Drukuj

Horyzontalne przewierty sterowane rurami PE

Wyboczenie eksploatacyjne

Do obciążeń, które działają na rurę w trakcie jej eksploatacji zaliczamy ciężar gruntu, parcie słupa wody gruntowej i cieku wodnego, podciśnienie eksploatacyjne oraz obciążenie od pojazdów. Obciążenie od ciężaru gruntu jest pomniejszone przez zastosowanie współczynnika, który uwzględnia zjawisko redukcji obciążeń od warstw gruntu znajdujących się nad rurą posadowioną w otworze wiertniczym (metoda Steina).
Współczynnik zależy od parametrów gruntu, a zjawisko redukcji obciążeń zachodzi wyłącznie przy przykryciu rury, które przekracza wartość iloczynu jej pięciu średnic nominalnych (5 x D).

Podciśnienie eksploatacyjne jest brane pod uwagę w przypadku gdy rurociąg jest elementem sieci ciśnieniowej, w której mogą wystąpić uderzenia hydrauliczne, lub sieci podciśnieniowej. Sumę obciążeń, na które narażona jest rura w trakcie eksploatacji należy porównać z krytycznym obciążeniem wyboczenia rury, uwzględniając współczynnik bezpieczeństwa o wartości minimum 2,0. Krytyczne obciążenie wyboczenia jest obliczane z uwzględnieniem krótkoterminowej lub długoterminowej sztywności obwodowej rury PE.

Dla rurociągów bezciśnieniowych, należy sprawdzić warunek wyboczenia eksploatacyjnego zarówno dla krytycznego obciążenia wyliczonego z uwzględnieniem sztywności krótkoterminowej jak i długoterminowej. W przypadku rurociągów ciśnieniowych, gdzie rura nie pozostaje dłuższy czas bez ciśnienia wewnętrznego, które przeciwstawia się obciążeniom zewnętrznym, wystarczy sprawdzić warunek wyboczenia dla sztywności krótkoterminowej rury.

Obciążenia:

Obciążenia

gdzie:
Qg - obciążenie od warstwy gruntu [kPa]
ƒQg - współczynnik redukujący obciążenie od gruntu [-]
Hgs - wysokość suchej warstwy gruntu [m]
Hgm - wysokość nawodnionej warstwy gruntu [m]
ϒgs - ciężar objętościowy suchej warstwy gruntu [kN/m3]
ϒgm - ciężar objętościowy nawodnionej warstwy gruntu (uwzględnia siłę wyporu) [kN/m3]
K - współczynnik naporu gruntu [-]
θ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [°]
Hg - wysokość napierającego gruntu [m]
Dow - średnica otworu wiertniczego [m]
Qw - obciążenie od słupa wody [kPa]
Hsw - wysokość słupa wody [m]
ρw - gęstość wody [kg/m3]
Qsum - obciążenie sumaryczne [kPa]
Qpoj - obciążenie od pojazdów [kPa]
Qpc - obciążenie od podciśnienia eksploatacyjnego [kPa]


Krytyczne obciążenie wyboczenia:

Krytyczne obciążenie wyboczenia

gdzie:
SE - sztywność obwodowa rury [kPa]
E - moduł Younga PE krótkoterminowy lub długoterminowy [MPa]
SDR - stosunek średnicy zewnętrznej rury do jej grubości ścianki [-]
Deƒ - ugięcie rury od obciążenia sumarycznego [-]
ƒu - współczynnik ugięcia zmniejszający odporność rury na wyboczenie [-]
QKWE - krytyczne obciążenie wyboczenia eksploatacyjnego rury [kPa]
Poi - liczba Poissona dla PE równa 0,45 [-]


Współczynnik bezpieczeństwa:

Współczynnik bezpieczeństwa

gdzie:
WB - współczynnik bezpieczeństwa wyboczenia rury [-]





Bogdan Stukus