کمانش و پس کمانش مخزن های سپتیک فاضلاب

سپتیک تانک تبریز

بررسی کمانش و پس کمانش مخزن سپتیک عمودی (پلی اتیلن) با ارتفاع 9 متر و قطر 2.5 متر و تاثیر زلزله روی آن.

سپتیک عمودی با جنس بدنه پلی اتیلن با قطر داخلی 2.5 و طول 9 متر با روش اسپیرال کاروگیت با استفاده از مواد پلی اتیلن چگالی بالا (HDPE) تولید می شود. در مطالعه ای که انجام شده است دستگاه سپتیک تانکی که از جنس پلی اتیلن با در نظر گرفتن ابعاد قالب و پروفیل مورد نظر مدلسازی شده و با فرض پر بودن انباره نیروی هیدرواستاتیک روی جداره داخلی سپتیک اعمال شده است. نتایج شامل نتایج مربوط به جابجایی و تنش های موجود در این سیستم می باشد.

تنش ها با در نظر گرفتن یک ضریب اطمینان بر اساس استاندارد موجود با تنش تسلیم سیستم مقایسه شده و 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 آب 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. همچنین بار زلزله روی مخزن اعمال شده است و آنالیز کمانش با وجود نیروهای هیدرواستاتیک و وزن مخرن و همچنین با اعمال شتاب مورد نظر برای زلزله انجام شده است.

از سوی دیگر کمانش با در نظر گرفتن نیروی وزن یک شخص در لبه کناری عدسی بالایی که بحرانی ترین حالت قرار گیری نیرو برای ایجاد کمانش در سیستم است محاسبه شده است.

پروفیل پلی اتیلن

خواص مکانیکی پلی اتیلن مورد استفاده در تولید مخزن سپتیک

خواص پلی اتیلن

نحوه مدلسازی:

برای انجام انالیز ابتدا مود های کمانش سیستم در 5 مود متوالی محاسبه شده سپس در انالیز static Riks اعمال شده اند و نتایج بدست امده اند.

در این تحلیل سه شکل مود اولیه که ممکن است منجربه ایجاد پدیده باکلینگ شوند در نظر گرفته شده و ضریب مربوط به شکل مود اول بیشتر از سایر شکل مود ها در نظر گرفته شده به دلیل اینکه همواره تابعیت باکلینگ از شکل مود اول بیشتر از سایر مودها است. همچنین در نظر گرفتن مود اول ضروری است.

شکل مودهایی که برای تحلیل بدست امده اند به شکل زیر هستند:

مود پلی اتیلن

حال با استفاده از مقادیر ویژه بدست آمده برای کمانش می توان باکلینگ را با اعمال سه مود اول آن محاسبه کرد.

 

نتایج تنش تحلیلی مخزن سپتیک از جنس پلی اتیلن

شکل 6. تنشها

حداکثر تنش ایجاد شده برابر با 5.36 مگاپاسکال میباشد که با توجه به حداکثر استحکام کششی پلی اتیلن با توجه به استاندارد ASTM D638 برابر با 31.7  مگاپاسکال است در نتیجه هیچگونه شکست و فروپاشی در این سیستم سپتیک رخ نخواهد داد.

ضریب اطمینان برابر با مقدار زیر خواهد بود:

n=31.7/5.36=5.91

نتایج مربوط به جابجایی سیستم:

شکل 7. نمای جلو جابجایی افقی

شکل 8. نمای پشت جابجایی های افقی

حال با در نظر گرفتن قرار گیری شخصی به وزن 80 کیلوگرم در لبه ی عدسی بالایی که بحرانی ترین مکان قرار گیری نیرو برای ایجاد کمانش است انالیز را تکرار می کنیم:

شکل 9. نیروی 800 نیوتن در لبه بالایی سپتیک

تنش ها در پایه سپتیک پلی اتیلن

شکل 10. تنش ها در پایه سپتیک

شکل 11. تنش داخلی مخزن سپتیک

حداکثر تنش ایجاد شده در سپتیک تانک  6.621 مگاپاسکال می باشد و با توجه به استحکام کشش پلی اتیلن که 31.7 مگاپاسکال است پس سپتیک ساخته شده از پلی اتیلن با ضریب اطمینان زیر دچار شکست نخواهد شد:

n=31.7/6.62=4.78

نتایج مربوط به جابجایی افقی

نمای جلویی جابجایی افقی سپتیک پلی اتیلن

شکل 12. نمای جلویی جابجایی افقی دستگاه سپتیک

نمای پشت جابجایی افقی تانک سپتیک پلی اتیلن

شکل 13. نمای پشت جابجایی افقی تانک سپتیک

آنالیز اثر زلزله روی سپتیک عمودی

زلزله ای با مدت زمان 3.5 ثانیه به شکل زیر برای شبیه سازی در نظر گرفته شده است. تحلیل زلزله به صورت دینامیکی صورت گرفته و نتایج در بحرانی ترین حالت ارائه شده اند.

نمودار نیروی وارده بر بدنه سپتیک تانک پلی اتیلن در هنگام زلزله برور زمان

شکل14. نمودار شتاب زلزله بر حسب زمان وقوع

نتایج تنش زلزله در بحرانی ترین حالت ها:

همانطور که مشخص است حداکثر تنش ایجاد شده در اثر زلزله در مخزن سپتیک به میزان 7.9 مگاپاسکال می رسد و با توجه به اینکه تنش تسلیم پلی اتیلن 31.7 مگاپاسکال است پس سپتیک تانک  با ضریب اطمینان زیر از شکست فاصله دارد:

n=31.7/6.62=4.78

نتیجه گیری : در هیچ یک از حالت های بررسی شده سیستم سپتیک عمودی با جنس پلی اتیلن وارد فاز کمانش نخواهد شد.

رای کاربران
[امتیاز کلی: 3 میانگین: 5]