لوله و مخازن پلی اتیلن دوجداره بهترین گزینه در مقابل زلزله

لوله و مخازن پلی اتیلن دوجداره بهترین گزینه در مقابل زلزله

لوله و مخازن پلی اتیلن دوجداره بهترین گزینه در مقابل زلزله

لوله و مخازن پلی اتیلن دوجداره بهترین گزینه در مقابل زلزله

آیا می توانید هفته ها حتی روزها زندگی بدون آب آشامیدنی ، یا جریان گاز را تصور کنید . زمانی که لازم است تا سیستمهای زیر بنائی پس از زلزله مرمت شوند؟ کدام گزینه برای سیستمهای زیر بنایی لوله کشی منناسب تر است ؟ لوله پلی اتیلن یا فولادی یا بتنی؟

آیا در طراحی سیستمهای لوله کشی شهری نیروی آزاد شده توسط زلزله محاسبه شده است ؟

آیا شرکت های مهندسی مشاور و پیمانکارها با این امر آشنایی دارند ؟

هر چند استانداردهای لازم در ساختمان سازی و سایر سازه ها برای مناطق زلزله خیز وجود دارد ولی این استاندارها تا چه حد رعایت می گردد؟

این مشکل یک شهر و یا یک کشور نیست بلکه در تمام مناطق زلزله خیز جهان کم و بیش تکرار می گردد. لوله های پلی اتیلن دو جداره و تک‌ جداره و همچنین مخازن پلی اتیلن دوجداره با خاصیت بالای انعطاف پذیری و مقاومت بالا در مقابل حرکات زمین در مناطق زلزله خیز کمک بزرگی به حل این مشکل می نمایند . ایجاد حریق های محلی پس از زلزله امری است طبیعی ، استفاده از لوله و مخازن پلی اتیلن جهت ذخیره و انتقال آب بزرگترین کمک را جهت خاموش کردن حریق می‌نماید.

زلزله ژاپن

در سال 1995 زلزله شدیدی در شهر kobo ژاپن اتفاق افتاد.در این زلزله که 6000 تن تلفات داشت بیش از نیم میلیون خانه تخریب گردید . طبق اطلاع شرکت گاز Osaka شکستگی در لوله های آهنی و فولادی مشاهده گردید ولی هیچ آسیبی در سیستم لوله کشی پلی اتیلن مشاهده نگردید پس از این زلزله در ژاپن کلیه لوله هایی که عمر آنها به پایان رسیده و قرار بود تعویض گردند ترجیحاً توسط لوله های پلی اتیلن جایگزین شدند .

مشخصه های دیگر لوله و مخازن پلی اتیلن دو جداره، که استفاده از آن را بیش از پیش نمایان می سازد شامل عدم زنگ زدگی ، اصطهلاک پائین سطح لوله ، عدم نشتی خط لوله و سادگی در لوله گذاری می باشد . بطوریکه امروزه 95 % از لوله ها در سیستم گاز رسانی شهری در امریکا از لوله های پلی اتیلن می باشد. استفاده از لوله های پلی اتیلن این اطمینان را به مسئولین شهرها میدهد که حتی پس از زلزله با اطمینان می توانند از سیسم های لوله کشی پلی اتیلن استفاده نمایند.

 

مکانیسم تخریب لوله پلی اتیلن

  1. انتشار موج تقریباً در کلیه موارد لوله های فولادی و پلی اتیلن در مقابل انتشار موج زلزله مقاومت می نمایند
  2. تغییر شکل دائمی زمین : در این حالت مقدار خرابی بیشتر از حالت اول است و زنگ زدگی لوله می تواند انتشار موج را تشدید نماید
  3. گسیختگی گسل : لوله های پلی اتیلن و فولادی در دسته بندی لوله ها جز لوله های کم آسیب پذیر می باشند و به همین جهت بهتر از سایر لوله ها مقاومت می نمایند

شبیه سازی زلزله

علاوه بر تجربیات مثبت حاصل استفاده از لوله های پلی اتیلن در زلزله در مناطق مختلف جهان ، دانشگاه Cornell University اقدام به شبیه سازی زلزله و اثر آن روی لوله  پلی اتیلن جهت انتقال آب و گاز نمود. این آزمایش در تاریخ ششم آوریل 2006 انجام گردید.

در طی این آزمایش نیرویی معادل 120000 پوند بر روی لوله هایی به قطر 16 اینچ و طول 35 فوت اعمال گردید.این آزمایش در حجم خود نزدیک ترین آزمایش به زلزله واقعی می باشد که حال انجام گردیده است.لوله های پلی اتیلن که در عمق سه فوت از زمین لوله گذاری شده بود در طی آزمایش دچار شکستگی نگردید ولی خاک و شن و سنگ روی آن جابجا گردید . از این آزمایش می توان نتیجه گرفت که لوله پلی اتیلن در موقع زلزله واقعی همان مقاومت را از خود نشان خواهند داد و دچار شکستگی نخواهند شد.

در اینجا به بررسی شکستگی لوله ها در اثر زلزله در کشور های مختلف می پردازیم

ایالات متحده امریکا

در سال 1994 در فاصله 20 مایلی شهر لوس‌آنجلس زلزله ای به شدت 8/6 ریشتر به وقوع پیوست . این زلزله بنام Northring EQ در اسناد ثبت گردیده است . خسارت وارده به شرح زیر بود :

آب : خسارت به 3 لوله انتقال آب از کالیفرنیای شمالی – 1500 مورد خسارت در لوله کشی آب شهری

  • اگر این زلزله در منطقه دیگری از امریکای شمالی اتفاق می افتاد مطمعناً خسارات وارده خیلی بیشتر بود. علت محدود بودن خسارات بازسازی سیستم لوله کشی در دهه 70 پس از زلزله سال 1971SAN Fernando بود.

گاز : شرکت گاز کالیفرنیا جنوبی ، 84000 مایل سیستم لوله کشی شهری و 3300 مایل لوله انتقال اصلی دارد تعداد خسارات ، 209 خسارت کم اهمیت در لوله های با فشار کم و 500 مورد نشتی بود . خسارت بیشتر در لوله های فولادی قدیمی و در بیشتر موارد به علت زنگ زدگی بود.

شرکتهای گاز از سال 1969 شروع به استفاده از لوله های HDPE در سیستم گاز رسانی نمودند. در سال 1994 حدود 41 % از لوله های موجود از نوع پلی اتیلن در حد صفر بود . گزارشی که شرکتهای Socalgas  و PG&E در سانفرانسیسکو پس از زلزله منتشر کردند لوله های پلی اتیلن را به علت داشتن مقاومت بالا در مقابل حرکات زمین به عنوان بهترین گزینه انتخاب نمودند.

ترکیه

در 17 آگوست سال 1999 زلزله ای به شدت 4/7 ریشتر شهر Adapazan  در کشور ترکیه را به لرزه در آورد در اثر زمین لرزه ، 70 درصد از تاسیسات زیر بنائی شهر نابود گردید . خسارات وارده به 380 کیلومتر سیستم لوله کشی آب به شرح زیر است :

Failures (%/KM)Pipe Type
0.488Ductile Iron
1.508Cast Iron
1.430PVC
0.437Steel
1.782Asbestos Cement

در بازسازی شهر جهت جایگزینی لوله های خسارت دیده فقط از مواد PE100  و لوله های پلی اتیلن استفاده گردید.

تایلند

از سال 2004 تا 2011 در اثر زلزله در اقیانوس هند چندین سونامی بزرگ در تایلند رخ داده است در منطقه سونامی ، بیشتر لوله ها از جنس پلی اتیلن دو جداره بود . با اینکه لوله گذاری بصورت اصولی انجام نشده بود لوله های پلی اتیلن در موقع زلزله توانستند در مقابل سونامی مقاومت نمایند .خسارات وارده به سیستم لوله گزاری HDPE قابل اغماض بود .

کلمبیا

در 25 ژانویه سال 1999 زلزله ای به شدت 4/6 ریشتر در شهر آرمینای کشور کلمبیا به وقوع پیوست آمار خسارات وارده به لوله ها به شرح زیر است:

Failures per KMInstallation length KMMaterial
0.8099.95PVC(Water)
0.005.69Ductile Iron(water)
0.001.14Steel reinforced concrete (water)
0.523.18Galvanized steel (water)
0.971.03Cast Iron (water)
0.95221.9Asbestos Cement (water)
0.00115.13Polyethylene (Gas)

ژاپن

زلزله ژاپن در ۱۷ ژانویه سال ۱۹۹۵ با شدت ۷.۲ ریشتر شهر هانشین را به شدت تکان داد . تعداد تلفات ۶۳۰۰ نفر ، زخمی ها ۴۳۰۰۰ نفر و تعداد منازل تخریب شده ۴۴۰۰۰۰ واحد گزارش گردید . در اثر این زلزله کلیه خطوط حمل و نقل متوقف گردیدند . بیشترین خسارت وارده مربوط به لوله های فولادی با اتصالات پیچی میباشد . طبق تحقیقات انجام شده در مناطقی که لوله های پلی اتیلن موقع زلزله مورد استفاده بود هیچگونه خسارتی مشاهده نشد . در حالی که اکثر منازلی که از چوب ساخته شده بود به کلی ویران شده بود و خاک و شن و سطح زمین به شدت تکان خورده بودند .

گاز

پس از زلزله گازرسانی به ۸۶۰۰۰۰ خانوار متوقف شد و حدود ۹۷۰۰ نفر از شرکت گاز به مدت سه ماه تلاش کردند تا توانستند جریان گاز را دوباره در منطقه برقرار نمایند .

آب

آب آشامیدنی ۷۵ درصد از منازل Kobe   قطع گردید و نشتی آب به علت جداشدن اتصالات ۶۳ درصد و شکستگی لوله ها ۲۰ درصد بود .

چین

در تاریخ ۱۲ مه سال ۲۰۰۸ زلزله ای به شدت ۸ ریشتر در استان Sichuan  رخ داد . مرکز این زلزله در عمق ۱۰ کیلومتری شهر Yingxiu  بود . طبق آمار ۶۹۲۲۷ نفر در این زلزله کشته شدند و ۳۷۴۶۴۳ نفر مجروح و ۱۷۹۲۳ نفر نیز مفقود شدند در اثر زلزله  ۷۸۸۰ کیلومتر از لوله کشی آب در استان Sichuan  خسارت دید و ۸۳۹ مخزن آب نیز منهدم شد و ۱۲۸۱ پروژه در دست انجام نیز تخریب شد . بررسی انجام شده در شهر Mianzhu  بر روی لوله های آب رسانی بطول ۳۷ کیلومتر به صورت زیر است :

پلی اتیلنفولادیچدنسیمانمواد اولیه لوله
7.200.280.130.87بدون خسارت
0000خسارت جزئی
003.1311.42خسارت متوسط
004.694.96خسارت شدید
001.741.68شکستگی
7.200.289.4218.94کل طول لوله

بررسی های انجام شده نشان دهنده آن است که :

  • هرچه جنس لوله به صورت چقرمه باشد خرابی آن کمتر است .
  • لوله های از نوع شکننده بیشترین خرابی را باعث می‌شوند زیرا حالت انعطاف پذیر ندارند
  • زنگ زدگی لوله های فلزی خود عاملی است که باعث شکستگی لوله ها میشود
  • شکستگی لوله های با قطر زیاد کمتر از لوله های با قطر کم است
  • اتصالات خشک شکستگی را افزایش میدهند