الصلابة الحلقية والمرونة في أنابيب البولي ايتيلين

abdulrzzak

عضو استشاري
إنضم
18 ديسمبر 2006
المشاركات
63
مجموع الإعجابات
17
النقاط
0
الصلابة الحلقية والمرونة في أنابيب البولي ايتيلين

إعداد : الدكتور المهندس عبد الرحمن الخطيب

رئيس قسم الهندسة البيئية
كلية الهندسة البيئية - جامعة البعث
حمص - سورية

1 - مقدمة:

تماشيا مع متطلبات التطور العلمي والتقني, ونظرا لانتشار استخدام أنابيب البولي ايتيلين في معظم مجالات الحياة بدءا من تزويد التجمعات السكانية والمنشآت الصناعية والزراعية بالكميات اللازمة من المياه إلى التخلص من هذه المياه ونقلها إلى أماكن معالجتها وتصريفها.
وحيث أننا سنسلط الضوء في هذه المحاضرة على الصلابة الحلقية والمرونة في أنابيب البولي ايتيلين المستخدمة في نقل المياه العادمة ( مياه صرف صحي – مياه صناعية ) HDPE باعتبارها تشكل المحور الأساسي والعمود الفقري لمشاريع الصرف الصحي من حيث التكلفة وتقنيات التنفيذ, كما ونشير إلى أهمية استخدام هذه الأنابيب والتي انتشر استخدامها بشكل واسع في معظم دول العالم وبأقطار مختلفة تصل حتى 3600 mm وبمواصفات فنية تنفيذية وتقنيات عالية جدا تبدأ من قيم متدنية للخشونة K ( 0.05 ) mm إلى إمكانية تنفيذها واستثمارها بشكل دقيق ولأزمنة طويلة مع ملاحظة التطورات التي يمكن أن تنشأ داخل الأنابيب وخارجها أثناء فترة الاستثمار.
من خلال استعراض المواصفات الفنية للأنابيب ومطابقتها مع المعايير والأنظمة العالمية فإننا نجد أن المواصفة الأوروبية Pren 13476 وأنظمة الإيزو العالمية الخاصة بأنابيب البولي ايتيلين والقطع الخاصة الواجب استخدامها في مشاريع الصرف الصحي وتصريف المياه الصناعية Iso 9969 و En 1446 , قد حددت جميع أنواع التجارب الحقلية والمخبرية الواجب القيام بها للتأكد من عمليات التصنيع والجودة اللازمتين.
لقد حددت المواصفة العالمية ISO 9969 الخاصة بأنابيب البولي ايتيلين بمختلف أنواعها ( PE63 - PE80 – PE100 .....) والتي تستخدم في مشاريع الصرف الصحي والصرف الصناعي , التعليمات الواجب إجراءها للقيام بتجربة الصلابة الحلقية وتجربة المرونة بشكل صحيح ودقيق , وقد تم التأكيد على درجة حرارة المخبر أثناء القيام بالتجربة وتحديدها بالدرجة 23 درجة مئوية , هذا وقد أكدت المواصفة الأوروبية EN 1446 على اعتماد الدقة في قياس درجة الحرارة لتأثيرها الكبير على دقة النتائج.
يتم تمديد أنابيب البولي ايتيلين المضلعة في التربة على أعماق مختلفة تبعا لنوع المشروع وطبيعة الأرض الطبوغرافية حيث تتفاوت بشكل وسطي بين ( 1-8 m ) , وبالتالي فإن هذا النوع من الأنابيب يتم تصنيعه بصلابات حلقية مختلفة (Kn/m2 SN= 8-6-4) بحيث تتناسب مع سماكات الردم فوقها ومع الحمولات الديناميكية المنقولة, وبحيث تتحمل هذه الأنابيب الحمولات طيلة زمن الاستثمار ودون حصول تشوهات وتشققات في جدرانها.

2 – العوامل المؤثرة على الصلابة الحلقية والمرونة:

إن تغير درجة حرارة التربة المحيطة بأنابيب البولي ايتيلين المضلعة , وتغيير درجة حرارة المياه المنقولة يعتبر من الظواهر الخطيرة التي تؤثر على الصلابة الحلقية والمرونة للأنابيب وبالتالي قد تتسبب بتشققات في جدران الأنابيب أو في فصل طبقات الأنابيب عن بعضها وبالتالي تعريض كامل نظام الصرف إلى الفشل , وباعتبار أن التجارب المخبرية لقياس قيمة الصلابة الحلقية ومعرفة المرونة الحلقية والتي تم تحديدها في المواصفات والأنظمة العالمية والأوروبية ISO 9969 - EN 1446 قد حددت درجة الحرارة أثناء التجربة ب23 درجة مئوية , وقد كان تغيير درجة حرارة المياه المنقولة في بعض مشاريع الصرف التي تعتمد على أنابيب البولي ايتيلين المضلعة قد يتسبب في تعريض كامل المشروع للخروج من الخدمة والاستثمار خلال فترات زمنية قصيرة وأقل من زمن التصميم بكثير, لذا يجب تحديد قيمة الصلابة الحلقية الواجب أخذها بعين الاعتبار عند التصميم (Kn/m2 SN= 8-6-4), والأخذ بعين الاعتبار طبيعة المياه المنقولة وتغييرات درجة حرارة التربة .

3- طريقة إجراء تجربة الصلابة الحلقية والمرونة على أنابيب البولي ايتيلين المضلعة:

إن المواصفة الدولية ( ISO 9969 ) تحدد طريقة إجراء التجربة حيث أن هذه المواصفة الدولية تقوم بوصف طريقة تحديد الصلابة الحلقية للأنابيب البلاستيكية المضلعة ذات المقطع العرضي الدائري , حيث تحدد الصلابة الحلقية عن طريق قياس القوة و الإنزياح أثناء إزاحة الأنبوب بمعدًل ثابت , حيث يتم تعريض الأنبوب المدعم أفقيا إلى ضغط شاقولي على طوله ناتج عن صفيحتين مسطحتين متوازيتين تتحركان بسرعة ثابتة يعتمد مقدارها على قيمة قطر الأنبوب كما في الشكل 1 وتحدد قيمة سرعة الانزياح بالجدول رقم 1 ,حيث يتم رسم منحني بياني للقوة و الانزياح المقابل لها حيث تحسب الصلابة الحلقية كتابع للقوة اللازمة لإعطاء انزياح عرضي على الأنبوب و بشكل قطري قدره ( 0.03 di ) كما في الشكل 2 .

الشكل رقم 1 : يبين طريقة إجراء تجربة الصلابة الحلقية .

salabe1.JPG



الشكل2: يبين طريقة رسم المنحني البياني بين القوة و الانزياح المقابل ( 0.03 * di ) .

salabe2.JPG

كما يبين الجدول 1 – سرعات الانزياح تبعا لقطر الأنبوب :
salabe3.JPG


ملاحظة 2 : عندما يطلب تحديد المرونة الحلقية فيمكن الاستمرار بالضغط حتى يتم الوصول إلى الانزياح المطلوب للمرونة الحلقية .

4 - طريقة حساب الصلابة الحلقية :

بعد إجراء تجربة الصلابة الحلقية نطبق المعادلة التالية :

S = { 0.0186 + 0.025 y∕di } F ⁄ LY
حيث :
F هي القوة الموافقة لإنزياح نسبي يحصل في قطر الأنبوب الداخلي مقداره 3% Kn
L هو الطول , بالأمتار , للقطعة المختبرة .
y هو الإنزياح , بالأمتار , الموافق لانزياح نسبي مقداره 3,0%

0.03 = y∕di

بعد ذلك يتم حساب الصلابة الحلقية للأنبوب بالكيلو نيوتن على المتر المربع .

- لقد ورد في المواصفة القياسية السورية رقم 3062 أن القساوات الحلقية الاسمية للأنابيب يجب أن تصمم بحيث تحقق مايلي:

SN16 DN≤ 500 : SN4 , SN8 or
SN16 DN> 500 : SN2 ,SN4 , SN8 or

و يجب أن يحقق الصانع قساوة فعلية تساوي أو أكبر القساوة الاسمية التي يتم حسابها في الدساتير التي استعرضناها سابقا , كما ورد في المواصفة القياسية السورية أيضا أن القساوة الحلقية الاسمية للأنابيب يجب أن تخضع لشروط المواصفة EN ISO 9969 من حيث عناصر وطريقة الاختبار.

للمزيد و للتعرف على المؤلف يرجى مراجعة الرابط التالي:

http://www.4enveng.com/pdetails.php?id=101

مع تمنياتي لكم بالاستفادة

 

anass81

عضو معروف
إنضم
9 مارس 2007
المشاركات
5,104
مجموع الإعجابات
1,251
النقاط
113
السلام عليكم

جزاك الله خيرا دكتور عبد الرزاق على هذه الدراسة المفيدة

أنس
 

manartv2

عضو جديد
إنضم
11 فبراير 2009
المشاركات
4
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
جزاك الله خير الجزاء ورزقك حسن العاقبة وشفاعة محمد وال محمد
 

علي محمد يوسف

عضو تحرير المجلة
إنضم
18 أغسطس 2007
المشاركات
3,116
مجموع الإعجابات
580
النقاط
0
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
جزاكم الله خيرا وبارك الله فيكم
 
أعلى