Jdi na obsah Jdi na menu
 


Zatížení potrubí pohyby podloží

15. 8. 2014

          1. Pokles podloží pružností jeho zeminy         

          Při přenášení zatížení do podloží dochází ke vzájemným posuvům pevných částic, ke zmenšování objemu pórů, ke stlačování zeminy. Pokud jsou póry vyplněny vodou, je přitom mobilizován tlak v pórech. Platí tedy, že celkové totální napětí působící v zemině se přenáší jednak na pevný skelet, jednak na vodu v pŕech. Není-li zemina plně saturovaná vodou, je v pórech voda a vzduch, pokles tedy závisí i na stupni nasycení vodou. Řešení tohoto problému podle Skemptona je v učebnicích mechaniky zemin.

Toto zatížení způsobuje sekundární osové napětí.

 

          2. Pohyb poddolovaného podloží

2.1.  Veličiny přetvoření zeminy

 

Pokles/ svislý posun - s (mm)

Vodorovný posun – v (mm)

Poloměr zakřivení terénu – R (km)

Naklonění  – 

Vodorovné poměrné přetvoření  - , kde je v obou případech vodorovná vzdálenost dvou poměřovaných bodů  - l (mm).

Dále je patrné, že změna naklonění terénu a poloměr zakřivení terénu jsou svázané, a to v případě, jestliže platí podmínka, že potrubí vždy sleduje zakřivení terénu. V takovémto případě je vazba dána tuhostí potrubí. Proto platí:

 

sD – maximální hodnota dovoleného napětí,

 

2.2. Zadávané veličiny přetvoření terénu

Zadávané veličiny přetvoření pro poddolované území:

  • Naklonění
  • Vodorovné podélné přetvoření
  • Poloměr zakřivení

Zadávané veličiny přetvoření, jestliže potrubí vede násypem.

Násyp je nestabilizovaná nasypaná zemina, vznikající např. po rekultivaci povrchových dolů. Jsou to tedy veličiny:

  • Naklonění
  • Vodorovné podélné přetvoření
  • Poloměr zakřivení

Zadávané veličiny v městském terénu a v ostatních případech:

Je způsobeno:

  • Přetvořením,  po zmrznutí a roztání zeminy. Jestliže je potrubí uloženo v nezámrzné hloubce, děje se pouze nad potrubím.
  • Vytvářením dutin (kavern) např. spláchnutím části zeminy např. do kanalizace a následný sesuv, propad ulice.
  • Dopravním provozem, je-li nahoře nad potrubím ulice.

Jsou to tedy veličiny:

  • Naklonění
  • Vodorovné podélné přetvoření
  • Poloměr zakřivení

         ​3. Podloží s nedokončeným konsolidačním sedáním

Přitížením povrchu nasycené zeminy se v ní poruší rovnovážný stav, následkem toho se její částice přemístí tak, aby odpor na kontaktech částic byl v rovnováze s působícím vnějším zatížením.

Přitížení způsobí nejdříve okamžité neodvodněné sednutí, kdy probíhá smyková deformace za stálého objemu. Dále probíhá konsolidační sedání, při kterém se tlakem vytlačuje voda z pórů, zrna se vzájemně posouvají, dochází k objemovým změnám. Doba trvání tohoto konsolidačního sedání závisí na propustnosti zeminy. Třetí složkou sedání je sedání vyvolané krípem zeminy, kdy dochází k přetváření zrn na kontaktech.

V nekonsolidované zemině, tvořené například čerstvým násypem je tlak vody v pórech lokální, dochází tak k proudění vody z místa většího tlaku do místa tlaku menšího. Tím jak pŕový tlak klesá a efektivní napětí v zemině stoupá, probíhá konsolidace zeminy. Když se tlaky vyrovnají a tlak se tak ustálí, je zemina konsolidovaná.

Nás zajímá nedokončené konsolidační sedání, které je tvořeno v násypu, na který anebo do kterého se instaluje potrubí. Násyp nemusí být z homogenní zeminy, část tedy může sedat rychleji, část pomaleji. Pro jeho stanovení existuje řada metod od čistě matematických, založených na teorii pružnosti, po metody čistě empirické. Při výpočtu sedání je nutné vycházet z řady zjednodušujících předpokladů, takže výpočty nejsou přesné, poskytují pouze přibližné údaje. Je proto nutné se s predikcí sedání obrátit na odborné pracoviště.

Toto zatížení způsobuje sekundární osové napětí.

 

4. Podloží tvořené zeminou saturovanou vodou

V případě uložení potrubí v zemině saturované např. spodní vodou (tj. bažině) působí na potrubí vztlaková síla a zatížení potrubí vnějším tlakem.  Zatížením potrubí vnějším tlakem se zabývá jiná kapitola. 

Jestliže je vztlaková síla větší než vlastní hmotnost potrubí (je to například plynovod), je nebezpečí, že potrubí po určité době „vyplave“. Toto zatížení dosahuje maximálních hodnot, jestliže hydrostatické síly jsou silami převládajícími, tedy pro trvalou nebo přechodnou návrhovou situaci prázdného potrubí při vysoké hladině podzemní vody a nízké vlastní tíze potrubí.

Toto zatížení způsobuje sekundární osové napětí.

 

Více informací  nalezneme  v připravované publikaci "Jak na potrubí? Id) E-kniha o pevnostních výpočtech potrubí - teorie, potrubí v zemi.", kterou si budete moci stáhnout na těchto stránkách.