Forankring av støpejernsrør med strekkfaste. Jan Svendsen Saint-Gobain Vann og Avløp. MEF Forankringer av trykkrør

Transkript

1 Forankring av støpejernsrør med strekkfaste skjøter Jan Svendsen Saint-Gobain Vann og Avløp MEF Forankringer av trykkrør

2 Problemstilling I en rørledning oppstår det krefter som vil 1. Endre posisjonen av rørene 2. Dra røret ut av skjøtene 3. Forårsake lekkasjer Kreftene er Hydrauliske skyvekrefter Sigekrefter i bratt terreng Disse problemstillingene beregnes forskjellig har like mekaniske løsninger MEF Forankringer av trykkrør 2

3 Skyvekrefter oppstår ved: Retningsendringer Reduksjon av rørdimensjon Blindflens Kreftene vil også opptre ved Siging av rør i utstabil grunn som myr, leire etc. Rør montert på buede og svingete bruer MEF Forankringer Forankring av trykkrør 3

4 Beregning av skyvekraften Skyvekreftene oppstår i hovedledninger ved Retningsendringer Tverrsnittsreduksjon Blindlokk (blindflenser). Krefter som oppstår kan beregnes etter formelen F = K P S hvor F = Skyvekraft (N) P = Maks prøvetrykk (PEA) (N/cm 2 ) S = Tverrsnitt (m² innvendig for flensdeler/utvendig for andre deler) K = Koeffisient avhengig av rørdelens form og diameter, se tabell. MEF Forankringer av trykkrør 4

5 Tabelloppsett Hydrauliske skyvekrefter ved 1 bars trykk DN T-stykke Skyvekraft F in dan for 1 bar Bend Blindflens 90º 45º 22½º 11¼º Eksempel Driftstrykk Prøvetrykk Fra tabell DN vinkel PFA =16 bar PEA = = 21 bar Skyvekraft (F) = 639 x 21 = dan ~ 13,2 tonn Hvordan kan denne kraften stabiliseres? MEF Forankringer av trykkrør 5

6 Stabilisering med betongklosser Forskjellige arrangementer Klossene må dimensjoneres slik at 100% av skyvekraften tas opp i klossen. Krever sin plass, stabile grunnforhold og kompakt komprimering i massen mot aktiv flate. MEF Forankringer av trykkrør 6

7 Aktive krefter i rørgata AKTIVE KREFTER F : Hydraulisk skyvekraft fra røret skal stabiliseres av: B : Motkraft fra omfylling P : Vekt av betongblokk W : Vekt av overfylling f : Friksjonkraft mot jord H er normalt 1,2 m Ved mindre overfylling må også veltemomentet tas i betrakting. MEF Forankringer av trykkrør 7

8 Stabilisering med strekkfaste muffeskjøter For samme nominelt trykk (PN) vil de stabiliserende kreftene varierer med Rørdiameter Grøftedybde og omkringliggende masse Utvendig overflate (belegg) på røret Antall strekkfaste rørlengder på hver side av bendet Punktene over gir samlede friksjonskrefter som motvirker de hydrauliske skyvekreftene i røret. MEF Forankringer av trykkrør 8

9 De mest vanlige rørmuffeskjøtene STANDARD Vi Strekkfast DN Brukes i de ordinære VA-anleggene Nye materialer og teknologi gir varige og sterke strekkfaste muffeskjøter UNIVERSAL Ve Strekkfast DN Brukes i mest i forbindelse med Fallende terreng / sigekrefter NoDig installasjoner DN I VA-anlegg i dimensjon DN MEF Forankringer av trykkrør 9

10 De mest vanlige rørmuffeskjøtene Express Vi MEF Forankringer av trykkrør 10

11 Strekkfast skjøte- og reparasjonsmuffe Express Vi Express Vi Spesial MEF Forankringer av trykkrør 11

12 Strekkfaste løsninger grunnet retningsendring og blindflens Forankring med strekkfaste løsninger som tar opp hydrauliske skyvekrefter ved retningsforandring, er et godt alternativ til mer tradisjonell og kostbar forankring i betongklosser. Bruk av disse er spesielt fordelaktig i trange grøfter og ved ustabile grunn. Beregningene gjøres manuelt med Alabamametoden, bruk av tabeller eller databehandling. MEF Forankringer av trykkrør 12

13 Alabamametoden Prinsipp Denne teknikken går ut på å bruke nødvendig antall rørlengder med strekkfaste skjøter på begge sider av et bend eller før en blindflens, slik at resultantkraften blir tatt opp av friksjonen i rørgaten. Annen type forankring er da unødvendig. MEF Forankringer av trykkrør 13

14 Bruk av dimensjoneringstabell Prinsipp Denne teknikken går ut på å benytte nødvendig antall rørlengder med strekkfaste skjøter på begge sider av et bend eller før en blindflens, slik at resultantkraften blir tatt av rørgaten. Annen type forankring er da unødvendig. DN Forankringslengde ved prøvetrykk = 10 bar. Sikkerhetsfaktor = 1,2 Overfylling 90º bend 45º bend 22 ½º bend 11 ¼º bend Blindflens 1,0 m 1,5 m 2,0m 1,0 m 1,5 m 2,0m 1,0 m 1,5 m 2,0m 1,0 m 1,5 m 2,0m 1,0 m 1,5 m 2,0m 100 5,4 3,7 2,8 3,4 2,3 1,8 1,9 1,3 1,0 1,0 0,7 0,5 6,9 4,7 3, ,6 4,5 3,4 4,1 2,8 2,1 2,3 1,6 1,2 1,2 0,8 0,6 8,4 5,7 4, ,7 5,3 4,0 4,8 3,3 2,5 2,7 1,8 1,4 1,4 1,0 0,7 9,8 6,7 5, ,9 6,8 5,2 6,1 4,2 3,2 3,4 2,4 1,8 1,8 1,3 1,0 12,6 8,7 6, ,0 8,3 6,4 7,5 5,2 4,0 4,2 2,9 2,2 2,2 1,5 1,2 15,3 10,6 8, ,1 9,8 7,5 8,7 6,1 4,7 4,9 3,4 2,6 2,6 1,8 1,4 17,9 12,5 9, ,0 11,2 8,6 9,9 7,0 5,4 5,6 3,9 3,0 2,9 2,1 1,6 20,3 14,3 11, ,9 12,6 9,7 11,1 7,8 6,0 6,2 4,4 3,4 3,3 2,3 1,8 22,8 16,0 12, ,7 14,0 10,8 12,3 8,7 6,7 6,9 4,9 3,8 3,6 2,6 2,0 25,1 17,8 13, ,5 15,3 11,9 13,4 9,5 7,4 7,5 5,3 4,1 4,0 2,8 2,2 27,4 19,5 15, ,0 17,9 14,0 15,5 11,1 8,7 8,7 6,2 4,9 4,6 3,3 2,6 31,8 22,8 17,8 Eksempel Prøvetrykk DN vinkel overfylling 1,5 m PEA = = 21 bar Forankringslengde ved prøvetrykk 10 bar = 6,1 m. Forankringslengde ved prøvetrykk 21 bar = 6,1 x 2,1 = 12,81 m (korrigering opp til 21 bar). Rørlengde DN 300 = 6 m. Strekkfaste skjøter monteres i tre muffer fra bendet (muffen i bendet inklusiv). Beregningen gjelder for definerte masser som morene, singel, silt og leire, og for sinkbelagte rør. For andre forhold benyttes korreksjonsfaktorer. MEF Forankringer av trykkrør 14

15 Bruk av dataprogram Prinsipp Denne teknikken benytter også Alabamametoden, og kan velge alternative grunnforhold. Gir kjappe simuleringer. MEF Forankringer av trykkrør 15

16 Systemstabilitet (samvirke rør og fundament) For nedgravde rør med muffer/koblinger vil overfyllingsmassene bidra til stabilisering. Det skal for utadrettet last kun regnes med medvirkning fra overdekningsmasse vertikalt over røret. MEF Forankringer av trykkrør 16

17 Bruk av dataprogram Programmet beregner skyvekraft og forankringslengder L1 og L2 på hver side av bendet MEF Forankringer av trykkrør 17

18 Forankringer grunnet fallende terreng Sikring mot aksiell forskyvning og utknekking Rørledningen monteres slik at rørene er sikret mot aksiell forskyvning og utknekking eller utglidning. Nedgravde rør uten strekkfaste skjøter bør, under forutsetning av stabile grunnforhold, forankres aksialt hvis grøftehelningen overstiger ca 15 slik at rørene ikke kan stokke seg og gli ut av en muffeskjøt.. Fundamentet skal også motvirke veltemomentet fra kraften f. Strekkfast MEF Forankringer av trykkrør 18

19 Styrkeforhold i muffene-hva tåles? Universal Ve MEF Forankringer av trykkrør 19

20 Valgets kval? Egenskap Betong Muffeskjøt Plassbehov Plasskrevende Som for røret Økt tidsforbruk Forskaling Standard Vi intet og Transport / slitasje Universal Ve minimalt kostnader på dyrket mark Støping Nøye komprimering Ja Nei Forsinkelse Herdetid for betong Ingen Bruksområde Stabil grunn Stabil og ustabil grunn Pristillegg Stort Noe MEF Forankringer av trykkrør 20

21 Kampen om grøfta MEF Forankringer av trykkrør 21

22 Takk for oppmerksomheten! MEF Forankringer av trykkrør 22