در این مقاله اصول پایه ای و عمومی در رابطه با طراحی منهول های ساخته شده از جنس پلی اتین سنگین و اجزای تشکیل دهنده آن، بحث شده است. روشی که خصوصیات مواد اولیه و الزامات طراحی اجزای منهول های دفنی از جمله بدنه عمودی، کف و بالای منهول به همراه اتصالات آن را پوشش می دهد. این روش حداقل الزامات را برای طراحی صحیح یک منهول پلی اتیلن سنگین ارائه می دهد. با توجه به تنوع در ارتفاع ، قطر و خاک اطراف منهول دفن شده ، هر منهول باید به صورت جداگانه طراحی و تفصیل شود. در صورت استفاده و اجرای صحیح روش پیش رو، این عمل می تواند به ایجاد ساختار ایمن و قابل اطمینان کمک کند. هنگام استفاده از این روش و الزامات آورده شده، بایستی علاوه بر طراحی های انجام شده قضاوت حرفه ای و مهندسی بسته به شرایط پروژه مورد نظر انجام گیرد. طراحی سازه ای منهول های دفنی مطرح شده در این مقاله در حیطه تخصص یک مهندس سازه یا سایر متخصصان دارای مجوز برای استفاده از اصول در یک ساختار خاص است.

الزامات این روش برای در نظر گرفتن منهول های مناسب برای نصب در ترانشه های خط لوله یا مجاری، محیط های دفن زباله و محل های دفن زباله با ویژگی های اسکان محدود است. نصب مستقیم در محل دفن زباله های بهداشتی یا سایر محل های پر از آب که در معرض ته نشین شدن خاک زیاد بیش از 10 درصد قرار دارند ، ممکن است به طرح های خاصی خارج از محدوده این روش نیاز داشته باشد. همچنین فرض شده است که جریان فاضلاب متصل به منهول به صورت ثقلی جابه جا خواهد شد.

فرضیات طراحی

روش طراحی در این مقاله فقط برای منهول هایی است که مطابق استاندارد ASTM D 2321 ، خاک پرشده اطراف آن از مواد کلاس I ، کلاس II یا کلاس III باشد. بر این اساس باید خاک پر شده حداقل 90 درصد به روش استاندارد پروکتور متراکم شود. همچنین حداقل فاصله خاکریزی اطراف منهول که به روش گفته شده متراکم می شود، بایستی برابر با 3.5 فوت (1 متر) باشد.

فرض می شود که منهول ها بر روی یک پی پایدار متشکل از حداقل 12 اینچ (30.5 سانتی متر) از خاک کلاس I قرار گرفته باشند که حداقل دارای 95٪ تراکم استاندارد پروکتور یا یک دال بتنی هستند. خاک های زیرین پی نیز باید مقاومت تحمل کافی برای تحمل بارهای عمودی جداره خارجی را فراهم کنند.

بارگذاری بدنه اصلی منهول

پارامترهای طراحی برای بررسی بارهای مماسی رو به پایین وارد بر جداره خارجی منهول شامل محدودیت تغییرشکل حلقه ای، تنش یا کرنش محوری و کمانش محوری می شود. همچنین بارهای شعاعی عمود بر جداره خارجی منهول باعث ایجاد تغییرشکل حلقه منهول و تنش خمشی در جداره آن
می شوند. با توجه نوع بار استاتیکی خاکریز اطراف منهول، مقادیر بزرگی این بار در ارتفاع متفاوت است و به صورت مثلثی گسترده در ارتفاع منهول پخش شده است. بارهای مماسی رو به پایین وارد بر جداره خارجی منهول با متراکم شدن و اصطکاک با بدنه منهول به صورت رو به پایین ایجاد می شوند.

شکل 1 – بارهای شعاعی وارد بر بدنه منهول

شکل 2 – بارهای مماس بر بدنه منهول ناشی از اصطکاک سطح خارجی بدنه با خاکریز متراکم شده

همچنین منهول باید برای تنش های فشاری محوری و کمانش محوری ناشی از بارهای مماس بر بدنه بررسی شود.

محاسبه فشارهای ناشی از فعالیت های زمین

فشار شعاعی- فشار وارد بر بدنه منهول با توجه به تراکم ناهموار اصلاح شده در خاکریز اطراف آن را می توان با استفاده از معادله شماره 1 بدست آورد.

Pr = 1.21 × KA × Ɣ × H                     معادله شماره 1

KA = tan2 × ( 45 – ɸ/2 )                     معادله شماره 2

در این معادله:

Pr  : فشار شعاعی وارد شده (KPa)

KA : ضریب فشار ناشی از فعالیت زمین مطابق معادله شماره 2

Ɣ : وزن مخصوص خاک (KN/m3)

H : ارتفاع خاکریز (m)

ɸ : زاویه اصطکاک داخلی مواد خاکریز اطراف منهول (deg)

فشار مماسی- تنش برشی متوسط ناشی توزیع فشار شعاعی فعالیت های زمین از معادله شماره 3 بدست می آید.

TA = µ × (Pr1+ Pr2)/2                        معادله شماره 3

در این معادله:

TA : تنش برشی متوسط ناشی توزیع فشار شعاعی فعالیت های زمین (KPa)

Pr1  : فشار شعاعی زمین در بالای منهول (KPa)

Pr2  : فشار شعاعی زمین در پایین منهول (KPa)

µ :ضریب اصطکاک بین بدنه منهول و خاکریز اطراف آن

فشار مماسی رو به پایین یک بار مستقیم محوری بر بدنه منهول ایجاد می کند که با افزایش عمق بیشتر می شود. این بار مستقیم محوری را می توان با ادغام تنش متوسط برشی میان بدنه منهول و خاکریز اطراف آن که با معادله شماره بدست آمد، در ارتفاع منهول محاسبه کرد و برابر است با حاصلضرب تنش متوسط ایجاد شده در بدنه منهول در مساحت سطح خارجی آن. حداکثر نیروی مماسی وارد بر بدنه منهول به سمت پایین از معادله
شماره 4 بدست می آید.

PD = TA × π × ( D0 / 12 ) × H                  معادله شماره 4

در این معادله:

PD : حداکثر نیروی مماسی وارد بر بدنه منهول (KN)

D0 : قطر خارجی منهول (m)

اصول طراحی منهول های پلی اتیلنی

از لحاظ طراحی یک منهول معمولی از یک بدنه عمودی، کف منهول، قسمت فوقانی و خروجی آن تشکیل شده است که هر کدام الزامات خاص خود را برای تحلیل و طراحی دارا می باشند. بدنه عمودی منهول باید در برابر فشار آب زیرزمینی ، فشار شعاعی زمین و نیروهای برشی ناشی از نشست های خاکریز اطراف مقاومت کند. همچنین باید وزن بار زنده و مرده را تحمل کند. کف منهول در درجه اول برای مقاومت در برابر فشار آب زیرزمینی است و قسمت بالایی باید بار زنده ترافیکی را به بدنه عمودی منهول منتقل کند. در استاندارد قرار داده شده در پیوست این مقاله شرایط طراحی و محاسبات تنش های حلقوی و تنش های برشی وارد شده به منهول، به صورت کامل شرح داده شده است.

 

 

جهت سفارش و مشاوره در زمینه طراحی و انتخاب منهول های فاضلابی با همکاران ما تماس حاصل فرمایید.

ارتباط با ما

آیا این مقاله برای شما مفید بوده است؟!

به این مقاله امتیاز دهید.

میانگین امتیازات: 5 / 5. تعداد امتیاز دهندگان: 2

اولین نفری باشید که به این مقاله امتیاز میدهید!