تنش فشاری حلقوی و فاکتور کمانش عمودی

ترکیب اثر بارهای زمینی عمودی و افقی روی لوله باعث اعمال یک بار فشاری در جهت شعاع به محیط لوله می شود. وقتی که یک لوله پلی اتیلن تحت تأثیر فشار حلقوی قرار می گیرد، محیط لوله به میزان بسیار کمی کاهش می یابد. این کوتاه شدگی باعث امکان بروز »کمانش فشاری «1 می شود، به این معنا که سفتی فشاری حلقوی لوله کمتر از سفتی فشاری حلقوی خاک است و با تغییر شکل لوله، بار کمتری به آن وارد می شود. این فرآیند بسیار شبیه به کمانش عمودی که در نوشته مارستون تشریح شده است، صورت می گیرد. همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن، لوله آبیاری، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید. 

ترکیب اثر بارهای زمینی عمودی و افقی روی لوله باعث اعمال یک بار فشاری در جهت شعاع به محیط لوله می شود. وقتی که یک لوله پلی اتیلن تحت تأثیر فشار حلقوی قرار می گیرد، محیط لوله به میزان بسیار کمی کاهش می یابد. این کوتاه شدگی باعث امکان بروز »کمانش فشاری «1 می شود، به این معنا که سفتی فشاری حلقوی لوله کمتر از سفتی فشاری حلقوی خاک است و با تغییر شکل لوله، بار کمتری به آن وارد می شود. این فرآیند بسیار شبیه به کمانش عمودی که در نوشته مارستون تشریح شده است، صورت می گیرد. همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن، لوله آبیاری، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید.

خاصیت ویسکوالاستیک باعث بهبود این اثر می شود. مک گرات نشان داد که کمانش فشاری، فراگیرترین نوع کمانش در لوله های پلی اتیلن است.

برنز و ریچارد معادلاتی را منتشر کرده اند که تنش های ایجاد شده در لوله بدلیل کمانش را به دست می دهد. همانطور که در بالا گفته شد، کمانش در لوله های پروفیلی در هنگام محاسبه تنش فشاری حلقوی، مد نظر قرار می گیرد. مک گرات معادلات برنز و ریچارد را در مورد لوله های مدفون در عمق زیاد، ساده سازی کرده است و به معادله 6- 64 رسیده است که فاکتور کمانش عمودی را به دست می دهد.

که در آن:

VAF = فاکتور کمانش عمودی

SA = نسبت سفتی فشاری حلقوی (پیرامونی)

 

که در آن:

rCENT 6 = شعاع به محور مرکزی لوله، اینچ

MS = مدول یک بعدی خاک 1، اینچ

E = مدول الاستیک ظاهری ماده اولیه لوله، psi

A = میانگین مساحت سطح مقطع دیواره پروفیل، in2/in و یا ضخامت دیواره در لوله های in ،DR

مقادیر مدول یک بعدی خاک را می توان از آزمایش خاک، متون ژئوتکنیکی و یا جدول 6- 27 که شامل مقادیر متداول است، بدست آورد. مقادیر متداول موجود در جدول 6- 27 حاصل تبدیل مقادیر ارائه شده توسط مک گرات هستند.

فشار زمین در جهت شعاعی را می توان با ضرب بار (منشور فشار) در فاکتور کمانش عمودی، چنانکه در معادله 6- 66 نشان داده شده است، بدست آورد.

که در آن:

PRD = فشار شعاع گرای زمین، lb/ft2

w = وزن واحد حجم خاک، pcf

H = عمق پوشش، فوت

تنش فشاری حلقوی را می توان با جایگذاری PRD از معادله 6- 66 به جای PE در معادله 6- 56 (برای لوله های DR ) و معادله 6- 57 (برای لوله های پروفیلی) بدست آورد.

مثال فشار زمین

فشار زمین بر لوله پروفیلی 36 اینچی که در عمق 30 فوت دفن شده است را به دست آورید. خواص زیر مختص یک لوله 36اینچی خاص است که از ماده ای با کد PE3608 ساخته شده است. سایر لوله های پروفیلی 36 اینچی ممکن است خواص متفاوتی داشته باشند. مساحت سطح مقطع لوله، A برابر با 0/470 inches2/inch است، شعاع به محور مرکزی لوله 00 / 18 اینچ به اضافه 58 / 0 اینچ است و مدول ظاهری آن 27،000 psi است. ارتفاع دیواره لوله 02 / 2 اینچ و DO آن برابر با 02 / 2 × 2 36+ اینچ یا 04 / 40 اینچ است.

فرض کنید لوله در خاک سنگریزه ای تمیزی که به میزان 90 % استاندارد آزمون تراکم( MS = 1875 psi ) فشرده شده است، نصب شده است، خاک محل به سفتی ماده پر کننده است و وزن ماده رویی برابر با 120 pcf است. (در مواقعی که خاکبرداری در یک ترانشه پایدار صورت می گیرد، می توان از سفتی خاک محل در محاسبات صرفنظر کرد). با استفاده از مجموعه معادلاتی که در ادامه می آیند، می توان تنش فشاری پیرامونی، S، حاصل از فشار زمینی که توسط خاک روی لوله اعمال می شود را محاسبه کرد. مقدار فشار زمین ناشی از بار منشوری، با اعمال فاکتور کمانش کاهش پیدا می کند.

با استفاده از معادله 6- 65 داریم:

با استفاده از معادله 6- 64 داریم:

با استفاده از معادله 6- 66 داریم:

با استفاده از معادله 6- 66 داریم:

 

 

تنش فشاری مجاز بر اساس جدول C.1