ملاحظات طراحی –قسمت اول

در ملاحظات طراحی –قسمت اول قصد داریم به ملاحظات لازم نظیر ابعاد کانال، تعیین دیواره مجرا و روش های نصب بپردازیم.

کانال در مقایسه با لوله

در حالت کلی، مجراها و لوله های پلاستیکی در ساختار و ترکیب، بسیار مشابه هم هستند اما تفاوت آن ها در نحوه کاربرد آن هاست.

• کانال ها، فشار داخلی دراز مدت ندارند. نیروهای خارجی بررسی نمی شوند؛ در صورت بروز بیضوی شدگی در حین نصب، این بیضوی شدگی در هنگام کار، بازیابی نمی شود. ترکیدگی ناشی از تنش دراز مدت فاکتور مهمی نیست (توجه به پایه طراحی هیدرواستاتیک در انتخاب ماده مهم نیست)
• قطر داخلی کانال با توجه به فضای اشغال شده توسط کابل و با توجه به ضرورت وجود فاصله داخلی بین کابل ها و کانال تعیین می شود، در حالیکه در کاربردهای لوله کشی، قطر داخلی بر اساس الزامات جریان حجمی تعیین می گردد.
• در مورد مجراها، مسیر نصب اهمیت زیادی دارد – شعاع انحنا، انحراف عمودی و افقی مسیر (نوسانات مسیر) و تغییرات ارتفاعی، همه و همه در جایگذاری کابل، تأثیر بسزایی دارند.

ملاحظات ابعاد کانال

تعیین ابعاد یک مجرا با محاسبه فضای لازم برای بزرگ ترین کابل یا دسته کابل یا کانال داخلی آغاز می شود. انتخاب قطر را می توان از نظر عملیاتی به ملاحظات کلی زیر، تقسیم نمود:

1- قطر داخلی مجرا با توجه به قطر کابل و روش جایگذاری آن، مشخص می شود (کشیدن یا هل دادن به کمک باد)

2- لازمه کشیدن کابل ها به درون مجراهای زیر زمینی، وجود فضای کافی بین مجرا و کابل ها است و معمولاً با دسته بندی کابل ها به دو گروه کابل های انتقال نیرو و کابل های هم محور  و کابل های فیبر نوری انجام می شود. علاوه بر این، میزان پر کردن کانال در کابل های برق، تحت کنترل کدهای ملی الکتریکی قرار دارد در حالیکه کابل های فیبر نوری و دی الکتریک، چنین نیستند.

3-  کشیدن طول های طولانی، نیازمند حجم پر سازی کم در کانال است، حداکثر به میزان 36 %.

4-  در کشیدن طول های کوتاه می توان کانال را تا 53 % یا تا آخرین محدوده تعیین شده در NEC برای دسته ای از کابل ها، پر نمود.

5-  در روش هل دادن با اعمال باد که برای کابل های فیبری طولانی بکارگرفته می شود، حجم بیشتری از کانال، حداکثر 70 % آن، پر می شود.

6-  کانال های داخلی 3، مجراهایی با قطر کوچک تر هستند که برای جایگذاری درون کانال های بزرگ تر یا لوله های محافظ، تهیه شده اند. هدف از استفاده از آن ها، تقسیم فضای یک کانال بزرگ به مسیرهای پیوسته و مجزایی برای قرار دادن کابل های فیبر نوری است. قطر مجرا و کانال داخلی بگونه ای طراحی می شود که پر شدگی مجرا را به حداکثر برساند.

با استفاده از این راهنماها می توان حداقل قطر داخلی مجرا یا کانال داخلی را بدست آورد. در هنگام افزایش اندازه یک مجرا برای خطوط انتقال نیرو، هم محور یا کابل های مخابراتی چند جفتی ، هر چقدر فضای بیشتری منظور گردد، بهتر است. این روش لزوما در مورد روش نصب هل دادن با فشار باد، صدق نمی کند.

در این مورد می دانیم که هل دادن کابلی که فضای خالی زیادی در اطراف خود در کانال دارد، دشوار است چرا که در چنین شرایطی، کابل متمایل به شکل گیری به صورت یک مارپیچ است که موجب انتقال بخشی از بار محوری بصورت جانبی به دیواره های کانال و ایجاد اصطکاك می شود. به علاوه، سرعت عبور هوا از روی کابل هم در شرایط حداقل حجم هوا و حجم فضای خالی کم، بیشینه خواهد شد. سرعت بیشتر هوا موجب بالارفتن نیروی کششی روی کابل شده و به جایگذاری آن کمک می کند.

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

تعیین دیواره مجرا

کانال ها و مجراهای تولیدی، در طیف گسترده ای از اندازه ها تولید می شوند و در غلاف گذاری حفره هایی با قطر ¼ اینچ ( 5 میلی متر) تا 24 اینچ ( 610 میلی متر) به کار می روند. نسبت ابعادی استاندارد ( SDR ) یک مجرا بصورت نسبت میانگین قطر مجرا تقسیم بر حداقل ضخامت دیواره، تعریف می شود. ضخامت های دیواره معمولا بین SDR 9 تا SDR 17 متغیر هستند.

قرارداهایی وجود دارند که ما را از استفاده از میانگین قطر خارجی ( SDR ) یا میانگین قطر داخلی ( SIDR ) بی نیاز می کنند.

مجراهایی با قطر داخلی اندازه بندی شده ( SIDR ) در مواقعی بکار می روند که نیازمند کنترل دقیق فضای باز داخلی باشیم. این شرایط با اغلب موارد نصب کانال، سازگار نیست چرا که آنچنان که در بالا بیان شد، فضای باز بین کابل و دیواره داخلی کانال، همیشه آنقدر ها هم تنگ نیست. از سوی دیگر، در حفاظ گذاری حفره ها می توان از مزایای کنترل دقیق قطر داخلی بهره برد، چرا که در بسیاری از موارد، چندین کانال داخلی در تنگاتنگ یکدیگر درون یک حفاظ قرار می گیرند.

در مورد این حالت، می توان ضخامت دیواره را بر حسب شرایط کاری و بدون خطر گرفتگی داخلی، افزایش یا کاهش داد. طبقه بندی ابعادی اندازه قطر داخلی مجراها، حداقل قطر داخلی را بیش از اندازه اسمی مجرا حفظ می کنند در حالیکه در اغلب طبقه بندی ظاهری مجراها، با افزایش ضخامت دیواره، قطر داخلی کمتر از قطر داخلی اسمی می شود.

در بیشتر نصب مجراها، از اندازه بندی SDR استفاده می شود، چرا که اتکا بر قطر خارجی کنترل شده موجب تشکیل اتصالاتی بهتر با استفاده از کوپلینگ های بیرونی می شود. این موضوع در مواقعی که از جایگذاری با کمک باد برای قرار دادن کابل استفاده می شود، اهمیت زیادی پیدا می کند. از سوی دیگر، در کانال های قطور و بیشتر از جوش لب به لب برای برقراری اتصال ها استفاده می شود.

تعیین ضخامت دیواره، تابعی از روش جایگذاری مجرا یا نوع تنش های محیطی که مجرا در طول عمر خود با آن ها مواجه خواهد شد، می باشد. استاندارد ASTM F2160 با عنوان »مشخصات استاندارد مجراهای تک جداره متشکل از HDPE بر پایه قطر خارجی ODکنترل شده «، سیستم اندازه بندی مجراها را بطور کامل تشریح می کند.

روش های نصب در مقایسه با تنش های کوتاه مدت و دراز مدت

طبیعت ویسکوالاستیک پلی اتیلن باعث می شود با گذر زمان و یا تغییر دما شاهد تفاوت هایی در ویژگی های مکانیکی آن باشیم.

رفتار ظاهری تنش / کرنش ماده، تحت تأثیر بار وارده شده به آن، وابسته به زمان است. به این خواص، خواص »خزش «گفته می شود. در این زمینه می توان بین خواص »کوتاه مدت «، مانند آن هایی که در آزمون کشش آزمایشگاهی با آهنگ کرنش 2 اینچ در دقیقه، مشاهده می شوند، و خواص »دراز مدت « که در جایگذاری و بار ناشی از کار کانال ها، متداول هستند، تمایز قائل شد.

داشتن آگاهی نسبت به قابلیت های تحمل بار پلی اتیلن بر حسب تابعی از آهنگ بار گذاری، اجازه انتخاب مقادیر استحکام مناسب را برای استفاده در معادلات مربوط به طراحی، می دهد. بارهای وارد بر کانال هم ناشی از محیطی هستند که کانال در آن جایگذاری می شود و هم حاصل ابزارآلات جایگذاری که کانال ها زیر آن ها قرار داده می شوند؛ تفاوت اصلی بین این دو نوع بارگذاری، مدت زمان بارگذاری در هر یک از آن هاست.

بعنوان مثال، یکی از ابزارهای متداول در نصب کانال های چندگانه، شخم زنی مستقیم آن ها به درون زمین با استفاده از یک شخم زن ریلی یا شخم زن تراکتوری است. در حین اجرای چنین نوع نصبی، مقدار مشخصی از تنش خمشی و کششی در مدت زمان کوتاهی (چند ثانیه تا چند دقیقه) به کانال وارد می شوند. در حالیکه پس از فروریزی حفره در اطراف کانال، ممکن است زمین بخاطر سنگ هایی که مستقیما کانال را فشار می دهند، به نشست ادامه دهد و منجر به وارد شدن یک بار فشاری دراز مدت به کانال شود.

می بینید که در چنین کاربردهایی، برای تعیین مقاومت خمشی، به ضرایب دراز مدت و کوتاه مدت، نیازمندیم. در ابتدا ممکن است کانال در برابر بیضوی شدگی، از خود مقاومت نشان دهد، ولی رزین با گذر زمان و تحت اثر بار وارده، گسیخته شده و موجب کاهش مسیر عبور کابل می شود.

حساسیت نسبی بروز آسیب در قیاس با روش های نصب

در طول سالیان پیش، ره یافت های متعددی در زمینه جایگذاری کانال ها، بروز و ظهور داشته اند. هر یک از این روش ها، با توجه به پتانسیل های بروز آسیب در کانال یا معضلات مرتبط با نصب، چالش های منحصر بفرد خود را به همراه داشته است. شاید یکی از روش های مقایسه حساسیت احتمالی روش های مختلف نسبت به بروز نقیصه، استفاده از جدول زیر باشد.

در اینجا، احتمال بروز آسیب در قالب مقیاسی عددی بین 0 تا 5 است که در آن عدد 5 بیان کننده دشوارترین شرایط است که منجر به تسلیم و تغییر شکل دائمی کانال می شود؛ عدد 4 به معنای احتمال وارد شدن بارهایی بیش از 75 % تنش تسلیم است؛ عدد 3 بارهای بیش از 50 %؛ عدد 2 بارهای بیش از %25 ، عدد 1 بارهای کمتر از 25 % و عدد 0 نشان دهنده هیچگونه اعمال بار قابل ملاحظه می باشد. محدوده های سایه خورده، بیانگر دشوارترین شرایط می باشند.

 باید توجه داشت که نباید تصور شود که جدول بالا، نشان دهنده تمام کانال های نصب شده با روش های مذکور است بلکه شاخصی از آن چیزی است که ممکن است در اثر انتخاب نادرست قطر، ضخامت دیواره و یا مواد سازنده، به وقوع بپیوندد. برای کسب توصیه های خاص هر طراحی، به تولید کننده مراجعه کنید.

شاید یکی از جدی ترین و کنترل نشده ترین مشکلات جایگذاری کابل، مشکل بیضوی شدن یا تاب خوردن کانال باشد. این شرایط می تواند نتیجه گسیختگی کششی، خمش شدید، بارگذاری بیش از اندازه روی دیواره های جانبی و یا به احتمال قوی اثر خرد کننده سنگ ها در محیط زیرزمینی باشد. در کاربردهای شخم زنی یا حفر چاه مستقیم، می توان با دقت به روند فرآیند، می توان احتمال بوجود آمدن مشکل را دریافت. در چنین کاربردهایی باید قوی ترین طراحی کانال صورت بگیرد.