1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE Vodoopskrbnu mrežu č ini ini ukupnost glavnih i razdjelnih cjevovoda s pripadnim oblikovnim komadima i vodovodnim armaturama, međ usobno usobno spojenih u funkcionalnu cjelinu, neposredno ili posredno preko pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava, radi dovođ enja enja i distribuiranja distribuir anja vode potrošač ima. ima.
Dakle, vodovodnu mrežu čine:
(I)
cjevovodi, kojima se voda dovodi i distribuira unutar vodoopskrbnog područ ja,
(II) (I I)
obliliko ob kovn vnii (f (fas ason onsk skii) kom koma adi , koji služe za usmjeravanje toka vode, promjenu protjecajnih površina cjevovoda i izvedbu različite vrste spojeva,
(IIII) vo (I vodo dovo vodn dne e arm rma atu ture re, koje služe za ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje vodovodne mreže.
Osnovni zahtjevi kod vodoopskrbne mreže sadržani su u osiguranju:
(i)
dostatne č vrsto vrstoć e (mehaničke otpornosti prema vanjskim i unutarnjim optere ćenjima),
(iii) vod (i odon one epr prop opus usn nos osti ti , (iii) glatkoć e unutarnjih stijenki (radi postizanja što manjih hidrauli čkih gubitaka), (iv) (i v) dug ugot otra rajn jnos osti ti (s obzirom na agresivno djelovanje sredine), (v)) je (v jedn dnos osta tavn vne, e, brze brze i sig sigur urne ne ugr ugrad adnj nje e (montaže), (vi) najveć e ekonomi č n čnosti osti .
Podjela kompletnih vodoopskrbnih mreža ili njihovih dijelova mogu ća je po nekoliko kriterija, od kojih su naj češći prema:
(1)) ma (1 mate teri rija jalu lu izv izved edbe be: lijevano željezne, čelične, azbest cementne, armiranobetonske i plastične, razdjelne, (2) funkciji : glavne (dovodne, opskrbne, dovodno – opskrbne) i razdjelne,
(3)) po (3 pogo gons nsko kom m re reži žimu mu : gravitacijske, potisne i kombinirane, (4) nač inu inu teč enja enja: pod tlakom i kombinirane (pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem), (5) shemi : granate i prstenaste.
Osnovni zahtjevi kod vodoopskrbne mreže sadržani su u osiguranju:
(i)
dostatne č vrsto vrstoć e (mehaničke otpornosti prema vanjskim i unutarnjim optere ćenjima),
(iii) vod (i odon one epr prop opus usn nos osti ti , (iii) glatkoć e unutarnjih stijenki (radi postizanja što manjih hidrauli čkih gubitaka), (iv) (i v) dug ugot otra rajn jnos osti ti (s obzirom na agresivno djelovanje sredine), (v)) je (v jedn dnos osta tavn vne, e, brze brze i sig sigur urne ne ugr ugrad adnj nje e (montaže), (vi) najveć e ekonomi č n čnosti osti .
Podjela kompletnih vodoopskrbnih mreža ili njihovih dijelova mogu ća je po nekoliko kriterija, od kojih su naj češći prema:
(1)) ma (1 mate teri rija jalu lu izv izved edbe be: lijevano željezne, čelične, azbest cementne, armiranobetonske i plastične, razdjelne, (2) funkciji : glavne (dovodne, opskrbne, dovodno – opskrbne) i razdjelne,
(3)) po (3 pogo gons nsko kom m re reži žimu mu : gravitacijske, potisne i kombinirane, (4) nač inu inu teč enja enja: pod tlakom i kombinirane (pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem), (5) shemi : granate i prstenaste.
U nastavku će se najprije zasebno opisati cjevovodi vodoopskrbnih mreža prema materijalu izvedbe, dok će se analize funkcije, pogonskog režima i na čina tečenja, te sheme mreža zasebno obraditi u jednoj to čki, koja će se odnositi na njihov hidrauli čki proračun. Na kraju će se ukratko osvrnuti na oblikovne komade i vodovodne armature, ugradnju, ispitivanje i dezinfekciju cjevovoda, te prikazivanje vodoopskrbne mreže u projektu.
1.9.1. VODOOPSKRBNE MREŽE PREMA MATERIJALU IZVEDBE Radi postizanja prethodno nabrojenih zahtjeva kod vodoopskrbnih mreža, u hidrotehni čkoj je praksi naširoko rasprostranjena primjena više materijala za njihovu izvedbu, ne samo kao posljedica povijesnog razvoja proizvodnje vodovodnih cijevi, već i zbog postojanja različitih uvjeta eksploatacije. Da bi se s obzirom na konkretne uvjete mogao provesti pravilan izbor vrste cijevi, prikazat će se njihove osnovne osobine prema naj češćim materijalima izvedbe.
Pri tome treba imati na umu da svaki proizvo đač cijevi raspolaže s prospektima proizvodnog asortimana, odakle se mogu dobiti detaljniji podaci o osobinama cijevi, bitnim kod projektiranja vodovodnih mreža: strukturi, kemijskoj postojanosti, proizvodnom postupku, standardima koje cijevi zadovoljavaju, klasama cijevi s obzirom na tlak (nominalni, radni, probni), dimenzijama profila, duljini, masi, na činu ugradnje, međusobnom spajanju i osiguranju cijevi, hidrauli čkim parametrima, proračunu opterećenja i kontroli deformacija, te provedbi tla čne probe i načinu isporuke, rukovanja i skladištenja cijevi.
1.9.1. – 1. Lijevano željezne cijevi Ove su cijevi najrasprostranjenije kod izvedbe vodovodnih mreža i svoj primat drže posljednjih 200 godina. Vijek trajanja im se procjenjuje na preko 100 godina, što im omogu ćuje i tvornički izvedena antikorozivna zaštita. Proizvode se, slika 1.9::01:
(a) s naglavkom (kol ča kom), odnosno s proširenjem na jednom kraju, dok je drugi kraj ravan, slika 1.9::01(a),
(b) s prirubnicom (flanšom ili pelešom) na jednom, slika 1.9::01(b1), ili oba kraja, slika 1.9::01(b2).
Slika 1.9::01 Lijevano željezne cijevi (a) s naglavkom; (b) s prirubnicom (b1) s prirubnicom na jednom kraju; (b2) s prirubnicom na oba kraja
Lijevano željezne cijevi se proizvode za tlakove 10,15 i 20 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 600 (700) [mm], i duljine (ovisno o promjeru), L = 3 do 4 [m]. Prema vrsti završetka cijevi kombiniraju se i me đusobni spojevi, slika 1.9::02. (a) Spoj s naglavkom se može izvesti na dva načina. Prvi se način, slika 1.9::02(a1), sastoji u tome da se ravni kraj jedne cijevi uvodi u naglavak druge cijevi, a prostor između cijevi i naglavka se popunjava brtvenim materijalom. Nedostatak ovog spoja je njegova krutost, a otuda i mogu ćnost laganog popuštanja pri
Ovaj je problem izbjegnut kod drugog na čina spajanja, koristeći naglavak s navojem i (gumeni) brtveni prsten, slika 1.9::02(a2). (b) Spoj s prirubnicama, slika 1.9::02(b), najviše se koristi kod ugradnje oblikovnih komada i vodovodnih armatura. Brtvljenje se najčešće provodi gumenim prstenom izme đu prirubnica, međusobno pritegnutih vijcima s maticama.
Slika 1.9::02 Spajanje lijevano željeznih cijevi (a) spoj s naglavkomi; (b) spoj s prirubnicama 1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – konopljeno uže natopljeno lanenim uljem; 4 – nabijeno olovo ili olovna guma; 5 - naglavak s navojem; 6 – tlačni prsten s navojem; 7 – (gumeni) brtveni prsten; 8 – prirubnica; 9 – vijek s maticom
Lijevano željezne cijevi proizvode se i tzv. duktilnim lijevom. Stoga se nazivaju duktilne cijevi ili cijevi od nodularnog lijeva. Naime, sve izrazitija potražnja za cijevima ve će otpornosti prema vanjskim (udarcima, koroziji) i unutarnjim utjecajima (tlaku), te nastojanja da cijevi što duže traju, potakli su razvoj nove tehnologije dobivanja lijeva, budu ći da sivi lijev (od kojega se izvode lijevano željezne cijevi) sadrži grafit u obliku listi ća ili pahuljica koji u odre đenim uvjetima mogu izazvati napukline i puknu će cijevi. Dodavanjem lijevu malih koli čina magnezija, grafit se pojavljuje u obliku malih kuglica, što doprinosi njegovoj kovkosti i povećanju otpora na vlačne sile, pa lijev postaje kovak – duktilan. S obzirom na takva svojstva, duktilne su cijevi s tržišta potisnule lijevano željezne i druge vrste cijevi. Duktilne cijevi se proizvode za tlakove 30 do 40 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 1800 [mm] i uobičajene duljine, L = 6 [m]. Ove lijevano željezne cijevi zašti ćuju se od korozivnih tala i agresivne vode vanjskom i unutarnjom zaštitom. Vanjska zaštita se provodi galvanizacijom (metalizirani cink) i dodatno zaštićuje bitumenskim premazom (za lako korozivna tla), polietilenskom ili poliuretanskom oblogom ( za vrlo korozivna tla).
Spajanje duktilnih cijevi se, uz već spomenute spojeve na naglavak i prirubnice (kao za obične lijevano željezne cijevi) provodi i posebno razvijenom vrstom spojeva na naglavak, tzv. titon spojevi , slika 1.9::03.
Slika 1.9::03 Spajanje duktilnih cijevi s posebnim vrstama spojeva na naglavak (titon spojevi ) 1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – tvrdi dio brtve; 4 – mekani dio brtve
1.9.1. – 2. Čelične cijevi Ove cijevi imaju značajne prednosti u odnosu na lijevano željezne, sadržane prvenstveno u daleko većoj čvrstoći (otpornosti na lom) i elasti čnosti. Zato je njihova primjena izraženija kod vodovodnih mreža s ve ćim tlakovima i u uvjetima koji zahtijevaju izraženiji otpor dinami čkim utjecajima i savijanjima. Debljine stijenki čeličnih cijevi su upola manje od lijevano željeznih, tako da su relativno lakše, a tržišne duljine 2 do 3 puta ve će, što osjetno smanjuje troškove transporta i ugradnje. Nasuprot navedenim prednostima čeličnih cijevi spram lijevano željeznih, glavni im je nedostatak u maloj otpornosti protiv kemijskih i elektroliti čkih utjecaja (korozije). Zato se kod ovih cijevi u fazi ugradnje izvode zaštitni premazi (na bitumenskoj, cementnoj ili plasti čnoj osnovi) i katodna zaštita. Vijek trajanja čeličnih cijevi procjenjuje se 25 do 50 godina. Prema procesu proizvodnje razlikujemo dvije vrste čeličnih cijevi: (1) bešavne cijevi , koje se proizvode od valjanog čelika, (2) šavne cijevi , koje se proizvode uzdužnim ili spiralnim varenjem čeličnih limova.
Čelične cijevi se proizvode za tlakove 10, 15, 25, 40, 64, 80 i 100 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 600 [mm] (bešavne cijevi), odnosno, D = 50 do 1600 [mm] (šavne cijevi), i duljina (ovisno o promjeru i transportnim mogu ćnostima), L = 4 do 12 (i više) [m].
Spajanje čeličnih cijevi, slika 1.9::04, mogu će je na tri osnovna na čina. (a) Spojevi s naglavkom su prikazani na slici 1.9::04(a). Relativno najčešći spoj je SIGUR , slika 1.9::04(a1), koji se primjenjuje za spajanje čeličnih cijevi unutarnjeg promjera, D = 50 do 800 [mm]. Kao brtva sliži gumeni prsten, koji se navla či na ravni kraj cijevi, tako da je pri navla čenju u naglavak druge cijevi i pri uzdužnim pomacima osigurano brtvljenje. Na ravnom kraju cijevi zavaruje se zaštitni prsten koji sprje čava istiskivanje gumenog prstena. Preostali dio naglavka ispunjava se nabijenim impregniranim užetom. Čest je i spoj s naglavkom na navoj, slika 1.9::04(a2). Dijelovi s navojem su od lijevanog željeza, a brtveni prsten od gume.
(b) Spoj s prirubnicima, slika 1.9::04(b), se u pravilu primjenjuje kod cjevovoda položenih na površinu terena. Brtvljenje se postiže gumenim ili metalnim prstenom koji se protežu vijcima s maticama.
Završetak čeličnih cijevi s prirubnicima tako đer je obavezan kod prelaska na korištenje lijevano željeznih fasonskih komada i vodovodnih armatura, budući da oni završavaju s prirubnicama. (c) Spoj zavarivanjem, slika 1.9::4(c), je gotovo pravilo ako je unutarnju promjer čeličnih cijevi, D > 500 [mm]. Zavareni spoj može biti čeoni, slika 1.9::04(c1), sa zavarenim naglavkom, slika 1.9::04(c2) ili s kuglastim zavarenim naglavkom, slika 1.9::04(c3).
Slika 1.9::04 Spajanje č eli čn ih cijevi (a) spoj s naglavkom; (b) spoj s prirubnicama; (c) spoj zavarivanjem
1.9.1. – 3. Azbest cementne cijevi Ove se cijevi proizvode tvorničkim postupkom od smjese koje se (maseno) sastoji od 75 do 80 [%] visoko kvalitetnog portland cementa i 20 do 25 [%] azbestnih vlakana. U odnosu na lijevano željezne i čelične cijevi, azbest cementne cijevi imaju slijede će prednosti: (i)
slabiju toplinsku provodljivost,
(ii)
postojanost na koroziju,
(iii) električnu neprovodljivost (dielektričnost), (iv) relativno malu gustoću materijala (što znatno olakšava transport i ugradnju cijevi), (v) dobra hidraulička svojstva (glatkoću), (vi) postojanost na niske i visoke temperature, (vii) laganu montažu (obradu, rezanje i spajanje). Mane azbest cementnih cijevi jesu: (i)
slaba otpornost na udarce i dinamička opterećenja,
(ii)
relativno skupi spojevi (za veće profile),
(iii) kod ugradnje fasonskih komada i vodovodnih armatura potrebni su (za prijelaz na čelik i
Vijek trajanja azbest cementnih cijevi smatra se preko 75 godina. Proizvode se u šest klasa, A do F , za tlakove 2.5, 5, 10, 15, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 1300 [mm], i duljine, L = 3 do 5 [m]. Promjer cijevi je u funkciji deklariranog tlaka, tako da se npr. klase A i B (za tlakove 2.5 i 5 [bara]) proizvode najvećeg promjera, dok se klasa E (za tlak 20 [bara]) proizvodi samo do unutarnjeg promjera D = 350 [mm]. Spajanje azbest cementnih cijevi se naj češće odvija pomoću azbest cementnih i lijevano željeznih specijalnih prstenastih spojnica, slika 1.9::05.
Slika 1.9::05 Spajanje azbest cementnih cijevi (a) spoj DALMA REKA; (b) spoj VITLAK ; (c) spoj GIBAULT 1 – ravni kraj cijevi; 2 – prstenasta spojnica; 3 – profilirani gumeni prsten; 4 – srednji gumeni prsten za razmak; 5 – brtveni prsten kružnog profila; 6 – lijevano željezna ogrlica; 7 – prirubnica; 8 – vijek s maticom
Na slici 1.9::05(a) prikazan je patentirani spoj DALMA REKA, koji se izvodi u dvije varijante. Prva varijanta spoja, slika 1.9::05 (a1), izvodi se bez srednjeg gumenog prstena, a druga varijanta, slika 1.9::05(a2), sa srednjim gumenim prstenom.
Ovi spojevi osiguravaju njihovu potrebnu elasti čnost, što je prili čno važno za relativno krhke azbest cementne cijevi. Za prijelaz na cijevi iz drugih materijala i za spajanja različitih promjera izrađuju se posebni naglavci. Napomenimo da je danas primjena azbest cementnih cijevi gotovo u potpunosti napuštena zbog njihovog dokazanog štetnog utjecaja na ljudsko zdravlje.
1.9.1. – 4. Armiranobetonske cijevi Slično kao azbest cementne, tako i armiranobetonske cijevi imaju niz prednosti u odnosu na lijevano željezne i čelične cijevi: (i)
postojanost na koroziju,
(ii)
malu električku provodljivost,
(iii) dobra hidraulička svojstva (glatkoću). Armiranobetonske cijevi se proizvode: (1) s prednapetom uzdužnom i spiralnom armaturom, (2) s unutarnjim čeličnim cilindrom (radi vodonepropusnosti) i armaturom,
prednapetom spiralnom
(3) s prednapetom armaturom i postupkom specijalnog vibriranja pod tlakom u procesu proizvodnje.
Najrasprostranjenija je upotreba druge vrste cijevi. Dimenzije armiranobetonskih cijevi nisu normirane. Tvorni čki se obično izrađuju cijevi za tlakove do 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 300 do 3000 [mm] (preporučljivo D > 600 [mm]), dok su tržišne duljine, L = 4 do 6 [m]. Cijevi se proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da se prema tipu cijevi kombiniraju i spojevi, slika 1.9::06.
Slika 1.9::06 Spajanje armiranobetonskih cijevi (a) spoj s ravnim krajem; (b) spoj s naglavkom 1 – uzdužna armatura; 2 – spiralna armatura; 3 – cilindar od čeličnog lima; 4 – prsten ravnog kraja cijevi; 5 – gumeni prsten;
(a) Spoj s ravnim krajem (spoj s utorom i perom) prikazan je na slici 1.9::06(a), a (b) spoj s naglavkom na slici 1.9::06(b). Općenito, primjena armiranobetonskih cijevi svrsishodna je kod glavnih cjevovoda s manjim brojem oblikovnih komada i vodovodnih armatura, za čiju se ugradnju upotrebljavaju čelični i lijevano željezni oblikovni komadi s prirubnicama.
1.9.1 – 5. Plastične cijevi Plastične se cijevi proizvode od: (1) polietilena, niske (PELD) i visoke (PEHD) gusto će, (2) tvrdog polivinil klorida (PVC), (3) poliesterskih materijala, (4) polipropilena (PP). Primjena ovih cijevi je novijeg datuma, unazad 50–ak godina, tako da još nema konačnih podataka i njihovom vijeku trajanja.
Dobre strane plastičnih cijevi sadržane su u: (i)
velikoj otpornosti prema koroziji,
(ii)
maloj masi (što olakšava transport i ugradnju),
(iii) otpornosti na mrazu, (iv) dielektričnosti, (v) maloj toplinskoj provodljivosti, (vi) dobrim hidrauličkim osobinama (glatkoći), (vii) laganoj montaži (obradi, rezanju i spajanju). Loše strane su: (i)
znatno istezanje na visokim temperaturama,
(ii)
zapaljivost,
(iii) opadanje čvrstoće kod temperature, T > 20 [ C], ˚
(iv) krutost PVC cijevi na temperaturi, T < 0 [ C], ˚
(v) za ugradnju oblikovnih komada i vodovodnih armatura potreban je prijelaz na čelične ili lijevano željezne oblikovne komade s prirubnicama.
(1) Polietilenske cijevi se proizvode polimerizacijom etilena. PELD cijevi se dobiju beztlačnom polimerizacijom etilena kod niskih temperatura, a PEHD cijevi polimerizacijom etilena kod visokog tlaka i visoke temperature. PELD cijevi se izra đuju za tlakove 2.5, 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera ovisno o tlaku, ali unutar granica, D = 10 do 130 [mm]. Proizvode se s ravnim krajem, a isporu čuju u namotajima od 300 [m] (za D ≤ 40 [mm]) do 110 [m] (za najveće profile). PEHD cijevi se proizvode za tlakove 2.5, 3.2, 4,6, i 10 [bara], unutarnjeg promjera tako đer ovisno o tlaku, ali unutar granica D = 15 do 1150 [mm], i duljine, L = 6 i 12 [m]. Najčešći način spajanja PELD cijevi prikazan je na slici 1.9::07. Najprije se na ravni kraj cijevi montira prsten s navojem, a potom se taj kraj cijevi zagrije vru ćim zrakom ili vru ćom vodom. Kada zagrijani kraj cijevi postane elasti čan, uvuče se konusni dio spojnice i na nje navojni dio pritegne prethodno ugrađeni prsten.
Slika 1.9::07 Spajanje PELD cijevi (a) montaža prstena s navojem; (b) uvlačenje konusnog dijela spojnice; (c) pritezanje prstena sa spojnicom 1 – ravni kraj cijevi; 2 – prsten s navojem; 3 – konusna spojnica s navojem
Spajanje PEHD cijevi, slika 1.9::08, mogu će je na tri na čina.
8
Slika 1.9::08 Spajanje PEHD cijevi (a) spoj zavarivanjem; (b) spoj pomoću prirubničkog tuljka i slobodne prirubnice; (c) spoj pomoću zupčaste spojnice i slobodne prirubnice 1 – ravni kraj cijevi; 2 – grijač; 3 – slobodna prirubnica; 4 – prirubnički tuljak; 5 – vijak s maticom; 6 – brtveni prsten; 7 – zupčasta spojnica; 8 – elektrospojnica (prstenasta spojnica sa žicom za zavarivanje)
(a) Spoj zavarivanjem je prikazan na slici 1.9::08(a), a može se izvesti u dvije varijante. U prvoj varijanti, slika 1.9::08(a1), krajevi cijevi se najprije u trajanju 30 do 250 [s] zagrijavaju na temperaturi 200 [ C] i potom drže međusobno pritisnutima 4 do 25 [s]. Trajanje zagrijavanja i međusobnog kontakta cijevi ovisno je o debljini stijenke. Tankim cijevima odgovara kra će zagrijavanje i kraći međusobni kontakt. ˚
U drugoj varijanti, slika 1.9::08(a2), krajevi cijevi se spajaju pomoću posebne prstenaste spojnice u kojoj se nalazi žica za zavarivanje i koja se priključi na aparat za zavarivanje. (b) Spoj pomoć u prirubni čk og tuljka i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(b). Na ravni kraj cijevi montira se slobodna prirubnica i zavari prirubni čk i tuljak . Spajanje cijevi se vrši pomo ću vijaka s maticama, nakon umetanja gumenog prstena. (c) Spoj pomoć u zupč aste spojnice i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(c). Najprije se na ravni kraj cijevi montira slobodna prirubnica, a potom zupč asta spojnica. Spajanje cijevi se također vrši pomoću vijaka s maticama, nakon postavljanja gumenog brtvenog prstena.
(2) Cijevi od tvrdog polivinil klorida se izrađuju od umjetne mase dobivene sinteti čkom polimerizacijom vinil klorida, koji nastaje spajanjem acetilen plina s plinovitom solnom kiselinom. Postupak proizvodnje se sastoji u tome da se ugrijani granulat polivinil klorida istiskuje kroz mlaznicu (tzv. ekstruder ) i zatim hladi. PVC tvrde cijevi proizvode se za tlakove 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 450 [mm], i duljine, L = 6 [m]. Ove se cijevi proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da im spajanje ovisi o na činu završetka. Spajaju se na naglavak, slika 1.9::09, s umetanjem brtvenog prstena između naglavka i cijevi.
Slika 1.9::09 Spajanje PVC cijevi 1 – ravni kraj cijevi; 2 – brtveni prsten; 3 – naglavak
(3) Poliesterske cijevi se izrađuju od smjese kvarcnog pijeska, staklenih vlakana i poliesterske smole. Cijevi su pokazale izvanredne mehani čke osobine, tako da se primjenjuju u najtežim uvjetima eksploatacije. Najčešće se proizvodi s ravnim krajem, za tlakove 4, 6, 10, 16, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera, D = 200 do 1600 [mm], pojedinačne duljine, L = 6 [m]. Također se proizvode i svi potrebni fasonski komadi za vodovodne armature i za priključke cijevi od drugih materijala. Spajanje ovih cijevi se obavlja pomo ću spojnica tipa A i tipa B, slika 1.9::10. Vrsta spoja ovisi o unutarnjem promjeru cijevi. Za promjere, D ≥ 500 [mm], primjenjuje se spojnica tipa A, slika 1.9::10(a), a za promjere, D = 200 do 400 [mm], spojnica tipa B, slika 1.9::10(b).
Slika 1.9::10 Spajanje poliesterskih cijevi (a) spoj sa spojnicom tipa A; (b) spoj sa spojnicom tipa B
1.9.2. HIDRAULI ČKI PRORAČUN VODOOPSKRBNE MREŽE Sukladno projektnim vodoopskrbnim količinama (točka 1.3.4) i osobinama vodovodne mreže (materijal izvedbe, položaj i režim rada objekata na mreži, topografski uvjeti) uvijek je potrebno hidraulički dimenzionirati vodoopskrbnu mrežu, tako da ona u svakom trenutku udovoljava potrebnim vodoopskrbnim količinama i tlakovima. S obzirom na režim te čenja u vodovodnoj mreži, odnosno njenom dijelu, generalno su mogu će dvije vrste proračuna: (I)
hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem,
(II)
hidraulički proračun tečenja pod tlakom
(I) Hidrauli čk i prorač un teč enja sa slobodnim vodnim licem se može odnositi samo na glavne dovodne provodnike, koji se izvode kao: (1) (otvoreni) kanali, (2) cjevovodi. (1) Primjena kanala je dozvoljena (mada iz zdravstvenih razloga ne i poželjna) za dovod sirove (nekondicionirane) vode iz vodozahvata do ure đaja za kondicioniranje vode. (2) Cjevovodima se transportira prirodno čista (od vodozahvata do vodospreme) i kondicionirana voda (od uređaja za kondicioniranje do vodospreme). Iza vodospreme se, zbog potrebe osiguranja opskrbnog tlaka, nikako ne može primijeniti režim tečenja sa slobodnim vodnim licem. Osim toga, osiguranje konstantnog uzdužnog pada kod ovih provodnika vrlo često zahtijeva znatno povećanje zemljanih radova (usijecanje) i izgradnju objekata (sifona, mostova, akvedukata, tunela) za savladavanje prepreka (dolina, jaruga, uzvišenja).
Sve to dovodi do znatnog pove ćanja investicijskih troškova, tako da je u vodoopskrbnoj praksi primjena kanala i cjevovoda sa slobodnim vodnim licem izuzetno rijetka. Na slici 1.9::11(a) prikazan je primjer popre čnog presjeka trapeznog kanala, a na slici 1.9::11(b) primjeri cjevovoda okruglog, izduženog i stla čenog oblika.
Slika 1.9::11 Kanal i cjevovodi sa sa slobodnim vodnim licem (a) trapezni kanal; (b) cjevovodi (b1) okruglog oblika; (b2) izduženog oblika; (b3) stla čenog oblika
Hidraulički proračun kanala i cjevovoda, pretpostavljaju ći jednoliko te čenje, provodi se pomoću Chezyeve (1796) formule s Manningovim koeficijentom hrapavosti, n [m-1/3 s], koja za srednju brzinu, v [m s-1], glasi:
v=
1 n
23 12
R I
1
1
n
n
= R 2 3 I o1 2 = R 2 3 I E 1 2
(1.9-01)
gdje su:
R – hidraulički radijus, [m], I – pad dna kanala, [1], jednak padu vodnog lica, I o [1], i padu linije energije (hidrauličkom gradijentu), I E [1]. Protok, Q [m3 s-1], se određuje iz jednadžbe kontinuiteta: Q = v A =
1 n
A R 2 3 I 1 2
(1.9-02)
gdje je A [m2] protjecajna površina. Dubina vode, h [m], obično se uzima u granicama:
h = (0.75 do 0.90)D, odnosno h = (0.75 do 0.90)H
(1.9-03)
Zbog mogućnosti abrazije, kod ovih se provodnika ograničava i maksimalna brzina, v max [m s-1], ovisno o materijalu izvedbe. Tako npr. za betonske kanale i cijevi maksimalna brzina orijentacijski iznosi 3.0 [m s -1], a za armiranobetonske 4.0 [m s -1]. (II) Hidrauli čk i prorač un teč enja pod tlakom se u praksi naj češće odnosi na kompletnu vodoopskrbnu mrežu, a svakako na glavne opskrbne i opskrbno - dovodne cjevovode, te na razdjelnu mrežu. Tečenje pod tlakom može u vodoopskrbnoj mreži biti gravitacijsko i kombinirano (gravitacijsko – potisno). Tada se, za razliku od prethodnog slu čaja, ne zahtijeva jednoliki uzdužni pad cjevovoda, ve ć oni praktički slijede liniju terena. Međutim, uvjeti za njihovo funkcioniranje iziskuju primjenu cijevi koje mogu izdržati tlak koji se javlja u mreži.
U inženjerskoj se praksi hidrauli čki proračun vodovodne mreže pod tlakom najčešće provodi pod pretpostavkom stacionarnog tečenja ravnom dionicom konstantne protjecajne površine, donosno unuutarnjeg promjera, primjenjujući Bernoullijevu jednadžbu za realnu tekućinu, koja sukladno prethodnim pretpostavkama poprima oblik:
z1 +
p1
ρ g
+
α v 2 2g
= z2 +
p2
ρ g
+
α v 2 2g
+ Δ H tr
(1.9-04)
gdje su:
z 1, z 2 - visine položaja točaka 1 i 2 s obzirom na referentnu ravninu, [m], p1, p2 - tlakovi u istim točkama, [N m-2], g
- ubrzanje polja sile teže, [m s-2],
ρ
- gustoća mase vode, [kg m-3],
α
- Coriolisov koeficijent, [1], (α = 1.0),
v
- (srednja profilska) brzina vode u cijevi, [m s-1],
ΔH tr
- hidraulički (tlačni) gubici zbog otpora trenja (linijski gubici) na dionici izme đu promatranih točaka, [m].
Visinski oblik ove jednadžbe prikazan je na slici 1.9::12.
Slika 1.9::12 Grafi č ki prikaz Bernoullijeve jednadžbe za ustaljeno strujanje realne teku ći ne u cijevi Dakle, gornjom jednadžbom nisu uzeti u obzir lokalni gubici. Ovakav pristup je kod hidrauli čkog proračuna vodovodne mreže uobičajen zbog prevladavanja linijskih gubitaka nad lokalnim, kao posljedica znatne duljine vodovodne mreže. Hidraulički gubici, ΔH = ΔH tr , obično su definirani Darcy – Weisbachovom (1845) jednadžbom: Δ H = Δ H tr = λ
L v
2
D 2 g
(1.9-05)
gdje su, uz prethodne oznake: λ - koeficijent otpora tečenju zbog trenja, [1],
L - duljina dionice, [m]. Vrijednost koeficijenta λ je u turbulentno prijelaznom režimu definirana Colebrook – Whiteovom jednadžbom: ⎛ ε D 2.51 ⎞ = − 2 log ⎜ + ⎟ λ ⎝ 3.71 Re λ ⎠
1
(1.9-06)
gdje su: ε - apsolutna hrapavost, [mm],
Re - Reynoldsov broj, [1], definiran izrazom: Re =
v D
ν
gdje je ν [m2 s-1] kinematički koeficijent viskoznosti vode.
(1.9-07)
Prema tome, za odre đivanje koeficijenta λ potrebno je znati i iznos apsolutne hrapavosti unutarnjih stijenki cijevi, ε . Ove su vrijednosti s obzirom na vrstu vodovodnih cijevi prikazane u tablici 1.9::I.
Apsolutna hrapavost Vrsta cijevi
ε
[mm]
Lijevano željezne
0.1 do 0.4
Čelične
0.04 do 0.05
Azbest cementne
0.03 do 0.05
Armiranobetonske
0.04 do 0.25
Plastične
0.007 do 0.01
Tablica 1.9::I Apsolutna hrapavost vodovodnih cijevi
Dijeljenjem izraza 1.9-05 s duljinom dionice, L, dobijemo hidraulički pad, I ε [1], koji je jednak piezometarskom padu, I [1]: I =
Δ H tr L
=
λ v 2
(1.9-08)
D 2 g
Budući da se kod vodovodnih mreža koriste okrugle cijevi čija je protjecajna površina, A [m2], definirana izrazom: A =
D 2π
(1.9-09)
4
uz izraz za protok: (1.9-10)
Q = v A
izraz 1.9-08 prelazi u oblik: I = λ
16
Q
2
π 2 2 g D 2
= 0.0826 λ
Q
2
D 5
(1.9-11)
Prema tome, hidraulički proračun promatrane dionice vodovodne mreže poznate duljine i vrste cijevi svodi se na odre đivanje slijedeća tri parametara:
(i)
za zadani protok, Q, i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti piezometarski pad, I ,
(ii)
za zadani piezometarski pad, I , i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti protok, Q,
(iii) za zadani piezometarski pad, I i protok, Q, treba odrediti unutarnji promjer cjevovoda, D. Da bi se izbjeglo učestalo računanje po prethodnim izrazima i tako olakšao hidrauli čki proračun vodovodne mreže, za praktične su potrebe publicirane tablice i nomogrami za odre đivanje parametara, I , Q i D. U tablici 1.9::II prikazan je izvadak vrijednosti ovih hidrauli čkih parametara za cijevi s apsolutnom hrapavošću, ε = 0.1 [mm], što prema tablica 1.9::I odgovara lijevano željeznim cijevima. Uz spomenute parametre I , Q, i D može se očitati i brzina, v . Za vrijednosti između tabeliranih zadovoljava linearna interpolacija. Na slici 1.9::13 prikazan je nomogram za odre đivanje hidrauličkih parametara, također za cijevi s apsolutnom hrapavošću, ε = 0.1 [mm]. Istaknimo da su tablica i nomogram načinjeni s vrijednošću kinematičkog koeficijenta viskoznosti, ν = 1.308 [m2 s-1], što odgovara temperaturi vode, T = 10 [ C]. ˚
Tablica 1.9::II Izvadak vrijednosti hidrauli čk ih parametara za okrugle cijevi
Hidraulički proračun distributivne mreže, koja za razliku od magistralnih cjevovoda sadrži i usputnu potrošnju, karakteriziraju određene posebnosti uvjetovane shemom razdjelne vodovodne mreže. Postoje dvije osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža, slika 1.9::14: (a) shema granate mreže, (b) shema prstenaste mreže.
Slika 1.9::14 Osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža (a) granata; (b) prstenasta
(a) Granatu mrežu karakterizira tečenje samo u jednom smjeru, od vodospreme prema potrošačima. U hidrauličkom pogledu prednost je ovakve mreže što su podloge za njen prora čun jednoznačno određene. Mane su joj sadržane u ve ćim tlačnim gubicima i pojavi ustajale vode na mnogobrojnim krajevima, te naročito u prekidu dotoka u slučaju kvara za sve potrošače iza mjesta kvara. (b) Prstenasta mreža u svakoj točki može biti napajana barem iz dva smjera, pošto su krajevi cjevovoda međusobno spojeni. Ovo znatno povećava pogonsku sigurnost, jer se u slu čaju kvara na cjevovodu može isklju čiti relativno usko područ je potrošača. Prednost je prstenaste mreže i znatno prilago đavanje oscilacijama u potrošnji, te ublažavanju fenomena vodnog udara. Mana je ove mreže, spram granate, ve ća ukupna duljina i nedefiniranost raspodjele protoka u mreži. Neovisno o shemi mreže, zbog postojanja mnoštva lokalnih ku ćnih priključaka vrlo je teško definirati stvarno stanje protoka izme đu dva čvora, gdje se pod čvorom podrazumijeva mjesto razdvajanja cjevovoda.
Zato se kod hidrauli čkog proračuna mreže koristi pojednostavljena shema, pretpostavljaju ći da se voda ravnomjerno distribuira po njenoj duljini, tako da je protok koji te če promatranom dionicom proporcionalan duljini dionice.
n Sukladno ovakvoj pretpostavci uvodi se pojam specifi č čnog og protoka, q [l s-1 m-1], kao protoka koji propada jednom metru dužnom mreže. Ovaj je protok definiran izrazom: q=
l max i =n
q
∑ L
(1.9-12)
i
i =1
gdje su:
q‘ max - najv ajveći mjerodavni satni protok mrežom, [l s-1], oduzimajući potrošače čija je potrošnja koncentrirana u pojedinim čvorovima.
Li
- duljina duljina i – te dionice dionice razdje razdjelne lne vodovod vodovodne ne mreže, mreže, [m], [m],
n
- broj broj dion dionic ica, a, [1]. [1].
Prema tome, i – – toj dionici, dionici, duljine duljine Li , pripada vlastiti protok , qv,i [l s-1]: q v , i = q Li
(1.9-13)
dionice e jednak jednak je zbroju zbroju vlastit vlastitog, og, qv,i , i tranzitnog protoka, qt,i , Ukupan protok , qu,i [l s-1], i – te dionic dakle: qu ,i = qv ,i + qt ,i
(1.9-14)
Kod proračuna vodovodnih mreža problem se obično svodi na odre đivanje unutarnjih promjera i raspoloživih tlakova za dionice kojima je poznata duljina i protok. Vrijednost unutarnjeg promjera, D, kao pretežno ekonomske kategorije, može se u funkciji ukupnog protoka očitati sa slike 1.9::15. Ove vrijednosti promjera odgovaraju brzinama te čenja od 0.75 [m s -1], za najmanje promjere i protoke, do 1.5 [m s -1], za najve će promjere i protoke.
Prilikom hidrauličkog proračuna vodovodne mreže potrebno je voditi ra čuna i o minimalno i maksimalno dopuštenim tlakovima u mreži.
Minimalni tlak treba osigurati u satu najve će potrošnje na najvišim izljevnim mjestima u zgradama. Najčešće je reguliran propisima ili preporukama i obi čno iznosi 0.5 do 1.0 [bara], ovisno o vrsti objekta.
Maksimalni tlak se odnosi na najnižu dopuštenu vrijednost hidrostatičkog tlaka u najnižim to čkama vodovodne mreže. Obično iznosi 8 [bara], a ponekad i manje (6 [bara]). Mogu ći su i drugi tlakovi, ovisno o karakteristikama vodovodne mreže, prvenstveno otpornosti (vrsti) cijevi i ugra đenih uređaja.
k i prorač un un granate mreže. U granatoj mreži, u uvjetima njenog napajanja s jednog (1) Hidrauli č čki kraja (rezervoara, crpke) voda se može do priključnog mjesta dovoditi samo s jedne strane. Zbog toga svojstva granate mreže, mogu se kod protoka zadanih u krajnjim dionicama mreže, idu ći od tih dionica ka po četku mreže (uzvodno), odrediti protoci svih preostalih dionica jedinim mogu ćim načinom. Drugim riječima, sukladno izrazu 1.9-14, protok u pojedinim dionicama vodovodne mreže jednak je zbroju vlastite vlastite potrošnje potrošnje duž promatrane promatrane dionice dionice i protjecajn protjecajne e (tranzitne (tranzitne)) koli količine za “nizvodne” dionice, uključujući i koncentriranu potrošnju, q x , u “nizvodnim” čvorovima, te požarne količine, q p, (točka 1.3-1). Postupak je shematski prikazan na slici 1.9::16.
og prorač una granate mreže Slika 1.9::16 Shema hidrauli čk
Primjer definiranja mjerodavnog (računskog) protoka, Qi , pojedinih dionica: (a) dionica 4 – 5 Q4−5 = qv, 4−5 + q p = q L4−5 + q p
(1.9-15)
(b) dionica 4 – 4A Q4− 4 A = qv , 4− 4 A + q p = q L4− 4 A + q p
(1.9-16)
(c) dionica 3 – 4 (1.9-17)
Prikazana metodologija definiranja mjerodavnih protoka neminovno sugerira dvije stvari.
Prvo, ovakvo definiranje mjerodavnog protoka implicite uklju čuje pretpostavku istodobnosti maksimalne satne potrošnje za kućanske i industrijske potrebe te za gašenje požara, uz sasvim opravdano pitanje veličine vjerojatnosti istodobnosti maksimalne satne potrošnje za ku ćanske i industrijske potrebe te za gašenje požara. Međutim, ova je metodologija definiranja mjerodavnih protoka u praksi često prihvaćena, budući da se nalazi na strani sigurnosti. Jedino se za “slijepe” dionice (dionice 4 – 5 , 4 – 4A, 3 – 3A, 2 – 2A i 1 – 1A na slici 1.9::16) za slučajeve kada je qv,i < q p, uzima Qi = q p ( a ne Qi = qv,i + q p).
Drugo, kod naselja kod kojih s obzirom na broj stanovnika, N k , konačne faze razvoja treba predvidjeti više istovremenih požara, pitanje su lokacije odnosno prostorna distribucija njihove moguće pojave, tj. da li se možda svi požari, s obzirom na eventualno dostatnu duljinu neke dionice, mogu javiti baš na toj dionici (npr. dionica 2 – 3, slika 1.9::16), ili i na susjednoj dionici (npr. dionica 1 – 2 ) ili pak i na sasvim udaljenoj (npr. dionica 4 – 5 ).
Time je očito da se u kona čnosti vodovodnih mreža mora hidraulički proračunati za više slučajeva koji se ocijene realnima, kako bi se našao kriti čan, odnosno mjerodavan. Pri tome je, dakako, neosporna činjenica da treba respektirati mogu ćnost pojave požara u najudaljenijim i najvišim to čkama mjesta potrošnje od crpke ili rezervoara. Treba također napomenuti da po prestanku požara potrošenu količinu vode iz rezervoara treba popuniti u roku od 24 [h]. Nakon toga, kada su definirani mjerodavni protoci svih dionica mreže, mogu se za njih odrediti promjeri cjevovoda i tla čni gubici. (2) Hidrauli čk i prorač un prstenaste mreže obično je temeljen na jednom od slijedeća tri postupka:
(1) postupak ekvivalentnih cjevovoda, (2) postupak presijecanja, (3) Crossov postupak (1936). U praksi je naj češća primjena Crossovog (iterativnog) postupka. Ovdje se neće iznositi metodologija hidrauli čkog proračuna prstenastih mreža. U primjeni se najčešće koriste računalni programski paketi s razli čitim komercijalnim pristupima kao npr. EPANET , WATER CAD, MIKE i drugi.
1.9.3. OBLIKOVNI KOMADI Prilikom projektiranja i izvedbe vodoopskrbne mreže potrebno je svladati česte promjene pravca, profila i vrste spojeva, te izvesti grananje cijevnih vodova. Ove se zadaće svladavaju posebnim komadima koje zovemo oblikovni ili fasonski komadi . Fasonski komadi se najčešće proizvode tvornički od lijevanog željeza, rje đe od drugih materijala (čelika, azbest cementa ili plastike). Spojnice su s naglavkom, s prirubnicom i kombinirano. Proizvode se istih osobina, osim duljina, kao i cijevi. Vrste, veličina, sheme i oznake oblikovnih komada su standardizirane. U tablici 1.9::III prikazane su sheme i oznake nekih lijevano željeznih fasonskih komada. Oznake su prema Njemač kom industrijskom standardu (Deutsche Industrie Norm – DIN ).
Tablica 1.9::III Sheme i oznake (prema DIN-u) nekih lijevano željeznih fasonskih komada
U praksi se može ukazati potreba i za nestandardiziranim fasonskim komadima. Njih treba posebno naručiti, zbog čega su skuplji, rok isporuke je dulji pa ih treba maksimalno izbjegavati.
1.9.4. VODOVODNE ARMATURE Vodoopskrbna mreža također sadrži i različite uređaje koji služe za njeno ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje. Ovi se uređaji općim imenom zovu vodovodne armature. Izvode se od lijevanog željeza i čelika, istih nazivnih promjera i tlakova kao i vodovodne cijevi. Generalno postoje tri vrste armatura: (1) armature za zatvaranje i regulaciju, (2) armature za uzimanje vode, (3) zaštitne armature. (1) Armature za zatvaranje i regulaciju predstavljaju zasuni , koji se obavezno postavljaju na svim vodoopskrbnim ograncima i na ravnim potezima na udaljenosti od 300 do 500 [m]. Najrasprostranjenija je primjena (a) klinastih, (b) prstenastih (EV) i (c) leptirastih zasuna. Na slici 1.9::17 prikazan je prstenasti zasun.
Slika 1.9:17 Prstenasti zasun Radi ublaženja vodnog udara u mreži, svi su zasuni temeljeni na na čelu postupnog zatvaranja. (2) Armature za uzimanje vode jesu: (a) hidranti (nadzemni i podzemni), (b) javni zdenci. (a) Hidranti , slika 1.9::18(a1) i (a2) služe za uzimanje vode za gašenje požara ( požarni hidranti ), pranje ulica, polijevanje javnih zelenih površina, ispiranje mreže i sl. Postavljaju se na razmaku do
(b) Javni zdenci , slika 1.9::18(b), služe za uzimanje pitke vode na javnim mjestima.
Slika 1.9::18 Armature za uzimanje vode (a1) nadzemni hidrant; (a2) podzemni hidrant; (b) javni zdenac
(3) Zaštitnim armaturama pripadaju: (a) odzračni ventili, (b) povratni ventili, (c) usisne košare,
Slika 1.9::18 Zaštitne armature (a) odzračni ventil; (b) povratni ventil; (c) usisna košara; (d) žablji poklopac
(a) Odzrač ni ventili , slika 1.9::18(a), ugrađuju se na visokim prijevojnim to čkama mreže radi automatskog ispuštanja zraka koji se u njima skuplja. (b) Povratni ventili , slika 1.9::18(b), osiguravaju strujanje vode u cjevovodu samo u jednom smjeru. (c) Usisne košare, slika 1.9::18(c), sprje čavaju ulaženje većih stranih tijela u usisne cijevi. (d) Žablji poklopci , slika 1.9::18(d), služe za sprje čavanje povratnog strujanja i ulaženja stranih tijela u cjevovod.
Radi omogućavanja pristupa i zaštite, u pravilu se sve vodovodne armature s pripadnim fasonskim komadima smještaju unutra posebnih okana. Veličine okana ovise o dimenzijama cijevi, fasonskih komada i armatura koji se u njih ugra đuju, te usvojenoj dubini polaganja cijevi. Pretežno se izvode od armiranog betona, na licu mjesta ili montažno, okruglog i poligonalnog (pravokutnog ili kvadratnog) tlocrta. Prema vrsti armature koja je u njih ugra đena, okna se specificiraju kao npr. zasunska okna, odzrač na okna, okna muljnog ispusta, vodomjerna okna i sl. Na slici 1.9::19 prikazano je pravokutno armiranobetonsko zasunsko okno.
1.9.5. UGRADNJA, ISPITIVANJE I DEZINFEKCIJA CJEVOVODA (1) Ugradnja cjevovoda. Jedan od osnovnih parametara ugradnje cijevi je dubina ugradnje, koja ovisi o (a) dubini smrzavanja, (b) vanjskom optere ćenju (najčešće prometnom), (c) vanjskom zagrijavanju i (d) temperaturi vode u cijevi. Kao zaštita od smrzavanja smatra se za naše kontinentalne prilike dovoljnim ugradnja dubine 1.0 [m], mjereno od tjemena cijevi. Ovu je dubinu potrebno provjeriti i za slu čaj vanjskog opterećenja cjevovoda. Radi zaštite od zagrijavanja, dubina ugradnje ne bi trebala biti manja od 0.5 [m], tako đer mjereno od tjemena cijevi. Dubina ugradnje cjevovoda, usvojena za konkretan slu čaj, približno je jednaka za čitavu mrežu pa vodovodne linije praktički slijede liniju terena. Prilikom ugradnje cjevovoda nije dovoljno voditi brigu samo o dubini polaganja cijevi u rovu, ve ć i o potrebi izvedbe posteljice i nadsloja, slika 1.9::20.
Slika 1.9::20 Normalni popreč ni presjek rova 1 – pješčano – šljunčani temeljni sloj; 2 – pješčani izravnavajući sloj; 3 – cijev; 4 – zemljani ili šljunčani zasip; 5 – materijal od iskopa.
Naime, na dnu rova mogu nakon iskopa mjestimice zaostati koncentrirane neravnine i krupniji komadi, npr. lomljenog kamena, pa bi izravno polaganje cijevi na takvu podlogu moglo nakon zatrpavanja izazvati lokalnu koncentraciju naprezanja, a time i mogu ćnost oštećenja ili loma cijevi. Stoga se radi poravnanja dna rova najprije nasipa pješ čano – šljunčani temeljni sloj , s veličinom zrna do 30 [mm], i ravnomjerno izvrši njegovo zbijanje po cijeloj duljini rova tako da debljina zbijenog temeljnog sloja iznosi oko 10 [cm]. Za cijevi manjih promjera ( ≈ D < 500 [mm]) dozvoljena je i manja debljina temeljnog sloja, ali je onda obavezna i upotreba sitnijih frakcija. Na temeljni sloj se potom nasipa oko 5 [cm] pješ čanog izravnavaju će g sloja u kojemu cijev prilikom ugradnje sama oblikuje ležište.
Nakon polaganja cijevi provodi se njezino zatrpavanje zemljanim ili šljun čanim mmaterijalom u horizontalnim slojevima debljine do 30 [cm], kako bi se istovremeno sa zatrpavanjem obavilo i zbijanje zasipa. Kada visina zatrpavanja dosegne 30 [cm] iznad tjemena cijevi, preostali dio rova do površine (terena) može se, također uz zbijanje, zasuti materijalom od iskopa. U slučaju znatnog iznosa vanjskog opterećenja potrebno je izvesti dodatnu zaštitu cjevovoda, npr. oblaganjem betonom ili ugradnjom cjevovoda u armiranobetonske sanduke. Osim dubine, važan parametar ugradnje cjevovoda je širina rova, Br [m], koju je potrebno osigurati radi mogućnosti ugradnje cijevi i izvedbe spojeva u rovu. Potrebna širina rova ovisi o promjeru cijevi, tablica 1.9::IV.
Tablica 1.9::IV Potrebna širina rova
Također, temeljem zakona održanja koli či ne gibanja, na mjestima horizontalnih i vertikalnih lomova trase, grananja i krajeva slijepih dionica cjevovoda pojavljuje se sila tlaka s tendencijom kidanja spojeva i fasonskih komada, slika 1.9::21.
Slika 1.9:21 Djelovanje sile tlaka (a) na koljeno, (b) na ra čvu; (c) na završetak cijevi
Radi toga je potrebno posebno osiguranje takvih mjesta na trasi cjevovoda, što se postiže izvedbom uporišnih blokova. Ovi se blokovi najčešće izvode kao betonski masivi. Na slici 1.9::22(a) prikazan je primjer konstrukcije betonskog uporišnog bloka za osiguranje cjevovoda u horizontalnoj krivini, a na slici 4.9::22(b) za osiguranje u vertikalnoj krivini (za djelovanje sile tlaka prema gore).
Slika 1.9:22 Uporišni betonski blokovi (a) u horizontalnoj krivini; (b) u vertikalnoj krivini 1 – betonski blok; 2 – tucanička ili šljunčana posteljica; 3 – steznici; 4 – sidra; 5 – čelična ogrlica
Potreba za izvedbom uporišnih blokova je utoliko izraženija koliko se radi o ve ćim promjerima cjevovoda (D > 400 [mm]).
Kod ugradnje vodoopskrbnih cjevovoda potrebno je sagledati i njihov me đuodnos s ostalim infrastrukturnim elementima gradske ulice, slike 1.9::23.
Slika 1.9:23 Primjer rasporeda cijevi u popreč nom presjeku ulice I – prometni dio ulice; II – nogostupi; III – zeleni pojasevi 1 – glavni vodoopskrbni cjevovod; 2 – razdjelni vodoopskrbni cjevovod; 3 – kanalizacijski kolektor; 4 – plinovod; 5 – toplovod; 6 – kablovi visokog napona; 7 – kablovi niskog napona; 8 – kablovi javne rasvjete
U velikom gradovima s mnoštvom cijevnih infrastrukturnih vodova razli čite namjene često se izvode posebni prohodni tuneli, slika 1.9::24, koji omogu ćuju brz pristup i obavljanje popravaka bez raskopavanja rova. Ovakav tip rješenja je naročito čest kod mostova.
Slika 1.9:24 Prohodni tunel 1 – vodovi pod naponom; 2 – ptt vodovi; 3 – plinovod; 4 – toplovod; 5 – vodovod; 6 – kanalizacija
(2) Ispitivanje cjevovoda. Prije puštanja u pogon cjelokupna se vodovodna mreža ispituje na čvrstoću i vodonepropusnost tzv. tlač nom probom. Prije potpunog zatrpavanja rova postepeno se ispituju pojedine dionice mreže, kako bi se u slu čaju potrebe popravaka lakše detektiralo mjesto kvara i ne bi morala raskopavati cjelokupna mreža. Vremensko trajanje ispitivanja i veli čina ispitnog tlaka propisani su za pojedine vrste cijevi. (3) Dezinfekcija cjevovoda. Nova ili rekonstruirana vodovodna mreža mora se prije upotrebe podvr ći dezinfekciji. Ovo se provodi tako da se dionice pune vodom koja sadrži 20 do 30 [mg]
1.9.6. PRIKAZIVANJE VODOOPSKRBNE MREŽE U PROJEKTU Vodoopskrbna mreža se u projektu prikazuje: (1) situacijskim planom, (2) uzdužnim profilima cjevovoda, (3) karakterističnim normalnim presjecima cjevovoda (za glavne i izvedbene projekte). (1) Situacijski plan vodovodne mreže crta se na kotiranom situacijskom planu vodoopskrbnog područ ja (s izohipsama). U njega se unose: (a) trase cjevovoda, (b) brojevi čvorova (stalnih točaka), (c) dimenzije profila i vrste cijevi za svaku dionicu izme đu dva čvora, (d) oznake i brojevi pojedinih grupa objekata na mreži (npr. zasunskih okana – ZO1, ZO2, ..., crpnih stanica – CS1, CS2, ...). (e) posebni objekti na mreži (prijelazi preko rijeka i ispod željezni čkih pruga, osiguranje cjevovoda), (f) stacionaža.
Situacijski plan se obi čno crta na kartama mjerila 1:2500 do 1:5000 za studije i idejne projekte, a 1:500 do 1:1000 za glavne i izvedbene projekte. Na posebnim se listovima crtaju sheme čvorova s fasonskim komadima i vodovodnim armaturama. Svaki čvor je obilježen istim brojem kao na situacijskom planu i na isti na čin je orijentiran. (2) Uzdužni profili se crtaju za svaki cjevovod na posebno snimljenim uzdužnim profilima po trasi ugradnje cijevi. U njima trebaju biti upisani i ucrtani:
(a) brojevi čvorova (stalnih točaka) iz situacijskog plana, (b) dimenzije profila i vrste cijevi po dionicama iz situacijskog plana, (c) oznake i brojevi pojedine grupe objekata na mreži iz situacijskog plana, (d) posebni objekti na mreži iz situacijskog plana, (e) duljina dionice s nagibom dna rova i taj nagib u [‰], (f) kote dna rova u [m n.m.] na prijelomima dna rova, (g) kote terena u [m n. m.], na prijelomima terena, (h) dubine iskopa u [m], na prijelomima dna rova, (i) piezometarske kote u [m n.m.] i linije s iznosima piezometarskog pada u [‰]. (j) razmak profila u [m], na prijelomima pod (f) do (h), (k) stacionaža.
