بار زنده وارد شده از روی زمین بر روی لوله های زیرزمینی

بخش سوم : بار زنده

اگرچه بار حاصل از چرخ خودروها و سایر وسایل نقلیه سبک، فراوانی زیادی دارد، اما این بارها در مقایسه با بارهای با فراوانی کمتر اما بسیار سنگین تر مثل کامیون ها، قطارها یا سایر وسایل نقلیه سنگین، اثر کمی بر لوله های مدفون دارند. در طراحی خطوط لوله در زیر خیابان ها و بزرگراه ها، فقط بار ناشی از وسایل نقلیه سنگین مد نظر قرار می گیرد. مقدار فشار منتقل شده از یک وسیله نقلیه به لوله، به عمق لوله، وزن وسیله نقلیه، فشار باد و اندازه لاستیک وسیله نقلیه، سرعت وسیله نقلیه، صافی سطح، مقدار و نوع سنگفرش خیابان، خاک و فاصله نقطه اعمال بار تا لوله بستگی دارد. اطلاعات مربوط به موارد متداول تر، مثل موارد ارائه شده در AASHTO درباره تردد کامیون های H20 و HS20 روی جاده های سنگفرش شده و موارد ارائه شده در E-80 درباره بار خطوط ریلی، به منظور کمک به طراحان، ساده سازی شده و در جدول ۶- ۱۸ ، جدول ۶- ۱۹ و جدول ۶- ۲۲ آمده است. در موارد بخصوصی مثل کامیون های معدن، جرثقیل ها و یا خودروهای خارج جاده ای می توان از معادلات ۶- ۴۵ و ۶- ۴۶ استفاده کرد.

بخش سوم : بار زنده

اگرچه بار حاصل از چرخ خودروها و سایر وسایل نقلیه سبک، فراوانی زیادی دارد، اما این بارها در مقایسه با بارهای با فراوانی کمتر اما بسیار سنگین تر مثل کامیون ها، قطارها یا سایر وسایل نقلیه سنگین، اثر کمی بر لوله های مدفون دارند. در طراحی خطوط لوله در زیر خیابان ها و بزرگراه ها، فقط بار ناشی از وسایل نقلیه سنگین مد نظر قرار می گیرد. مقدار فشار منتقل شده از یک وسیله نقلیه به لوله، به عمق لوله، وزن وسیله نقلیه، فشار باد و اندازه لاستیک وسیله نقلیه، سرعت وسیله نقلیه، صافی سطح، مقدار و نوع سنگفرش خیابان، خاك و فاصله نقطه اعمال بار تا لوله بستگی دارد. اطلاعات مربوط به موارد متداول تر، مثل موارد ارائه شده در AASHTO درباره تردد کامیون های H20 و HS20 روی جاده های سنگفرش شده و موارد ارائه شده در E-80 درباره بار خطوط ریلی، به منظور کمک به طراحان، ساده سازی شده و در جدول ۶- ۱۸ ، جدول ۶- ۱۹ و جدول ۶- ۲۲ آمده است. در موارد بخصوصی مثل کامیون های معدن، جرثقیل ها و یا خودروهای خارج جاده ای می توان از معادلات ۶- ۴۵ و ۶- ۴۶ استفاده کرد.

حداکثر بار ناشی از چرخ یک وسیله نقلیه در سطح بوجود می آید و با رفتن به عمق تضعیف می شود. لوله های پلی اتیلن باید در عمق حداقل ۱۸ اینچ یا ۱ برابر قطر لوله، هرکدام که بزرگ تر باشد، زیر سطح جاده نصب شوند. در این عمق، فاصله لوله از سطح به قدری است که فشار خاك به میزان چشم گیری کاهش می یابد و لوله می تواند از تمام ظرفیت خاك پر کننده ۲ برای مقاومت در برابر بار، بهره برد. اگر ملزومات طراحی، اجازه نصب با حداقل یک قطر از پوشش را نمی دهد، نیازمند انجام محاسبات اضافی هستیم که در بخش »نصب با پوشش کم عمق و تحت بار وسایل نقلیه « توضیح داده شده اند. بخش بزرگراه دولت فدرال نسبت به مشخص کردن حداقل عمق پوشش، اقدام می کند و معمولاً بسته به شرایط اختصاصی هر جاده، ۵/ ۲ فوت تا ۵ فوت را به عنوان حداقل پوشش معرفی می نماید.

خطوط لوله موقتی و دائمی ممکن است در طول مراحل ساخت و ساز تحت تأثیر بار ناشی از وسایل سنگین و تجهیزات ساختمانی قرارگیرند. توصیه می شود برای محدود کردن آثار اینگونه بارها، مسیرهای مشخصی برای عبور وسایل نقلیه ایجاد شود که در آن ها تمهیدات ویژه از جمله سنگ فرش موقتی و محافظ بتنی در نظر گرفته شده باشد و همچنین سرعت وسایل نقلیه در این مسیرها کنترل شده باشد.

اطلاعات ارائه شده در AASHTO با عنوان بارگذاری و فاکتور تأثیر، برای استفاده از جداول جدول ۶- ۱۸ و جدول ۶- ۱۹ مورد نیاز نیستند. این بخش برای درك بارهای سطحی و فاکتورهای تأثیر متداول توسط طراحان، ارائه شده است. اگر طراح به جای جداول مایل به استفاده از فرمول های ۶- ۴۵ و ۶- ۴۷ باشد، اطلاعات ارائه شده در اینجا مفید هستند.

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

استاندارد AASHTO و بار وسایل نقلیه

بار حاصل از وسایل نقلیه معمولا بر اساس بار استاندارد کامیون ارائه شده توسط انجمن مسئولان بزرگراه های ایالتی و حمل و نقل آمریکا (: ۱(AASHTO ارزیابی می شوند. در محاسبه فشار خاك بر لوله های انعطاف پذیر، معمولاً بارگذاری حاصل از یک کامیون H20 HS20) ) در نظر گرفته می شود. یک کامیون H20 استاندارد وزن کلی برابر با ۴۰،۰۰۰ پوند ( ۲۰ تن) دارد. وزن کامیون بصورت ۸،۰۰۰ پوند روی محور جلو و ۳۲،۰۰۰ پوند روی محور عقب توزیع شده است. کامیون HS20 دارای یک قسمت کِشنده و یک تریلر است که بارگذاری محوری آن همانند کامیون H20 است، با این تفاوت که دو محور عقبی دارد. شکل ۶- ۵ را ببینید. حداکثر بار وارده از یک چرخ در اینگونه کامیون ها، بار وارد از چرخ محور عقب است که برابر با ۴۰ % کل وزن کامیون است. از مقدار حداکثر بار وارده از چرخ برای نشان دادن بار استاتیک اِعمال شده توسط یک محور یا دو محور استفاده می شود. در برخی از ایالت ها، بارهای سنگین تری مجاز است.

حداکثر بار مجاز روی جفت محور در بزرگراه ها در حدود ۴۰،۰۰۰ پوند ( ۲۰،۰۰۰ پوند روی هر چرخ) می باشد. در موارد خاص ممکن است خودروهایی با وزن ۵۰ % بیش از مقدار فوق الذکر هم مجاز شمرده شوند.

فاکتور ضربه ۲

به ندرت سطح جاده ها صاف یا حتی هموار است. ضربه ایجاد شده در اثر برخورد خودرو با یک دست انداز در جاده، منجر به افزایش ناگهانی بار چرخ می شود. بار ضربه ای را می توان از حاصلضرب بار استاتیک چرخ در یک فاکتور ضربه بدست آورد. این فاکتور با عمق تغییر می کند. فاکتورهای ضربه برای خودروها و روی جاده های سنگفرش شده در جدول ۶- ۱۷ آمده است. فاکتور ضربه در مورد جاده های سنگفرش نشده، بسته به سطح جاده، برابر با ۰/ ۲ یا بشتر است.

بار خودرویی وارد شده از سنگفرش بزرگراه (سخت)

سنگفرش باعث کاهش فشار بار زنده ای که به لوله می رسد، می شود. یک سنگفرش سفت و سخت، بار را در سطح بزرگی پخش می کند و بنابراین فشار عمودی خاك را به طرز چشم گیری کاهش می دهد. فشار عمودی خاك ناشی از یک کامیون HS20) H20 ) که در یک بزرگراه سنگفرش شده (بتن با ضخامت ۱۲ اینچی) در حال تردد است در جدول ۶- ۱۶ آمده است. از یک فاکتور ضربه استفاده شده است. برای کامیون های سنگین تر، به شرط یکسان بودن سطح تماس چرخ با زمین با آنچه در کامیون H20 وجود دارد، با اعمال نسبت افزایش وزن آن ها، می توان فشارهای ارائه شده در جدول ۶- ۱۶ را تطبیق داد.

بار خودرو وارده شده از سنگ فرش انعطاف پذیر یا سطوح سنگفرش نشده

سنگفرش های انعطاف پذیر (یا سطوح سنگفرش نشده) فاقد قابلیت پخش بار سنگفرش های سخت هستند و فشار بیشتری از آنچه در جدول ۶- ۱۸ آمده است را از طریق خاك، به لوله وارد می کنند. در بسیاری از موارد مشاهده شده است که بار ناشی از چرخ دو خودروی در حال عبور، بیش از بار ناشی از دو چرخ یک خودرو است. حداکثر فشار بسته به عمق پوشش ممکن است مستقیماً زیر چرخ های یکی از خودروها و یا در جایی بین چرخ های دو خودرو به وقع بپیوندد. جدول ۶- ۱۹ بیشترین مقادیر حداکثر فشار ناشی از عبور ۲ کامیون H20 از سطحی سنگفرش نشده را ارائه می دهد. فاکتور ضربه اعمال نشده است. بارهای داده شده در جدول ۶- ۱۸ محافظه کارانه هستند و حدود ۱۰ % بیش از مقادیر موجود در بخش ۳ استاندارد AASHTO با عنوان »راهنمای مشخصات فنی پل «LRFD1 است که بر اساس سطح تماس دو لاستیک ۱۰ × ۲۰ اینچ و استفاده از روش مساحت معادل توزیع بار حاصل شده اند.