Główne cele poprawy odporności sejsmicznej rurociągów wodociągowych są dwa: po pierwsze, zapewnienie przepustowości wody, zapobiegając znacznym stratom ciśnienia na dużym obszarze, aby móc dostarczać wodę do obiektów pożarowych i krytycznych w sytuacjach awaryjnych; po drugie, minimalizacja uszkodzeń rurociągu, aby umożliwić szybką naprawę. Innymi słowy, w przypadku katastrof sejsmicznych system wodociągowy powinien charakteryzować się większą zdolnością adaptacji.
Zapobieganie pęknięciom sieci wodociągowej jest kluczowe dla utrzymania prawidłowego funkcjonowania systemu zaopatrzenia w wodę. System rur PE4710 (odpowiednik PE100) charakteryzuje się najniższym prawdopodobieństwem pęknięcia i przecieku spośród wszystkich rur wodociągowych, co pomaga osiągnąć wszystkie powyższe cele.
Propagacja fal i trwałe odkształcenia gruntu to główne przyczyny uszkodzeń rurociągów podziemnych. Ze względu na występowanie siły osiowej i naprężeń zginających, ruchy gruntu prowadzą do odkształceń osiowych i zginających w rurociągu. Materiały o wysokiej sztywności (wysokie naprężenia dopuszczalne) mają zazwyczaj ograniczoną zdolność do odkształcania. Materiały ciągliwe, takie jak polietylen (PE) (niskie naprężenia dopuszczalne), charakteryzują się dobrą podatnością na odkształcenia i wytrzymałością.
Zdolność systemu rurociągów do adaptacji do odkształceń powierzchniowych odzwierciedla się w jego zdolności adaptacji. Wstrząsy sejsmiczne lub propagacja fal sejsmicznych mogą powodować naprężenia w gruncie na tyle duże, że mogą uszkodzić nawet najbardziej wrażliwe rury. Pęknięcia uskokowe, osuwiska, przemiana gleby w muł i wynikające z tego osiadanie i/lub rozprzestrzenianie boczne, osiadanie i wypiętrzanie gruntu mogą powodować większe naprężenia, skutkując uszkodzeniem dużych obszarów rurociągów zakopanych w ziemi. Tabela B-1 przedstawia dane dotyczące naprężeń gruntu obserwowane na całym świecie w wyniku trwałych deformacji gruntu.
Tabela B-1 Obserwowane odkształcenie gruntu spowodowane trwałym odkształceniem gruntu
Wymagany zakres odkształceń gruntu dla rurociągów wynosi od 0,05% do 4,5%. W raporcie American Electric Power Research Institute z 2008 roku podano pomiary wytrzymałości na odkształcenia materiału PE4710. W temperaturze 10°C (50°F) średnie odkształcenie plastyczne przy rozciąganiu rury PE4710 wynosi 9,9%, podczas gdy średnie graniczne odkształcenie przy rozciąganiu wynosi 206%. Rura polietylenowa będzie się poruszać w odpowiedzi na ruch gruntu, zamiast przeciwstawiać się obciążeniom, które mogłyby spowodować pęknięcie rur sztywnych lub kruchych. Podczas większości wstrząsów sejsmicznych spawana (spawana) rura z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) będzie się wyginać, ale nie pęknie ani nie rozdzieli się (połączenie bezszczelinowe), zapewniając w ten sposób normalny dopływ wody. Należy pamiętać, że wszystkie połączenia rur PE z innymi konstrukcjami, urządzeniami pomocniczymi i komponentami mogą być narażone na większe obciążenia różnicowe. Połączenie tych części powinno być starannie zaplanowane i zaprojektowane, aby zminimalizować ryzyko pęknięcia.
Odkształcenie plastyczne rury PE4710 przy rozciąganiu jest około dwukrotnie większe od odkształcenia gruntu wywołanego przez obserwowaną maksymalną amplitudę, a odkształcenie graniczne PE4710 jest ponad 40 razy większe od szczytowego odkształcenia gruntu. Wydajność uzyskana na podstawie obliczeń teoretycznych jest zgodna z zastosowaniem rurociągu polietylenowego w warunkach trzęsienia ziemi. Spawana linia wodociągowa z HDPE dobrze sprawdziła się podczas trzęsienia ziemi. Tabela B-2 przedstawia częściowe obserwacje dotyczące poprzednich trzęsień ziemi w Japonii (Omuro i Himono, 2018).
Tabela B-2 Dane zaobserwowane podczas poprzednich trzęsień ziemi w Japonii
Należy ocenić właściwości sejsmiczne rurociągów, w tym ich wytrzymałość, wytrzymałość na odkształcenia osiowe, dopuszczalny promień gięcia, wytrzymałość połączeń, stateczność oraz stan techniczny rurociągu. Liczne doświadczenia sejsmiczne pokazują, że główne rurociągi wodociągowe z HDPE, zgodne z normami ASTM, mogą funkcjonować prawidłowo w większości warunków obciążenia sejsmicznego. W przypadku wysokich wymagań dotyczących właściwości sejsmicznych głównego rurociągu wodociągowego, należy rozważyć zastosowanie spawanych rur HDPE, ponieważ charakteryzują się one większą niezawodnością i mogą adaptować się do różnych obciążeń gruntu generowanych przez trzęsienia ziemi, zapewniając jednocześnie prawidłową pracę.
CHUANGRONGis a share industry and trade integrated company, established in 2005 which focused on the production of HDPE Pipes, Fittings & Valves, PPR Pipes, Fittings & Valves, PP compression fittings & Valves, and sale of Plastic Pipe Welding machines, Pipe Tools, Pipe Repair Clamp and so on. If you need more details, please contact us +86-28-84319855, chuangrong@cdchuangrong.com, www.cdchuangrong.com
Czas publikacji: 06-03-2025
