물 공급 파이프 라인의 지진 성능을 향상시키는 주요 목표는 두 가지입니다. 하나는 물 전달 용량을 보장하고, 긴급 상황에서 화재 및 중요한 시설에 물을 공급할 수 있도록 넓은 면적의 수압 손실을 방지하는 것입니다. 두 번째는 빠른 수리를 용이하게하기 위해 파이프 라인의 손상을 최소화하는 것입니다. 다시 말해, 지진 재난에 직면했을 때 물 공급 시스템은 더 높은 적응성을 가져야합니다.
물 공급 시스템의 정상적인 작동을 유지하려면 물 메인 파손을 방지하는 것이 필수적입니다. PE4710 (PE100에 해당) 배관 시스템은 모든 수도관의 파열 및 누출 가능성이 가장 낮으므로 위의 모든 목표를 달성하는 데 도움이됩니다.
파동 전파 및 영구지면 변형은 매장 된 파이프 라인 손상의 주요 원인입니다. 축 방향 힘과 굽힘 응력의 존재로 인해,지면 이동은 파이프 라인에서 축 방향 및 굽힘 균주를 초래한다. 강성이 높은 재료 (높은 허용 스트레스)는 일반적으로 변형 능력이 제한적입니다. 폴리에틸렌 (PE) (낮은 허용 응력)으로 대표되는 연성 물질은 우수한 변형 능력과 인성을 갖는다.
파이프 라인 시스템의 지진 능력은 표면 변형에 대한 적응성에 의해 반영됩니다. 지진 흔들림 또는 지진파 전파는 가장 취약한 파이프조차 손상시킬 정도로지면에 변형을 일으킬 수 있습니다. 결함 균열, 산사태, 진흙으로의 토양 변화 및 결과적인 정착 및/또는 측면 확산, 지상 침강 및 향상은지면 변형이 더 커져서 넓은 매장 파이프 라인의 넓은 영역에 손상을 줄 수 있습니다. 표 B-1은 영구적 인지면 변형으로 인해 전 세계에서 관찰 된지면 변형 데이터를 나열합니다.
영구지면 변형으로 인한 표 B-1 관찰 된지면 변형
파이프 라인에 필요한지면 변형 범위는 0.05%에서 4.5% 사이입니다. American Electric Power Research Institute의 2008 년 보고서에서 PE4710 재료의 변형 용량 측정이 제공되었습니다. 50 ° F (10 ° C) 온도에서, PE4710 파이프의 평균 인장 수율 변형은 9.9%이고, 평균 최종 인장 변형은 206%입니다. 폴리에틸렌 파이프는 단단하거나 부서지기 쉬운 파이프가 파손될 수있는 하중에 저항하는 대신지면 운동에 반응하여 움직입니다. 대부분의 지진 이벤트에서, 용접 된 (용접 된) 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 파이프는 구부러 지지만 부러 지거나 분리되지 않음 (비 침실 연결)이어서 정상적인 물 공급을 유지합니다. PE 파이프와 다른 구조물, 보조 시설 및 구성 요소와의 모든 연결은 더 높은 차등 부하에 따라 다를 수 있습니다. 이러한 부품의 연결은 파열의 위험을 줄이기 위해 신중하게 계획하고 설계되어야합니다.
PE4710 파이프의 인장 수율 변형은 관찰 된 최대 크기에 의해 야기 된지면 변형의 대략 두 배이며, PE4710의 최종 변형은 피크지면 변형의 40 배를 초과합니다. 이론적 계산에 의해 얻은 성능은 지진에서 폴리에틸렌 파이프 라인의 사용과 일치합니다. 용접 된 HDPE 급수 라인은 지진에서 잘 수행되었습니다. 표 B-2는 일본의 과거 지진을 부분적으로 관찰합니다 (Omuro and Himono, 2018).
표 B-2 데이터는 일본의 과거 지진 중에 관찰 된 데이터
파이프 라인의 지진 성능은 강인성, 축 변형 용량, 허용 굽힘 반경, 관절 강도, 안정성 및 기존 파이프 라인 조건을 포함하여 평가되어야합니다. 많은 지진 경험에 따르면 ASTM 파이프 시리즈 표준에 따른 HDPE 급수 주요 파이프 라인은 대부분의 지진 하중 조건에서 정상적인 작동을 유지할 수 있음을 보여줍니다. 물 공급 주 파이프의 지진 성능 요구 사항이 높을 때, HDPE 파이프의 지진 성능이 더 신뢰할 수 있기 때문에 용접 된 HDPE 파이프의 사용을 고려해야하며, 지진에 의해 생성 된 다른지면에 적응하고 정상적인 작동을 유지할 수 있기 때문입니다.
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