Designs of Concrete Pipes Under Ground Loads

Abstract

In sewage systems projects, hydraulic calculations of pipes are made, but their safety under ground loads is often ignored. In pipe design under ground loads; the strength of the pipes, the placement conditions, the quality of the floor laid on the pipe base and the local ground are decisive. The pipes and the pipe base with sufficient strength against the ground load acting on the concrete pipes should be prepared. In this study, design calculations were made on the sample projects at the points that may be risky. Calculations are based on the maximum trench widths in the regulation. In addition, the variation of the loads on the unit pipe according to the burial depths of the pipes between Ø300- Ø1800 diameters, which are frequently used in practice, were obtained with graphs. Thus, it is aimed to facilitate the design for pipe diameters that are frequently used in practice. Due to the negative arching effect in the trenches, the width of the trench should be kept at a minimum, taking into account occupational health and safety measures. Thus, the load effects on the pipe can also be reduced. In the load calculations, it was observed that the pipe load increased to the maximum level when the local soil was water-saturated clay. In the study, it was observed that concrete pipes with diameters of Ø800 and above carry more risks under ground loads. In addition, it has been understood that the concrete bedding made to the pipe base performs quite well against ground loads.

Keywords

• Concrete pipe design
• Unit length pipe loads
• Pipe bedding

BETON BORULARIN ZEMİN YÜKLERİ ALTINDA TASARIMLARI

Abstract

Kanalizasyon sistemleri projelerinde, boruların hidrolik hesapları yapılmakta ancak zemin yükleri altında emniyeti genellikle göz ardı edilmektedir. Zemin yükleri altında boru tasarımında; boruların mukavemeti, yerleştirme koşulları, boru tabanına döşenen zemin kalitesi ve yerel zemin belirleyici olmaktadır. Beton borulara etkiyen zemin yüküne karşılık yeterli dayanıma sahip borular ve boru tabanı zemin hazırlanmalıdır. Bu çalışmada örnek projeler üzerinde riskli olabilecek noktalarda tasarım hesaplamaları yapılmıştır. Yapılan hesaplamalarda yönetmelikteki maksimum hendek genişlikleri esas alınmıştır. Ayrıca uygulamada sıklıkla kullanılan Ø300- Ø1800 çapları arasındaki borularda, farklı zemin türlerine göre, gömülme derinliklerine karşılık birim boru üzerinde oluşan yüklerin değişimi grafiklerle elde edilmiştir. Böylelikle uygulamada sıklıkla kullanılan boru çapları için tasarımın kolaylaştırması amaçlanmıştır. Hendeklerde negatif kemerlenme etkisi sebebiyle hendek genişliğini, iş sağlığı ve güvenliği önlemlerini göz önünde tutarak minimum seviyede tutulmaya çalışılmalıdır. Böylelikle boru üzerine gelen yük etkileri de azaltılabilir. Yük hesaplamalarında yerel zeminin suya doygun kil olduğu durumda boru yükünün maksimum seviyeye çıktığı görülmüştür. Çalışmada, Ø800 ve üzeri çaplı beton borularda zemin yükleri altında daha fazla risk taşıdığı görülmüştür. Ayrıca boru tabanına yapılan beton yataklamanın zemin yüklerine karşı oldukça iyi performans gösterdiği anlaşılmıştır.

Keywords

• Beton boru tasarımı
• Birim boy boru yükleri
• Boru yataklama

References

1. Ayalp, Ömer G., “Gömülü Borulara Etkiyen Zemin Yüklerinin Bulunması”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (2006).
2. Balkaya, M., “Zemine Gömülü Boruların Mühendislik Davranışı” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (2002).
3. Balkaya, Müge, and Ahmet Sağlamer. "The effect of trench width on the behavior of buried rigid pipes." AIP Conference Proceedings. Vol. 1637. No. 1. American Institute of Physics, 2014. https://doi.org/10.1063/1.4904565
4. Bashir, R. “Analysis and design of buried pipelines.” Diss. King Fahd University of Petroleum and Minerals (2000).
5. CivilWeb Spreadsheets, “Loads on Buried Pipes”, https://civilweb-spreadsheets.com/drainage-design-spreadsheets/buried-pipe-design-spreadsheet/loads-on-buried-pipes/ (2022)
6. Çoban, S., “İçme suyu ve kanalizasyon boru hatlarının deprem performansı.” Yüksek Lisans Tezi, Maltepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (2014).
7. Gazete, Resmi “Atıksu Toplama ve Uzaklaştırma Sistemleri Hakkında Yönetmelik”, T.C Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Sayı 29940 (2017).
8. Gazete, Resmi. “Yağmursuyu Toplama, Depolama ve Deşarj Sistemleri Hakkında Yönetmelik”, T.C Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Sayı 30105 (2017).

9. İller Bankası, “İller Bankası Beton/Betonerme Boru ve Bağlantı Parçaları Özel Teknik Şartnamesi’’ T.C Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Sayı 17/217 (2009)
10. Kalde Boru Sistemleri, “Koruge Teknik Katalog”, http://www.zengileryapi.com.tr/katalog/kalde1_katalog.pdf. (2019)
11. Kasap A. “Kanalizasyon ve İçme Suyu İnşaatlarında Kullanılan Boru Tiplerine Göre Maliyet Analizi ”, https://www.ilbank.gov.tr/index.php?Sayfa=UzmanlikTezleri (2016)
12. Moser, Alma P. and Steven L. Folkman. “Buried pipe design”, Vol. 2. New York: McGraw-Hill (2001).
13. Sağlamer, A., M. Balkaya, M., "Gömülü Boru Hatlarının Statik ve Dinamik Yükler Altındaki Davranışı." İMO Teknik Dergi (2004).
14. Spangler, M. G. "Soil engineering” International Textbook Co. Scranton, Po (1966).