Jdi na obsah Jdi na menu
 


Příspěvek - potrubí uložené v zemi

8. 1. 2014

  

1.   Uložení potrubí v zemi

 
           Nejčastěji jsou uloženy v zemi dálkovody. Jestliže potrubí není zatěžováno tepelnou roztažností, tj. je vždy přibližně stejně teplé jako okolní zemina, je potrubí uložené přímo v zásypu. Je proto zatěžováno tlakem zeminy, který ji nutí, aby se deformovala podélně a přenášela ohybová napětí ve stěně potrubí (tlak zeminy ho nutí vytvořit na průřezu z kružnice elipsu), čímž se ve skořepině porušuje membránový stav napětí. Zatížení je specifikováno zde
          Parovody, vedení kondenzátu a horkovody však musí mít možnost tepelně dilatovat. Zemina však brání tepelné dilataci potrubí, a to dvěma způsoby:
-         V případě dilatace rovné trubky je zde tření mezi zeminou a povrchem trubky.
-         V případě ohybu či oblouku (ať přirozenému anebo jako součást U-kompenzátoru, je zemina stlačována, což vytváří velký odpor.
            Z těchto důvodů bývají tato potrubí vedena v kolektoru, speciálním kanálu anebo štole, kde je umožněna kompenzace tepelné dilatace potrubí. Jiné řešení mohou být následující systémy nazvané „trubka v trubce“:
            1. Vnější trubka je ocelová, pak je mezera, dále izolace a vnitřní trubka, v níž proudí médium. Vnější trubka nese zatížení zeminou, vnitřní zatížení tlakem a teplotou média. Kompenzuje se jen vnitřní trubka, mohou být použity axiální vlnovcové kompenzátory anebo zasypané U-kompenzátory (zde se využije mezera mezi trubkami). Mezi oběma trubkami je vakuum anebo jen nízký tlak vzduchu, což zdokonaluje tepelně-izolační schopnost celého systému.
            2. Vnější trubka je plastová, vnitřní trubka je ocelová a mezi nimi je izolace tvořená polyuretanovou pěnou (mezera tak odpadá). Použitím PUR pěny je omezena maximální teplota média. Tepelná roztažnost celého systému se rovná tepelné roztažnosti vnitřní ocelové trubky. Zásyp je pak proveden v kontaktu s vnější trubkou pískem, čímž se snižuje třecí síla na hodnotu, která umožňuje tepelnou dilataci rovné trubky. Uvedené však musí být doplněno vhodnou kompenzací, pro kterou je udělána šachta s vůlemi umožňující dilataci.
 
2. Odolnost potrubí proti zásypu
 
                 Tuhost SN (odolnost proti zatížení typu zásypu) viz základní vzorce zde:
 
 vzo1.jpg
 
3.Výpočet potrubí zatíženého zásypem
 
             Napětí se vypočítá podle klasického vzorce:
 
 vzo2.jpg
kde M   je moment měnící se po obvodu trubky na jednotku délky, viz dále
      Z  je průřezový modul, obdélníkového profilu s jednotkovou šířkou a výškou totožnou s tloušťkou stěny trubky. Tedy    h2/6.
           Toto platí za předpokladu, že trubka není délkově omezena a že na jejich koncích nejsou výztuhy nebo dna. Tlakové poměry jsou však po celé délce trubky stejné.
          Zjednodušíme zatížení na osamělou sílu, avšak v podélném směru spojitou počítanou na jednotku délky trubky, označíme ji Q. Viz obrázek:
 o4.jpg
 
            Potom moment na jednotku délky trubky M je závislý na úhlu alfa, není tedy po celém obvodu stejný a je maximální, když alfa je rovná 0°.
vzo3.jpg
 
kde Ds je střední průměr potrubí, potom maximální moment je, když se alfa  rovná 0°. Potom:
Mmax= 0,159.Q.Ds
Druhá, méně konzervativní metoda počítá se spojitým zatížením v příčném i podélném směru trubky, podle obrázku:
 
 o5.jpg
 
Dále postupujeme stejně jako v předchozím případě vyjde, že
Mmax =0,122.q.Ds2
 
 
4.             Vztlak spodní vody působící na potrubí
 
        Při uložení potrubí do země s výskytem hladiny spodní vody, je vhodné počítat s účinky vztlaku prázdného potrubí. Princip posouzení vychází z vektorového sečítání působících sil. Platí rovnice:
 
vzo4.jpg
 
kde FB1   je síla přitížení potrubí zeminou bez vlivu hladiny spodní vody
FB2    je síla přitížení potrubí zeminou s vlivem hladiny spodní vody (tj. zemina pod úrovní spodní vody
FM    je síla od hmotnosti potrubí (tíha potrubí)
FV     je vztlaková síla potrubí