سرویس ترجمه انجمن لوله و اتصالات پی وی سی، آسیب لوله های  pvc ناشی از زلزله های بزرگ در ژاپن توسط سازمان های مختلف شامل موسسات دولتی و خصوصی مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این تحقیقات مشخص شد که لوله های  pvc با مقاومت ضربه ای بالا با محل اتصال بلند که دارای آزادی حرکت برای فرورفتگی لوله به سمت داخل هستند، دارای حداقل شکست است.

 علاوه براین گزارش شده است که بیشترین آسیب و حداکثر شکست در محل خروج لوله ها از محل های اتصال و در خاک های روانگرا مشاهده شده است. علاوه بر این عملکرد لوله های  pvcکه بیش از 40 سال نصب شده اند، مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مقاله به تفاوت در نحوه آسیب لوله های  pvc ناشی از زلزله های بزرگ و همچنین نتایج ارزیابی لوله های  pvc که برای مدت زمان طولانی مورد استفاده بوده اند، پرداخته شده است.

مقدمه
در ژاپن، لوله های  pvc در سال 1951 تولید شد و در سال 1955 در کاربرد آبرسانی استفاده شد. در ابتدا برای روش اتصال از چسپ استفاده می شد و انتهای لوله ها را گرم می کردند.  روش اتصال TS(چسپ حلالی) در سال 1961، لوله های  PVC با مقاومت ضربه ای بالا (لوله های HI-PVC) در سال 1967، محل اتصال واشر آب بند (RR) در سال 1971 و اتصالات بلند RR ( محل اتصال بلند و  آزادی حرکت برای لوله به سمت داخل) در سال 1997 معرفی شد.
 لوله های  PVC برای داخل ساختمان ، آبرسانی، فاضلاب و آبیاری استفاده می شود. در ژاپن لوله های آبیاری زیر زمین دفن می شود و مقدار تولید لوله های  PVC حدود 300000 تن در سال 2015 بود.

1-    ساختار محل اتصال بلند RR و RR 

جدول 1- ابعاد محل های اتصال

2-    گزارش خسارت در لوله های  PVC ناشی از زلزله بزرگ اخیر
در نیگاتا یکی از استانهای کشور ژاپن که در جزیزه هونشو قرار گرفته است  و در شهر جوتسو در سال 2007 زلزله ای به شدت لرزه ای 6 و بزرگی حدود 6.8 ریشتر رخ داد. هیچ گونه آسیبی به لوله های  PVC با مقاومت ضربه ای بالا و محل های اتصال واشر آب بند و واشر آب بند بلند که عمدتا در ناحیه غیر روانگرا دفن شده بودند، مشاهده نشد( جدول 2).

جدول 2-نتیجه بررسی خسارت در شهر جوتسو

زلزله توکیو در سال 2011( بزرگترین زلزله شرق ژاپن) با شدت لرزه ای 7 و بزرگی 9 و بیشینه سرعت 50تا 100 cm/s رخ داد. در 7 منطقه  که دارای زمین لرزه بزرگتر از شدت لرزه ای 6 بود، آسیب لوله های  PVC با مقاومت ضربه ای بالا و محل های اتصال واشر آب بند بلند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج در جدول 3 نشان داده شده است.

آسیب ناشی از بیرون کشیده شدن از محل اتصال در 12  محل مشاهده شد. در تمام این 12 محل روانگرایی زمین مخصوصا در شهر کاشیما قابل توجه بود.( جدول 3). هرگاه ارتعاشات یا فشار آب درون توده ی خاک باعث شود که ذرات خاک تماسشان را با یکدیگر از دست بدهند، روانگرایی اتفاق می افتد. در نتیجه خاک به مانند یک مایع رفتار می کند، در تحمل وزن ناتوان شده و می تواند بر روی شیب های بسیار ملایم روان شود.

علاوه بر این  گیره های فلزی برای جلوگیری از خروج لوله ها از داخل مادگی به طور کلی مورد استفاده قرار نگرفته بود( شکل 2). وزارت بهداشت، کار و رفاه گزارش داد که تمام  آسیب ها به لوله های  PVC با مقاومت ضربه ای بالا و محل های اتصال RR بلند در مناطقی با خاک روانگرا رخ می دهد ( شهر کاشیما).

در این گزارش خسارت در همه مناطق گزارش شده است. اگرچه انواع لوله ها مشخص نیست اما لوله های با مقاومت ضربه ای بالا  دارای آسیب های کمتری نسبت به لوله های  PVC بود.( شکل 3)

رابطه بین ویژگی های جغرافیایی و خسارت به لوله های  PVC در جدول 4 نشان داده شده است.

جدول 3- خسارت ناشی از زمین لرزه بزرگ شرق ژاپن

جدول 4- رابطه بین ویژگی های جغرافیایی و آسیب

شکل 2- آسیب ناشی از خارج شدن لوله از محل اتصال واشر آب بند بلند (long  RR)

شکل 3-آسیب لوله های  PVC در زلزله بزرگ شرق ژاپن

3-    ملاحظات در مورد مقاومت زمین لرزه
تا کنون هیچ آسیبی در لوله های  PVC با مقاومت ضربه ای بالا و اتصال واشر آب بند بلند در بخش مناسب از زمین مشاهده نشده است و تمام آسیب ها در نواحی روانگرا ناشی از بیرون کشیده شدن لوله از محل اتصال است.. زمانی که روانگرایی اتفاق می افتد، نیروی اتصال کاهش می یابد، بنابراین استفاده از گیره های فلزی در نواحی روانگرا برای جلوگیری از بیرون کشیده شدن  لوله ها موثر است.

شکل 4- گیره های فلزی و لوله های pvc  با اتصالات واشر آب بند بلند

4-نرخ شکست
میزان شکست که از شکست های غیر لرزه ای لوله های  PVC محاسبه شد و در سال 2011 گزارش شده است، در شکل و جدول 5 نشان داده شده است. نرخ شکست اتصالات واشر آب بند کمتر از  محل های اتصال چسپ حلالی و  میزان شکست لوله های  PVC  با مقاومت ضربه ای بالا کمتر از لوله های PVC است.
 بنابراین نوع لوله با حداقل میزان شکست لوله های HI- PVC  و محل اتصال RR( واشر آب بند) است. با این وجود خیلی مهم ست که به بررسی در مورد نرخ شکست این لوله ها همچنان ادامه دهیم زیرا محل های اتصال RR  با لوله های HI-PVC  بعد از محل های اتصالی چسپ حلالی(TS) و لوله  های  PVC اختراع شده اند،  بنابراین محل های اتصال  RR  و لوله های PVC با مقاومت ضربه ای بالا مدت زمان کمتری نسبت به محل های اتصال TS و لوله های  PVC در خدمت بوده اند.
 

شکل 5- میزان شکست لوله ها با توجه به نوع لوله و روش اتصال در دو شهر مختلف

جدول 5- میزان شکست لوله های  PVC  تهیه شده توسط مرکز تحقیقات آب ژاپن در سال 2011

5-دوام لوله های  PVC با اتصال RR
علاوه براین لوله های  PVC با   اتصال  RR که به مدت 24 تا 43 مورد استفاده بودند، برداشته شد و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج  در جدول 6 و شکل 7 نشان داده شده است. کاهش عملکرد مشاهده نشد. تفاوت در عملکرد لوله های مورد استفاده در 24 تا 43 سال توسط آزمون های انجام شده در شرایط یکسان بسیار جزئی بود و تایید شده است که لوله های  PVC با اتصالات  RRبه اندازه کافی برای استفاده فراتر از 40 سال مناسب هستند.

شکل 6- لوله های  PVC خارج شده از خاک بعد از 24 تا 43 سال کارکرد جهت بررسی میزان عملکرد و دوام

جدول 6- تست فشار لوله های  PVC  با اتصالات  RR

شکل 7- تفاوت بین عملکرد لوله های مورد استفاده در دوره های 24 تا 43 سال

نتیجه گیری

از نتایج فوق می توان فهمید که  لوله های HI-PVC با محل های اتصال RR بلند دارای مقاومت در برابر ضربه خوب و دوام بالاتر برای آبرسانی هستند. علاوه بر این، ما پیشنهاد می کنیم که از گیره های فلزی برای تمام محل های اتصال برای جلوگیری از خروج لوله از محل اتصال در زمین های نرم که روانگرایی  به احتمال زیاد رخ می دهد، استفاده شود.