بررسی تنش های وارد بر مخزن سپتیک دفنی تحت بار ترافیکی

سپتیک تانک پلی اتیلن

مخزن سپتیک ساخته شده از جنس پلی اتیلن با قطر داخلی 2.5 و طول 6 متر با روش اسپیرال کاروگیت با استفاده از مواد پلی اتیلن چگالی بالا تولید می شود. در مطالعه ای که انجام شده است، مخزن سپتیک با ظرفیت 30 مترمکعب بصورت نمونه مورد نظر با در نظر گرفتن ابعاد قالب و پروفیل مورد نظر و با فرض پر بودن مخزن نیروی هیدرواستاتیک روی جداره داخلی مخزن اعمال شده است و در نرم افزار آباکوس مورد تحلیل قرار گرفته است.

بازرسی مخزن سپتیک

بستر از نوع خاک در اطراف مخزن سپتیک مدلسازی شده و در عمق یک متری زمین در نظر گرفته شده است. همچنین بتن با ضخامت 30 سانتیمتر در سطح زمین در نظر گرفته شده و خاک موجود در اطراف دستگاه سپتیک از نوع خاک ماسه ای با تراکم 80% ماسه اعمال شده است. بار ترافیکی بر اساس استاندارد طراحی مخازن دفنی در شبیه سازی اعمال شده است. نتایج شامل نتایج مربوط به جابجایی و تنش های موجود در مخزن سپتیک می باشد.

تنش ها با در نظر گرفتن یک ضریب اطمینان بر اساس استاندارد موجود با تنش تسلیم سیستم مقایسه شده و همچنین میزان تغییر قطر مخزن در اثر عبور بارهای ترافیکی محاسبه شده و با تغییر قطر مجاز موجود در استاندارد طراحی مقایسه شده است. مش بندی روی مدل با بالاترین چگالی مش ممکن برای دستیابی به دقیق ترین نتایج اعمال شده است. تنش ها از نوع Von-Mises  در نظر گرفته شده است. شرایط شبیه سازی با فرض پر شدن کامل سپتیک تانک پلی اتیلن از پساب و همچنین با در نظر گرفتن بالاترین چگالی ممکن برای آب که در دمای 4 درجه سیلیسیوس رخ می دهد در نظر گرفته شده است.

طراحی سیستم سپتیک

مدلسازی تنش سپتیک با جنس پلی اتیلنی بر اساس پروفیلی با ابعاد زیر در نظر گرفته شده است:

پروفیل سپتیک تانک پلی اتیلن
شبیه سازی سپتیک تانک پلی اتیلن در نرم افزار آباکوس
سپتیک تانک شبیه سازی در نرم افزار آباکوس

خواص مکانیکی پلی اتیلن صلب

خواص مکانیکی پلی اتیلن صلب یا سنگین مورد استفاده در بدنه مخزن سپتیک ، خاک و بتن به شکل زیر در نظر گرفته شده است :

جدول1.خواص مکانیکی HDPE

1070000000Elastic Modulus
0.4101Poissons Ratio
377200000Shear modulus
952Mass Density
22100000Tensile Strength

جدول2. خواص مکانیکی خاک ماسه اطراف سپتیک تانک با جنس پلی اتیلنی با تراکم 80%.

75E+6Elastic Modulus
0.3Poissons Ratio
1900Mass Density
40Angle of Friction
0.1Dilation Angle
0.788Flow stress Ratio
100Yeild stress
0Abs plastic strain

جدول3. خواص مکانیکی بتن

30E+9Elastic Modulus
0.2Poissons Ratio
2400Mass Density

نحوه بارگذاری رو بتن

بار ترافیکی بر اساس استاندارد Din 1072 (جدول 4) در نظر گرفته شده است:

نیروها و ناحیه تماس لاستیک برای استاندارد وسایل نقلیه

جدول4. نیروها و ناحیه تماس لاستیک برای استاندارد وسایل نقلیه

تنش های ژئو استاتیک اعمالی در خاک اطراف سپتیک تانک پلی اتیلن

تنش های ژئو استاتیک اعمالی در خاک اطراف منبع سپتیک تانک:

برای سطح بالایی خاک که فاصله قائم آن از محورهای مختصاتی برابر یک متر می باشد مقدار تنش ژئواستاتیک برابر صفر و برای سطح پایینی خاک که فاصله آن از محورهای مختصاتی برابر صفر متر می باشد مقدار تنش ژئواستاتیک وارده بر بدنه مخزن سپتیک به صورت زیر محاسبه می شود:

۱۷۰۰ × 9.81 + 0 = 16677 Pa

فشار جانبی خاک گودال سپتیک ساخته شده از پلی اتیلن نیز برای خاک ماسه ای از رابطه زیر محاسبه می شود:

Ko = 1 – sin 40 = 0.255

جدول5. تنش ژئواستاتیک ، نسبت تخلخل خاک

Geostatic stressRatio
Height=016677 Pa
Height=1m0
Void0.4

نتایج تحلیل

با توجه به عبور وسایل نقلیه در محل قرارگیری سپتیک تانک پلی اتیلنی تصفیه فاضلاب برای دستیابی به نتایج مطوب و مطابق با استاندارد در محل اتصال عدسی به بدنه از داخل 4 تقویت کننده مثلثی با زاویه 90 نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شده است.

نصب مثلث لچکی درون سپتیک تانک پلی اتیلن بابت تقویت

نتایج مربوط به تنش های وارده به بدنه مخزن:

تنش وارده به بدنه سپتیک تانک پلی اتیلن زیر بار ترافیک

نتایج مربوط به جابجایی ها: 1. جابجایی در راستای عمودی

حداکثر جابجایی عمودی سپتیک تانک پلی اتیلن

حداکثر جابجایی عمودی

عکس زیر حداکثر جابجایی سیستم سپتیک بهنگام وارد شدن فشار را نشان میدهد:

حداکثر جابجایی افقی سپتیک تانک پلی اتیلن

حداکثر جابجایی افقی:

بررسی نتایج تحلیل

طبق نتایج مربوط به تنش حداکثر تنش اعمالی به سپتیک پلی اتیلن ، به میزان 6.312 مگاپاسکال می رسد.

با در نظر گرفتن ضریب اطمینان 2.5 برای تنش ها طبق استاندارد DVS2205-1 جدول 4 داریم:

n=3.5>2.5

از طرفی طبق استاندارد میزان تغییرات قطر دستگاه سپتیک دفنی حداکثر می تواند به 3% برسد:

حداکثر تغییر قطر: 34.5mm

درصد اوالیته: 1.38% – لازم به یادآوری است اوالیتی تا 2.5 درصد در نصب منبع سپتیک غیردفنی و تا 5% در سپتیک دفنی با جنس پلی اتیلن طبق استاندارد مشکلی ایجاد نخواهد کرد.

رای کاربران
[امتیاز کلی: 3 میانگین: 5]