Su Kemeri ve Sifon Su Kemeri İçin Tasarım İlkeleri
Su Kemeri ve Sifon Su Kemeri için tasarım ilkeleri hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun.
Su Kemeri İçin Tasarım İlkeleri:
(i) Bir Tahliyenin Tasarım (Maksimum) Taşkın Deşarjının Tahmini:
Geçilecek drenaj küçük veya nehir gibi olabilir. Tüm durumlarda, bir kanalizasyonun maksimum taşma veya tepe akışının doğru olarak değerlendirilmesi önceden yapılmalıdır.
(ii) Bir Tahliye İçin Su Yolu İhtiyacı:
Lacey'in rejim çevre denklemi, drenaj suyunun hesaplanması için iyi bir temel sağlar. Denklem
Pw = 4.825 Q 1/2
Pw, sahadaki drenaj için metre cinsinden sağlanacak su yoludur. Q, drenajın m3 / sn cinsinden taşmasıdır. İskeleler mevcut gerçek su yolunu düşürdükçe, dayanaklar ( Pw ) arasındaki uzunluk yüzde 20 arttırılabilir. Su yolu, Lacey'ın rejim çevre denkleminden sabitlendiğinde, yapının aşağı ve üst kısmındaki drenajdaki rejim koşulu kayda değer bir şekilde rahatsız edilmez. Drenaj suyunu istenen suyolu ile sınırlandırmak için kılavuz bankları oluşturulabilir.
(iii) Akışın Varilden Hızı:
Namlu içinden akış hızı, 1.8 m / sn ila 3 m / sn arasında değişebilir, Bu aralığın seçilmesinin nedeni, düşük hızların namlularda susturmaya neden olabilmesidir. Hız 3 m / sn'den yüksek olduğunda yatak yükü namlu zeminin aşınmasına neden olabilir ve daha sonra zarar görebilir.
(iv) Açılış Yüksekliği:
Su yolu boşalması ve hızı sabitlendikten sonra, akış derinliği kolayca elde edilebilir. HFL ve kanal yatağının altı arasında yeterli boşluk veya boşluk bırakılmalıdır. Menfezin yüksekliğinin 1 m veya yarısı kadar bir boşluk, hangisi daha azsa, yeterli olacaktır. Dolayısıyla açılma yüksekliği = Akış derinliği + Gümrükleme veya ilerleme.
(v) Açıklık Sayısı:
Abutmentler arasındaki bir su kemerinin toplam uzunluğu belirlendikten sonra, sağlanacak açıklıkların sayısı, aşağıdaki iki düşünceye dayanarak sabitlenebilir:
ben. Yapısal dayanım gerekli ve
ii. Ekonomik düşünce.
Örneğin, kemerler kullanıldığında, sağlanacak açıklıkların sayısı daha fazla olabilir. Temeldeki inşaat maliyeti oldukça yüksek olduğunda, az sayıda açıklık kullanılmalıdır ve daha sonra RCC kirişleri kullanılabilir.
(vi) Kanal Su Yolu:
Genel olarak kanatlanma oranı 1/2 olarak alınmıştır. Bu oran, oluktaki akış hızının kritik hız limitinin üzerine çıkmayacağı şekilde benimsenmiştir. Genel olarak akış hızı 3 m / sn'den fazla olmamalıdır. Bu önlem, hidrolik sıçrama oluşma olasılığını önlemek için alınır. Bunun açık nedeni, hidrolik sıçrama oluştuğunda enerjiyi emmesidir. Bu süreçte değerli kafa kaybedilmekte ve yapıda büyük gerilmeler meydana gelmektedir.
(vii) Kasılma veya Yaklaşım Geçişinin Uzunluğu:
Boğazdaki genişlik sabitlendikten sonra yakınsama oranını bildikten sonra kasılma uzunluğu belirlenebilir. Yakınsama oranı genellikle 2: 1 (yatay: yanal), yani 30 ° 'den dik değil olarak alınır.
(viii) Genişleme veya Ayrılma Geçişinin Uzunluğu:
Su kemerinin akış aşağı tarafındaki genleşme uzunluğu, genleşme oranını bildikten sonra sabitlenebilir. Genleşme oranı genellikle 3: 1 (yatay: yanal), yani 22, 5 ° 'den dik değil olarak alınır. Aerodinamik akışı korumak ve ayrıca kafa kaybını azaltmak için geçişler genellikle kavisli ve kanatlı kanat duvarlarından oluşur.
Geçiş tasarımı aşağıdaki üç yöntemden herhangi biri kullanılarak yapılabilir:
ben. Hind'ın yöntemi;
ii. Mitra'nın hiperbolik geçiş yöntemi;
iii. Chaturvedi'nin yarı-kübik parabolik geçiş yöntemi.
Hind'un yönteminin normal kısımdaki su derinliği ve kanallı oluk da değiştiği zaman kullanılabileceği belirtilirken, kalan iki yöntemin sadece kanal derinliği yanı sıra kanal bölümünde de su derinliği sabit kaldığında kullanılabileceği belirtilebilir. .
(ix) Banka Bağlantıları:
Bir su kemeri için dört kanat duvarı seti gerekir (kanal için iki, drama için iki adet) (Şekil 19.24).
Su kemerinin yukarı ve aşağı tarafındaki kanal kanat duvarları, toprak kanallarında yeryüzünü korur ve tutar. Kanal kanadı duvarlarının temeli dolgu toprakta bırakılmamalıdır. Kanat duvarları, doğal zemindeki ses temeline dayanmalıdır. Geçişlerde doğal bölümün (genellikle 11/2: 1) yan eğimleri, oluğun oluğun şekline (genellikle dikey) uyacak şekilde bükülür.
Drenaj kanadı duvarları, drenajın doğal yanlarını korumak ve tutmak için varilin yukarısında ve aşağısında sağlanır. Drenaj yatağı taşkınlar sırasında tahliye edildikçe, drenaj kanadı duvarları maksimum temizleme derinliğinin altındaki temelin derinliklerine alınmalıdır. Kanat duvarları, kılavuz bankların üstüne yeterince geri alınmalıdır. Kanat duvarları, kanalizasyondaki akışın düzgün giriş ve çıkışına izin verecek şekilde tasarlanmalıdır.
Hind'un Geçiş Tasarımı Yöntemi:
Bu yöntem, minimum kafa kaybı olduğu fikrine dayanır, akış düzene sokulur ve kanaldaki normal akış koşulları, kanal boşalmaları kavisli ve alevlendikten hemen sonra toprak bölümüne geçmeden önce geri yüklenir.
Şekil 19.25'te kasılma veya yaklaşma geçişi, boğaz kısmı ve genişleme veya ayrılma geçişi gösterilmiştir. 1-1, 2-2, 3-3 ve 4-4 bölümlerinin sırasıyla kasılma başlangıcı, kasılma sonu, genişleme başlangıcı ve genişleme sonunu gösterdiği görülebilir.
Bu nedenle kasılma veya yaklaşma geçişi, bölümler 1 ve 2 arasında, bölümler 2 ve 3 arasındaki boğaza ve bölümler 3 ve 4 arasındaki genişleme veya ayrılma geçişine uzanır. Bölüm 1'e ve bölüm 4'e kadar kanal normal koşullar altında ve dolayısıyla kanal parametrelerinde akar. bu iki nokta eşittir ve zaten bilinir. Bu yüzden de akış ve kanal parametreleri koşulları, boğazı veya oluk kısmını temsil eden 2 ila 3 arasındaki bölümler arasında aynıdır.
Tasarım prosedürü aşağıdaki gibi özetlenebilir:
D ve F'nin uygun aboneliğe sahip olması için dört bölümdeki derinlik ve hızlara atıfta bulunmasına izin verin. Ayrıca, kanal seviyeleri ve boyutları zaten bölüm 4-4'te bilindiğinden:
Adım 1: Bölüm 4-4'te TEL = Su yüzeyi yüksekliği + V 2 4 / 2g
burada su yüzeyi yüksekliği sn. 4-4 = Yatak seviyesi + D 4
(TEL’in toplam enerji hattının kısaltması olduğunu unutmayın)
Adım 2: TEL saniyede 3-3 = (sn. 4-4'te TEL) + (sn. 3 ve 4 arasında enerji kaybı) Bölüm 3-3 ve 4-4 arasında enerji kaybı, akış çizgilerinin genişlemesi ve ayrıca sürtünme nedeniyle meydana gelir. Küçük olan sürtünme nedeniyle kaybı ihmal etmek ve genişleme nedeniyle kaybı almak
Adım 5:
İlk dört adımda belirtildiği gibi, yatak seviyesinde, su yüzeyi seviyesi ve toplam enerji hattının seviyesi dört bölümde belirlenebilir.
Şimdi TE çizgisi, su yüzeyi çizgisi ve yatak çizgisi şu şekilde çizilebilir:
(a) Artık toplam enerji çizgisi bu noktalara dört bölümden düz bir çizgiyle birleştirilerek çizilebilir.
(b) Yatak seviyesi, yatak seviyesinin düşmesi veya yükselmesi küçükse, bitişik bölümler arasında düz çizgiler olarak da çizilebilir. Köşeler yuvarlatılmalıdır. Yatak çizgisindeki düşüşün farkedilmesi durumunda, yatak çizgileri düz teğet bir ters eğri ile birleştirilmelidir.
(c) Art arda iki bölüm arasında su yüzeyindeki düşüşün (i) iki bölüm arasındaki TE çizgisinde düşmesi sonucu oluşabileceği açıktır; (ii) daralma sırasında artan hız kafası; ve (iii) genişlemede azalan hız kafası.
Su yüzeyindeki bu düşüş iki parabolik eğri ile anlaşılır. Şekillerde gösterildiği gibi. Büzülme (yaklaşma geçişi) ve genişleme (ayrılma geçişi) için 19.26 ve 19.27, bu dışbükey yukarı eğrisi ile izlenir, daha sonra eski geçişinde içbükey yukarı eğrisi ve ikinci geçişte içbükey yukarı eğrisi ile takip edilir.
Şekil l'den görülebilir. 19.26 ve 19.27
L = Geçiş uzunluğu (daralma veya kalkış) = 2x 1 ve
2y 1 = Su yüzeyinde toplam düşüş veya yükselme. M noktası, geçiş uzunluğunun orta noktasıdır ve toplam düşüşün yanı sıra uzunluğu da eşit olarak bölmek için konumlandırılmıştır.
Parabolün kökeni denklemi olarak kesit noktasındaki su yüzeyinin alınması,
y = cx 2
Bilinen y1 ve x 1 değerlerini değiştirme
c = y 1 / x 2
Bu c değeri ile parabolik su yüzey eğrileri, orijini temsil eden bölüm noktalarından başlayarak çizilebilir.
Çizim için kullanılacak denklem şimdi
y = (y 1 / x 1 2 ). x 2
Böylece, su yüzeyi profili çizilebilir.
Adım 6: Çeşitli noktalarda hız ve akış alanı elde edilebilir
(i) Herhangi bir noktada hız kafası, TEL ve su yüzeyi arasındaki farkla verilir.
Hız hızı h v = TEL - WS hattı
Ayrıca = h v = v 2 / 2g
Yani her noktada hız (V) = g2g.h v
(ii) Herhangi bir noktada akış alanı şimdi basit formülle elde edilebilir.
A = Q / V
A ve D'nin bilinen değerleri ile yamuk kanalın diğer boyutları formül kullanılarak hesaplanabilir.
A = BD + SD 2
B yatak genişliği ve S: 1, yani, (H: V) yan eğimdir.
Flaring kanat duvarları olması durumunda, yan eğimler, başlangıçtaki bir eğimden yavaş yavaş dikey duruma getirilir. Geçiş uzunluğundaki herhangi bir ara bölümdeki yan eğimin değeri, bu noktaya kadar ulaşılan geçiş uzunluğu ile orantılı olarak enterpolasyonlu olabilir.
Mitra'nın Hiperbolik Geçiş Yöntemi :
Bu yöntem şu ilkeye dayanmaktadır :
ben. Akıntı ile birlikte kanaldaki akış derinliği de sabittir; ve
ii. Birim geçiş uzunluğu başına hız değişim oranı geçiş uzunluğu boyunca sabittir.
Şekil 19.25'ten itibaren görülebilir:
B 0 = normal yatak genişliği kanalı;
B t = boğazda veya oluktaki yatak genişliği;
B x = Teknenin uç noktasından x herhangi bir mesafedeki genişlik;
ve L = toplam geçiş uzunluğu.
Chaturveda'nın Yarı Kübik Parabolik Geçiş Yöntemi:
Bunu belirtir (Notasyonlar için bkz. Şekil 19.25)
Sifon Su Kemeri İçin Tasarım İlkeleri:
Sifon su kemerlerinin normal su kemerlerinden temelde farklı olduğu açıktır. Su kemeri tasarımı için bu kriterler sifon su kemeri tasarımında yeterli değildir.
Yukarıdaki hususlara ek olarak, sifon su kemerleri tasarlanırken aşağıdaki kriterler kabul edilmelidir:
(i) Sifon Fıçıdan Boşaltma:
Akıntıya neden olan kafa (aynı zamanda namludaki kafa kaybını da temsil eder) ters sifonlu namlu aracılığıyla elde edilebilir.
h akışa neden olan kafa olduğunda, m içinde namludaki kafa kaybı da olmaktadır.
L, m cinsinden namlu uzunluğudur.
R, m cinsinden hidrolik ortalama yarıçapıdır.
V, m / sn cinsinden namlu boyunca akış hızıdır.
Va, m / sn cinsinden yaklaşımın hızıdır, genellikle ihmal edilir.
f 1 girişteki baş kaybı için bir katsayıdır ve genellikle 0.505 olarak alınır.
f 2 namludaki sürtünmeyi açıklayan bir katsayıdır.
a ve b'nin sabit olduğu yerde.
Aşağıdaki Tablo 19.2, farklı yüzeyler için a ve b değerlerini vermektedir:
Namlu içinden akış hızı genellikle 2 ila 3 m / sn ile sınırlıdır.
Bu nedenle, tüm değerler varilde olduğu için bilinen kafa kaybı veya kafaya neden olan akış hesaplanabilir. Su kemerinin d / s'sindeki Yüksek Taşkın Seviyesine (HFL) eklendiğinde bu değer, U / s HFL verir.
HFL'ye ücretsiz tahta ekleyerek, kılavuz sınırlar ve marjinal sınırlar gibi nehir koruma çalışmalarının üst kısmını elde edebiliriz.
(ii) Varilin Çatısındaki Yükseltme Basıncı:
Namlu taşkınlar sırasında tam olarak çalıştığından namluda pozitif basınç vardır. Namludaki pozitif basınç nedeniyle, tavan yükselme basıncına maruz kalır. Tavan için yükseltme basıncı şeması, namlunun u / s ve d / s tarafındaki basınç kafasını bilmek suretiyle çizilebilir.
Fıçının d / s tarafındaki basınç başlığı, tavanın altındaki su seviyesinin yüksekliğine eşittir. U / s tarafındaki basınç başlığı, namludaki kafa kaybı d / s tarafındaki basınç kafasına eklenerek elde edilebilir. Kafa kaybı Unwin'in formülünden elde edilebilir. Şekil 19.28, var olan hidrolik degrade hattının profilini göstermektedir. Namlu tavanın u / s ucunda maksimum yükseltme basıncının meydana geldiği görülebilir.
Oluk tasarlanırken, iki aşırı koşulu göz önünde bulundurmak gerekir, yani:
ben. Namlu azami su baskını sırasında doludur ve kanal kanalında su yoktur. Bu durum oluk üzerinde etkili maksimum kaldırma basıncı sağlar.
ii. Kanal oluğu tam deşarj oluyor ancak namlulu tam çalışmaz ve bu nedenle namlunun çatısında yükselme olmaz.
Teknenin kalınlığını sınırlandırmak için, kanal teknesinin yükünü almak için tabanda takviye betonarme çatı ve takviyenin bükülme yoluyla yükselme basıncına dayanmak için üstte takviye yapılması önerilir.
(iii) Varil Tabanındaki Yükseltme Basıncı:
Diğer hidrolik yapıların aksine, su kemerleri iki farklı kaynaktan iki farklı yükselme basıncına tabi tutulur. Bunlar:
(a) Su Tablosunda Yükselmeye Bağlı Statik Yükselme Basıncı:
Su tablası çoğu zaman drenajın yatak seviyesine yükselir. Özellikle zemin yatağı drenaj yatağının altına bastırılmış sifonlu su kemeri durumunda, statik yükselme basıncı zemin yatağına etki eder. Yükseltme basıncı, tahliyenin yatak seviyesi ile namlunun zemin seviyesi arasındaki farka eşittir.
(b) Kanal Suyunun Drenaja Kaçak Olmasından Kaynaklanan Yükseltme Basıncı:
Kanal suyu seviyesi ile drenaj suyu seviyesi sızıntı akışı arasında seviye farkı olduğu için koşulların uygun olduğu yerlerde gerçekleşir. Bu sızıntı başı, kanal tam kapasite ile çalıştığında maksimum seviyededir ve aşağıdaki boşaltmada akış yoktur. Şekil 19.29'da gösterildiği gibi, bu durumda sızıntı akışı basit değildir ancak akış deseni her yerde üç boyutludur. Sızıntı akışı, geçirimsiz kanal oluğu yatağının her iki tarafından başlar ve drenajdaki geçirimsiz namlu zeminin her iki tarafında tekrar belirir.
İki boyutlu akışa bir yaklaşım mümkün olmadığından, Khosla'nın teorisi kesinlikle uygulanamaz. Karmaşık bir “rahatlama yöntemi” ile çözüm mümkündür, ancak çok emek gerektirir. Tasarım amaçları için, Bligh'un sünme teorisi ilkesi aşağıda açıklanmaktadır. Bununla birlikte, büyük çalışmalar için, model çalışmaları ile elde edilen ön tasarımın sonuçlarının kontrol edilmesi şarttır.
Şekil 19.29'a bakınız.
Sızıntının maksimum olacağı ilk namlu örneğini alarak, toplam sürünme uzunluğu - (sürünme uzunluğu ab) + (sürünme uzunluğu bc)
L = L 1 + L 2
Toplam sızıntı başı = kanal FSL - d / s yatak tahliye seviyesi = H s
Kaçak sızıntı başı b = -H s / L x L 2
B'deki toplam artık sızıntı başı, tüm varillerin tüm tabanının kalınlığının tasarlanması olarak düşünülebilir.
Fıçının taban kalınlığı, aslında yukarıda belirtilen statik yükselme koşulu ve kanal sızıntı akışı ile yaratılan toplam yükselme basıncı dikkate alınarak tasarlanır.
Zeminin kalınlığının sınırlandırılması için, RCC konstrüksiyonu kabul edilebilir, o zaman basıncın bir kısmı zeminin ağırlığına dayanır ve zeminin bükülme dayanımı ile kalır. Böyle bir düzenlemede basınç, ayaklara aktarılır ve üst yapının tüm ağırlığına karşı direnç gösterir.
Yükseltme basıncının çok yüksek olduğu görüldüğünde, uygun güvenli korumalar sağlayarak azaltılabilir.
Onlar:
a) Kanal yatağının geçirimsiz tabanının uzunluğunu, sürünme uzunluğunun arttırılması için arttırın;
(b) Tabanın altındaki drenaj deliklerini veya tahliye deliklerini, tabanın altındaki ters filtre ile birlikte sağlayın. Tahliye deliklerinin boğulmaması ve tahliye eşiğinin altındaki filtrenin önlenmesi için tahliye deliklerinde kapak valfleri bulunmalıdır.
