در  ملاحظات طراحی-قسمت دوم قصد داریم به بررسی کاربردهای مدفون کانال های مورد نظر در تاسیسات زیرزمینی در شرایط گوناگون بپردازیم:

ترانشه روباز / ترانشه زنی پیوسته

معمولا کانال های مورد نظر برای کاربردهای مدفون را به 2 دسته سخت و انعطاف پذیر تقسیم می کنند که این تقسیم بندی با توجه به منعطف بودن و ایجاد تغییر شکل بدون ترك در هنگام کار یا در غیر اینصورت شکستنشان، انجام می شود. کانال های پلی اتیلنی قادر به تحمل مقدار قابل توجهی از تغییر شکل بوده و بنابراین در دسته کانال های انعطاف پذیر قرار می گیرند.

کانال های انعطاف پذیر، تحت اثر بار بصورت عمودی تغییر شکل می دهند و بصورت جانبی به سمت خاك اطرافشان منبسط می شوند. جابجایی جانبی موجب به حرکت در آمدن نیروهای مقاومت انفعالی خاك شده که به نوبه خود، تغییر شکل کانال را محدود می کنند. خمش عمودی لوله همراه با کمانش خاك 6 موجب اعمال فشاری یکنواخت تر و کمتر به کانال می شود. تنش های موجود در پلی اتیلن به مرور زمان، میرا می شوند که این موجب کاهش تکانه خمشی در دیواره کانال و مقابله با تغییر شکل های موضعی ناشی از وجود ناخالصی ها در ماده روپوش، هم در جهت طولی و هم در راستای حلقوی می گردد.

سفتی لوله در تاسیسات زیرزمینی

رابطه بین سفتی لوله، ضریب (سفتی) خاك، تراکم و بارگذاری عمودی بوسیله کارهای انجام شده توسط اسپنگلر و سایرین، مستند شده است. سفتی لوله که به روش استاندارد ASTM D2412 و با استفاده از فرمول آیوای اسپنگلر ، اندازه گیری می شود، پایه ای برای تخمین خمش کانال در ارتباط با نسبت ابعادی و مدول رزین، به دست می دهد. البته باید توجه داشت که خزش، سفتی لوله را تحت تأثیر قرار می دهد، بنابراین باید از مدول دراز مدت استفاده نمود. اطلاعات بیشتر درباره مواد روپوش خاك، ساخت ترانشه و دستورالعمل نصب را می توان در فصلی از این کتاب راهنما با نام »نصب زیرزمینی لوله های پلی اتیلن « یافت.

گاهی یک کانال انعطاف پذیر، به دلیل افزایش تنش های موضعی )که مثلاً ناشی از یک سنگ بزرگ نوك تیز هستند( به مقادیری بیش از توان میرایی و تضعیف تنش ماده، دچار رشد ترك و درنتیجه نقیصه شود. ارز این رو رزین های پلی اتیلنی مناسب برای کاربردهای کانالی، باید دارای خواص تضعیف تنش به میزان کافی باشند تا از بروز چنین نقیصه ای، ممانعت بعمل آید. بنابراین، در فرآیند طراحی باید ضمن منظور کردن ملاحظاتی در مورد مقاومت رزین کانال در برابر ترك ناشی از تنش، در انتخاب ماده روپوش و تراکم متناسب با کاربرد مورد نظر نیز، دقت کافی بعمل آید.

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

شخم زنی مستقیم

مواد سازنده کانال های انعطاف پذیر، به منظور ایجاد مقاومتی ایمن در برابر تنش های فشاری ایجاد شده بوسیله بارگذاری های خارجی، نیازمند داشتن استحکام فشاری کافی هستند. با این همه، معمولا معیار اصلی در طراحی، بروز نقیصه در ماده بدلیل کرنش بیش از حد نیست، بلکه بروز خمش یا اعوجاج بیش از حد ناشی از فشارهای آب زیرزمینی و بار زمین می باشد. در مواقعی که مواد روپوش، فراهم کننده میزانی کافی از نگهدارندگی جانبی نیستند، بروز خمش یا اعوجاج، محتمل تر است.

بعنوان مثال، اغلب لوله هایی که توسط حفاری جهت دار و شخم زنی نصب شده اند، آن مقدار نگهدارندگی را که توسط مواد روپوش در نصب های داخل ترانشه که در آن ها می توان بستر و خاکریز را به منظور فراهم آوردن سطح خاصی از نگهدارندگی جانبی، مورد »مهندسی « قرار داد، تأمین می شود، دریافت نمی کنند.

در بیشتر نصب های شخم زنی، با خاك های صخره ای مواجه می شویم که بر کانال هایی به قطر 2 اینچ یا کمتر، بار خرد کننده قابل ملاحظه ای را وارد می کنند. در این حالت ها، نسبت ابعادی استاندارد 11 ( SDR 11 )، حداقل ضخامت دیواره ای است که مورد استفاده قرار می گیرد و در صورت احتمال وجود شرایط صخره ای، استفاده از نسبت ابعادی استاندارد 9 ( SDR 9 )، مناسب تر خواهد بود.

اندازه گیری سفتی لوله

سفتی لوله که به روش استاندارد ASTM D2412 اندازه گیری می شود، مقیاسی از سفتی پیچشی لوله بدست می دهد. سفتی لوله برابر است با نسبت بار وارد شده به آن بر حسب واحد پوند در اینچ طولی ( lbs/lineal inch ) به خمش متناظر با بار وارده بر حسب اینچ در 5% خمش. باید درك کرد که اگرچه ممکن است دو کانال با قطر 5 و 25 / 1 اینچ دارای سفتی لوله یکسانی باشند، اما مقدار بار خاك لازم برای ایجاد 5% خمش در هر یک از این دو اندازه لوله، بسیار متفاوت است. به همین دلیل، حساسیت کانال کوچک تر نسبت به موانع زیر زمینی، بسیار بیشتر از کانال بزرگ تر است. اغلب اوقات از استحکام خرد شدگی 4 کانال کوچک تر، به عنوان یک پارامتر فیزیکی، به منظور تعیین حدود مقاومت آن در برابر خرد شدگی، استفاده می شود.

متأسفانه هیچ روشی برای آزمون خرد شدگی که معیارها یا روش انجام آن توسط همگان پذیرفته شده باشد، وجود ندارد. معمولا بار اعمال شده بر کانال ها را با سرعت خاصی افزایش می دهند، اغلب شبیه آنچه در استاندارد ASTM D2412 آمده ولی با خمشی بسیار بیشتر – در حد 25 % تا 50 % قطر داخلی – سپس بار متناظر با این محدوده خمشی برحسب بار بر فوت، گزارش می شود.

سفتی لوله (PS) در قیاس یا توان خرد شدگی

جدول 14 – 2 تفاوت های موجود در مقدار بار لازم برای ایجاد 5% خمش در کانال هایی با قطرهای مختلف ولی مقدار سفتی یکسان را نشان می دهد. این مقادیر با در نظر گرفتن مقدار مدول پیچشی برابر با 150،000 psi برای رزین، بدست آمده اند. واحد سفتی لوله، پوند بر اینچ طولی تقسیم بر اینچ خمش می باشد در حالیکه واحد استحکام خرد شدگی بر حسب پوند بر فوت بیان می شود. واضح است که مقدار ثابتی از بار، کانالی با قطر کوچک تر را ساده تر مورد خمش قرار می دهد. همچنین مهم است بیاد داشته باشیم که رزین در بارگذاری های دراز مدت، فقط 22 تا 25 % مدول اصلی خود را حفظ می کند؛ بنابراین، کانال های کوچک و نازك دیواره به شدت در خطر بارهای موضعی ناشی از موانع مدفون خواهند بود.

جدول 14 – 2 فقط در اهداف فشاری کاربرد دارد. مقادیر سفتی لوله بر اساس مدول پیچشی برابر با 150،000 psi به دست آمده اند. مقادیر خرد شدگی از داده های تجربی مربوط به نمونه هایی از یک کانال 6 اینچی طولانی است که بر طبق استاندارد ASTM D2412 تا حد خمش 50 %، مورد آزمون فشار قرار گرفته اند.

کشیدن شبکه کانال ها در تاسیسات زیرزمینی

در صنایع تلفن و برق، تأسیسات زیرزمینی معمولا از شبکه ای از مجموعه کانال های 3، 4 و 6 اینچی تشکیل می شود. این کانال های (سخت)، از کاشی های رسی، کانال های سیمانی یا اخیرا سازه های PVC ساخته شده اند. این کانال ها معمولا با گنبدهای منهول یا جعبه های کشش مدفون 1 از هم جدا شده اند. نحوه جایگذاری و فاصله بین منهولها و محفظه های کشش، عمدتا تابعی از شرایط است:

1. محل تقاطع با مدار انشعابی.
2. طول در دسترس کابل ها (یا کانال های داخلی) روی قرقره.
3. در دسترس بودن یا محدود بودن بوسیله موانع فیزیکی.
4. دشواری مسیر برای جایگذاری کابل ها یا کانال های داخلی.
5. محیط سطحی.
6. روش جایگذاری کابل (نیمه دسترسی) بعلاوه، مقررات دپارتمان حمل و نقل (DOT) ایجاد محافظت و نگهدارندگی برای سازه های کانال های مدفون در حفره های زیر جاده ای و محل های عبور و مرور را لازم دانسته است. اگرچه در گذشته از دیوارهای فولادی به عنوان حفاظ استفاده می شده است، اما در حال حاضر، حفر حفره ای افقی زیر مسیرهای جاده ای یا آبی و سپس کشش معکوس یک دیواره پلی اتیلنی که کانال های داخلی پلی اتیلنی درون آن نصب شده اند، رو به افزایش است.

جایگذاری کانال های داخلی با استفاده از کشیدن، شباهت های واضحی با روش های سنتی جایگذاری کابل دارد. مراجع خوبی درباره این موضوع، وجود دارند که از آن جمله عبارت اند از راهنمایی هایی برای نصب سیستم کابل های اکسترود شده انتقال قدرت که با دی الکتریک عایق بنده شده و از 69 کیلوولت تا 138 کیلو ولت، درجه بندی شده اند، راهنمای کشیدن زیرزمینی کابل اکسترود شده انتقال قدرت، گروه کاری شماره AEIC 28 و راهنمای روش های نصب کابل توزیع برق در سیستم های کانالی.

متغیرهای تاثیرگذار بر نحوه بارگذاری و انتخاب کانال های داخلی

تعدادی از متغیرهایی که بر نحوه بارگذاری و انتخاب کانال های داخلی در سازه های کشش به درون کانال، تأثیر گذارند، عبارت اند از:

• قطر کانال و کانال داخلی و تعداد کانال های داخلی مورد نظر برای نصب – مشخصات فضای خالی
• طول و تغییر جهت های موجود در مسیر کانال، پیچ و خم ها
• ترکیبات کانال و ضریب اصطکاك
• عوامل مسدود شدن کانال
• سرعت کشش و درجه حرارت
• ارتفاع و وزن کانال داخلی

 حفره جهت دار افقی

در فرآیند طراحی حفاری جهت دار می بایست ملاحظات مربوط به نیروهای کششی و شعاع خمش در حین انجام این فرآیندها، منظور شده باشد. کانال های انعطاف پذیری که در طول هایی پیوسته نصب شده اند، در هنگام کشیده شدن به درون محل مورد نظر، در معرض خطر احتمالی نقیصه های کششی هستند، بنابراین باید مقدار نیروی کششی مجاز برای اجتناب از گردن انداختن 1 در اثر کشش، مشخص شود. مهندس مربوطه باید به منظور جلوگیری از بیضوی شدگی و تاب خوردگی در حین نصب، شعاع خمش مجاز کانال را هم، بویژه در خمش هایی که فاقد نگهدارندگی کافی برای کانال هستند، در نظر بگیرد.