Πλοήγηση στα Βάθη
Εάν έχετε εργαστεί ποτέ σε ένα εργοτάξιο θαλάσσιων κατασκευών, ξέρετε ότι η διατήρηση ενός αγωγού εκεί που ανήκει είναι πιο δύσκολο από όσο φαίνεται. Το νερό θέλει να το σπρώξει πίσω. Πάντοτε. Και όταν συμβαίνει αυτό, δεν εξετάζετε απλώς μια καθυστέρηση χρονοδιαγράμματος-αλλά εξετάζετε πιθανά περιβαλλοντικά προβλήματα, ζημιές στον εξοπλισμό και πολλές πολύ αγχωτικές τηλεφωνικές κλήσεις.
Ας μιλήσουμε λοιπόν για το τι πραγματικά έχει σημασία όταν προσπαθείτε να διατηρήσετε σταθερό έναν βυθισμένο σωλήνα. Όχι μόνο οι τύποι-αν και θα φτάσουμε σε αυτούς-αλλά τη σκέψη πίσω από αυτούς.
Στον πυρήνα όλου αυτού του προβλήματος είναι κάτι που οι περισσότεροι από εμάς μάθαμε στη φυσική του γυμνασίου: η αρχή του Αρχιμήδη. Με απλά λόγια, αν βυθίσετε κάτι στο νερό, το νερό σπρώχνεται προς τα πάνω με δύναμη ίση με το βάρος του νερού που μετατοπίστηκε. Αυτό δεν είναι θεωρία-αυτό είναι ένα γεγονός που αισθάνεστε κάθε φορά που προσπαθείτε να σπρώξετε έναν άδειο κουβά σε μια δεξαμενή.
Για έναν αγωγό, αυτό γίνεται μια διελκυστίνδα-του-πολέμου. Στη μία πλευρά, έχετε άνωση που προσπαθεί να σηκώσει τον σωλήνα. Από την άλλη, έχετε το βάρος του σωλήνα και το βάρος οποιουδήποτε χώματος ή επίχωσης βρίσκεται πάνω του. Το κόλπο είναι να διασφαλίσουμε ότι η προς τα κάτω πλευρά κερδίζει-με ένα άνετο περιθώριο.
Οι περισσότεροι μηχανικοί που γνωρίζω ακολουθούν μια συντηρητική προσέγγιση εδώ. Υπολογίζουν την άνωση σαν ο σωλήνας να είναι εντελώς άδειος, ακόμα κι αν πρόκειται να μεταφέρει υγρό κατά τη λειτουργία. Γιατί; Επειδή αυτό το εσωτερικό υγρό ενδέχεται να μην υπάρχει πάντα-κατά τη συντήρηση, τις επιθεωρήσεις ή την εκκίνηση, ο σωλήνας μπορεί να αποστραγγιστεί μερικώς ή πλήρως. Επομένως, η αντιμετώπιση αυτού του ρευστού βάρους ως μπόνους περιθωρίου ασφαλείας είναι λογικό. Δεν είναι υπερβολική προσοχή. Είναι ρεαλιστικό.
Τώρα, τα ίδια τα μαθηματικά δεν είναι περίπλοκα, αλλά πρέπει να παρακολουθείτε μερικά κινούμενα μέρη.
Ξεκινάτε με το βάρος του σωλήνα ανά γραμμικό πόδι-προφανώς, το σκυρόδεμα και ο χάλυβας συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά από το HDPE στο νερό. Στη συνέχεια υπολογίζετε την ανοδική δύναμη από το εκτοπισμένο νερό. Αυτό εξαρτάται από την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα και από το εάν βρίσκεστε σε γλυκό ή θαλασσινό-το αλμυρό νερό είναι πιο πυκνό, περίπου 64 λίβρες ανά κυβικό πόδι έναντι 62,4 για φρέσκο. Μικρή διαφορά, αλλά αθροίζεται σε έναν μακρύ αγωγό.
Μετά υπάρχει η επίχωση. Εδώ είναι που τα πράγματα γίνονται λίγο πιο μπερδεμένα. Το βάρος του εδάφους είναι απλό όταν είναι στεγνό, αλλά μόλις είναι κάτω από το νερό, χάνετε μεγάλη αντίσταση προς τα κάτω. Το βάρος της βυθισμένης μονάδας είναι αισθητά μικρότερο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι οδηγοί σχεδιασμού εφαρμόζουν έναν παράγοντα ασφάλειας{{4}συχνά περίπου 1,5 στη συνεισφορά επίχωσης. Λογίζει τη μεταβλητότητα του εδάφους, τα επίπεδα κορεσμού και το γεγονός ότι οι εργολάβοι δεν τοποθετούν πάντα την επίχωση τέλεια ομοιόμορφα.
Εάν εκτελέσετε τους αριθμούς και η ανοδική δύναμη εξακολουθεί να κερδίζει; Τότε πρέπει να κάνεις κάτι. Προσθέστε περισσότερο βάρος-παχύτερους τοίχους, τσιμεντένια κολάρα ή μηχανικές άγκυρες. Αυτές είναι όλες έγκυρες διορθώσεις, αλλά η καθεμία συνοδεύεται από το δικό της κόστος και{3}}εμπορικές απολαβές.
Εδώ είναι που νομίζω ότι πολλά σχέδια έργων βγαίνουν από τις ράγες, όμως. Ο υπολογισμός είναι μόνο η μισή ιστορία.
Η επιλογή των πραγματικών πλωτών-του εμπορικού υλικού που συνδέεται στον σωλήνα-είναι τόσο κρίση όσο και αριθμητική. Δεν μπορείτε απλώς να δείτε την βαθμολογία άνωσης σε ένα φύλλο δεδομένων και να την ονομάσετε ολοκληρωμένη.
Αρχικά, σκεφτείτε το συνολικό βάρος του συστήματος.Αυτό σημαίνει σωλήνα, συν ρευστό, συν τυχόν εξωτερικά φορτία όπως ρεύματα, κύματα ή ακόμα και θαλάσσια ανάπτυξη με την πάροδο του χρόνου. Προσωπικά μου αρέσει να εφαρμόζω τουλάχιστον έναν συντελεστή ασφαλείας 1,2 στη συνολική ικανότητα άνωσης. Αυτό δεν προκύπτει από ένα πρότυπο-είναι απλώς αυτό που έχω δει να λειτουργεί στην πράξη σε πολλά έργα. Σας δίνει χώρο αναπνοής όταν οι συνθήκες δεν είναι ιδανικές.
Δεύτερον, πού θα ζήσει αυτός ο αγωγός;Εάν είναι αλμυρό νερό και εκτίθεται στο φως του ήλιου, οι φτηνοί πλωτήρες θα υποβαθμιστούν γρήγορα. Το HDPE είναι το καλύτερο-για κάποιο λόγο-διαχειρίζεται καλά τη διάβρωση και την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία και μπορείτε εύλογα να περιμένετε διάρκεια ζωής 10- έως 20 ετών. Αλλά αν βρίσκεστε σε ένα προστατευμένο περιβάλλον γλυκού νερού, μπορεί να μην χρειάζεστε αυτό το επίπεδο προστασίας. Μην κάνετε υπερβολικό μηχανικό μόνο και μόνο επειδή το λέει ένας κατάλογος.
Τρίτον-και αυτό εκπλήσσει πολλούς κατώτερους μηχανικούς-τα θέματα διαστήματος περισσότερο από όσο νομίζετε.Εάν απλώσετε τους πλωτήρες πολύ μακριά μεταξύ τους, ο σωλήνας κρεμάει μεταξύ τους. Αν τα μαζέψετε πολύ κοντά, χάνετε χρήματα και δημιουργείτε περιττή έλξη. Ακόμη χειρότερα, η κακή απόσταση μπορεί να προκαλέσει τη συστροφή του αγωγού ή το φίδι προς τα πλάγια κάτω από το νερό, γεγονός που εκτοξεύει ολόκληρη την ευθυγράμμισή σας. Δεν υπάρχει καθολική φόρμουλα για αυτό. Εξαρτάται από την ακαμψία του σωλήνα, το βάθος του νερού και την ισχύ του ρεύματος. Πρέπει πραγματικά να εκτελέσετε μια ανάλυση κάμψης παράλληλα με τον έλεγχο άνωσης.
Η εγκατάσταση είναι ένα άλλο επίπεδο.Ο σύγχρονος σφιγκτήρας-επάνω ή ο μπουλόνι-σε σχέδια πλωτήρα μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο εγκατάστασης-μερικές φορές κατά περισσότερο από το ένα τρίτο σε σύγκριση με παλαιότερες μεθόδους. Αυτό δεν είναι απλώς εξοικονόμηση εργασίας. μειώνει τον χρόνο κατάδυσης, την ενοικίαση εξοπλισμού και την έκθεση στον καιρό. Επομένως, αξίζει να πληρώσετε λίγο περισσότερο εκ των προτέρων για υλικό που λειτουργεί γρήγορα και παραμένει ασφαλές.
Κοιτάζοντας το μέλλον, νομίζω ότι θα δούμε περισσότερους προσαρμοσμένους-μηχανικούς πλωτήρες για τοποθεσίες βαθέων υδάτων ή υψηλών-τρέχοντων.Τα τυπικά προϊόντα λειτουργούν καλά για βυθοκόρηση ή εργασίες κοντά στην ξηρά, αλλά όταν αντιμετωπίζετε ελεγχόμενη έναρξη λυγισμού ή εξαιρετικά ανομοιόμορφους βυθούς, χρειάζεστε κάτι προσαρμοσμένο. Αυτό σημαίνει στενότερη συνεργασία μεταξύ της ομάδας σχεδιασμού και του κατασκευαστή του πλωτήρα-όχι απλώς την παραγγελία από το ράφι.
Τελικά, δεν πρόκειται για την απομνημόνευση εξισώσεων.Έχει να κάνει με την κατανόηση του τι προσπαθεί να κάνει το νερό και να μείνεις ένα βήμα μπροστά από αυτό. Εκτελέστε τους αριθμούς σας προσεκτικά, αλλά επίσης εμπιστευθείτε την κρίση σας για τα υλικά, την απόσταση και τη μέθοδο εγκατάστασης. Ένας σταθερός αγωγός δεν είναι τύχη-είναι το αποτέλεσμα να κάνετε τις σωστές ερωτήσεις πριν ρίξετε οτιδήποτε στο νερό.