خودروهای غیر بزرگراهی

بخش چهارم : خودروهای غیر بزرگراهی

خودروهای غیر بزرگراهی مانند کامیون های معدن و ماشین آلات ساختمانی، بسیار سنگین تر از کامیون های H20 هستند. این گونه خودروها به وفور در مسیرهای سنگ فرش نشده و جاده های معدنی کار می کنند که می تواند بسیار ناهموار باشند. بر همین اساس، بجز در مورد عبور و مرور با سرعت بسیارکم، در سایر موارد باید از فاکتور ضربه ای بین ۰/ ۲ تا ۰/ ۳ استفاده شود. معمولا در مورد خودروهای غیر بزرگراهی ضروری است که فشار ناشی از بار زنده، با استفاده از اطلاعات ارائه شده توسط کارخانه سازنده راجع به وزن خودرو، بار چرخ ها، جای لاستیک ها (سطح تماس) و فاصله چرخ ها، محاسبه شود.  

بخش چهارم : خودروهای غیر بزرگراهی

خودروهای غیر بزرگراهی مانند کامیون های معدن و ماشین آلات ساختمانی، بسیار سنگین تر از کامیون های H20 هستند. این گونه خودروها به وفور در مسیرهای سنگ فرش نشده و جاده های معدنی کار می کنند که می تواند بسیار ناهموار باشند. بر همین اساس، بجز در مورد عبور و مرور با سرعت بسیارکم، در سایر موارد باید از فاکتور ضربه ای بین ۰/ ۲ تا ۰/ ۳ استفاده شود. معمولا در مورد خودروهای غیر بزرگراهی ضروری است که فشار ناشی از بار زنده، با استفاده از اطلاعات ارائه شده توسط کارخانه سازنده راجع به وزن خودرو، بار چرخ ها، جای لاستیک ها (سطح تماس) و فاصله چرخ ها، محاسبه شود.

محل چرخ های خودرو نسبت به محل لوله هم فاکتور مهمی در تعیین میزان بار منتقل شده به لوله است. فشار خاک در نقطه ای زیر یک بار در سطح، هم در جهت عمقی و هم در جهت عرضی گسترش می یابد. ممکن است بار چرخ هایی که مستقیما روی لوله قرار نگرفته اند، باعث وارد آمدن فشار به لوله شود، و این فشار می تواند چشم گیر باشد. بار ناشی از دو چرخ که لوله در وسط آن ها قرار گرفته است ممکن است بیش از بار حاصل از یک چرخ که مستقیماً روی لوله قرار گرفته است، به لوله فشار وارد کند.

در لوله هایی که در چند فوتی سطح زمین نصب شده اند، حداکثر فشار خاک در زمانی رخ می دهد که یک چرخ (تک لاستیک یا ۲لاستیکه) مستقیما روی لوله قرار می گیرد. حداکثر فشار در مورد لوله های عمیق تر، اغلب هنگامی بوجود می آید که چند کامیون با اندکی فاصله از هم در حال عبور از لوله هستند و لوله بین آن ها قرار می گیرد و یا در مورد خودروهای غیر بزرگراهی، زمانی بوجود می آید که محور خودروها در فاصله کمی از یکدیگر قرار دارند. حداقل فاصله بین خط مرکزی بار چرخ کامیون های عبوری ۴ فوت در نظر گرفته می شود. برای کامیون های H20 که در چنین فاصله ای از هم قرار گرفته اند، فشار وارد بر لوله ای که در وسط دو کامیون در حال عبور و در عمق ۴ فوت یا بیشتر قرار گرفته است، بیش از فشار وارد بر همان لوله از طرف تک چرخی است که روی لوله قرار گرفته است.

در طراحی، فشار خاک بر لوله بر اساس محل خودرو (محل بارهای چرخ) نسبت به لوله که منجر به تولید بیشترین فشار می شود، محاسبه می گردد. معمولاً این فرآیند شامل مقایسه فشار در زیر یک چرخ تنها با فشار در زیر دو چرخ که در دو طرف لوله قرار گرفته اند، می شود. برای محاسبه فشار مستقیماً زیر یک چرخ می توان از معادله تیموشنکو ۱ استفاده کرد، در حالیکه برای محاسبه فشار ناشی از چرخ هایی که مستقیماً روی لوله قرار نگرفته اند، می توان معادله بوسینسک را بکار برد.

همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن، لوله آبیاری، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید.

معادله تیموشنکو

معادله تیموشنکو، فشار خاک را در نقطه ای که مستقیماً زیر یک توزیع بار سطحی قرار گرفته است، بدون در نظر گرفتن هرگونه سنگ فرش، به دست می دهد.

که در آن:

PL =  فشار عمودی خاک در اثر بار زنده، lb/ft2

If = فا کتور ضربه

WW =  بار چرخی، lb

aC = سطح تماس، ft2

rT =  شعاع معادل، فوت

H = عمق پوشش، فوت

شعاع معادل از رابطه زیر بدست می آید:

معمولا در مورد خودروهای بزرگراهی استاندارد H20 و HS20 ، بارگذاری بر سطح تماس جفت چرخ، یعنی ۱۶،۰۰۰ پوند روی مساحتی به اندازه ۲۰ × ۱۰ اینچ در نظر گرفته می شود.

 

نمونه ای از محاسبات معادله تیموشنکو

فشار عمودی وارد بر لوله پلی اتیلن ۲۴ اینچی که در عمق ۳ فوت زیر جاده ای سنگفرش نشده نصب شده است را در هنگامی که یک کامیون R-50 غیر جاده ای روی لوله قرار گرفته است، محاسبه کنید. کارخانه سازنده کامیون، وزن خالص آن را ۱۸۳،۵۴۰ پوند اعلام کرده که روی لاستیک های ۲۱X35 E3 که هر یک باری به بزرگی ۳۰،۵۹۰ پوند را بر مساحتی به اندازه ۳۷۰ اینچ مربع وارد می کنند، سوار شده است.

راه حل: از معادلات ۶- ۴۵ و ۶- ۴۶ استفاده کنید. از آنجاییکه خودرو روی سطحی بدون سنگفرش کار می کند، استفاده از فاکتور ضربه ای برابر با ۰/ ۲ مناسب است.

معادله بوسینسک

معادله بوسینسک، فشار را در هر نقطه ای از خاک زیر یک بار متمرکز سطحی بدست می دهد. از این معادله می توان برای محاسبه فشار منتقل شده از یک بار چرخی به نقطه ای که در راستای خط اثر بار قرار ندارد، استفاده کرد. از آثار سنگفرش چشم پوشی شده است.

که در آن:

PL =  فشار عمودی خاک در اثر بار زنده، lb/ft2

If =  فاکتور ضربه

WW = بار چرخی، lb

r =  فاصله بین نقطه اعمال بار تا تاج لوله، فوت

H =  عمق پوشش تا تاج لوله، فوت

نمونه ای از بکارگیری تکنیک بارگذاری نقطه ای بوسینسک

فشار عمودی خاک بر یک لوله ۱۲ اینچی که در عمق ۴ فوتی زیر جاده ای خاکی قرار دارد را هنگامیکه دو خودرو از مسیرهای روبرو از روی لوله عبور می کنند، حساب کنید. فرض کنید خطوط مرکز بار چرخی دو کامیون، ۴ فوت با هم فاصله دارند. فرض کنید بار هر چرخ برابر با ۱۶،۰۰۰ پوند است.

راه حل: معادله ۶- ۴۷ را بکار ببرید و از آنجاییکه چرخ ها در حال عبور هستند، از فاکتور ضربه ای برابر با ۰/ ۲ استفاده می کنیم. حداکثر بار در وسط فاصله بین دو چرخ اعمال خواهد شد، بنابراین X = 2/0 ft . مقدار r را از معادله ۶- ۴۸ بدست آورید.

سپس معادله ۶- ۴۷ را برای تعیین بار ناشی از یک چرخ، PL ، حل کنید.

بار وارد بر تاج لوله، حاصل از هر دو چرخ است، بنابراین داریم:

بار محاسبه شده در این مثال، حتی پس از تصحیح با فاکتور ضربه، بیشتر از مقداری است که در جدول ۶- ۱۹ برای عمقی در این حد داده شده است. هر دو معادله تیموشنکو و بوسینسک، مقدار فشار اعمال شده در یک نقطه را بدست می دهند. در هنگام ارزیابی واکنش لوله به چنین بارهایی فرض می شود که فشار نقطه ای به کل سطح واحد طول لوله وارد می شود، در حالیکه در واقعیت، این فشار با فاصله از خط اثر بار چرخ، کاهش می یابد. روش هایی که این فشار را بر سطح لوله در نظر می گیرند، مانند روش هایی که برای محاسبه مقادیر جدول ۶- ۱۹ مورد استفاده قرار گرفته اند، مقدار بارگذاری دقیق تری به دست می دهند. با این حال، خطاهای موجود در معادلات فشار نقطه ای، اندک و محافظه کارانه (ایمنی بالاتر) هستند، بنابراین چنین معادلاتی همچنان در طراحی کارآیی دارند.