαφορετικών πρώτων υλών ενδέχεται να διαφέρει ανάλογα με την εφαρμογή, στην οποία θα χρησιμοποιηθεί ο σωλήνας. Η αρχή της συνεχούς διαδικασίας παραγωγής επιτρέπει την κατασκευή σωλήνων διαμέτρου DN 300 έως DN 4000 mm. Διατίθενται διάμετροι DN 0- DN 250 σε τυπικά μήκη 6 m. Χαρακτηριστικά & οφέλη Αντοχή στη διάβρωση Μεγάλη, αποδοτική διάρκεια ζωής Δεν απαιτούνται επενδύσεις, επαλείψεις, καθοδική προστασία,προστατευτικοί επίδεσμοι ή άλλες μορφές αντιδιαβρωτικής προστασίας Χαμηλό κόστος συντήρησης Υδραυλικά χαρακτηριστικά που παραμένουν ουσιαστικά αμετάβλητα με την πάροδο του χρόνου Μικρό βάρος (1/4 του βάρους των σωλήνων από ελατό σίδηρο, 1/ του βάρους των σωλήνων από σκυρόδεμα) Χαμηλό κόστος μεταφοράς (δυνατότητα φωλιάσματος) Δεν απαιτείται η χρήση δαπανηρού εξοπλισμού για το χειρισμό των σωλήνων Μεγάλα τυπικά μήκη (6, 12 και 18 μέτρων) Μικρότερος αριθμός εξαρτημάτων συναρμογής για μείωση του χρόνου εγκατάστασης Η μεταφορά περισσότερων σωλήνων ανά φορτίο συνεπάγεται χαμηλότερο κόστος παράδοσης Κορυφαία υδραυλικά χαρακτηριστικά Εξαιρετικά λεία εσωτερική διάμετρος Συντελεστής ροής Hazen-Williams που ανέρχεται σε C = 150 κατά προσέγγιση Η χαμηλή απώλεια τριβής συνεπάγεται μικρότερη ενέργεια άντλησης και χαμηλότερο λειτουργικό κόστος Ο συντελεστής Manning ισούται με n = 0,0 Ο ελάχιστος σχηματισμός καθιζήσεων συμβάλει στην επίτευξη χαμηλότερου κόστος καθαρισμού Εξαιρετική αντοχή στην απόξεση από φερτά υλικά Σύνδεση FLOWTITE ακριβείας με σύστημα ελαστομερών παρεμβυσμάτων REKA Στεγανές, αποδοτικές συνδέσεις για την εξάλειψη της διείσδυσης ή/και της διαρροής Εύκολη συναρμογή, μείωση του χρόνου εγκατάστασης Δυνατότητα προσαρμογής σε μικρές αλλαγές της κατεύθυνσης του αγωγού ή σε περίπτωση διαφορικών καθιζήσεων χωρίς να απαιτούνται επιπρόσθετα εξαρτήματα Ευέλικτη παραγωγική διαδικασία Είναι δυνατή η κατασκευή σωλήνων με προσαρμοσμένη διάμετρο, για τη διασφάλιση της μέγιστης παροχής με ευκολία εγκατάστασης για έργα εισαγωγής αγωγού επένδυσης (slip-lining) 4
4 Εφαρμογές 01 Είναι δυνατή η κατασκευή σωλήνων με προσαρμοσμένο μήκος, για την παροχή μέγιστης ευελιξίας που επιτρέπει την απευθείας υπόγεια εγκατάστασή τους ή την εισαγωγή τους μέσα σε άλλους αγωγούς Σχεδιασμός σωλήνων προηγμένης τεχνολογίας Πολλαπλές κατηγορίες πίεσης και ακαμψίας έτσι, ώστε να πληρούν τα εκάστοτε κριτήρια σχεδιασμού Η χαμηλότερη ταχύτητα κύματος που επιδεικνύουν σε σχέση με την ταχύτητα που παρουσιάζουν σωληνώσεις από άλλα υλικά συνεπάγεται χαμηλότερο κόστος, όταν πραγματοποιείται σχεδιασμός για την αποφυγή φαινομένων υδραυλικού πλήγματος Υψηλή και σταθερή ποιότητα προϊόντων σε παγκόσμιο επίπεδο, η οποία πληροί αυστηρά πρότυπα απόδοσης (ASTM, AWWA, DIN-EN, κ.α.) Οι σωλήνες GRP τεχνολογίας FLOWTITE μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια πληθώρα εφαρμογών συμπεριλαμβανομένων των εξής: Μεταφορά και διανομή ύδατος (πόσιμο και μη επεξεργασμένο νερό) Αποχετευτικά συστήματα συλλογής και υποθαλάσσιας εκροής που πληρούν τα πρότυπα υγιεινής Συλλέκτες όμβριων Υδροηλεκτρικοί αγωγοί μεταφοράς υπό πίεση Εφαρμογές αγωγών εισροής και εκροής θαλασσινού νερού Αγωγή μεταφοράς νερού ψύξης, συμπληρωματικοί αγωγοί και αγωγοί εκροής για σταθμούς παραγωγής ενέργειας Βιομηχανικές εφαρμογές Επί τόπου εισαγωγή αγωγών επένδυσης 5
5 Πρότυπα απόδοσης Τα συστήματα σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE πιστοποιούνται σύμφωνα με μια πληθώρα εθνικών και διεθνών προτύπων. Τα πρότυπα που αναπτύχθηκαν από τους φορείς ASTM, AWWA, καθώς και τα τελευταία πρότυπα ISO και EN εφαρμόζονται σε πολλές εφαρμογές σωληνώσεων από ίνες υάλου συμπεριλαμβανομένης της υγειονομικής μεταφοράς λυμάτων, όμβριων και βιομηχανικών αποβλήτων. Κοινό σημείο όλων των προτύπων είναι ότι τεκμηριώνονται βάσει της απόδοσης του εκάστοτε προϊόντος. Αυτό σημαίνει ότι καθορίζεται η απαιτούμενη απόδοση και έλεγχος του σωλήνα. Η εποπτεία και δοκιμή δειγμάτων που έχουν ληφθεί από αποχετευτικούς σωλήνες που βρίσκονταν σε λειτουργία για σχεδόν 24 έτη απέδειξε ότι οι σωλήνες αυτοί βρίσκονταν σε άψογη κατάσταση. Αυτό σε συνδυασμό με την ανάλυση των δεδομένων χρόνου-αστοχιών που κυμαίνεται από λίγες ώρες έως και 28 έτη, καθώς επίσης και ο τρόπος που σχετίζονται με την τυποποιημένη μέθοδο και ανάλυση παλινδρόμησης δείχνουν ότι τα περιθώρια ασφαλείας είναι υψηλότερα από τα αναμενόμενα με δυνατότητα παρέκτασης έως και 150 ετών. 5.1 ASTM Σήμερα, χρησιμοποιούνται πολλά πρότυπα προϊόντων ASTM, τα οποία εφαρμόζονται σε έναν αριθμό εφαρμογών σωληνώσεων από ίνες υάλου. Όλα τα πρότυπα των προϊόντων ισχύουν για σωλήνα με διάμετρο μεταξύ 200 mm και 3600 mm και απαιτούν εύκαμπτες συναρμογές, προκειμένου να διασφαλιστεί η αντοχή στην υδροστατική πίεση σε εγκαταστάσεις (κατά ASTM D4161) που προσομοιώνουν ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Αυτά τα πρότυπα συνεπάγονται πολλές απαιτητικές πιστοποιήσεις και ποιοτικές δοκιμές ελέγχου. Τα πρότυπα ASTM είναι τα εξής: Αποχετευτικοί αγωγοί βαρύτητας ASTM D3262 Σωλήνες πίεσης ASTM D3517 Αποχετευτικοί σωλήνες πίεσης ASTM D3754 5.2 AWWA To AWWA C950 αποτελεί ένα από τα πιο περιεκτικά πρότυπα προϊόντων που αφορούν στους σωλήνες από ίνες υάλου. Αυτό το πρότυπο που αφορά εφαρμογές νερού υπό πίεση θέτει υψηλές απαιτήσεις για τους σωλήνες και τις συνδέσεις τους, δίνοντας έμφαση τις δοκιμές ελέγχου ποιότητας και τις δοκιμές καταλληλότητας πρωτοτύπων προϊόντων. Όπως τα πρότυπα ASTM, πρόκειται για ένα πρότυπο μέτρησης της απόδοσης των προϊόντων. Με βάση το πρότυπο AWWA έχει εκδοθεί ένα εγχειρίδιο, το M-45, το οποίο περιλαμβάνει αρκετά κεφάλαια σχετικά με το σχεδιασμό των σωλήνων GRP που προορίζονται τόσο για υπόγειες όσο και για υπέργειες εγκαταστάσεις. Τα έγγραφα που έχουν αναπτυχθεί με βάση το πρότυπο AWWA είναι τα εξής: Εγχειρίδιο AWWA C950 περί υαλοπλισμένων σωλήνων πίεσης Εγχειρίδιο AWWA M-45 περί σχεδιασμού υαλοπλισμένων σωλήνων 5.3 Πρότυπα ISO και EN Σήμερα, χρησιμοποιούνται ορισμένα πρότυπα στην Ε. Ε., όπως αυτά που έχουν αναπτυχθεί από το πρότυπο BSI (BS 5480), DIN (DIN 16868) και AENOR (UNE 53323-EX). Όλα αυτά τα πρότυπα θα αντικατασταθούν από το αποτέλεσμα των εργασιών που διεξάγει ο ευρωπαϊκός οργανισμός σε αυτόν τον τομέα. Τα EN 1796 και EN 14632 αποτελούν τα έγγραφα που αφορούν σε εφαρμογές νερού και αποχετεύσεων, τα οποία θα αντικαταστήσουν βραχυπρόθεσμα τα υφιστάμενα πρότυπα στην Ευρώπη. Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO) έχει εκδώσει δύο πρότυπα; το ISO 467 που αφορά σε εφαρμογές ύδρευσης και αποχέτευσης και το ISO 639 που αφορά σε εφαρμογές υδροσωλήνων. Η Amiantit συμμετέχει στην ανάπτυξη όλων αυτών των προτύπων με αντιπροσώπους σε όλους τους παγκόσμιους οργανισμούς εξασφαλίζοντας με αυτό τον τρόπο ότι οι απαιτήσεις απόδοσης θα συμβάλλουν στην παραγωγή αξιόπιστων προϊόντων. 5.4 Πρώτες ύλες δοκιμών ελέγχου Οι πρώτες ύλες αποστέλλονται μαζί με σχετική πιστοποίηση από τον προμηθευτή, όπου αποδεικνύεται η συμμόρφωσή τους με τις προδιαγραφές ποιότητας τεχνολογίας FLOWTITE. Επιπλέον, όλες οι πρώτες ύλες υπόκειται σε δειγματοληπτικούς ελέγχους και ελέγχους πιστοποίησης πριν από τη χρήση τους. Αυτές οι δοκιμές εξασφαλίζουν ότι τα υλικά των σωλήνων πληρούν τις προδιαγεγραμμένες απαιτήσεις. Οι πρώτες ύλες θα πρέπει, σύμφωνα με τις προδιαγραφές ποιότητας της FLOWTITE, να έχουν πιστοποιηθεί, ώστε η απόδοση τους να είναι μακροπρόθεσμη και να κρίνονται συνεπώς κατάλληλες για χρήση στη διαδικασία παραγωγής και στην κατασκευή του τελικού προϊόντος. Οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των σωλήνων είναι: Γυαλί Ρητίνη Καταλύτης Χαλαζιακή άμμος Επιταχυντής Μόνο οι πρώτες ύλες που πληρούν τις απαιτήσεις της τεχνολογίας FLOWTITE μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή των σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE. Γυαλί Το γυαλί καθορίζεται σε tex που ισούται με βάρος σε γραμμάρια/00 μέτρα Συνεχής κυκλική περιέλιξη δέσμης υαλονημάτων Συνεχής δέσμη υαλονημάτων με διαφορετικές τιμές tex για την κατασκευή των σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE Κοπή της δέσμης υαλονημάτων απευθείας στη μηχανή για την παροχή για παροχή ισχύος σε διαφορετικές κατευθύνσεις. 6
Ρητίνη Χρησιμοποιείται μόνο πιστοποιημένη ρητίνη για τη διαδικασία περιέλιξης. Συνήθως παραδίδεται σε βαρέλια ή χύμα. Η ρητίνη προετοιμάζεται σε ημερήσιες δεξαμενές στο μηχάνημα περιέλιξης. Η κανονική θερμοκρασία εφαρμογής είναι 25 C. Η ρητίνη αποστέλλεται από τον παραγωγό και πριν από τη χρήση της ενδέχεται να αναμειχθεί στο μηχάνημα περιέλιξης με στυρένιο, προκειμένου να επιτευχθεί το απαιτούμενο και αποδεκτό ιξώδες, όπως ορίζεται από την τεχνολογία FLOWTITE. Καταλύτης Η κατάλληλη ποσότητα καταλύτη προσμειγνύεται με ρητίνη για τη σκλήρυνση του μείγματος πριν από την εφαρμογή στον κυλινδρικό μανδύα περιέλιξης. Χρησιμοποιούνται μόνο εγκεκριμένοι καταλύτες κατά τη διαδικασία παραγωγής των σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE. Χαλαζιακή άμμος Προστίθεται άμμος στον πυρήνα του σωλήνα και την εσωτερική στρώση των συνδέσμων. Η πυριτική άμμος ως πρώτη ύλη πρέπει να πληροί τις προδιαγραφές της FLOWTITE και να φέρει ταυτόχρονα πιστοποίηση. Επιταχυντής Ένας επιταχυντής αναμειγνύεται με τη ρητίνη που φυλάσσεται σε ημερήσιες δεξαμενές. Διατίθεται από τους παραγωγούς σε διαφορετικές συγκεντρώσεις και μπορεί να διαλυθεί με στυρένιο, προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη συγκέντρωση για την κατασκευή των σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE. Φυσικές ιδιότητες Η περιφερειακή και αξονική ικανότητα φορτίου των σωλήνων επαληθεύονται με ελέγχους. Επίσης, διεξάγονται δοκιμές παραμορφώσεων των σωλήνων. Όλες αυτές οι δοκιμές διεξάγονται σε τακτική βάση σύμφωνα με το εγχειρίδιο ποιότητας της FLOWTITE. Επιπλέον, επαληθεύεται η κατασκευή και η σύνθεση των σωλήνων. 5.5 Τελικοί σωλήνες Όλοι οι σωλήνες υπόκεινται στους ακόλουθους ελέγχους: Οπτικός έλεγχος Σκληρότητα Barcol Πάχος τοιχώματος Μήκος διατομής Διάμετρος Υδροστατική δοκιμή στεγανότητας σε διπλή από την ονομαστική πίεση (PN6 και πάνω)! Σημείωση: Η πίεση και οι διάμετροι εξαρτώνται από την υδροστατική δοκιμή Σε τυχαία σειρά, διεξάγονται οι ακόλουθοι έλεγχοι: Ακαμψία σωλήνα Κάμψη χωρίς βλάβη ή δομική αστοχία Αντοχή σε αξονικό και περιφερειακό εφελκυσμό Συνολική σύνθεση με επικόλληση 5.6 Δοκιμές καταλληλότητας Ένα κοινό στοιχείο όλων των προτύπων αποτελεί η ανάγκη για συμμόρφωση όλων των κατασκευαστών σωλήνων με τις ελάχιστες απαιτήσεις απόδοσης των προτύπων. Στην περίπτωση των σωλήνων GRP, υπάρχουν βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες ελάχιστες απαιτήσεις απόδοσης. Οι πιο σημαντικές απαιτήσεις, οι οποίες καθορίζονται εν γένει σε όλα τα προαναφερθέντα πρότυπα, αφορούν στα χαρακτηριστικά των συνδέσμων, την αρχική κάμψη του δακτυλίου, τη μακροπρόθεσμη κάμψη του δακτυλίου, τη μακροπρόθεσμη αντοχή σε διάβρωση από πίεση ή εφελκυσμό. Οι σωλήνες και τα συστήματα συνδέσεων τεχνολογίας FLOWTITE έχουν υποβληθεί σε αυστηρούς ελέγχους συμμόρφωσης με τα προδιαγεγραμμένα πρότυπα. Μακροπρόθεσμοι έλεγχοι Τα πρότυπα για τους υαλοπλισμένους σωλήνες στηρίζονται στην παραδοχή ότι, όταν οι σωλήνες εκτίθενται σε τάσεις εφελκυσμού, το υλικό υφίσταται αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες του. Ο σχεδιασμός του προϊόντος βασίζεται συνήθως στις προβλεπόμενες τιμές αντοχής του υλικού που παρεκτείνονται σε 50 έτη. Προκειμένου να προσδιοριστούν οι μακροπρόθεσμες ιδιότητες του σωλήνα, προετοιμάζονται και υποβάλλονται σε έλεγχο τουλάχιστον 18 δοκίμια. Για την αξιολόγηση απαιτείται αστοχία στα πλαίσια.000 ωρών με μια αποδεκτή διασπορά στο χρόνο. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν αξιολογούνται με βάση μια διλογαριθμική κλίμακα και, στη συνέχεια, παρεκτείνονται σε 50 έτη. Με την πάροδο των ετών συλλέχθηκε ένας σημαντικός αριθμός αποτελεσμάτων βάσει ελέγχων που διεξήχθηκαν κατά το πρότυπο ASTM. Πρόσφατα, έχουν αναλυθεί πάνω από 600 σημεία δεδομένων με τη σχέση χρόνουαστοχιών να κυμαίνεται από λίγες ώρες έως και 28 έτη. Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε μια ενδιαφέρουσα διγραμμική συμπεριφορά, κι όχι την ευθεία γραμμή παλινδρόμησης που προβλέπεται από μια βάση δεδομένων μικρότερου μεγέθους. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η τυποποιημένη μέθοδος είναι στην πραγματικότητα αρκετά συντηρητική και ότι με αυτές τις επιπρόσθετες πληροφορίες τα περιθώρια ασφαλείας είναι υψηλότερα από τα αναμενόμενα με δυνατότητα παρέκτασης έως και 150 ετών. Συνεπώς, οι σωλήνες GRP τεχνολογίας FLOWTITE συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις ορισμένων φορέων που απαιτούν διάρκεια ζωής που υπερβαίνει τα 0 έτη. Δοκιμές αντοχής σε εφελκυσμό AΜια μοναδική και σημαντική απαίτηση απόδοσης των σωλήνων βαρύτητας GRP που χρησιμοποιούνται σε αποχετευτικές εφαρμογές αποτελεί ο χημικός έλεγχος του σωλήνα σε συνθήκες παραμόρφωσης ή εφελκυσμού. Για τη διεξαγωγή αυτής της δοκιμής σε τάσεις εφελκυσμού απαιτείται ένας ελάχιστος αριθμός 18 δοκιμίων, τα οποία θα εκτεθούν σε διάφορα επίπεδα συνεχούς παραμόρφωσης. Στη συνέχεια, οι ίδιοι δακτύλιοι μετά από την αναστροφή της εσωτερικής επιφάνειας εκτίθενται σε 1,0 N (5% κατά βάρος) θειικού οξέος. Με τον τρόπο αυτό πραγματοποιείται προσομοίωση των συνθηκών μιας υπόγειας σηπτικής δεξαμενής. Έχει αποδειχθεί ότι αυτή η 7
προσομοίωση είναι αντιπροσωπευτική των χειρότερων συνθηκών αποχετευτικού δικτύου, συμπεριλαμβανομένων αυτών που αντιμετωπίστηκαν στη Μέση Ανατολή, όπου εγκαταστάθηκαν επιτυχώς πολλοί σωλήνες FLOWTITE. Πραγματοποιείται υπολογισμός της σχέσης χρόνουαστοχιών (διαρροής) για κάθε δείγμα. Η ελάχιστη αστοχία παραμόρφωσης που έχει παρεκταθεί σε 50 έτη με τη χρήση μιας ανάλυσης παλινδρόμησης ελάχιστων τετραγώνων των δεδομένων αστοχίας, πρέπει να ισούται με τις τιμές που εμφανίζονται για κάθε δείκτη ακαμψίας σύμφωνα με το πρότυπο. Η τιμή που επιτεύχθηκε σχετίζεται, στη συνέχεια, με το σχεδιασμό των σωλήνων, προκειμένου να καταστεί δυνατή η πρόβλεψη των περιορισμών ασφαλούς εγκατάστασης για σωλήνες GRP που χρησιμοποιούνται για αυτού του είδους την υπηρεσία. Τυπικά, πρόκειται για μακροπρόθεσμη ενδοεδάφια παραμόρφωση 5%. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM η ελάχιστη τιμή αντιδιαβρωτικής αντοχής σε δυνάμεις εφελκυσμού πρέπει να είναι: Δείκτες ακαμψίας S CV. Εφελκυστικές τάσεις SCV., % SN 2500 SN 5000 SN 000.49 (t/d).41 (t/d).34 (t/d) Πίνακας 5-1 Ελάχιστη τιμή αντοχής σε εφελκυστικές τάσεις Ταινία ρητίνης και στεγανοποιητικό Διάλυμα δοκιμής Ράβδος με σπείρωμα Χαλύβδινο κανάλι Ελαστική ράβδος ¼ Δοκίμιο Εύκαμπτο φράγμα Ελαστική ράβδος ¼ Σχήμα 5-1 Συσκευή δοκιμής για αντοχής σε εφελκυστικές τάσεις Η τιμή αντοχής σε δυνάμεις εφελκυσμού που έχει προβλεφθεί για τα επόμενα πενήντα έτη όπως δημοσιεύθηκε από τη FLOWTITE ισούται με 0,67%. % τάσεις εφελκυσμού,0 8,0 6,0 4,0 Βάση υδροστατικού σχεδιασμού (Hydrostatic Design Basis - HDB) Άλλη μια σημαντική δοκιμή πιστοποίησης είναι ο καθορισμός της βάσης υδροστατικού σχεδιασμού (HDB). Με αυτή τη δοκιμή πραγματοποιείται έλεγχος της υδροστατικής πίεσης, προκειμένου να διαπιστωθεί η αστοχία (διαρροή) των δειγμάτων σωλήνων που εκτίθενται σε υψηλά, σταθερά επίπεδα πίεσης. Όπως και στη δοκιμή αντοχής σε τάσεις εφελκυσμού, τα αποτελέσματα αξιολογούνται βάσει μιας διλογαριθμικής κλίμακας για πίεση (ή περιφερειακή τάση εφελκυσμού) έναντι της σχέσης χρόνου-αστοχιών και, στη συνέχεια, παρεκτείνονται σε 50 έτη. Η πίεση αποτυχίας (παραμόρφωση) που έχει παρεκταθεί σε 50 έτη, η οποία ονομάζεται βάση υδροστατικής σχεδίασης (παραμόρφωσης) ή HDB, πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την κατηγορία πίεσης (παραμόρφωση στην ονομαστική πίεση) σύμφωνα με το συντελεστή ασφαλείας (βλ. Διάγραμμα 2). Επειδή έχει ληφθεί υπόψη ο συνδυασμός των φορτίων που ασκούνται, δηλαδή η αλληλεπίδραση της εσωτερικής πίεσης και των εξωτερικών εδαφικών φορτίων, ο πραγματικός μακροπρόθεσμος συντελεστής για την ασφάλεια ενάντια στην αστοχία λόγω πίεσης από μόνος του είναι υψηλότερος από αυτόν το συντελεστή ασφαλείας. Αυτή η δοκιμή πιστοποίησης διασφαλίζει την μακροπρόθεσμη απόδοση του σωλήνα σε συνθήκες πίεσης. Νερό σε υψηλή πίεση Μεταφορά εξωτερικού τελικού φορτίου (όπως η αγκύρωση) Σχήμα 5-3 Επίδραση μακροπρόθεσμης πίεσης στη ζωή των σωλήνων Η τιμή παραμόρφωσης HDB που έχει προβλεφθεί για τα επόμενα πέντε έτη όπως δημοσιεύθηκε από τη FLOWTITE ισούται με 0,65%. 50 έτη % τάσεις εφελκυσμού,0 8,0 6,0 4,0 50 έτη 2,0 1,0 0,8 0,6 0,4 1,93 0,67 2,0 1,0 0,8 0,6 0,4 1,51 0,65 0,2 0,2 0,1 0 1 0 00 000 0000 Χρόνος (ώρες) Γραμμή Σημεία 95% χαμηλότερο όριο παλινδρόμησης υπολογισμού εμπιστοσύνης Σχήμα 5-2 Γραμμή FLOWTITE για αντοχή σε εφελκυστικές δυνάμεις 00000 0,1 0 1 0 00 000 0000 00000 Γραμμή παλινδρόμησης Χρόνος (ώρες) Σημεία υπολογισμού Σχήμα 5-4 Γραμμή FLOWTITE για μακροπρόθεσμες εφελκυστικές δυνάμεις 8
Μακροπρόθεσμη κάμψη του δακτυλίου Μια μακροπρόθεσμη (50ετής) αντοχή των σωλήνων GRP σε παραμόρφωση ή κάμψη (εφελκυσμό), όταν εκτίθενται σε υδάτινο περιβάλλον και σε συνεχές φορτίο, θα πρέπει να πληρούν το επίπεδο Α που καθορίζεται στην αρχική δοκιμή κάμψης του δακτυλίου. Αυτή η απαίτηση ορίζεται στα πρότυπα ISO και EN. Το πρότυπο AWWA C950 απαιτεί τη διεξαγωγή δοκιμής με τη χρήση της προκύπτουσας προβλεπόμενης 50ετούς τιμής στο σχεδιασμό του σωλήνα. Οι σωλήνες FLOWTITE υποβάλλονται σε ελέγχους με βάση τις οδηγίες του προτύπου ASTM D5365 περί μακροπρόθεσμης κάμψης υαλοπλισμένων σωλήνων και πληρούν όλες τις απαιτήσεις. % Κάμψη 40 Σημεία 35 αστοχίας 30 25 20 Y 15 5 0 0 60 0 240 320 Χρόνος (ώρες) Σχήμα 5-5 Επίδραση μακροπρόθεσμης κάμψης κατά τη διάρκεια της ζωής του σωλήνα σε υδάτινο περιβάλλον Η προβλεφθείσα μακροπρόθεσμη κάμψη για τα επόμενα πενήντα έτη όπως δημοσιεύθηκε από τη FLOWTITE ισούται με 1,3%. % τάσεις εφελκυσμού,0 8,0 6,0 4,0 2,0 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 2,36 0,1 0 1 0 00 000 0000 00000 Γραμμή παλινδρόμησης Σημεία υπολογισμού Χρόνος (ώρες) 50 έτη 95% χαμηλότερο όριο εμπιστοσύνης 1,30 Δείκτες ακαμψίας στην παραμόρφωση Επίπεδο Δοκιμές συνδέσεων Αυτή η σημαντική δοκιμή πιστοποίησης διεξάγεται σε πρότυπες συνδέσεις από ελαστομερή παρεμβύσματα. Αυτή η δοκιμή διεξάγεται σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D4161, EN 19 και ISO 8639. Συνεπάγεται ορισμένες από τις πλέον αυστηρότερες απαιτήσεις συνδέσεων στον τομέα για σωλήνες οποιουδήποτε υλικού που κυμαίνονται στο εύρος πίεσης και μεγέθους των σωλήνων FLOWTITE. Αυτά τα πρότυπα απαιτούν την αντοχή των εύκαμπτων συναρμογών σε υδροστατική δοκιμή σε διαμορφώσεις που προσομοιώνουν ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Οι δοκιμές διεξάγονται σε πίεση διπλάσια της ονομαστικής, ενώ χρησιμοποιείται πίεση 1 bar για σωλήνες βαρύτητας. Οι διαμορφώσεις των συναρμογών περιλαμβάνουν την ευθυγράμμιση, τη μέγιστη γωνιακή περιστροφή και το διαφορικό φορτίο διάτμησης. Επίσης, συμπεριλαμβάνεται μια μερική δοκιμή κενού και δοκιμές κυκλικής πίεσης. SN 2500 5000 000 A 15% 12% 9% B 25% 20% 15% Σχήμα 5-6 Γραμμή FLOWTITE για μακροπρόθεσμη κάμψη Αρχική κάμψη δακτυλίου Όλοι οι σωλήνες πρέπει να πληρούν τα αρχικά επίπεδα κάμψης δακτυλίου όπου δεν παρατηρείται κανένα οπτικό ίχνος ρωγμής ή ραγίσματος (Επίπεδο A) και καμία δομική βλάβης στο τοίχωμα του σωλήνα (Επίπεδο B), όταν υφίσταται κάθετη παραμόρφωση ανάμεσα σε δύο παράλληλες επίπεδες πλάκες ή ράβδους. 9
6 Σχεδιασμός υπόγειου συστήματος σωλήνων Το πρότυπο ANSI/AWWA C950-95 και το Εγχειρίδιο M45 του προτύπου AWWA αποτελούν τις βασικές πηγές αναφοράς της διαδικασίας σχεδιασμού υπόγειων σωλήνων της FLOWTITE. Οι σωλήνες από υαλόνημα είναι εύκαμπτοι και μπορούν να επιδείξουν αντοχή σε μεγάλη παραμόρφωση. Τα κάθετα φορτία (έδαφος, κυκλοφορία και υδροφόρος ορίζοντας) καθορίζουν μια κάμψη ανάλογα με τη συμπύκνωση του εδάφους γύρω από το σωλήνα και την ακαμψία του δακτυλίου της εγκάρσιας διατομής ενός σωλήνα. Οι σωλήνες FLOWTITE είναι εύκαμπτοι στα περισσότερα είδη εδαφών. Απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή στην εκσκαφή, πλευρική πλήρωση και επίχωση του ορύγματος. Με τον τρόπο αυτό παρέχεται η κατάλληλη υποστήριξη του σωλήνα. Επίσης αποτρέπεται η παραμόρφωση και μια ενδεχόμενη βλάβη από το έδαφος ή/και την κυκλοφοριακή κίνηση. Η αντίσταση στην οριζόντια μετατόπιση του σωλήνα εξαρτάται από τον τύπο εδάφους, την πυκνότητά του και την περιεχόμενη υγρασία. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του εδάφους, τόσο μικρότερη θα είναι η παραμόρφωση ή η μετακίνηση του σωλήνα. Το ακόλουθο σχήμα δείχνει την κατανομή του φορτίου και την αντίδραση του εδάφους που προκαλείται από τη συμπίεση του σε συνδυασμό με την ευκαμψία και παραμόρφωση του σωλήνα. φορτηγό D επίπεδο εδάφους υδροφόρος ορίζοντας Σχήμα 6-1 Συμπεριφορά σωλήνα υπό κυκλοφοριακή κίνηση Εφόσον ο σχεδιασμός βασίζεται στο AWWA M-45, εσωκλείουμε μια σύνοψη του κεφαλαίου 5 του εν λόγω προτύπου. Οι εύκαμπτοι σωλήνες GRP θα εκτρέψουν και συνεπώς θα κατανείμουν το φορτίο του εδάφους στο ισχυρότερο υλικό της πλευρικής επίχωσης. Οι συνέπειες είναι οι εξής: h W h d για την οποία προορίζεται, τη χωρίς διαρροές μεταφορά υγρών. Οι άκαμπτοι σωλήνες είναι πάντα πιο ανθεκτικοί και δύσκαμπτοι από το έδαφος και συνεπώς το φορτίο συγκεντρώνεται στο σωλήνα. Ο σωλήνας πρέπει να μεταφέρει αυτό το φορτίο ακόμη και σε εκτεταμένες χρονικές περιόδους. Σε συνδυασμό με τις μετέπειτα μετατοπίσεις του εδάφους, αυτό το φορτίο ενδέχεται να αυξηθεί περαιτέρω. Οι εύκαμπτοι σωλήνες θα αντιδράσουν δυναμικά, θα εκτρέψουν και μεταφέρουν τα φορτία στην πλευρική επίχωση. Το έδαφος θα καθιζάνει, για να μεταφέρει το φορτίο. Μελέτες σε αποχετευτικούς αγωγούς και αγωγούς πίεσης δείχνουν ότι ο ρυθμός αποτυχίας σε άκαμπτους σωλήνες είναι μεγαλύτερος από αυτόν στους εύκαμπτους σωλήνες. 6.1 Σύνοψη σχεδιασμού κατά AWWA Κεφάλαιο AWWA M-45 Το πρότυπο AWWA C-950-86 αναθεωρήθηκε και υποδιαιρέθηκε σε 2 μέρη: C950 Αποτελεί ένα πρότυπο απόδοσης όπως το ASTM. AWWA M-45 Αποτελεί ένα εγχειρίδιο σχεδιασμού. Το Κεφάλαιο 5 παρέχει μια μέθοδο σχεδιασμού για τους υπόγειους υαλοπλισμένους σωλήνες. Υπολογισμοί σχεδιασμού Υπολογισμός της κατηγορίας πίεσης P c HDB*2*t*E h FS*D E h = Το μέτρο εφελκυσμού της δομικής στρώσης t = ενισχυμένο πάχος του σωλήνα Η πίεση του έργου πρέπει να είναι χαμηλότερη από P c ; P w P c P w = Πίεση λειτουργίας ή πίεση σχεδιασμού Υδραυλικό πλήγμα Η απότομη αυξομείωση της πίεσης ανέρχεται στο 40% της P w άρα P c P w + P S 1,4 Κάμψη δακτυλίου b = D f (Dy/D)*(t t /D) (S b /FS) Το υλικό της πλευρικής επίχωσης πρέπει να μεταφέρει τα φορτία από την επίχωση, την κυκλοφορία, κ.λπ. Ο σωλήνας δέχεται μικρότερο φορτίο. Ο σωλήνας μπορεί να επικεντρωθεί στη λειτουργία, D f ο συντελεστής υστέρησης βέλους κάμψης Dy/D η επιτρεπτή μακροπρόθεσμη κάμψη S b η μακροπρόθεσμη κάμψη για σωλήνα Συντελεστής ασφάλειας (FS) = 1,5 b = μέγιστη κάμψη δακτυλίου
Η κάμψη υπολογίζεται ως εξής: Dy/D = (D L*W C + W L ) *K X (149*PS+60*M S W C : κάθετο φορτίο εδάφους N/m 2 = g S * H; όπου g S είναι το ειδικό βάρος του εδάφους και H το βάθος υπόγειας τοποθέτησης. W L : Κινητό φορτίο στο σωλήνα. M S = Mέτρο περιορισμού σύνθετου εδάφους. Ακαμψία σωλήνα PS και όχι STIS D L = συντελεστής υστέρησης βέλους κάμψης, συνήθως εκτιμάται σε 1,5 K X = συντελεστής υποστρώματος βάσης, συνήθως εκτιμάται σε 0,1 Για να προσδιορίσετε την τιμή του M S, θα πρέπει να καθοριστούν ξεχωριστές τιμές M sn για το περιβάλλον έδαφος και M sb για την επίχωση και κατόπιν θα πρέπει να συνδυαστούν. M S = S c *M sb S c = υποστήριξη εδάφους. M sb = μέτρο περιορισμού της ενσωμάτωσης της ζώνης σωλήνα. M sn = μέτρο περιορισμού περιβάλλοντος εδάφους. Συνδυασμός φορτίων Συνδυασμός φορτίων πραγματοποιείται, όταν συνδυάζεται η κάμψη και ο εφελκυσμός. Η κάμψη οφείλεται στην παραμόρφωση και ο εφελκυσμός οφείλεται στην πίεση και pr / HDB {1-( b *r c /S b )} / FS pr b *r c /(S b ) {1-(e pr /HDB)/ FS b με FS pr = 1,8 και FS b = 1,5 pr = P w *D/(2*t*E h ) και b = D f (dd/d)(t t /D) με r c = 1 - P w /3000 όπου P w 3000 kpa dd/d = μέγιστη επιτρεπόμενη κάμψη και όχι η υπολογισθείσα Λυγισμός Η επιτρεπτή πίεση λυγισμού qa καθορίζεται από την ακόλουθη εξίσωση: q a = (1,2*C n)(ei) 0,33 *(w S * 6 *M S *k h ) 0,667 *R h (FS)r όπου q a = επιτρεπόμενη πίεση λυγισμού σε kpa FS = συντελεστής σχεδιασμού = 2,5 C n = βαθμιδωτός συντελεστής βαθμονόμησης για τον υπολογισμό ορισμένων μη γραμμικών φαινομένων = 0,55 f S = συντελεστής για τον υπολογισμό της μεταβλητότητας στην ακαμψία του συμπυκνωμένου εδάφους, προτείνεται ως 0,9 k h = συντελεστής διόρθωσης μέτρου για αναλογία Poisson, h του εδάφους = (1+ h)(1-2h)/(1- h) Απουσία συγκεκριμένων πληροφοριών, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι h = 0,3 then k h = 0,74 R h = Συντελεστής διόρθωσης για το βάθος της επίχωσης =,4/(+D/00 *h) με h = ύψος της επιφάνειας του εδάφους πάνω από την κορυφή του σωλήνα. Μια εναλλακτική εξίσωση είναι η εξής q a = ( 1 FS )[1,2C n(0,149ps) 0,33 ](w S 6 M S k h ) 0,67 Η συμμόρφωση με την απαίτηση που αφορά το λυγισμό των σωλήνων για τις τυπικές εγκαταστάσεις σωλήνων διασφαλίζεται με την ακόλουθη εξίσωση: [ w h w + R w (W c )]* -3 +Pv q a όπου: w = ειδικό βάρος του νερού = 9800 N/m 3 P v = εσωτερική πίεση κενού (δηλ. η ατμοσφαιρική πίεση πλην της απόλυτης πίεσης εντός του σωλήνα) σε kpa R w = συντελεστής άνωσης νερού = 1-0,33(h w /h) (0 h w h) h w = ύψος επιφάνειας νερού πάνω από την κορυφή του σωλήνα, m Εάν ληφθούν υπόψη τα κινητά φορτία, η ικανοποίηση της απαίτησης λυγισμού διασφαλίζεται με τον τύπο: [ w h w + R w (W C )+W L ]* -3 q a Συνήθως, το κινητό φορτίο και το εσωτερικό κενό δεν λαμβάνονται υπόψη ταυτόχρονα. Το έγγραφο περιλαμβάνει διαφορετικούς σχεδιασμούς σωλήνων, συνιστάται η χειροκίνητη εκτέλεση των παραδειγμάτων έτσι, ώστε ο εκπαιδευόμενος να αποκτήσει πλήρη συναίσθηση των απαιτήσεων του προτύπου.
6.2 Άνωση Εάν ο υδροφόρος ορίζοντας βρίσκεται στο επίπεδο του εδάφους, απαιτείται έλεγχος για τυχόν φαινόμενα άνωσης. Το συνδυασμένο φορτίο F down, (N/m) που προκύπτει από το άθροισμα των φορτίων, του βάρους εδάφους, W S, (N/m) συν του βάρους του σωλήνα, W P, (N/m) και των περιεχομένων του, W I, (N/m) πρέπει να υπερβαίνει τη δύναμη άνωσης, Fup, δηλαδή W S + W P + W I = F down όπου W S = OD* s *(1- h w 3h ) και F down F UP όπου F UP = 4 *OD2 - w Στον παραπάνω τύπο, h w = ύψος επιφάνειας νερού πάνω από την κορυφή του σωλήνα (m) h = ύψος εδάφους πάνω από την κορυφή του σωλήνα (m) w = ειδική πυκνότητα νερού (kg/m 3 ) 6.3 Υδροστατική δοκιμή Μέγιστη εργοστασιακή πίεση δοκιμής 2,0 x PN (Κατηγορία πίεσης). Μέγιστη εργοταξιακή πίεση δοκιμής 1,5 x PN (Κατηγορία πίεσης). Τα μέγιστα όρια πίεσης και διαμέτρου είναι συναρτήσεις της υδροστατικής δοκιμής στις μονάδες παραγωγής. 6.4 Υδραυλικό πλήγμα Το υδραυλικό πλήγμα είναι η απότομη αυξομείωση της πίεσης που προκαλείται από την απότομη αλλαγή στην ταχύτητα του ρευστού που διέρχεται από το σύστημα των σωληνώσεων. Η συνήθης αιτία αυτών των μεταβολών ροής είναι το γρήγορο κλείσιμο και άνοιγμα των βαλβίδων ή η απότομη εκκίνηση ή διακοπή των αντλιών π.χ. κατά τη διάρκεια μιας διακοπής ρεύματος. Οι πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν το υδραυλικό πλήγμα σε ένα σύστημα σωληνώσεων είναι η αλλαγή της ταχύτητας του ρευστού, ο ρυθμός της αλλαγής ταχύτητας (χρόνος κλεισίματος αντλίας), η συμπιεστότητα του υγρού, η ακαμψία του σωλήνα προς την περιφερειακή διεύθυνση και η φυσική διάταξη του συστήματος σωλήνων. Το υδραυλικό πλήγμα που αναμένεται για τα συστήματα σωληνώσεων τεχνολογίας FLOWTITE ανέρχεται περίπου στο 50% του υδραυλικού πλήγματος που ισχύει για τους χαλύβδινους σωλήνες και τους σωλήνες από ελατό χυτοσίδηρο υπό παρεμφερείς συνθήκες. Οι σωλήνες FLOWTITE της εταιρείας μας επιδεικνύουν ένα περιθώριο υδραυλικού πλήγματος 40% σε σύγκριση με την ονομαστική πίεση. Με την ακόλουθη σχέση μπορεί να υπολογιστεί κατά προσέγγιση ο λόγος της μέγιστης απόκλισης πίεσης σε ένα δεδομένο σημείο μιας ευθείας σωλήνωσης με αμελητέα τριβή: H = (w v)/g όπου: H = μεταβολή πίεσης (μέτρα) w = ταχύτητα κύματος υδραυλικού πλήγματος (μέτρα/ δευτ.) v = μεταβολή ταχύτητας υγρού (μέτρα/δευτ.) g = επιτάχυνση εξαιτίας της βαρύτητας (μέτρα/δευτ. 2 ) DN 300-400 450-800 900-2500 2800-3000 SN 2500 PN 6 365 350 340 330 PN 435 420 4 390 PN 16 500 490 480 470 SN 5000 PN 6 4 380 370 360 PN 435 420 4 PN 16 5 495 480 PN 25 575 570 560 SN 000 PN 6 420 415 4 400 PN 435 425 415 PN 16 500 495 485 PN 25 580 570 560 PN 32 620 615 615 Πίνακας 6-1 Ταχύτητα κύματος υδραυλικού πλήγματος (μέτρα/δευτ.) DN 0 125 150 200 250 SN 000 PN 6 580 560 540 520 500 PN 590 570 560 540 520 PN 16 640 620 6 600 590 Πίνακας 6-2 Ταχύτητα κύματος υδραυλικού πλήγματος για σωλήνες μικρής διαμέτρου! Σημείωση: Οι παραπάνω τιμές στρογγυλοποιήθηκαν κατά 2%. Εάν χρειάζεστε πιο ακριβείς τιμές για μια ανάλυση μεταβατικής κατάστασης, απευθυνθείτε στον τοπικό προμηθευτή FLOWTITE. 12
6.5 Τιμές φέρουσας ικανότητας Για λόγους σχεδίασης οι ακόλουθες τιμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη φέρουσα ικανότητα σε περιφερειακό και αξονικό εφελκυσμό. DN PN1 PN6 PN PN16 PN20 PN25 PN32 300 60 360 600 960 1200 1500 1920 350 70 420 700 20 1400 1750 2240 400 80 480 800 1280 1600 2000 2560 450 90 540 900 1440 1800 2250 2880 500 0 600 00 1600 2000 2500 3200 600 120 720 1200 1920 2400 3000 3840 700 140 840 1400 2240 2800 3500 4480 800 160 960 1600 2560 3200 4000 5120 900 180 80 1800 2880 3600 4500 5760 00 200 1200 2000 3200 4000 5000 6400 10 220 1320 2200 3520 4400 5500 70 1200 240 1440 2400 3840 4800 6000 7680 1400 280 1680 2800 4480 5600 7000 8960 1600 320 1920 3200 5120 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 1800 360 2160 3600 5760 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2000 400 2400 4000 6400 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2200 440 2640 4400 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2400 480 2880 4800 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2600 520 3120 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2800 560 3360 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 3000 600 3600 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Πίνακας 6-3 Φέρουσα ικανότητα σε περιφερειακό εφελκυσμό Ελάχιστο αρχικό περιφερειακό φορτίο, N ανά mm μήκους. DN PN1 PN6 PN PN16 PN20 PN25 PN32 300 95 5 140 150 170 190 220 350 0 125 150 165 190 215 255 400 5 130 160 185 2 240 285 450 1 140 175 2 235 265 315 500 5 150 190 220 250 290 345 600 125 165 220 255 295 345 415 700 135 180 250 290 340 395 475 800 150 200 280 325 380 450 545 900 165 215 3 355 420 5 620 00 185 230 340 390 465 560 685 10 195 245 360 420 5 600 715 1200 2 260 380 460 560 660 785 6.6 Ταχύτητα ροής Η μέγιστη συνιστώμενη ταχύτητα ροής ανέρχεται σε 3,0 m/sec. Ταχύτητες έως 4,0 m/s μπορούν να χρησιμοποιηθούν, εάν το νερό είναι καθαρό και δεν περιέχει αποξεστικά υλικά. Διατίθεται μια λίστα έργων, όπου έχουν καταγραφεί ταχύτητες που υπερέβαιναν τα 4 m/s. 6.7 Αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία Δεν υπάρχουν στοιχεία που να καταδεικνύουν ότι η φθορά εξαιτίας της υπεριώδους ακτινοβολίας αποτελεί ένα παράγοντα που επηρεάζει τη μακροπρόθεσμη διάρκεια ζωής των σωλήνων τεχνολογίας FLOWTITE. Η εξωτερική επιφάνεια των σωλήνων ενδέχεται να αποχρωματιστεί. Εάν επιθυμείτε, ο εργολάβος εγκατάστασης μπορεί να προβεί σε βάψιμο της αποχρωματισμένης εξωτερικής επιφάνειας. Ωστόσο, κάτι τέτοιο θα απαιτεί μελλοντική συντήρηση. Με βάση την πολυετή και εκτεταμένη εμπειρία της FLOWTITE στη Μέση Ανατολή υπό συνθήκες υψηλής υγρασίας και κλίμα ερήμου, στη Σκανδιναβία κατά τη διάρκεια ψυχρών χειμώνων, καθώς και στη χρήση υπέργειων σωληνώσεων για περισσότερα από 30 έτη, δεν έχει σημειωθεί κάποια δομική επίπτωση στις σωληνώσεις, η οποία να οφείλεται στην υπεριώδη ακτινοβολία. 6.8 Αναλογία Poisson Η αναλογία Poisson επηρεάζεται από την κατασκευή του σωλήνα. Για τους σωλήνες FLOWTITE, η αναλογία απόκρισης στα περιφερειακά και αξονικά φορτία κυμαίνεται από 0,22 έως 0,29. Σε περίπτωση αξονικής και περιφερειακής φόρτισης η σχέση Poisson θα είναι ελαφρώς χαμηλότερη. 6.9 Θερμοκρασία Ανάλογα με τη θερμοκρασία λειτουργίας και τον τύπο ρητίνης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή των σωλήνων και των εξαρτημάτων, η κατηγορία πίεσης ενδέχεται να επηρεαστεί σε υψηλές θερμοκρασίες. Για λεπτομέρειες επικοινωνήστε με τον τοπικό κατασκευαστή σας. Διατίθενται εξατομικευμένες λύσεις για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας κατόπιν αίτησης. 1400 225 290 420 530 630 760 15 1600 250 320 460 600 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 1800 275 350 500 670 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2000 300 380 540 740 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2200 325 4 595 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2400 350 440 620 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 6. Θερμικός συντελεστής Ο θερμικός συντελεστής της αξονικής διαστολής και συστολής για ένα σωλήνα FLOWTITE κυμαίνεται μεταξύ 24 και 30 x -6 cm/cm/ C. 2600 375 470 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 2800 4 5 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. 3000 455 545 Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Δ.Ε. Πίνακας 6-4 Φέρουσα ικανότητα σε αξονικό εφελκυσμό Ελάχιστο αρχικό αξονικό (διαμήκες) φορτίο, N ανά mm μήκους. 13
Ύψος τριβών [μέτρα ανά 00 m] 6. Συντελεστές ροής Βάσει δοκιμών που διεξήχθησαν σε υπάρχουσες σωληνώσεις FLOWTITE, ο συντελεστής Colebrook- Velocity [meter per sec] White λαμβάνεται ως 0,9 mm στο εργοτάξιο. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί σε ένα συντελεστή ροής Hazen-Williams Σωλήνας GRP της FLOWTITE PN SN5000 που ανέρχεται σε C = 150 κατά προσέγγιση. Ο Θερμοκρασία νερού o C Απόλυτη τραχύτητα 0,9mm συντελεστής Manning ισούται με n = 0,0. Προκειμένου να διευκολυνθεί ο σχεδιαστής Όγκος ροής [m στην εκτίμηση του ύψους 3 /s] τριβών που σχετίζονται με τη χρήση σωλήνων FLOWTITE παρατίθενται τα παρακάτω διαγράμματα. Ύψος τριβών [μέτρα ανά 00 m] Όγκος ροής [m 3 /s] Nominal Diameter [mm] Nominal Diameter [mm] Velocity [meter per sec] Σχήμα 6-2 Ύψος τριβών μικρές διάμετροι Ύψος τριβών [μέτρα ανά 00 m] Σχήμα 6-3 Ύψος τριβών μικρές διάμετροι Σωλήνας GRP της FLOWTITE Σωλήνας μικρής διαμέτρου Θερμοκρασία νερού o C Απόλυτη τραχύτητα 0,9mm 6.12 Αντοχή στην απόξεση από φερτά υλικά Ύψος τριβών [μέτρα ανά 00 m] Όγκος ροής [m 3 /s] Nominal Diameter [mm] Nominal Diameter [mm] Velocity [meter per sec] Σωλήνας GRP της FLOWTITE PN SN5000 Θερμοκρασία νερού o C Απόλυτη τραχύτητα 0,9mm Η αντοχή στην απόξεση ενδέχεται να σχετίζεται με την επίδραση της άμμου ή άλλων παρόμοιων υλικών στην εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα. Ενώ δεν υπάρχει μια ευρέως τυποποιημένη διαδικασία Velocityελέγχου ή κατάταξης, [meter per sec] οι σωλήνες FLOWTITE έχουν αξιολογηθεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Darmstadt Rocker. Σωλήνας GRP Τα της FLOWTITE Σωλήνας μικρής διαμέτρου αποτελέσματα έχουν επηρεαστεί σε σημαντικό Θερμοκρασία βαθμό νερού o C Απόλυτη τραχύτητα 0,9mm από τον τύπο των αποξεστικών υλικών που χρησιμοποιούνται κατά Όγκος τη διάρκεια ροής [m 3 /s] της δοκιμής. Χρησιμοποιώντας χαλίκι, το οποίο προμηθεύεται από την ίδια πηγή με αυτή που χρησιμοποιήθηκε στο πανεπιστήμιο του Darmstadt, η μέση απώλεια από απόξεση σε σωλήνα FLOWTITE ανέρχεται σε 0,34 mm στους 0,000 κύκλους. 6.13 Εξωτερική πίεση αστοχίας Σε εγκαταστάσεις όπου οι σωλήνες εκτίθενται σε εξωτερική πίεση, όπως σε δεξαμενές, επιπλέοντα ή υποβρύχια συστήματα, συστήματα κ.λπ. η αντοχή στην αστοχία μπορεί να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο. Ελάχιστη οριακή πίεση αστοχίας σε bar E H P B = 2,5* 1- XY * YX =*( T E r m ) 3 Η πίεση λυγισμού χρησιμοποιεί τον τύπο για σωλήνες με λεπτά τοιχώματα (r/t> ). Επίσης εξαρτάται από τη διάμετρο/ απόσταση της αναλογίας των δοκίδων.! Σημείωση: Η χρήση του 75% της ελάχιστης οριακής πίεσης αστοχίας ως ονομαστικής εξωτερικής πίεσης θεωρείται γενικά ως κοινώς αποδεκτή πρακτική για βιομηχανική χρήση. Για σωλήνες που χρησιμοποιούνται σε θαλάσσια περιβάλλοντα, όπως σε υποβρύχια σκάφη, χρησιμοποιείται το 30% της ελάχιστης οριακής πίεσης. 6.14 Υδραυλικά χαρακτηριστικά Οι σωλήνες FLOWTITE έχουν πολλά υδραυλικά χαρακτηριστικά που συμβάλλουν σε μείωση της πτώση πίεσης, ελαχιστοποίηση της ενέργειας άντλησης και βελτίωση της ροής σωλήνωσης. Τα χαρακτηριστικά ροής των σωλήνων FLOWTITE μπορούν να συγκριθούν με τα χαρακτηριστικά των χαλύβδινων σωλήνων σε διάφορα σημεία. 6.15 Ροή υγρού Οι σωλήνες FLOWTITE παρέχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των μεταλλικών και μη μεταλλικών σωλήνων και συγκεκριμένα: Η λεία εσωτερική επιφάνεια τους συμβάλλει σε μείωση της πτώση πίεσης ή σε μικρότερη απαιτούμενη πίεση άντλησης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια σημαντική εξοικονόμηση κόστους. Η εσωτερική επιφάνεια παραμένει λεία κατά τη διάρκεια ζωής της σωλήνωσης και συμβάλει σε σταθερή μείωση της πίεσης. Η εσωτερική διάμετρος των σωλήνων FLOWTITE είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τους χαλύβδινους ή θερμοπλαστικούς σωλήνες και συμβάλει σε υψηλότερη ικανότητα ροής, χαμηλότερη ταχύτητα ροής και μειωμένη πτώση της πίεσης. 6.15.1 Μείωση πίεσης Η λεία εσωτερική επιφάνεια των σωλήνων FLOWTITE σε σύγκριση με αυτή των χαλύβδινων σωλήνων αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα για τη μείωση της πτώσης πίεσης. 14
Για πολλά έτη οι μηχανικοί έργων αποχέτευσης και υδροδότησης χρησιμοποιούσαν το συντελεστή Hazen Williams ως ένδειξη της ομαλής και σωστής λειτουργίας των σωλήνων. Συντελεστής Hazen William της FLOWTITE = 150 L = μήκος σωλήνωσης, μέτρα A = εγκάρσια διατομή σωλήνων, m 2 R = υδραυλική ακτίνα, m = A/W p W p = διαβρεχόμενη περίμετρος σωλήνα, m n = συντελεστής τραχύτητας Manning = 0,0 για τυπικό σωλήνα από υαλόνημα. Οι σωλήνες της FLOWTITE παρέχουν ένα επιπρόσθετο πλεονέκτημα και συγκεκριμένα η τραχύτητα της εσωτερικής επιφάνειας τους δεν μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου. Η τραχύτητα της εσωτερικής επιφάνειας των χαλύβδινων σωλήνων ή των σωλήνων από ελατό σίδηρο αυξάνει με την πάροδο του χρόνου εξαιτίας της εσωτερικής διάβρωσης και της επίδρασης χημικών ουσιών. Αυτό δεν συμβαίνει στην περίπτωση των σωλήνων FLOWTITE. 6.15.2 Υπολογισμοί πτώσης πίεσης/απώλειας Όλες οι μέθοδοι και τύποι που χρησιμοποιούνται για τους μεταλλικούς σωλήνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για τους σωλήνες τεχνολογίας FLOWTITE λαμβάνοντας υπόψη χαρακτηριστικά όπως τη λεία εσωτερική επιφάνεια, τις διαστάσεις και τις ιδιότητες των υλικών. Εξίσωση Hazen-Williams. Εφαρμόζεται σε σωλήνες νερού υπό συνθήκες πλήρους τυρβώδους ροής h f = 240* 6 (0/C) 1,85 (Q 1,85 /d 4,87 ) όπου h f = συντελεστής τριβής m νερού/0 m Q = παροχή σε l/sec ID = εσωτερική διάμετρος σωλήνα, μέτρα C = συντελεστής τραχύτητας Hazen-Williams = 150 (τυπική τιμή για σωλήνες από υαλόνημα) L = Μήκος σωλήνα, μέτρα Το ύψος τριβών για οποιοδήποτε υγρό P= (h f )(SG)/0,2 όπου P = απώλεια πίεσης, kpa SG = ειδική βαρύτητα του υγρού 6.15.4 Εξισώσεις σωληνώσεων ρευστών Γενική εξίσωση Darcy-Wesibach Η εξίσωση Darcy-Wesibach ισχύει για όλα τα ρευστά σε σωλήνα πλήρους παροχής. H f = fl (v 2 )/2(ID) g όπου Hf = πτώση πίεσης, Pa (N/m 2 ) g = επιτάχυνση βαρύτητας = 9,81m/s 2 f = συντελεστής τριβής L = μήκος σωλήνωσης, m = ταχύτητα ρευστού, m/s ID = εσωτερική διάμετρος σωλήνα, m 6.15.5 Τύποι συντελεστών τριβής Ο συντελεστής τριβής αποτελεί συνάρτηση των εξής: Πυκνότητα ρευστού Εσωτερική διάμετρος σωλήνα Ταχύτητα ρευστού Δυναμικό ιξώδες ρευστού Το άθροισμα αυτών των τεσσάρων χαρακτηριστικών ονομάζεται Re (αριθμός Reynolds) R e = ID όπου m = ταχύτητα ρευστού, m/s ID = εσωτερική διάμετρος σωλήνα, m = δυναμικό ιξώδες ρευστού, Ns/m 2 (Pa s) Εάν η ροή R e < 2000 είναι στρωτή, τότε f = 64 R e 6.15.3 Εξίσωση Manning Η εξίσωση Manning χρησιμοποιείται για σωλήνες νερού με μερική ροή. Αυτό ισχύει κανονικά σε εφαρμογές αγωγών βαρύτητας, ύδρευσης και αποχέτευσης, όπου η σωλήνωση εξαρτάται από το ύψος θέσης. Q m = (00/n) (S) 0,5 (A)R 0,667 όπου Q m = παροχή, l/sec S = υδραυλική κλίση επικλινούς εδάφους = (H 1 -H 2 )/L H 1 = Ανύψωση ανάντη, m H 2 = Ανύψωση κατάντη, m R e > 4000 είναι τυρβώδης, τότε 1/f t 0,5 = -2log((e/ID)/3,7)+2,51/(R e )(f t 0,5 ) όπου f = συντελεστής τριβής K = απόλυτη τραχύτητα εσωτερικής επιφάνειας, m ID = εσωτερική διάμετρος σωλήνα, m R e = αριθμός Reynolds Αυτή η εξίσωση απαιτεί μια επαναληπτική λύση δοκιμήςσφάλματος. 15
7 Σειρά προϊόντων Μια απλοποίηση αυτού του τύπου με ακρίβεια στο 1 % είναι: f t =(1,8log(R e /7)) -2 Τα συστήματα σωλήνων της FLOWTITE παρέχονται σε ονομαστικές διαμέτρους που κυμαίνονται μεταξύ DN 80 και DN 4000 mm. Διατίθενται μεγάλου και μεσαίου μεγέθους διαμέτρους κατόπιν παραγγελίας. 6.15.6 Μείωση της πίεσης στα εξαρτήματα Το συνολικό ύψος τριβών στα εξαρτήματα μπορεί να υπολογιστεί με την ακόλουθη εξίσωση όπου =Sum K*(v 2 /2g) k = συντελεστής αντοχής για κάθε τύπο εξαρτήματος και διαμόρφωση V = ταχύτητα ροής στη σωλήνωση, m/s 6.15.7 Εξίσωση Darcy για αμελητέες απώλειες Για να υπολογισθούν οι απώλειες στα συστήματα σωληνώσεων μαζί με την τριβή των σωλήνων και τις αμελητέες απώλειες, χρησιμοποιήστε τον τύπο (Sum K +f t (L/ID))(v 2 /2g) όπου (k) = το άθροισμα των συντελεστών τριβής k για τα εξαρτήματα στο σωλήνα V = ταχύτητα ροής g = επιτάχυνση βαρύτητας Περιγραφή Συντελεστές K 90 μοίρες, τυπική γωνία 0,400 0-30 μοίρες, μονή μήτρα 0,150 45-60 μοίρες, διπλή μήτρα 0,240 Ταυ, ευθεία ροή 0,400 Ταυ, ροή σε διακλάδωση 1,400 Ταυ, ροή από διακλάδωση 1,700 Συστολή, συστολή μονού μεγέθους 0,5 Συστολή, συστολή διπλού μεγέθους 0,5 Πίνακας 6-5 Συντελεστής τριβής για εξαρτήματα Οι τυπικές διάμετροι των σωλήνων σε mm ορίζονται παρακάτω: 0 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 00 10 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Η τυπική διάμετρος των τοπικά κατασκευαζόμενων σωλήνων κυμαίνεται ανάλογα με τις εγκαταστάσεις παραγωγής. Για περισσότερες λεπτομέρειες, απευθυνθείτε στον υπεύθυνο του εργοταξίου σας. Οι σωλήνες διατίθενται και σε διαμέτρους άνω των DN 3000 έως και 4000 mm κατόπιν παραγγελίας. 7.1 Δείκτες ακαμψίας Η ακαμψία ενός σωλήνα υποδεικνύει την ικανότητα του σωλήνα για αντίσταση σε εξωτερικό φορτίο και αρνητικές πιέσεις. Αποτελεί δείκτη της στιβαρότητας του σωλήνα. Αποτελεί τη μέτρηση αντοχής σε μια κάμψη ενός δείγματος δακτυλίου έπειτα από δοκιμές σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα. Πρόκειται για την τιμή που προκύπτει από τη διαίρεση της ισχύος που απαιτείται για την κάμψη του δείγματος κατά 3% (πρότυπο ISO) ανά μήκος μονάδας του δείγματος. Τα πρότυπα CEN και ISO ορίζουν την ακαμψία με βάση τα εξής: S = EI d m 3 όπου S = η ακαμψία του σωλήνα όπως καθορίζεται από τη δοκιμή E = το προφανές μέτρο ελαστικότητας I = η δεύτερη ροπή αδρανείας, πρόκειται για τη δεύτερη τετραγωνική ροπή μιας επιφάνειας ανά μονάδα μήκους της διατομής του τοιχώματος σωλήνα σε m 4 ανά m I = t3 12 όπου t = πάχος σωλήνα. Σύμφωνα με τα αμερικάνικα πρότυπα ASTM, η ακαμψία υπολογίζεται σε 5% και εκφράζεται ως F y σε psi. Πρόκειται για την ακαμψία του σωλήνα και όχι για την ειδική εφαπτόμενη αρχική ακαμψία S που προαναφέρθηκε, όπου F= φορτίο ανά μήκος μονάδας σε λίβρες ανά ίντσα. Το y αποτελεί την κάθετη απόκλιση σε ίντσες. Τα συστήματα σωλήνων FLOWTITE επιδεικνύουν την ακόλουθη ειδική αρχική ακαμψία (EI/D 3 ) που εκφράζεται σε N/m 2. 16
8 Συναρμογή σωλήνων 01 Δείκτης ακαμψίας SN Διατίθενται σωλήνες με διαφορετικούς δείκτες ακαμψίας κατόπιν παραγγελίας. Επίσης προμηθεύουμε προσαρμοσμένα συστήματα σωλήνων με μια ακαμψία που θα ανταποκρίνεται στις ανάγκες του εκάστοτε έργου. 7.2 Πίεση Οι σωλήνες FLOWTITE διατίθενται στις παρακάτω κατηγορίες πίεσης: Δεν διατίθενται όλοι οι σωλήνες όλων των κατηγοριών πίεσης σε όλες τις διαμέτρους και δείκτες ακαμψίας. Για περισσότερες πληροφορίες, απευθυνθείτε στον τοπικό κατασκευαστή σωλήνων FLOWTITE ή στον Όμιλο Amiantit. Διατίθενται επίσης σωλήνες με πίεση που θα έχει προσαρμοστεί στις ανάγκες του εκάστοτε έργου. Οι ονομαστικές πιέσεις σωλήνων έχουν καθοριστεί με βάση τη σχεδιαστική προσέγγιση που περιλαμβάνεται στα διεθνή πρότυπα. Οι μετρήσεις πίεσης πραγματοποιούνται σε σωλήνες που βρίσκονται σε πλήρη πίεση λειτουργίας, ακόμη κι όταν έχουν τοποθετηθεί στο μέγιστο συνιστώμενο βάθος λαμβάνοντας υπόψη τις προσεγγίσεις συνδυασμένου φορτίου που ορίζονται στα εν λόγω πρότυπα. 7.3 Μήκη Ακαμψία (N/m 2 ) Ακαμψία (ASTM) (psi) 2500 2500 18 5000 5000 36 000 000 72 Πίνακας 7-1 Τυπικοί δείκτες ακαμψίας Κατηγορία πίεσης PN Ονομαστική πίεση σε Bar Μέγιστη οριακή διάμετρος 1 (βαρύτητα) 1 3000 6 6 3000 2400 16 16 2000 20 20 1400 25 25 1400 32 32 1400 Πίνακας 7-2 Τυπικές κατηγορίες πίεσης Το τυπικό μήκος της FLOWTITE είναι 6 ή 12 m. Διατίθενται επίσης εξατομικευμένα μήκη έως και 24 μέτρα. Οι διάμετροι που είναι μικρότερες των 300 mm διατίθενται μόνο σε τυπικά μήκη των 6 μέτρων. Τα συστήματα σωλήνων της FLOWTITE διατίθενται επίσης και σε άλλα μήκη για ειδικές παραγγελίες. Τα τμήματα σωλήνων FLOWTITE συνδέονται συνήθως με συνδέσμους GRP της FLOWTITE. Όλες οι λύσεις σωληνώσεων GRP τεχνολογίας FLOWTITE διαθέτουν ένα δοκιμασμένο σύστημα συναρμογής που εξασφαλίζει τη συνεχή λειτουργία των συστημάτων καθ όλη τη διάρκεια της ωφέλιμης ζωής τους. Το σύστημα επίσης παρέχει λύσεις για μεταβατική σύνδεση με άλλα υλικά όπως π.χ. με βαλβίδες ή άλλα συμπληρωματικά εξαρτήματα. Οι σωλήνες συνήθως συνδέονται με τη βοήθεια συνδέσμων GRP τεχνολογίας FLOWTITE που βασίζονται στο σύστημα συνδέσμων REKA. Οι σωλήνες και οι σύνδεσμοι διατίθενται ξεχωριστά ή προσυναρμολογημένοι σε ένα από τα θηλυκά άκρα του σωλήνα. Οι σύνδεσμοι διαθέτουν ένα ελαστομερές παρέμβυσμα (σύστημα REKA) που βασίζεται σε ένα αυλάκι ακριβείας. Επίσης περιλαμβάνουν έναν αναστολέα στο κέντρο του συνδέσμου. Η αξιοπιστία του συστήματος παρεμβυσμάτων REKA είναι αποδεδειγμένη, καθώς χρησιμοποιείται για περισσότερο από 75 έτη. Παρέμβυσμα Σχήμα 8-1 Τυπική σύνδεση GRP Τα συστήματα σωλήνων πίεσης με αντίρροπες και αξονικές ωστικές δυνάμεις απαιτούν υποστήριξη από αγκυρώσεις ή περιοριζόμενα συστήματα συναρμογής. Για τα τυπικά συστήματα σωλήνων, χρησιμοποιούνται αγκυρώσεις για τη μεταφορά των δυνάμεων στο έδαφος. Μια άλλη μέθοδος σχετίζεται με τη χρήση διαξονικών σωλήνων ή/και συστήματα συναρμογής ασφάλισης, τα οποία απορροφούν αποτελεσματικά τις αξονικές δυνάμεις. Αυτή η μέθοδος συνήθως αντικαθιστά την αγκύρωση σκυροδέματος και καθιστά την επένδυση πιο αποδοτική από άποψη χρόνου και κόστους. Παρέμβυσμα Γωνιακή απόκλιση σύνδεσης Αναστολέας Ράβδος ασφάλισης από νάιλον Σχήμα 8-2 Τυπική συναρμογή ασφάλισης Η σύνδεση έχει ελεγχθεί και πιστοποιηθεί κατά τα πρότυπα ASTM D4161, ISO DIS8639 και EN 19. Η μέγιστη γωνιακή απόκλιση (στροφή) σε κάθε σύνδεση, η οποία υπολογίζεται ως αλλαγή σε σχέση με τις κεντρικές γραμμές των παρακείμενων σωλήνων, δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τιμές που υποδεικνύονται στους παρακάτω πίνακες. Σύνδεση Σωλήνας Γωνία κάμψης Ακτίνα καμπυλότητας Μετατόπιση Σχήμα 8-3 Μετατόπιση και ακτίνα καμπυλότητας 17
Ονομ. διάμετρος (mm) Πίεση (PN) σε bar Έως 16 20 25 32 Μέγιστη γωνία απόκλισης (μοίρες) DN 500 3,0 2,5 2,0 1,5 15 < DN 800 2,0 1,5 1,3 1,0 900 < DN 1800 1,0 0,8 0,5 0,5 DN > 1800 0,5 NA NA NA Πίνακας 8-1 Γωνιακή απόκλιση σε σύνδεσμο διπλής καμπάνας Γωνία απόκλισης (μοίρες) Μέγιστη μετατόπιση (mm) Μήκος σωλήνα Ακτίνα καμπυλότητας (m) Μήκος σωλήνα 3 m 6 m 12 m 3 m 6 m 12 m 3,0 157 314 628 57 5 229 2,5 136 261 523 69 137 275 2,0 5 2 419 86 172 344 1,5 78 157 313 4 228 456 1,3 65 120 240 132 265 529 1,0 52 5 2 172 344 688 0,8 39 78 156 215 430 860 0,5 26 52 4 344 688 1376 Πίνακας 8-2 Μετατόπιση και ακτίνα καμπυλότητας 8.1 Λοιπά συστήματα συναρμογής Φλάντζες GRP Το τυπικό μοτίβο κοχλιών, σύμφωνα με το οποίο κατασκευάζονται οι φλάντζες, πληροί το πρότυπο ISO24. Είναι δυνατή η χρήση κι άλλων κοχλιών με διαστάσεις κατά τα πρότυπα AWWA, ANSI, DIN και JIS. Οι ελεύθερες και σταθερές φλάντζες είναι διαθέσιμες για όλες τις κατηγορίες πίεσης. Συνδέσεις επαφής με χυτή φλάντζα Μεταλλική φλάντζα Σχήμα 8-4 Σύνδεση με φλάντζα Συνδέσεις σταθερής φλάντζας L Σχήμα 8-5 Σύνδεση σταθερής φλάντζας Φλαντζωτός δακτύλιος ελεύθερου τύπου k D Δακτύλιος στεγανοποίησης Φλάντζα από υαλόνημα d 2 b 2 Σχήμα 8-6 Δακτύλιος ελεύθερου τύπου με επίπεδο παρέμβυσμα συμπ. χαλύβδινου στηρίγματος Μηχανικοί χαλύβδινοι σύνδεσμοι Για τη σύνδεση σωλήνων FLOWTITE με άλλα υλικά σωλήνων που έχουν διαφορετικές εξωτερικές διαμέτρους, οι εύκαμπτοι χαλύβδινοι σύνδεσμοι αποτελούν μία από τις πλέον προτιμώμενες μεθόδους συναρμογής. Αυτοί οι σύνδεσμοι αποτελούνται από ένα χαλύβδινο μανδύα με ένα εσωτερικό ελαστικό στεγανοποιητικό χιτώνιο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη συναρμογή τμημάτων σωλήνων FLOWTITE, για παράδειγμα κατά τη διάρκεια εργασιών επισκευής ή παύσης λειτουργίας. Συνήθως, διατίθενται τρείς τύποι: 18
Επιστρωμένος χαλύβδινος μανδύας Ανοξείδωτος χαλύβδινος μανδύας Μανδύας από γαλβανισμένο ατσάλι με εμβάπτιση εν θερμώ Συνδέσεις με επικόλληση (συνδέσεις με μεταλλικό σύνδεσμο [ζιμπό]) Οι συνδέσεις με επικόλληση χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται η μετάδοση των αξονικών δυνάμεων από εσωτερική πίεση ή ως μέθοδος επισκευής. Το μήκος και το πάχος της επίστρωσης εξαρτάται από τη διάμετρο και την πίεση. Σχήμα 8-7 Εύκαμπτη μηχανική συναρμογή Οι μηχανικές συνδέσεις έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για τη συναρμογή σωλήνων από διαφορετικά υλικά και διαμέτρους και για την προσαρμογή τους στα περιλαίμια των φλαντζών. Η τεχνολογία FLOWTITE προσφέρει μια μεγάλη ποικιλία συνδέσμων ως προς το μέγεθος και τον αριθμό των κοχλιών τους, καθώς και το σχεδιασμό των παρεμβυσμάτων τους, και γι αυτό το λόγο δεν παρέχονται τυποποιημένες συστάσεις. Εάν χρησιμοποιηθεί μια μηχανική σύνδεση για τη συναρμογή ενός σωλήνα FLOWTITE με σωλήνα από άλλο υλικό, τότε ένα διπλό ανεξάρτητο σύστημα κοχλίωσης επιτρέπει την ανεξάρτητη σύσφιξη του σωλήνα FLOWTITE, το οποίο συνήθως απαιτεί μικρότερη ροπή σύσφιξης από τη ροπή που συνιστά ο κατασκευαστής των συνδέσμων. Εάν η εταιρεία εγκατάστασης σκοπεύει να χρησιμοποιήσει ένα συγκεκριμένο προϊόν (επωνυμία και μοντέλο) μηχανικού συνδέσμου, συνιστάται να απευθυνθεί στον τοπικό προμηθευτή σωλήνων FLOWTITE, προτού προβεί στην αγορά του προϊόντος αυτού. Ο προμηθευτής σωλήνων μπορεί τότε να συστήσει υπό ποιες ειδικές προϋποθέσεις θα ενδείκνυται το συγκεκριμένο προϊόν για χρήση με τα προϊόντα της FLOWTITE. Αναλυτικές πληροφορίες σχετικά με την τοπική διαθεσιμότητα των συνδέσεων και των συστημάτων συναρμογής διατίθενται στον τοπικό προμηθευτή σας. Σχήμα 8-9 Σύνδεση με επικόλληση Σχήμα 8-8 Μηχανικός σύνδεσμος διπλής κοχλίωσης 19
9 Επιλογή ταξινόμησης σωλήνων Η επιλογή σωλήνα FLOWTITE βασίζεται στις απαιτήσεις της κατηγορίας πίεσης και ακαμψίας. Το GRP αποτελεί εύκαμπτο υλικό. Ο σχεδιασμός βασίζεται στην αλληλεπίδραση του σωλήνα και της υποστήριξης του εδάφους. Αντίθετα από το σκυρόδεμα και τα άλλα άκαμπτα υλικά, ο σχεδιασμός του σωλήνα λαμβάνει υπόψη το περιβάλλον έδαφος και την επίχωση. Η ευελιξία του σωλήνα σε συνδυασμό με τη φυσική δομική συμπεριφορά του εδάφους παρέχει τον ιδανικό συνδυασμό για τη μεταφορά κάθετου φορτίου. Σε αντίθεση με τους άκαμπτους σωλήνες, οι οποίοι θα υφίσταντο ρήξη σε εξαιρετικά μεγάλο κάθετο φορτίο, η ευελιξία του σωλήνα σε συνδυασμό με την υψηλή αντοχή του επιτρέπουν την κάμψη και την αναδιανομή του φορτίου στο περιβάλλον έδαφος. Άκαμπτοι έναντι εύκαμπτων αγωγών Σχήμα 9-1 Εύκαμπτος αγωγός Ακαμψία Οι σωλήνες FLOWTITE ταξινομούνται σε τρεις κατηγορίες ακαμψίας, οι οποίες παρατίθεται παρακάτω. Η κατηγορία ακαμψίας εκφράζει την ελάχιστη αρχική ειδική ακαμψία (EI/D 3 ) του σωλήνα σε N/m 2. SN N/mm 2 2500 2500 5000 5000 000 000 Πίνακας 9-1 Δείκτης ακαμψίας Άκαμπτος αγωγός Η ακαμψία επιλέγεται με βάση δύο παραμέτρους. Και συγκεκριμένα: (1) συνθήκες υπόγειας τοποθέτησης συμπεριλαμβανομένου του περιβάλλοντος εδάφους, του τύπου επίχωσης και του βάθους, καθώς και (2) την αρνητική πίεση, εάν υπάρχει. Τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος εδάφους υπολογίζονται με βάση την τυπική δοκιμή διείσδυσης κατά ASTM D1586. Παρέχονται κάποιες τυπικές τιμές μέτρησης για τη δοκιμή κρουστικής διείσδυσης και την πυκνότητα στον Πίνακα 9-2. Προσφέρεται ένα ευρύ φάσμα εδαφικού υλικού για επίχωση στον Πίνακα 9-3 επιτρέποντας με τον τρόπο αυτό την προσαρμογή της σωλήνωσης στις δικές σας απαιτήσεις, αλλά και μια όσο το δυνατόν οικονομικότερη εγκατάσταση. Σε πολλές περιπτώσεις, το περιβάλλον έδαφος του ορύγματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό επίχωσης στη ζώνη του σωλήνα. Δεδομένης μιας τυπικής κατασκευής ορύγματος όπου η επιτρεπτή μακροπρόθεσμη κάμψη είναι 5% για σωλήνες με διάμετρο 300 mm ή μεγαλύτερη και 4% για σωλήνες μικρότερων διαμέτρων, στο εγχειρίδιο Οδηγίες για υπόγεια συστήματα σωληνώσεων τεχνολογίας FLOWTITE παρέχεται το μέγιστο επιτρεπτό βάθος λαμβάνοντας υπόψη το κυκλοφοριακό φορτίο, για τις τρεις διαφορετικές κατηγορίες ακαμψίας στις έξι ομάδες περιβάλλοντος εδάφους. Ο συσχετισμός ανάμεσα στην ταξινόμηση του εδάφους επίχωσης, των ομάδων περιβάλλοντος εδάφους, της ακαμψίας των σωλήνων και του βάθους τοποθέτησης παρέχεται στο εγχειρίδιο Οδηγός για υπόγεια συστήματα σωληνώσεων τεχνολογίας FLOWTITE. Η δεύτερη παράμετρος για την επιλογή κατηγορίας ακαμψίας σωλήνων είναι η αρνητική πίεση, εάν υπάρχει. Ο Πίνακας 9-4 δείχνει ποια ακαμψία πρέπει να επιλεγεί για τις διάφορες αρνητικές πιέσεις και υπόγεια τοποθέτηση. Οι ακόλουθες πληροφορίες αποτελούν μια μερική επισκόπηση των διαδικασιών εγκατάστασης. Δεν αποσκοπούν στην αντικατάσταση των οδηγιών εγκατάστασης, οι οποίες θα πρέπει να ακολουθηθούν για οποιοδήποτε έργο. Ομάδα εδάφους Κοκκώδες Συνεκτικό Μέτρο Τιμή δοκιμής διείσδυσης 1 Περιγραφή q u kpa Περιγραφή M sn 1 > 15 Συμπαγές > 200 Πολύ άκαμπτο 34,50 2 8-15 Ελαφρώς συμπαγές 0-200 Άκαμπτο 20,70 3 4-8 Χαλαρό 50-0 Μεσαίο,30 4 2-4 25-50 Μαλακό 4,80 5 1-2 Πολύ χαλαρό 13-25 Πολύ μαλακό 1,40 6 0-1 Πάρα πολύ χαλαρό 0-13 Πάρα πολύ μαλακό 0,34 1 Τυπική δοκιμή διείσδυσης κατά ASTM D1586 Πίνακας 9-2 Ομάδες ακαμψίας περιβάλλοντος εδάφουςτιμές μέτρου περιορισμού, M sn 20