Hydraulické síly a jejich jištění

Hydraulické síly a jejich jištění

Technická řešení

Hydraulické tahové síly ?

Hydraulické tahové síly vznikají v místech změny směru nebo v místech zmenšení průměru (kolena, odbočky, redukce atd.) a na koncích potrubí dopravujících kapalinu pod tlakem. Hydraulické síly mohou být značné a musí být zachyceny použitím vhodných zámkových spojů nebo betonových opěrných bloků.  

Tahové síly vznikají v tlakovém hlavním zařízení:
– při každé změně směru (kolena, odbočky),
– při jakékoliv změně průměru (redukce),
– na každém konci (zaslepovací příruby).

Tyto lokalizované tahy musí být vyloučeny, aby se zabránilo oddělování spojů:
– buď pomocí zámkových spojů,
– nebo konstrukcí betonových opěrných bloků.

V tabulce jsou uvedeny hydraulické síly při tlaku 1 bar. (Pro jiné tlaky tyto hodnoty vynásobte hodnotou zkušebního tlaku na stavbě v barech). 

DNHydraulická síla F (daN) pro 1 bar
Odbočky a zaslepovací přírubyKolena 90°  Kolena 45° Kolena 22 1/2°  Kolena 11 1/4° 
60476636189
8075107582915
100109155844321
1251632301256332
1502273211748944
20038754729615176
250590834451230116
3008351.180639326164
3501.1221.587859438220
4001.4452.0441.106564283
4501.8092.5591.385706355
5002.2233.1441.701867436
6003.1674.4792.4241.236621
7004.278 3.2741.669839
8005.568 4.2622.1731.092
9007.014 5.3682.7371.375
1 0008.626 6.6023.3661.691
1 10010.405 7.9644.0602.040
1 20012.370 9.4684.8272.425
1 40016.787 12.8486.5503.291
1 50019.236 14.7237.5063.771
1 60021.851 16.7248.5264.284
1 80027.612 21.13310.7735.413
2 00034.045 26.05713.2846.674

 

Proč trubky jistit?

Hydraulické tahové síly vznikají v místech změny směru nebo v místech zmenšení průměru (kolena, odbočky, redukce atd.) a na koncích potrubí dopravujících kapalinu pod tlakem. Tyto síly mohou vést k rozpojení spoje na potrubí, nejsou-li přijata protiopatření v podobě betonových opěrných bloků nebo zámkových spojů.
Hydraulické síly mohou být značné a musí být zachyceny použitím vhodných zámkových spojů nebo betonových opěrných bloků. 

Hodnota koeficientu K podle typu tvarovky
TvarovkaK
Zaslepovací příruba1.000
Koleno 90°1.414
Koleno 45°0.765
Koleno 22 1/2°0.390
Koleno 11 1/4°0.196
Redukce1 S’/S
(S’ nejmenší průřez)
Odbočka1.000

 

Větší svoboda při navrhování sítí 

Ústup od betonových opěrných bloků

Stále více se využívají technologie zámkových spojů namísto betonových opěrných bloků, které mají mnoho nevýhod kvůli své hmotnosti a rozměrům:

  • Prostorové nároky na stavbě

Čím je větší průměr potrubí, tím větší jsou potřeba opěrné bloky. To může vést k praktickým problémům, neboť omezený prostor pod zemí je nutno sdílet s mnoha dalšími sítěmi (např. plynové, kanalizační, telekomunikační a kabelové sítě).

  • Doba otevření výkopu

Zásady nejlepší praxe pro betonování stanovují dobu zrání 28 dnů, než je možno aplikovat zatížení. I když lze tuto dobu zkrátit, představuje to výrazné omezení, které již není v městském prostředí akceptovatelné.

  • Dlouhodobá rizika destabilizace

Tato rizika mohou být způsobena přírodními příčinami, jako je nehomogenní zemina nebo nepravidelný terén a blízké výkopy pro jiné sítě, zejména v městských oblastech. Tyto faktory ovlivňují stabilitu a následně i životnost betonových konstrukcí a vyvolávají obavy z prasknutí spojů.

  • Problémy související se staršími sítěmi

V případě, že potrubí vyžaduje údržbu a také později při dosažení konce životnosti potrubí jsou zapotřebí rozsáhlé demontážní práce.

Zámkové spoje: moderní přístup k vodárenským sítím

Řešení zámkových spojů získávají na popularitě ve většině zemí celého světa. Tato řešení nabízejí značné výhody:

  • Malé prostorové nároky pod zemí 

Potrubí vybavená zámkovými spoji nezabírají více místa než potrubí bez zámkových spojů. Zůstává proto dostatek místa pro jiné sítě a snižuje se objem vytěžené zeminy.

  • Méně logistických omezení

Z důvodů, jako je dostupnost a náklady, není vždy snadné dovézt několik kubických metrů betonu k vytvoření opěrných bloků. Rychlost instalace potrubí je často omezena obrátkou nákladních vozidel dovážejících beton. Zámkové spoje jsou lehké a snadno se přepravují na stavbu, ať už ve městě, na venkově nebo ve vzdálených horských či pouštních oblastech.

  • Rychlá instalace a zprovoznění 

Instalace zámkových spojů je mimořádně rychlá, zejména u systémů STANDARD Vi a EXPRESS Vi. Navíc je možno je podrobovat hydraulickému zkoušení ihned po instalaci.

  • Ověřená stabilita a odolnost 

Funkce zámkových spojů se opírá o kombinaci své vlastní odolnosti proti vyklouznutí a faktoru tření se zeminou. Doporučení společnosti PAM pro délku uzamčeného úseku berou v úvahu typ zeminy a rizika prací prováděných v blízkosti potrubí. Zámkové spoje jsou opatřeny stejnou úrovní ochrany proti korozi jako potrubí a tvarovky.

  •  Možnost demontáže

Potrubí lze vždy demontovat pomocí nástrojů dodávaných společností PAM, bez nutnosti provádět dlouhé a rozsáhlé inženýrské práce.

Větší flexibilita pro procedury přejímky sítě

Procedury pokládky potrubí a přejímky stavby jsou díky zámkovým spojům výrazně zrychleny a dosahují bezprecedentní úrovně spolehlivosti.

  • Není nutno čekat na vytvrzení betonu

Trubky jsou připraveny pro tlakové zkoušky ihned po osazení zámkových spojů.

  • Alternativa ke zkušebním opěrným blokům

Díky použití tvarovek s hrdlem a přírubou EXPRESS Vi již není nutné vytvářet zkušební opěrné bloky pro zkoušení jednotlivých segmentů potrubí.

  • Možnost zkoušení kratších segmentů

Nyní lze zkoušet kratší délky potrubí, což znamená, že je snadnější lokalizovat a řešit případné problémy a výkopy lze rychleji zasypat.
Zámkové spoje PAM lze během přejímacích zkoušek zkoušet až do jejich přípustného zkušebního tlaku (PEA).

Řešení se zámkovými spoji splňují stále přísnější požadavky na instalaci

Různá řešení zámkových spojů lze přizpůsobit i těm nejnáročnějším situacím při pokládce potrubí:

Zámkové spoje a udržitelný rozvoj

- Úspora materiálu: spoje o hmotnosti jen několika kilogramů mohou nahradit několik tun betonu.
- Prostorově úsporná projektová řešení díky jejich malým prostorovým nárokům.
- Nižší přepravní náklady (na vytěženou zeminu a beton).
- Časové úspory.
- Snížená spotřeba dřeva, neboť  již není zapotřebí bednění pro betonové opěrné bloky.

Jaká délka potrubí by měla být uzamčena?

Technické řešení spočívá v uzamknutí spojů na dostatečně dlouhém úseku po obou stranách oblasti působení hydraulické síly, jako je koleno, aby se využily třecí síly mezi zeminou a trubkou k zachycení hydraulické síly.
Výpočet délky uzamčeného úseku nezávisí na použitém typu zámkového spoje. Závisí na zkušebním tlaku, průměru trubky a parametrech uvedených obrázcích C a D.


Délky uzamčených úseků (v m) vypočtené s výše uvedenými předpoklady.

DNKoleno 90°Koleno 45°Koleno 22 1/2°Koleno 11 1/4°Zaslepovací příruba nebo ventil
Výška krytí 1 m1.5 m2 m1 m1.5 m2m1 m1.5 m2m1 m1.5 m2m1 m1.5 m2m
804.53.12.32.81.91.51.61.10.80.80.60.55.73.93
1005.43.72.83.42.31.81.91.3110.70.56.94.73.6
1256.64.53.44.12.82.12.31.61.21.20.80.68.45.74.4
1507.75.344.83.32.52.71.81.41.410.79.86.75.1
2009.96.85.26.14.23.23.42.41.81.81.3112.68.76.6
250128.36.47.55.244.22.92.22.21.51.215.310.68.1
30014.19.87.58.76.14.74.93.42.62.61.81.417.912.59.6
3501611.28.69.975.45.63.932.92.11.620.314.311
40017.912.69.711.17.866.24.43.43.32.31.822.81612.4
45019.71410.812.38.76.76.94.93.83.62.6225.117.813.8
50021.515.311.913.49.57.47.55.34.142.82.227.419.515.1
6002517.91415.511.18.78.76.24.94.63.32.631.822.817.8
70028.220.41617.512.79.99.87.15.65.23.82.935.825.920.3
80031.222.817.919.414.111.110.97.96.25.84.23.339.82922.8
90034.12519.821.215.612.311.98.76.96.34.63.743.431.925.2
100036.927.221.622.916.913.412.89.57.56.85446.934.727.5
110039.429.423.424.518.214.513.710.28.17.35.44.350.237.429.8
120041.931.425.12619.515.614.610.98.77.75.84.653.44032
140046.235.128.328.721.817.616.112.29.88.56.55.258.944.736
150048.436.929.93022.918.616.812.910.48.96.85.561.64738
160050.438.731.431.32419.517.513.510.99.37.15.864.249.340
180054.242.234.333.726.121.318.914.611.9107.86.36953.543.7

 

Uzamčená délka může být upravena bezpečnostním koeficientem, který je zvolen podle:
– podmínek pokládky,
– kvality a zhutnění zásypu,
– nejistoty vzhledem k fyzikálním vlastnostem použitého zásypu.

Je-li to namístě, je nutno aplikovat oprávku na přítomnost, i částečnou, podzemní vody, a to úpravou hmotnosti naplněného potrubí aplikací příslušné hodnoty dle Archimédova zákona.

Opěrné bloky 

Použití opěrných betonových bloků je nejběžnější způsob pro zachycení hydraulických sil vznikajících v tlakovém potrubí. Nyní se používají v prudkých svazích.

Princip

Lze navrhnout různé typy opěrných betonových bloků v závislosti na konfiguraci sítě, mechanické odolnosti a typu zeminy a přítomnosti či absenci významného množství podzemní vody. Opěrný blok zachycuje hydraulické síly:

-  buď třením o zeminu,
-  nebo tlakem na okolní terén.

Prakticky to znamená, že se opěrné bloky navrhují s ohledem na třecí síly a reakci zeminy na jejich opěrné plochy. V místech, kde překážky nebo nedostatečná únosnost terénu nedovolí zřídit opěrný betonový blok, je možné použít technologie zámkových spojů vyvinuté společností PAM.

Navrhování bloků (běžné případy)

Objemy betonu bloků v následujících tabulkách byly počítány s ohledem na tření zeminy a opírání o terén pro běžně se vyskytující zeminy. Budou-li v bezprostřední blízkosti opěrných bloků prováděny další výkopy, je vhodné během těchto prací snížit tlak v potrubí. Předpoklady výpočtu jsou uvedeny níže.

Vysoce pevné půdy
 
DNZkušební tlakKoleno 11 1/4°
l x h/V
Koleno 22 1/2°
l x h/V
Koleno 45°
l x h/V
Koleno 90°
l x h/V
Zaslepovací příruba a odbočka
l x h/V
barm x m/m3m x m/m3m x m/m3m x m/m3m x m/m3
80100.10 x 0.18/0.010.17 x 0.18/0.020.21 x 0.28/0.040.38 x 0.28/0.060.28 x 0.28/0.05
160.13 x 0.18/0.010.18 x 0.28/0.030.33 x 0.28/0.050.59 x 0.28/0.110.43 x 0.28/0.07
250.14 x 0.28/0.020.27 x 0.28/0.050.51 x 0.28/0.090.87 x 0.28/0.240.64 x 0.28/0.13
100100.11 x 0.20/0.010.21 x 0.20/0.020.29 x 0.30/0.060.51 x 0.30/0.100.37 x 0.30/0.07
160.17 x 0.20/0.020.24 x 0.30/0.040.45 x 0.30/0.080.77 x 0.30/0.200.57 x 0.30/0.11
250.19 x 0.30/0.030.36 x 0.30/0.060.67 x 0.30/0.151.14 x 0.30/0.430.85 x 0.30/0.24
125100.14 x 0.22/0.020.20 x 0.32/0.040.38 x 0.32/0.080.67 x 0.32/0.170.49 x 0.32/0.11
160.23 x 0.22/0.030.32 x 0.32/0.070.59 x 0.32/0.141.01 x 0.32/0.370.75 x 0.32/0.20
250.25 x 0.32/0.050.48 x 0.32/0.110.87 x 0.32/0.281.21 x 0.42/0.691.10 x 0.32/0.44
150100.18 x 0.25/0.030.26 x 0.35/0.060.48 x 0.35/0.120.83 x 0.35/0.270.61 x 0.35/0.16
160.28 x 0.25/0.040.40 x 0.35/0.090.73 x 0.35/0.211.04 x 0.45/0.540.93 x 0.35/0.34
250.32 x 0.35/0.080.60 x 0.35/0.161.08 x 0.35/0.461.50 x 0.45/1.121.13 x 0.45/0.63
200100.24 x 0.30/0.050.37 x 0.40/0. 120.68 x 0.40/0.240.98 x 0.50/0.540.86 x 0.40/0.33
160.30 x 0.40/0.090.56 x 0.40/0.190.87 x 0.50/0.421.46 x 0.50/1.171.09 x 0.50/0.66
250.45 x 0.40/0.140.84 x 0.40/0.321.27 x 0.50/0.891.84 x 0.60/2.241.58 x 0.50/1.37
250100.31 x 0.35/0.080.48 x 0.45/0.200.75 x 0.55/0.351.28 x 0.55/0.990.95 x 0.55/0.55
160.39 x 0.45/0.160.73 x 0.45/0.321.13 x 0.55/0.781.67 x 0.65/2.001.41 x 0.55/1.21
250.59 x 0.45/0.240.93 x 0.55/0.531.63 x 0.55/1.612.36 x 0.65/3.981.81 x 0.65/2.34
300100.37 x 0.40/0.120.59 x 0.50/0.280.93 x 0.60/0.581.41 x 0.70/1.531.17 x 0.60/0.91
160.48 x 0.50/0.240.78 x 0.60/0.411.39 x 0.60/1.272.04 x 0.70/3.221.56 x 0.70/1.87
250.63 x 0.60/0.271.15 x 0.60/0.871.79 x 0.70/2.482.64 x 0.80/6.142.04 x 0.80/3.65
350100.43 x 0.45/0.180.61 x 0.65/0.271.11 x 0.65/0.881.67 x 0.75/2.301.26 x 0.75/1.31
160.57 x 0.55/0.350.93 x 0.65/0.621.49 x 0.75/1.832.23 x 0.85/4.661.84 x 0.75/2.80
250.75 x 0.65/0.411.23 x 0.75/1.261.96 x 0.85/3.612.76 x 1.05/8.832.26 x 0.95/5.34
400100.49 x 0.50/0.250.71 x 0.70/0.391.17 x 0.80/1.201.79 x 0.90/3.181.46 x 0.80/1.87
160.65 x 0.60/0.491.07 x 0.70/0.891.60 x 0.90/2.542.42 x 1.00/6.451.97 x 0.90/3.86
250.87 x 0.70/0.591.43 x 0.80/1.802.13 x 1.00/5.022.94 x 1.30/12.332.48 x 1.10/7.44


V ostatních případech se obraťte na společnost PAM
 

Zemina průměrně soudržná

DNZkušební tlakKoleno 11 1/4°
l x h/V
Koleno 22 1/2°
l x h/V
Koleno 45°
l x h/V
Koleno 90°
l x h/V
Zaslepovací příruba a odbočka
l x h/V
barm x m/m3m x m/m3m x m/m3m x m/m3m x m/m3
80100.13 x 0.18/0.010.17 x 0.28/0.020.32 x 0.28/0.040.56 x 0.28/0.100.41 x 0.28/0.06
160.14 x 0.28/0.020.26 x 0.28/0.040.49 x 0.28/0.080.85 x 0.28/0.230.63 x 0.28/0.13
250.21 x 0.28/0.030.40 x 0.28/0.050.74 x 0.28/0.171.24 x 0.28/0.480.93 x 0.28/0.27
100100.17 x 0.20/0.020.23 x 0.30/0.040.43 x 0.30/0.070.74 x 0.30/0.190.54 x 0.30/0.10
160.18 x 0.30/0.030.35 x 0.30/0.050.65 x 0.30/0.151.11 x 0.30/0.410.83 x 0.30/0.23
250.28 x 0.30/0.050.53 x 0.30/0.100.96 x 0.30/0.311.30 x 0.40/0.751.21 x 0.30/0.48
125100.22 x 0.22/0.030.30 x 0.32/0.060.56 x 0.32/0.120.97 x 0.32/0.340.72 x 0.32/0.19
160.25 x 0.32/0.040.47 x 0.32/0.080.85 x 0.32/0.271.18 x 0.42/0.651.07 x 0.32/0.42
250.37 x 0.32/0.060.70 x 0.32/0.181.25 x 0.32/0.561.69 x 0.42/1.331.28 x 0.42/0.77
150100.26 x 0.25 /0.040.38 x 0.35/0.080.70 x 0.35/0.190.99 x 0.45/0.490.89 x 0.35/0.31
160.31 x 0.35/0.060.59 x 0.35/0.141.06 x 0.35/0.431.46 x 0.45/1.061.10 x 0.45/0.60
250.47 x 0.35/0.100.87 x 0.35/0.301.27 x 0.45/0.812.28 x 0.45/2.121.58 x 0.45/1.24
200100.29 x 0.40/0.070.54 x 0.40/0.140.83 x 0.50/0.381.39 x 0.50/1.071.05 x 0.50/0.61
160.44 x 0.40/0.120.82 x 0.40/0.301.24 x 0.50/0.851.79 x 0.60/2.121.54 x 0.50/1.30
250.66 x 0.40/0.201.02 x 0.50/0.581.77 x 0.50/1.732.51 x 0.60/4.151.93 x 0.60/2.47
250100.37 x 0.45/0.120.70 x 0.45/0.251.08 x 0.55/0.711.60 x 0.65/1.831.35 x 0.55/1.11
160.57 x 0.45/0.190.91 x 0.55/0.501.42 x 0.65/1.452.10 x 0.75/3.661.76 x 0.65/2.22
250.74 x 0.55/0.331.32 x 0.55/1.062.02 x 0.65/2.922.72 x 0.85/6.912.27 x 0.75/4.24
300100.46 x 0.50/0.190.75 x 0.60/0.371.32 x 0.60/1.161.95 x 0.70/2.941.49 x 0.70/1.71
160.61 x 0.60/0.251.12 x 0.60/0.831.75 x 0.70/2.362.40 x 0.90/5.711.98 x 0.80/3.46
250.91 x 0.60/0.551.46 x 0.70/1.642.27 x 0.80/4.533.12 x 1.00/10.732.58 x 0.90/6.61
350100.54 x 0.55/0.270.89 x 0.65/0.571.42 x 0.75/1.672.13 x 0.85/4.251.76 x 0.75/2.56
160.73 x 0.65/0.391.20 x 0.75/1.201.91 x 0.85/3.422.69 x 1.05/8.332.20 x 0.95/5.05
251.08 x 0.65/0.841.73 x 0.75/2.462.51 x 0.95/6.583.25 x 1.35/15.732.88 x 1.05/9.61
400100.62 x 0.60/0.380.94 x 0.80/0.781.53 x 0.90/2.322.31 x 1.00/5.891.89 x 0.90/3.53
160.85 x 0.70/0.561.39 x 0.80/1.712.08 x 1.00/4.752.85 x 1.30/11.632.41 x 1.10/7.03
251.14 x 0.80/1.151.85 x 0.90/3.392.63 x 1.20/9.123.63 x 1.50/21.792.96 x 1.40/13.49


V ostatních případech se obraťte na společnost PAM

 

Související dokumenty