Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. Darabos Péter Mészáros Pál: KÖZMŰVEK

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

Darabos Péter – Mészáros Pál:

KÖZMŰVEK

Lektorálta: Öllős Géza Professor Emeritus

Jegyzet kézirat

Készült: a Műanyag Csőgyártók Szövetsége támogatásával Budapest, 2004. A jegyzet szerzői jogvédelem alatt áll, felhasználása a vonatkozó törvény szerint lehetséges.

BME Építőmérnöki Kar

Közművek TARTALOMJEGYZÉK

Egyetemi jegyzet

1. Bevezető....................................................................................................................................... 4 2. A közművek kialakulása .............................................................................................................. 6 3. A közművek csoportosítása, ismertetése .................................................................................. 11 3.1. Vízi közművek ..................................................................................................................... 13 3.1.1. Vízellátás..................................................................................................................... 13 3.1.2. Csatornázás ................................................................................................................. 24 3.2. Energia közművek................................................................................................................ 45 3.2.1. Gázellátás .................................................................................................................... 46 3.2.2. Villamosenergia-ellátás............................................................................................... 48 3.2.3. Távhőellátás ................................................................................................................ 54 3.3. Távközlés ............................................................................................................................. 61 3.4. Egyéb közművek.................................................................................................................. 65 3.4.1. Csőposta ...................................................................................................................... 65 3.4.2. Vezetékes szemétgyűjtés............................................................................................. 67 3.4.3. Távhűtés ...................................................................................................................... 68 4. Csőanyag- és csőkötéstechnikai ismeretek ................................................................................ 69 4.1. A csövek osztályozása ......................................................................................................... 70 4.2. Gravitációs csövek ............................................................................................................... 71 4.2.1. Öntöttvas cső............................................................................................................... 71 4.2.2. Kőagyag cső................................................................................................................ 72 4.2.3. Beton- és vasbeton csövek .......................................................................................... 76 4.2.4. Azbesztcement cső...................................................................................................... 77 4.2.5. Műanyag csövek ......................................................................................................... 78 4.2.6. Polimer beton cső........................................................................................................ 86 4.3. Nyomócsövek ...................................................................................................................... 87 4.3.1. Öntöttvas cső............................................................................................................... 87 4.3.2. Acél cső....................................................................................................................... 88 4.3.3. Vasbeton cső ............................................................................................................... 89 4.3.4. Műanyag csövek ......................................................................................................... 90 5. Közműrendszerek..................................................................................................................... 108 5.1. A közművesítés rendszerelvű kialakításának történeti előzményei................................... 108 5.2. A közművek elhelyezésének előírásai ............................................................................... 111 5.3. A közművek csoportosítása és szétválasztása.................................................................... 113 5.4. A közös munkaárokba fektetés szabályai .......................................................................... 114 5.5. Közműcsatornák, közműfolyosók, közműalagutak ........................................................... 118 5.5.1. A közműcsatornák alapismeretei .............................................................................. 118 5.5.2. A közműfolyosók alapelvei ...................................................................................... 119 5.5.3. A közműalagutak ismeretei....................................................................................... 123 5.5.4. A közművek csatlakoztatása az építményekhez ....................................................... 129 6. Közműhálózatok tervezése ...................................................................................................... 131 6.1. A tervezés előmunkálatai ................................................................................................... 131 6.2. A tervezés fázisai ............................................................................................................... 133 6.3. A tervezés és a jogszabályi háttér ...................................................................................... 136 6.4. A hidraulikai méretezés alapjai.......................................................................................... 137 6.4.1. Vízellátás, csatornázás .............................................................................................. 137 6.4.2. Gázellátás .................................................................................................................. 143 6.4.3. Távhőellátás .............................................................................................................. 144 6.5. Nyomás alatti elosztórendszerek méretezése..................................................................... 145 6.5.1. A hálózat modellje, topológia ................................................................................... 145 ─── 2 ───


Közművek TARTALOMJEGYZÉK

Egyetemi jegyzet

6.5.2. A hidraulikai modell ................................................................................................. 146 6.5.3. A vízellátó hálózat méretezése és ellenőrzése .......................................................... 147 6.5.4. A tározótérfogat méretezése...................................................................................... 150 6.5.5. A nyomott szennyvízhálózatok méretezése .............................................................. 151 6.6. A gravitációs csatornahálózatok méretezése...................................................................... 155 7. A csőstatika alapjai .................................................................................................................. 159 7.1. A földbefektetett csővezetékek erőtani számításának alapelvei ........................................ 159 7.2. A cső-talaj kölcsönhatás elemzése..................................................................................... 161 7.3. A csőre ható külső- és belső terhelések ............................................................................. 168 7.4. A gravitációs csatornák méretezése ................................................................................... 176 7.4.1. Feszültségre, határteherbírásra.................................................................................. 176 7.4.2. Alakváltozásra........................................................................................................... 179 7.4.3. Horpadásra ................................................................................................................ 181 7.4.4. Méretezési praktikum................................................................................................ 182 7.5. A nyomócsövek erőtani méretezése................................................................................... 184 7.6. További csőstatikai feladatok............................................................................................. 186 7.6.1. Kitámasztó betontömbök méretezése........................................................................ 186 7.6.2. Különleges statikai feladatok .................................................................................... 188 8. Közműhálózatok építése .......................................................................................................... 190 8.1. A kivitelezés előkészítése .................................................................................................. 190 8.2. Munkaárok kialakítás......................................................................................................... 191 8.3. Ágyazatkészítés és csőfektetés........................................................................................... 193 8.4. A dúcolás és a víztelenítés ................................................................................................. 199 8.5. A földvisszatöltés és a tömörítés........................................................................................ 202 8.6. Az építés gépesítése ........................................................................................................... 203 9. Közművek üzemeltetése .......................................................................................................... 208 9.1. Az üzemeltetés irányításának operatív feladatai................................................................ 208 9.2. A létesítmények és hálózatok nyilvántartása ..................................................................... 209 9.3. A hibaelhárítás adatainak nyilvántartása............................................................................ 211 9.4. A tervszerű karbantartás..................................................................................................... 212 9.4.1. Tisztítás ..................................................................................................................... 212 9.4.2. Vizsgálatok................................................................................................................ 217 9.5. A hibaelhárítás ................................................................................................................... 222 10. Közműhálózatok rekonstrukciója ............................................................................................ 227 10.1. A rekonstrukciót kiváltó okok elemzése................................................................... 227 10.1.1. Technikai avulás ....................................................................................................... 228 10.1.2. Külső- és belső korrózió ........................................................................................... 229 10.1.3. Egyéb kedvezőtlen külső hatások ............................................................................. 232 10.2. A rekonstrukció tervezése......................................................................................... 232 10.2.1. A hálózat állapotának értékelése............................................................................... 233 10.2.2. A rekonstrukciós módszer kiválasztása .................................................................... 234 10.3. Rekonstrukciós módszerek ....................................................................................... 236 10.3.1. Hálózati rekonstrukció kitakarással .......................................................................... 236 10.3.2. Kitakarás nélküli rekonstrukció ................................................................................ 238 Irodalom ......................................................................................................................................... 256

─── 3 ───


Közművek Bevezető

Egyetemi jegyzet

1. Bevezető Az urbanizálódás világ jelenség, amely mintegy 80 éve tart és az utóbbi két évtizedben jelentősen felgyorsult. A folyamat egyik gerjesztője a folyamatos – időszakonként nemkívánatosan felerősödő – lakó- és iparterületi fejlesztés. A lakásépítésben a társadalmi igények mellett a szelektálódott vagyoni helyzet is jelentős ható tényező. Ennek megfelelően hazai viszonylatban az iparosított lakóházépítés, majd a lakóparkok térhódításának hatására, a közművekkel gazdaságosan – és a szokásos módszerekkel – ellátható területek beépültek. Napjainkban a kis települések általános és infrastrukturális fejlesztése, a nagyobb városok rehabilitációja a napirendi feladat, aminek eredményeként a közművesítés – ismét – az érdeklődés középpontjába került. A témakörben egyre több szakcikk és könyv jelenik meg. Kialakult egy új fogalom, a „föld alatti városépítés”, amelynek határai és korlátai természetszerűleg ma még nem egyértelműek. A.P.Salnov, V.Z.Bakutisz, P.Pazziani, Girnau, hazai viszonylatban Dr. Kovácsházy Frigyes és követői műveikben a korszerű közművek és mérnöki szerkezetek széles körű alkalmazását, minden föld alatti létesítményre kiterjedő, általános tervezés bevezetését és a korábbi tervezési gyakorlat teljes átértékelését javasolták [18], [30], [31], [43]. A hazai publikációk és a témakörben megjelent szakkönyvek – összhangban a közművek korábbi decentralizált oktatásával – nem egységesek a témakör lehatárolásában. Ismeretes, hogy a rendszerszemléletű közművesítésnek, mint komplex ismeretanyagnak a felsőoktatási intézményeinkben egyre nagyobb szerep jut. Ez örvendetes és fontos, hiszen – az infrastruktúrához tartozó műszaki ágazatok fokozott előtérbe kerülésével – egyre több szakembernek kell egyszemélyben foglalkoznia a közművek teljes szakterületével. Az oktatási célra – a Műanyag Csőgyártók Szövetsége támogatásával – készült tankönyv a fenti igényeket kísérli meg kielégíteni. Hézagpótló, de nem célkitűzése a témakör maradéktalan feltárása. Az ugyanis rendkívül szerteágazó, hiszen minden egyes közmű, az elképzeléstől a mindennapi szolgáltatásig, jelentős szellemi és fizikai kapacitásokat igényel tervezőtől, beruházótól, kivitelezőtől egyaránt. Az is köztudott, hogy egy-egy közmű számtalan földalatti és földfeletti létesítmény összessége, még leegyszerűsítve is termelő-, elosztó- és tároló berendezésekre osztható fel. Ha a fentiekhez hozzávesszük – mint ahogy ezt nagyon sok külföldi szerző is teszi – a városgazdálkodás közszolgáltatási kérdéseit is, nyilvánvaló, hogy ezt a vertikumot csak egy több kötetes kézikönyvsorozat képes összefogni. Ez a könyv tehát kizárólag a közműhálózatok rendszerszemléletű összefüggéseit – az általános mérnök aspektusából – tárgyalja. Igyekeztünk nem ismételni azokat az alap-és speciális ismerteket, amelyek az egyes közművekről rendelkezésre álló – kiváló – egyetemi jegyzetekben, szakkönyvekben megtalálhatók. A jegyzet egyes fejezeteiben fellelhető a Vitruvius Pollió effektus. Szakmai körökben köztudott, hogy a Julius Caesar és Augustus korában élt kiváló mérnök és író tízkötetes műve korának teljes építéstudományát felölelte. A De architectura libri decem című tízkötetes mű II. kötete az építés szabályairól szól, VIII. kötete a vízkutatás, forrásfoglalás, kutak és vízvezetékek témakörét öleli fel. A középkorban feledésbe merültek Vitruvius írásai. Ennek eredményeként a mai Olaszország területén is nagy pestisjárványok pusztítottak. Ezt követően újra lefordították olasz nyelvre. Ez a folyamat a történelem során többször ismétlődött. A legismertebb fordítás a német Rode-féle 1796ból. A mérnöki szakma még rövid 25–30 éves időtávon belül is sok fontos és hasznos dologról képes megfeledkezni. Ez a jegyzet egyes fejezeteiben ugyancsak emlékeztet néhány régebbi, de napjainkban is aktuális ismeretre. A jegyzet összeállításához Mészáros Pál: Települések közművesítése c., a Műszaki Könyvkiadónál 1983-ban megjelent szakkönyvének főbb vonalvezetését és szellemiségét használtuk fel. ─── 4 ───


Közművek Bevezető

Egyetemi jegyzet

Természetszerűleg figyelembe vettük a témakörben több jelentős szerző: Dr. Öllős Géza, Dr. Hunyady Domokos és Dr. Kovácsházy Frigyes iránymutató munkásságát, a könyv különböző fejezeteinek összeállításánál. A tankönyv elsődleges célja az egyetemi oktatás elősegítése, de tekintettel a közismert okok miatti permanens változásokra, a témakörben érdekelt szakemberek is eredményesen használhatják a könyvet, egy-egy probléma megoldásánál. Szeretnénk mindezeken túl felhívni a tisztelt olvasó figyelmét, hogy a szakterülettel kapcsolatos kutatások és fejlesztések a BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszékén folyamatosak. Ezek oktatásban és gyakorlatban jól hasznosítható eredményi mind a graduális, posztgraduális képzésben résztvevők, mind a gyakorló mérnökök számára hozzáférhető formában a tanszék honlapján (www.vkkt.bme.hu) rendelkezésre állnak. Szerzők

─── 5 ───


Közművek A közművek kialakulása

Egyetemi jegyzet

2. A közművek kialakulása Egyes közműhálózatok kialakulása szinte egyidős az ókori városalapításokkal. A városlakók vízzel való ellátása, valamint a szenny- és csapadékvizek elvezetésének nyomai már az ősi városokban fellelhetők. A régi mezopotámiai vízi kultúra ismert emlékei az i.e. I. évezredig nyúlnak vissza. A Babilonban és Nimrudban feltárt boltozott gyűjtőcsatornák és vízvezetékek szerves részei voltak egy városi kultúrának. Hasonló emlékek maradnak ránk Babilónia városain kívül Egyiptom, Kína, India, Szíria, Palesztina, de Görögország területén végzett ásatások és kutatások eredményeként is [1]. Babilónia és Egyiptom kultúrája az európai országok közül először Görögországot befolyásolta kedvezően. A közvetítők feltehetően a föníciaiak voltak. Ez az első gyarmatosító-tengerjáró hajósnép Cipruson, Rhodoson a görög szigetvilágon keresztül jutott el az európai szárazföldre és Görögország tengerpartjain is megtelepedett. A meleg éghajlat alatt élő népeknél a vízzel való ésszerű gazdálkodás meghatározó volt az élet alakulására és a fejlődésre. Ennek megfelelően a mérnöki művek jelentős többsége a vízépítéssel kapcsolatos. Így Görögországban is a vízfeleslegek levezetése, öntözőberendezések létesítése és az emberi települések egészséges, bőséges ivóvízzel való ellátása nagy jelentőséget kapott. A görög települések vízellátása igen sokrétű volt. Forrásfoglalásaik, esővízgyűjtő ciszternáik az ókori görög mérnökök ügyességét dicsérik. Hadászati megfontolások miatt vízvezetékeiket a föld alatt vezették, kútjaikat, forrásaikat és ciszternáikat pedig gondosan elrejtették. Városaik vízellátása közül is kiemelkedik Athén. A város vízszükségletét kielégítő 18 vízvezeték közül, az ókorban épült északkeleti gerinc még századunk elején is, a rendszer egyik jól működő létesítménye volt. A vízvezető táró 0,70 m széles és 0,60 m magas volt, 30-40 m-enként szellőzőaknákkal. A sziklába vájt táró falait hidraulikus kötőanyagú habarccsal vakolták. A repedezett kőzetekben téglaboltozatú falazott vezetékcsatornát építettek. A római birodalom területén már az etruszk őslakosság számos városában is fellelhetők a csatornák és az ezeket áthidaló boltozott hidak maradványai. A rómaiak tanítómesterei elsősorban az etruszkok és a görögök voltak. Amíg a görögök elsősorban a különböző tudományokban alkottak maradandó értékeket, addig a rámai birodalom adta az ókor legkiválóbb technikusait, mérnökeit. A római birodalom fennállása alatt a vízellátás, vízelvezetés területén elért eredményekről elismeréssel kell megemlékeznünk. Ezek közül számos létesítmény még ma is üzemel. A közművesítés fejlesztése terén az ókorban elért nagyszerű eredmények a középkorban feledésbe merültek. A XIII-XVI. században ismét fellendült városépítés elhanyagolta a közművesítést. Ennek következményeként 1348-1350 között nagy pestisjárvány tombolt szinte egész Európában. A XVIII. század kezdetén Európa-szerte bekövetkezett ipari forradalom megteremtette a feltételeket a közművek fejlesztéséhez is. Londonban a vízellátáshoz már 1761-ben gőzszivattyút állítottak a lakosság szolgálatába. Az 1800-as években kezdik alkalmazni a városi gázt világításra. Budapesten 1816-ban volt az első kísérlet és 1856-ban a Belvárosban, továbbá a Rákóczi úton üzembe helyezték az első közvilágítást. A XIX. század közepétől fellendült mérnöki tevékenység – folyók szabályozása, területek rendezése, közúti- és vasúti pályák építése stb. – ismét serkentőleg hatott a közművek fejlesztésére és elsősorban a vízi létesítményekére. Edison 1879-ben szabadalmaztatott izzólámpája egy új közmű születését is jelentette. Ugyancsak Edison létesítette a pennsylvaniai Sunburiban az első villamos elosztóvezeték hálózatot is. Rendszerének belső korlátait Westinghause és Stanley által 1885-ben felfedezett változó áramú

─── 6 ───



Egyetemi jegyzet

transzformátor feloldotta és megteremtette a villamos energia széles körben való felhasználásának a lehetőségét. Az elektromos áram távvezetése terén kimagasló érdemei vannak Oskar Miller bajor mérnöknek, az 1891. évi frankfurti elektrotechnikai kiállítás vezetőjének, Charles Brown svájci mérnöknek és a forgóáram feltalálójának Dolivo-Dobrowalskinak. A frankfurti kísérlet alkalmával Laufenből Frankfurtba, 180 km távolságra, 25 000 V feszültségű áramot sikerült átvezetni, 25 %-os energiaveszteséggel. Ez korszakalkotó kísérlet volt az elektrotechnika és a vízerő-hasznosítás történetében. Az 1860-as évektől elkezdődik egy újfajta gondolkodásmód a közművesítésben [58]. A korábban megépített, nagyméretű szennyvíz-főgyűjtőbe utólag víz- és gázcsővezetékeket, de helyenként elektromos kábeleket is elhelyeznek. Ilyen folyamat játszódik le Portóban, és Párizs híres gipszbe vájt csatornahálózatának egy részénél is (2.1. és 2.2. ábra).

2.1.ábra: Portói csatornaszelvény 1 kábel; 2 gáz; 3 víz; 4 csatorna; 5 szennyvíz bekötő vezeték

2.2.ábra: Párizsi csatornaszelvény 1 ivóvízvezeték; 2 ipari vízvezeték; 3 kábelek

Ezek a példák és több hasonló kísérlet elindítanak egy folyamatot a közművesítésben, melyet – leegyszerűsítve – rendszerszemléletű közművesítésnek nevezhetünk. Ennek egyik úttörője az 1861ben Londonban épített közműalagút, amelyet vázlatosan a 2.3. ábra szemléltet. A szelvényekbe az idők folyamán egyre több csővezetéket építettek be – köztük gázvezetékeket –, amelyekkel később kellemetlen tapasztalatokat is szereztek.

─── 7 ───



Egyetemi jegyzet

2.3.ábra: Londoni közműalagút-szelvény 1 postakábelek; 2 elektromos kábelek; 3 gáz, DN300; 4 gáz, DN200; 5 gáz, DN700; 6 csatorna; 7 víz, DN180; 8 víz, DN380; 9 tüzivíz, DN200, tűzcsappal;

Hasonló tudatos tervezési tevékenység eredményei a római, madridi (2.4. ábra), hamburgi és wintherturi (2.5 ábra) közműalagutak, amelyekkel az úttörő közműalagutas korszak lezártnak tekinthető.

2.4.ábra: Madridi közműalagút-szelvény

1 elektromos kábelek; 2 postakábelek; 3 víz; 4 szennyvíz; 5 csatorna

2.5.ábra: Közműalagút Wintherturban 1 víz; 2 csatorna; 3 elektromos kábelek; 4 postakábelek; 5 bekötés; 6 gáz

─── 8 ───



Egyetemi jegyzet

A rendszer szemléletű közművesítés beruházási költségei, továbbá a nem kellően átgondolt fejlesztésekre visszavezethető, összességében kedvezőtlen üzemeltetési tapasztalatok eredményeként a közműalagutak építése átmenetileg háttérbe szorult. Az I. világháború második felében létesített – hadüzemeket kísérő – kolóniák fűtését a hulladékgőzök hasznosításával oldották meg. A gőz- és kondenz csővezetékeket téglafalú csatornákba függesztették fel, amelyeket vasbeton pallókkal vagy téglaboltozattal zártak le. Az építészetileg igénytelenebb lakótelepeknél a gőz és kondenz vezetéket oszlopokkal alátámasztva a térszint felett helyezték el. Ezzel gyakorlatilag egy új közművezeték körvonalai kezdtek kibontakozni. A beton és vasbeton széleskörű elterjedésével, a szerkezeti acélok tömeges előállításával az egyes közművezetékek területén is jelentős – bár kevésbé egyenletes – fejlődés indult meg. Ez a közműalagutak alkalmazását ismét előtérbe helyezte. Ebben az időszakban, az Angliában és Svájcban épült közműalagutak a korábbiakhoz képest már lényegesen korszerűbb megoldásúak. A 2.6. ábra az 1928-ban Zürichben épült – és azóta is üzemelő – 1300 fm hosszú vonalas rendszer keresztmetszetét tünteti fel.

2.6.ábra: Zürichi közműalagút 1 gáz: DN 200; 2 víz: DN 650; 3 elektromos kábelek; 4 csatorna; 5 tisztító- és ellenőrző akna; 6 csatorna bekötések

A közművesítés terén elindult fejlődést a II. világháború szakította meg. A minden eddigit felülmúló légi háborúban a településeken és az egyes közműlétesítményeken kívül, jelentős szellemi értékek is elpusztultak. A háborús károk helyreállítása utáni rendkívüli méreteket öltő technikai fejlődés a közművek fejlesztésében is megmutatkozott. A szinte korlátlan fejlődésnek a változó gazdasági helyzet és az energiahordozók szükségszerű átértékelése szabott és szab időszakos határt. A közművek száma és az ellátás mértéke a múlt századhoz képest jelentősen kibővült, és ez a folyamat napjainkban is tart [43]. Hazai viszonylatban a házgyári építéstechnológián alapuló településfejlesztéshez, teljes közművesítésre volt szükség, amelybe a távhőellátás is beleértendő. A közlekedési igények növekedésének következményeként megindult autópálya, autóút és metróépítések, továbbá az egyéb földalatti építmények a városi közművek átépítését és rekonstrukcióját helyezték előtérbe. Ezek a feladatok az egyes közművek számára kényszerű körülményeket eredményeztek, amelyekhez viszonylag gyors fejlesztésekkel kellett igazodni. A fentiek hatására mind szélesebb körben alkalmazták az integrált közmű elhelyezési módszereket. A ─── 9 ───



Egyetemi jegyzet

technikailag elavult, vagy amortizálódott közművek átépítésére egyre szélesebb körben a kitakarás nélküli módszerek alkalmazása került előtérbe. A rendszerváltást követően a közművesítést sem kímélte a túlzott piaci orientáció és a globális világ egyéb káros jelenségei. Az Európai Unióba belépett országokban a közös szabályozást a COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION, azaz Európai Szabványügyi Bizottság (CEN) biztosítja a NORME EUROPÉENNE, azaz Európai Szabványokon (EN) keresztül. Ezek a szabványok a tagországokban kötelező érvénnyel nemzeti szabványként bevezetésre kerülnek. 1 Az MSZ EN szabványok a korábbi hazai szabályozáshoz (MSZ) képest eltérő jogállásúak, alkalmazásuk csak meghatározott esetekben kötelező. A CEN tagországok többségében az EN által biztosított keretszabályozást, minden részletre kiterjedő hazai szakmai szabályozások teszik használhatóvá. Hazai viszonylatban ezek a szakmai szabályozások a tankönyv összeállításának időpontjában nem álltak rendelkezésre. A fentiekből eredő problémák áthidalása érdekében ezért több régi MSZ szabvány is érvényben van. Ezért a tankönyvben a szabványokra való hivatkozást csak az elkerülhetetlen esetekben alkalmazzuk. A hazai szakembereket felkészületlenül és váratlanul érték ezek a hatások. Ezért ebben – a reményeink szerint átmeneti – időszakban különösen fontos a közelmúlt szakmai eredményeinek áttekintése és tapasztalatainak ismételt értékelése.

1

Megj.: Hazai viszonylatban az építési tevékenységet érintő szabványok egy része magyar nyelvre lefordítva, egy további része angol nyelven – MSZ EN-ként – került bevezetésre.

─── 10 ───


Közművek A közművek csoportosítása, ismertetése

Egyetemi jegyzet

3. A közművek csoportosítása, ismertetése A közmű kifejezés egy gyűjtőfogalom, amely egyészt azoknak a létesítményeknek az összessége, amelyek a települések lakóinak különböző – hosszabb ideig el nem halasztható – szükségleteit zömében vezetékhálózatok segítségével elégíti ki, másrészt az ezeket üzemszerűen működő vállalkozásoknak az összessége. A közművek csoportosítására több lehetőség kínálkozik. Az egyik csoportosítás a tulajdonosi szerkezet szerint végezhető. A fontosabb csoportok az alábbiak: − Az önkormányzatok kizárólagos tulajdonában lévő közművek, amelyek általában egyes települések helyi igényeit elégítik ki. − Az állami többségi tulajdonban lévő közművek, az igények országos szintű kielégítését biztosítják. Ide tartoznak általában a több települést ellátó regionális vízi közművek. − A magán és vegyes tulajdonú közműszerkezetek a privatizáció termékei, a tulajdonosi kör általában az állam és az önkormányzatokon kívül, hazai és nemzetközi, szakmai és pénzügyi befektetők közül kerül ki. Ezeknél, a szervezeteknél a tulajdon a hatályos jogszabályok, és a pénzpiac szabályai szerint cserélődhet. A felsorolt három kategória közös jellemzője, hogy a tulajdonos és az üzemeltető nem feltétlenül azonos. Egyes közművek esetében a tulajdon és az üzemeltetés egy vállalkozás keretében összpontosul. Ez főleg az energiaszolgáltató szektorra jellemző. Szokásos kiterjedés szerint megkülönböztetni a közműveket, ahol a mérőszám a kiszolgált terület függvénye. Ezek szerint megkülönböztetünk: − egy települést kiszolgáló, − csoportos, − regionális, − országos, − kontinentális és − globális közműveket. A csoportos közmű olyan rendszer, amely meghatározott település ellátására létesül, de kapacitás feleslegét közeli, határos további településeken hasznosítja. A regionális kategóriában nincsenek főés mellék célok, a közmű a regionális hálózatba bekapcsolt valamennyi település ellátása érdekében létesül, illetve kerül továbbfejlesztésre. A távközlés és a tömegkommunikáció határoktól és kontinensektől független globális közmű. A villamos energiaellátás kontinentális, míg a gázellátás a különböző nyomásszinteken országos és kontinentális egyidejűleg. A teljesség kedvéért említeni kell a kisebb jelentőségű helyi rendszereket, melyek általában egy adott fogyasztó vagy fogyasztócsoport részére létesülnek. Ezek leginkább gazdasági társulások formájában üzemelnek. A közművek fentiek szerinti csoportosításánál kell említeni az egy-egy ingatlan ellátására kialakított közműpótló létesítményeket. Ezeket általában olyan területrészeken alkalmazzák, ahol a közművek kiépítését gazdasági-, vagy egyéb okok meghiusítják. A közműpótlók – szinte minden esetben – magántulajdonban vannak.

─── 11 ───



Egyetemi jegyzet

A közművek rendeltetési céljuk szerint is csoportosíthatók az alábbiak szerint: − Vízgazdálkodási, vagy vízi-közművek, melyeket: o a vízellátás (ivó- és ipari víz) továbbá o a csatornázás (szenny- és csapadékvíz-elvezetés) létesítményei határoznak meg. − Energiaellátó közművek: o a villamosenergia-ellátás és közvilágítás, o a vezetékes gázellátás, továbbá o a távhőellátás (fűtés és használati meleg víz) alkotóelemei képviselnek. − Távközlő közművek: o a hírközlő közművek, (telefon, távíró, telex) és o az egyéb távközlő hálózatok jelzőkészülékek (tv-kábel, csőposta stb.) jelentenek. A közművek köre az idők folyamán állandóan bővült és ez a tendencia jelenleg is tart. Napjainkban a vezetékes szemétgyűjtéssel és a távhűtéssel kapcsolatban vannak folyamatban kísérleti létesítések. Az előbbi csoportosításokon kívül minden közmű létesítményeit három fő csoportra lehet bontani: − Központi, vagy alap létesítmények, amelyek a közműtermék előállítását, elő- (vagy utó) kezelését és tárolását – tehát a szolgáltatásra való előkészítését – teszik lehetővé. − Vezetékhálózatok és azok tartozékai, amelyek a termékek szétosztását végzik. − Belső – épületen belüli – vezetékek, amelyek a termék fogyasztását közvetlenül biztosítják. Az egyes közművek fejlesztését, az elosztást, az üzemelés szabályait és a hatáskör alapelveit jogszabályok és Nemzeti Szabványok (MSZ) határozzák meg. Szabályzatokban rögzítik az egyes közművekre vonatkozó általános érvényű, közérdekű előírásokat. Ezek a hatóságokra, jogi személyekre és állampolgárokra egyaránt kötelezőek. A nemzeti- és ágazati szabványok, a műszaki irányelvek, az üzemeltetői előírások, a gyártók alkalmazástechnikai utasításai, továbbá egyéb egyedi előírások szabályozzák: − a rendszerek kialakítását, − a hálózatot terhelő fajlagos mennyiségeket, − a hálózatok hő- és hidraulikai méretezését, − a létesítmények erőtani tervezését, − a hálózatok és műtárgyak anyagát, − a megvalósítás technológiai folyamatait és azok végrehajtását, − a minőségbiztosítás- és ellenőrzés szabályait és − az üzemeltetés folyamatát. A felsorolt elvi jelentőségű ismeretek után az egyes közművek főbb sajátosságait és fejlődésük irányzatait foglaljuk össze.

─── 12 ───



Egyetemi jegyzet

3.1. Vízi közművek A víz a biológiai lét alapja, így egyben az emberi élet alapfeltétele is. Mivel semmiféle anyaggal nem helyettesíthető, ezért alapvetően fontos a vízzel, mint természeti kinccsel való megfelelő gazdálkodás [71]. A víz a természetben, több formában van egyidejűleg jelen és állandó körforgásával – lásd: 3.1.1 ábra – mindaddig képes mennyiségét és minőségét megőrizni, amíg az emberi beavatkozások visszafordíthatatlan folyamatokat nem indukálnak.

3.1.1. ábra: A víz körforgása a természetben

Az emberi beavatkozás a víz körforgásába rendkívül sokrétű lehet. A kiváltó hatások tekintetében beszélhetünk közvetlen- és közvetett beavatkozásokról. A közvetlen beavatkozások az emberi élet léptékében visszafordíthatatlan hatásokat eredményezhetnek. Ilyenek a folyók szabályozása, a térségi vízmentesítés, a tározók építése, a vízi-erőművek építése (stb.). A közvetett beavatkozások sokrétűek, az ok-okozati összefüggések hosszabb időtávon kezelhetők. Példaként a hegyvidékek karsztosodási folyamata említhető, a helytelen erdőgazdálkodás miatt. A hegyoldalak fedettségének megszűnésével gyorsul a lefolyás és csökken a beszivárgás. Ennek eredményeként csökken a kitermelhető karsztvíz készlet, és új vízbázisok feltárása válhat szükségessé. A hazai vízgazdálkodás alapjait a vízgazdálkodásról szóló – többször módosított – 1995. évi LVII. Törvény határozta meg. Ez számos egyéb törvénnyel és kormányrendelettel kiegészülve biztosította és biztosítja a víziközmű-szolgáltatás feltételeit. Magyarország 2004. május 1-jével az Európai Unió tagjává vált. Ez a szabályozásban harmonizációt és a szakma szinte minden területén szemléletváltozásokat igényel [62]. Az EU 2000-ben fogadta el a 2000/60/EK irányelvét, a Víz Keretirányelvet, mely a tagországok számára kötelezettségeket határoz meg. A Víz Keretirányelv fontos határidőket ír elő 2015-ig. Ezek fogják meghatározni a vízellátás- és a vízelvezetés műszaki, és gazdasági feladatait az elkövetkező évtizedben.

3.1.1. Vízellátás A vízellátás célja és feladata a közszükségleti, a szociális, az egészségügyi, a technológiai és a tűzvédelmi vízigények biztosítása. A felsorolt igények egységes-, vagy célirányos vízellátó rendszerek segítségével biztosíthatók. Ezek helyi-, vagy regionális rendszerek lehetnek. Az utóbbi két évtizedben az egész világon előtérbe kerültek a nagytérségi vízellátó rendszerek. Ennek okai a következők: ─── 13 ───



Egyetemi jegyzet

− A település ellátásához szükséges vízmennyiség csak részben található meg az igények fellépésének közelében. − Az elszennyeződött vízkészletek miatt szükségessé vált víztisztító berendezések, koncentráltan gazdaságosabban üzemeltethetők. − A tisztítással és a szolgáltatással együtt járó, környezetvédelmi előírások teljesítésének személyi-, és anyagi feltételei a nagyobb kapacitású létesítményeknél jobban megteremthetők. − A vízellátás biztonsága nagymértékben növelhető. − A lokális csúcsigények egyszerűbb eszközökkel áthidalhatók. − A tározókapacitások térfogata optimalizálható és magassági elhelyezésben is nagyobb lehetőségek állnak rendelkezésre. A regionális vízellátással kapcsolatos beruházások, a nagy anyagi eszközöket igénylő, hosszabb távon megtérülő, de optimális feltételekkel és gazdaságosan üzemeltethető beruházások közé tartoznak. Ezek létesítése és fejlesztése átgondolt, ütemezhető koncepciókat, továbbá ezek részletes gazdasági hatékonysági elemzéseit kívánja meg. A vízellátó rendszerek alapelemekből, részegységekből állnak: − vízbeszerzés, − vízkezelés, − vízemelés, illetve vízgépészet, − elosztóhálózat és tartozékai, − víztározás és − energiaellátás, továbbá irányítástechnika. A felsorolt alkotóelemek közül a vízkezelés, és ritka kivételes esetekben a víztározás, továbbá a vízgépészet elmaradhat, a kedvező helyszíni adottságok következtében. Az egyes alkotóelemek tervezéséhez a mérnöki szakmán belül is szerteágazó szakmai ismeretekre van szükség. Különösen vonatkozik ez a megállapítás a vízkezelésre, az energiaellátásra és az irányítástechnikára. Mivel a szakágazatok munkáját a megvalósítás teljes folyamatában koordinálni kell, ezért a rendszer alkotójának minden szakterület rendszerező alapelveit ismerni kell. Ezek közül terjedelmi és egyéb okok miatt a vízkezelő technológiai ismereteket csak érintőlegesen foglaljuk össze. Vízkezelő technológiák-, és létesítmények alkalmazására akkor kerül sor, ha a rendelkezésre álló vízbázisról kitermelhető víz nem felel meg a minőségi követelményeknek. A víztisztítási technológiai igényeket – hazai viszonylatban – a vízbázisok determinálják. A leggyakoribb problémát a vas-mangán eltávolítás, a nitrát-, a nitrit -, az ammónia- és az arzén-mentesítés jelenti, mely feladatokhoz változatos tisztítási technológiák, továbbá berendezések állnak rendelkezésre. A víztisztítással kapcsolatos szerteágazó ismeretek meghaladják a tankönyv tervezett célkitűzéseit. Ezért a témakör iránt érdeklők részére, a [8], [55] irodalmak tanulmányozása ajánlott. A vízbeszerzés felszíni és felszín alatti vízkészletekből egyaránt biztosítható. Napjainkban mindkét – egymással egyébként is összefüggő – vízbázisra a fokozatos elszennyeződés jellemző. Ennek okai közül a csatornázás lassúbb fejlődését, a mezőgazdaságban alkalmazott vegyszerek mennyiségének növekedését és az egyéb – iparral összefüggő – környezeti ártalmakat kell kiemelni.

─── 14 ───



Egyetemi jegyzet

A felszín alatti vizek keletkezésüket, magassági elhelyezkedésüket és a kitermelhetőségük módját tekintve rendkívül változatosak lehetnek. Ennek megfelelően megkülönböztetünk: − karszt-, − parti szűrésű-, − kavicsmezők- és hordalékkúpok felszín-közeli, − mélységi réteg-, és − talajvizeket. Hazai vonatkozásban a karszt-, a parti szűrésű és a mélységi vízadó rétegekből, medencékből különböző szinteken megcsapolható mélységi jellegű vízkitermelés a jellemző. A karsztvíz készletek szabályozott megcsapolása forrásokon, karszt aknákon, esetleg karszttárókon keresztül történik. A parti szűrésű vízkivétel a nagyobb folyókat kísérő árvédelmi töltéseken belül-, vagy a mentett oldalon a védtöltések közelében történik. A víznyeréshez használt, általában szokásos kavicsszűrős csőkút kialakítását a 3.1.1.1. ábra mutatja be.

3.1.1.1. ábra: Parti szűrésű csőkút

Az ábrán bemutatott megoldástól több eltérő csőkút kialakítás ismeretes. A kiválasztás meghatározó eleme a vízadó réteg szemszerkezete, melyet gondos és alapos vizsgálatokkal kell feltárni. A parti szűrésű csőkutak kis mélysége, és a viszonylag alacsony költségű megvalósítása miatt, szokásos megoldás a próbakút készítés. A próbakút hosszabb időn keresztüli (néhány hónap, néhány év) üzemelétetésével lehet pontosan megállapítani a kitermelhető vízmennyiséget, továbbá a víz kémiai-, fizikai- és bakterológiai paramétereit. A védvonalon kívül létesített parti szűrésű vízkivételeknél fontos megvizsgálni a folyók felé áramló háttérvizek mennyiségi- és minőségi paramétereit is. Általánosítható tapasztalat, hogy ha a háttérvizek részesedése a létesítés időpontjában eléri a 30% körüli arányt, akkor a későbbiek során a vas-, és a mangán tartalom növekedését prognosztizálni lehet. Az ártéri parti szűrésű vízkivételnél szokásos kialakítás a csáposkút, melynek elvi sémáját a 3.1.1.2. ábra szemlélteti.

─── 15 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.1.2. ábra: Csápos kút, süllyesztéses eljárással épített vasbeton műtárggyal

Hazai viszonylatban a vízbeszerzés egyik legszokványosabb megoldása a mélységi rétegekre telepített mélyfúrású kút építése (lásd: 3.1.1.3. ábra). A kút mélysége és az altalaj rétegezettségének függvényében egy-, vagy több vízadó réteg is megcsapolásra kerülhet a vízföldtani adatok- és elemzések alapján.

3.1.1.3. ábra: Mélyfúrású csőkút

A mélységi rétegekre telepítendő fúrt kút létesítése különleges geológiai és hidrogeológiai ismereteket igényel [19], [23], [54], [55]. A hazai talaj- és rétegvizek – az első vízadó rétegben – ivóvíz céljaira általában nem hasznosíthatók a jelentékeny nitrát- és nitrit szennyezettség miatt. Ezeket a vizeket ásott-, és kisebb mélységű (20,00 - 30,00 m) egyszerű csőkutakkal tárják fel. Ezek a vízbázisok öntözésre és alárendeltebb vízhasználatra hasznosíthatók. A vízbeszerzés egy további lehetősége a felszíni vízkivétel, amely történhet folyóból, tóból vagy mesterséges tárolóból. A tóból történő vízkivételnél a sekély vizű szűrőgátas, vagy téli, nyári külön üzemmel működő megoldások szokásosak. Jelentős a műtárgyigénye a mélyvizű tóból, vagy tározóból történő víz kivételnek (lásd: 3.1.1.4. ábra) ─── 16 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.1.4. ábra: Vízkivétel mélyvizű tóból, vagy tározóból

Az ábrán szemléltetett megoldással jól követhetőek a vízbázis változó mennyiségi- és minőségi jellemzői a vízkivétel változó szintjeivel. Ezzel a kémiai- és biológiai jellemzők, a hordalék és a vízhőmérséklet vonatkozásában kedvező vízvételezési feltételek teremthetők. A víztermelő létesítmények meghatározóan fontos eleme a szivattyú, melynek kialakítása és típusa a vízbeszerzés megoldásához igazodik. A csőkutakban a búvárszivattyúk használata általános, melyek működését a vízműtelepi szolgálati, vagy szívómedencék szintjéről szabályozzák. Kedvező topográfiai, vízminőségi és egyéb adottságok esetében a kutakról közvetlenül a hálózatba történik a termelés. Egyéb vízbeszerzéseknél a függőleges- vagy vízszintes tengelyű centrifugál-szivattyúkat alkalmazzák, általában szárazaknás kivitelben. A szivattyúk napjainkban kizárólag elektromos energiaellátással készülnek, nagyobb településeknél kétoldali betáplálással, vagy áramszünet esetére aggregátor kiegészítéssel. A vízkivétel kapcsán kell megemlíteni a talajvízdúsítást, melynek segítségével az adott vízbázisból kitermelhető mennyiség és a kiemelt víz minősége kedvezően befolyásolható. A talajvízdúsítás elsősorban olyan területeknél alkalmazható, ahol a helyi vízmérlegben folyamatos egyensúlyhiány keletkezik, pl. lefolyástalan területekre hulló csapadék felhasználásával, nagyobb kiterjedésű forrásvidékekkel (stb.). A talajvízdúsítás kedvező költségszinten akkor létesíthető, ha a vastag, szemcsés altalajrétegekben jelentős a vertikális vízmozgás, mint természetes adottság. A vízelosztó rendszerek felépítését a település szerkezete, nagysága és topográfiája alapvetően befolyásolja. A tározás szempontjából csoportosítva megkülönböztetünk: − ellennyomó-, − súlyponti- és − átfolyó tározós, valamint − tározó nélküli, fordulatszám-szabályozás elvén alapuló szivattyús rendszereket. A rendszerek magassági elrendezésének határegysége a zóna, melynek magassági határát max. 60,00 m-ben célszerű meghatározni. A fordulatszám-szabályozás elvén működő rendszereknél az ellátás a vízmű telepen megépített szolgálati medencéről történik. Kisebb lokális rendszerek kompakt nyomásfokozó kialakításokkal hálózatokról is üzemeltethetőek. A fordulatszám-szabályozás igényes vízgépészeti kialakítás, érzékeny a település topográfiai viszonyaira és szerkezetére. A hálózati nyomásokat kedvezően befolyásolja, ha a vízmű telep az ellátandó terület központjában helyezhető el. Az ellátás biztonsága és a rendszer későbbi bővítése legjobban az ellennyomó medencés megoldással biztosítható, melynek elvi sémáját a 3.1.1.5. ábra mutatja be.

─── 17 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.1.5. ábra: Ellennyomó medencés rendszer elvi sémája (Jelölések: 1 és 2 – a különböző üzemállapotokhoz tartozó nyomásvonalak; H, H’ és Hk – nyomásigények)

Ennél a kialakításnál az ellennyomó tározó a településnek a víztermeléssel ellentétes oldalán – lehetőség szerint magas ponton – kerül elhelyezésre. Ennél a megoldásnál a tározó töltése az alacsony fogyasztású időszakokban történik, majd a tárolt víz a csúcsfogyasztási időszakban kerül visszapótlásra a hálózatba. Ez a klasszikus megoldás jól gépesíthető és szabályozható, továbbá az ellennyomó trozó megfelelő méretezésével az ellátás biztonsága maximalizálható. További előnye a rendszernek, hogy a víztermelő helytől az ellennyomó tározóig kialakítandó fővezeték fogyasztótöltő hálózatként is üzemeltethető, így a hálózatépítés költsége is kedvezőbben alakul.. A súlyponti tározó elhelyezésnél a rendszer nyomásviszonyai optimálisak és egyenletesek. A víz a legrövidebb úton és a legkisebb súrlódási veszteségekkel vezethető a fogyasztási helyekre. Fejlődő településeknél a rendszer labilissá válhat, és kisebb nagyobb településrészeknél kiegészítő rendszerek alkalmazása válhat szükségessé. Az átfolyó tározót a víztermelő hely és a fogyasztók közé, vagy a település valamely szélén helyezik el. Az ellátandó térségben szükséges összes víz átfolyik a tározón és így jut el a fogyasztókhoz. A rendszer elvi sémáját a 3.1.1.6. ábra szemlélteti. A rendszer hátránya, hogy a tározóhoz külön töltővezeték kiépítése szükséges, melyet az ellátandó térség maximális vízfogyasztására kell méretezni.

3.1.1.6. ábra: Átfolyó medencés vízellátás elvi sémája

A rendszer hátránya, hogy a medencéhez külön töltő vezeték kiépítése szükséges, melyet az ellátandó térség maximális vízfogyasztására kell méretezni. A vízelosztó hálózatok a közterületek alatt elhelyezkedő csővezetékekből, szerelvényekből, továbbá az egyes ellátott létesítményekben lévő csővezetékekből és tartozékaikból állnak. Ez utóbbiak – melyeket közös gyűjtőnévvel épületgépészetnek is nevezünk – hovatartozásában a szakma véleménye megosztott. A gyakorlati tapasztalatok azt igazolják, hogy az egyes objektumon belül az egyszeri beruházási költségek dominanciája a külső hálózatban – az üzemeltetési költségekben – aránytalan többlet ráfordításokat igényelhet.

─── 18 ───



Egyetemi jegyzet

Az ivóvíz hálózatok kialakítását a település nagysága és annak topográfiai viszonyai befolyásolják. A külső csőhálózatok szokásos elvi kialakítási módjait a 3.1.1.7. ábra szemlélteti.

a.)

b.)

c.)

3.1.1.7. ábra: A csőhálózat kialakítás lehetőségei a.) ágas, vagy sugaras; b.) összekapcsolt; c.) körvezetékes.

Jelölések: 1 – szivattyútelep; 2 – főnyomócső; 3 – gerincvezeték; 4 – elosztó hálózat

A csőanyagokat és a csőkötés-technikai fontosabb ismereteket a 4. fejezetben ismertetjük. Itt jegyezzük meg, hogy a felnyíló kötéssel készülő hálózatoknál nagyon fontos a kritikus pontok megtámasztása. Ezzel akadályozzuk meg, hogy a belső nyomásból külső nyomóerő keletkezzen, és a csővezeték folytonossága megszűnjön. A kitámasztó betontömbök és felnyíló csőkötéseket stabilizáló szerkezetek ismertetését és részletezését a 7.6.1. fejezet tartalmazza. A hálózatok fontos szerkezeti részei a szerelvények. Ezek közül a legfontosabbak az elzárók, a tűzcsapok, továbbá a magas- és mélyponti kialakítások. Az elzáró szerelvények szerkezeti kialakításának különböző megoldásai ismeretesek, így gömb-, hengeres- és ékházas, továbbá pillangó szelepes kialakításokról beszélhetünk. Ezek kezelési szempontból tovább osztályozhatók kézi- és gépi vezérlésű tolózárakra. Megkülönböztetünk továbbá közvetlenül a földbe fektethető és műtárgyba építhető tolózárakat. A helyigény szempontjából érdemes megkülönböztetni az egy járatú és az összeépített – több szállítási irány elzárására alkalmas – tömbösített tolózárakat. A vízellátási hálózatokban, – az utóbbi időben – leginkább az ékházas, egyjáratú és a földbe közvetlenül fektethető tolózárakat alkalmazzák. A gépi működtetésnél – melyeket a távműködtetett rendszereknél használnak – kezelőaknát kell építeni. Fontos szerelvényezési feladat a hálózat szakaszos leürítésének biztosítása és kiemelt, magas pontokon a légtelenítés-, és levegőbeszívás biztosítása. Az ürítés lehetőségét a vertikális vonalvezetés szempontjából domináns mélypontokon, közutak, vasutak és folyók stb. kereszteződésénél, továbbá főgerincek mélyponti szakaszoló tolózárainál kell biztosítani. A légtelenítés és légbeszívás helyei között a hossz-szelvény legmagasabb pontjait és a jelentős függőleges iránytöréseket kell megemlíteni. A hálózat fontos elemei még a közkifolyók és a tűzcsapok. A közkifolyók számát és elhelyezését az adott településrész gazdasági és szociális viszonyai határozzák meg. Ezek száma napjainkban – a korábbi évtizedekhez képest – csökkenő tendenciát mutat. A tűzcsapok számát és elhelyezési távolságát a mindenkor érvényes BM rendeletben előírt Tűzvédelmi Szabályzat szerint kell meghatározni. A tűzcsapok föld alatti-, és föld feletti kivitelben állnak rendelkezésre. A föld feletti a kedveltebb megoldás a jó láthatóság és gyors megközelíthetőség miatt. A tűzcsapokat sok esetben hálózat öblítésekhez is fel szokták használni, ezért ezt azok elhelyezésénél is célszerű figyelembe venni. A regionális- és a helyi hálózatok nyomvonalai gyakran kereszteznek vízfolyásokat, vasútvonalakat és forgalmi csomópontokat, továbbá fontos útvonalakat. A nagyobb vízfolyások keresztezéséhez ─── 19 ───



Egyetemi jegyzet

általában a közúti hidak tartószerkezeteit használják fel. A kisebb patakok keresztezése, a meder alatti-, és felső szintű átvezetéssel egyaránt szokásos. A felső szintű átvezetés egyszerűbb és üzemeltetési szempontból is kedvezőbb. Egy szerkezetileg egyszerű, felsőszintű keresztezést, védőcsőben a 3.1.1.8. ábra mutat be.

3.1.1.8. ábra: Időszakos vízfolyás ivóvíz keresztezése védőcsőben

A felsőszintű átvezetések többségénél a szerkezeti szempontok dominálnak és az esztétikai igényesség rosszul értelmezett költségtakarékosság miatt, másodrendű kérdéssé válik. A térszint alatti keresztezéseknél a védőcső tetszőleges anyagú lehet. A korróziónak ellenálló csőanyagok kedvezőbbek, a kiválasztást az építéstechnológia befolyásolja. Ha a védőcső kitakarás nélküli építéstechnológiával épül, a merevebb védőcső anyagok – acél, vasbeton stb. – alkalmazása kerül előtérbe. Ezekre vonatkozó részletes ismereteket a [3], [4], [41] szakirodalmak és a 10.3.2 fejezet tartalmaz. Végezetül említeni kell, hogy főleg a nagyobb átmérőjű gerincvezetékeknél egyre gyakoribb igény a diagnosztikai vizsgálatok, az összetettebb tisztítási technológiák és a rekonstrukciós módszerek alkalmazásának szerelvényigénye. Ezek kialakítására kiforrott szerelvénytípusok még nem állnak rendelkezésre. A beavatkozási pontok helyeinek kijelölése és szerelvényezése jelenleg egyedi feladatként kezelhető. A hálózat mellett részletesebben is emliteni kell még a vízelosztás létesítményei és műtárgyai közül a vízgépészetet, és az azt befogadó építményt, továbbá a tározókat. A vízgépészet a vízmű-telep udvartéri és gépházi csővezetékeinek és szerelvényeinek összessége. A klasszikus rendszer kialakításoknál a víztermelő helyről érkező nyers-, vagy tisztított víz szolgálati, vagy tisztavíz tározóba, legtöbbször térszíni medencébe kerül, ahonnan célszerűen gravitációsan vezetjük a hálózati szivattyúkra. Ez a szívóoldal, melyből az általában vízzintes tengelyű szivattyúk működésével a nyomóoldalon a fogyasztói igényeknek megfelelő mennyiségben és nyomáson kerül a hálózatba a szükséges vízmennyiség. A gépház karbantartási, üzemeltetési munkák szempontjából fontos a szivattyú és szerelvények gyors cseréjének biztosítása. Ezt a rezgést csillapító kompenzátorok, és szerelési közdarabok biztosítják. A tározók osztályozásánál megkülönböztetünk magas- és mélytározókat. Ezek feladata a termelés és a fogyasztás közötti eltérések kiegyenlítése, a vízkészlet tárolása, a nyomásviszonyok stabilizálása, a rendszer szabályozhatóságának biztosítása. A tározóknak a vízellátásban, mindezeken kívül kulcsfontosságú szerepe van az ellátási biztonság megteremtésében.

─── 20 ───



Egyetemi jegyzet

A tározási funkció szempontjából megkülönböztetünk: − szívó-, − ellennyomó-, − átfolyó-, − súlyponti- és − tűzoltáshoz tartalékvizet biztosíó tározókat. A magas-tározók dombvidéken föld alatti vasbeton medencék, sík vidéken kizárólagosan víztornyok lehetnek. A vasbeton medencék térfogatát a település nagysága befolyásolja 100 m3-től több 10.000 m3-es földalatti tárolómedencék ismeretesek. A jellegzetes medence elrendezéseket a 3.1.1.9. ábra tünteti fel. A vasbeton medencék kivitelezése történhet: − előregyártott vasbeton szerkezetként, − részlegesen előregyártva és − helyszíni monolitikus építési eljárással.

a.)

b.)

e.)

c.)

f.)

d.)

g.)

3.1.1.9. ábra: Különböző medence elrendezések a.) körgyűrű alakú; b.) kör alakú iker elrendezésű; c.) kör alakú részlegesen elválasztott; d.) kör alakú, a víz mozgását gépészeti eszközökkel szabályozva; e.) négyszögletes iker elrendezésű¸ f.) négyszögletes, egyébként, mint c. pontnál; g.) négyszögletes, mint d. pontnál

─── 21 ───



Egyetemi jegyzet

A tározók építés-kivitelezési munkáinál a kulcsfontosságú probléma általában a vízzáróság biztosítása ! Ez a szempont különösen a vasbetonból készült medencék és víztornyok esetében jelent komoly feladatot. A monolit vasbeton műtárgyépítés élőmunka-igényesebb, de lényegesen olcsóbb a különböző paneles szerkezetű, vagy egyéb előregyártási rendszerben épülő medencéknél. A monolitikus építési technológia napjainkban jelentős átértékelődés alatt áll, a korszerű zsaluzási-, vasszerelési-, beton technológiai- és csatlakozó hézag kialakítási rendszerek rendelkezésre állása és fejlesztése miatt. Az előregyártott medenceépítési technológiák kevésbé időigényesek, azonban a szerelés – különös tekintettel a hézagok tömítésére – magasan kvalifikált munkaerő alkalmazását igényli. Ezért – némi ellentmondással ugyan – hazai viszonylatban a monolit tározómedence építés költségkímélőbb és megbízhatóbb megoldás. Elsősorban a térszínen elhelyezett kisebb tározók esetében alkalmazzák az acél anyagú medencéket. Ezeknél a kivitelezéskor, és később, az üzemeltetés alatt a korrózióvédelem igényessége a problémák forrása. A magas tározók készülhetnek acélból és vasbetonból egyaránt (lásd: 3.1.1.10. ábra) a.)

b.)

3.1.1.10. ábra: Víztorony

elrendezések: a.) vasbeton szerkezetű; b.) acél szerkezetű hidroglóbusz

A vasbeton víztorony általában a nagyobb térfogatigényű megoldások kedvelt kialakítása. Ezek monolitikus szerkezetként csúszó zsaluzattal épülnek, általában egyenes hengeres tartószerkezeti oszloppal. A tárolótér leginkább csonka kúp, melynek lefedése gömbsüveg. Ez utóbbi készülhet acél, üveg és egyéb kombinált megoldással is. A vasbeton víztornyok igényes belső vízzáró bevonatot, továbbá külső korrózióvédő rendszerek alkalmazását igénylik. Az acélszerkezetű víztornyokat kisebb tárolókapacitásokhoz alkalmazzák, a hazai gyakorlatban 50500 m3 tárolótér kialakítás a leggyakoribb. A kisebb tároló térfogatú acél víztornyok készülhetnek teherhordó tartószerkezeti oszloppal és meglehetősen nagy átmérőjű lemezalappal, vagy kisebb alaptesttel de kihorgonyzással. Ez utóbbihoz nagyobb szabad területre van szükség a tárolótér magasságának függvényében. A kisebb tárolókapacitású acélszerkezetű víztornyok szokásos szerkezeti kialakítását a 3.1.1.11. ábra szemlélteti.

─── 22 ───



a.)

b.)

c.)

d.)

e.)

f.)

Egyetemi jegyzet

g.)

3.1.1.11. ábra: Kisebb acél szerkezetű előregyártott víztornyok kialakításának szokásos formáció: a.) gömb; b.) oszlop, kúp és gömbsüveg; c.) oszlop, kettős csonka kúp hengerrel kiegészítve; d.) oszlopsor csonka kúp kettős gömbsüveg lezárással; e.) ellipszoid; f.) oszlopon álló kettős csonka kúp; g.) hengeres oszlop

A hengeres oszlopot általában állócsőként alkalmazzák abban az esetben, ha a fogyasztás-ingadozás nem jelentős, vagyis a víz mindenkori betáplálása a hálózatba megegyezik a felhasználással. Természetes, hogy ilyen esetben víztározó létesítése is elvileg mellőzhető. Az állócső feladata ilyen rendszereknél a nyomásingadozások kiegyenlítése, illetve a megfelelő nyomás biztosítása. Az állócső telepítése a csővezeték magas pontján történik, ezért az a légtelenítést is biztosítja. Az állócső átmérőjét általában a gerincvezeték átmérőjének 2-szeresében határozzák meg. Ez a megoldás elsősorban a nagy távvezetékeknél kerül alkalmazásra. Az elektromos energiaellátás és az irányítástechnika iránti elvárások az elmúlt évtizedben jelentősen megváltoztak. Az energiaellátás feladata a vízellátó rendszer egyes alkotó elemeinek működéséhez nélkülözhetetlen elektromos energia biztosítása. A szolgáltatás jellege megkívánja, hogy ez 100%osan biztonságos legyen. Ennek érdekében a víztermelő és nyomásfokozó berendezések kétoldali villamos energia betáplálást tesznek szükségessé. Amennyiben ez elfogadható költségszinten nem biztosítható, úgy fixen telepített, vagy mobil aggregátor betervezése szükséges. Az irányítástechnikai berendezések a rendszer jellemzőinek mérését, jelzését és regisztrálását végzik. A korszerűbb rendszerek a mért adatok értékelését is biztosítják és a rendszer korrekcióit emberi beavatkozás nélkül, automatizált üzemben oldják meg. Az adatok továbbítása a regisztrációs központban korábban jelző hálózatok kiépítésével valósult meg. Napjainkban a rövidhullámú frekvenciafoglalással megvalósítható távadók és a mobil telefonhálózatok igénybevételével megoldható jeltovábbítás az általános. A rövidhullámú jeltovábbításhoz a jelkibocsátás helyén megfelelő magasságú antennát, vagy antennatornyot kell kiépíteni, ha azok elhelyezésére egyéb építmény a közelben nem áll rendelkezésre. Az adótornyok a magasság függvényében fa-, acél- és előregyártott vasbeton szerkezetként kivitelezhetők (lásd: 3.1.1.12. ábra)

3.1.1.12. ábra: Ragasztott fa szerkezetű adótorony

─── 23 ───



Egyetemi jegyzet

A hazai vízellátó rendszereknél a számítógépes üzemirányítás – elsősorban a nagyvárosi és a regionális üzemekben – megvalósult. Ezzel, a szolgáltatás minőségének javításán túl, az üzemeltetési költségek optimalizálása biztosítható. Az elkövetkező években a hazai vízellátó rendszerek legfontosabb feladatai: − a fogyasztásra kerülő ivóvíz minőségének EU normák szerinti biztosítása a kitermelt víz tisztításával, − a másodlagos – hálózatban bekövetkező – vízszennyezés okainak felszámolása, − a vezetékes ivóvízzel ellátatlan területek bekapcsolása a szolgáltatásba és − a szükséges hálózati rekonstrukciók megvalósítása különös tekintettel a meglévő, azbesztcement csővezetékekre. A fentieken túlmenően további jelentős feladatokat kell megoldani a vízellátás terén. Az ezekhez szükséges rendszerező alapelvek: a felszín alatti vízkészletek fokozottabb védelme, az ivóvíztakarékosság ésszerű arányainak kialakítása, a hálózati vízveszteségek csökkentése, valamint a termeléstől a fogyasztásig minden közreműködőre kiterjedő rendszerszemlélet megvalósítása.

3.1.2. Csatornázás A csatornázás feladata a települések belterületének vízmentesítése, a szenny- és csapadékvizek elvezetésével. A vízelvezetésnek a fentieken kívül ki kell elégítenie: − a közegészségügyi, − a vízkészlet-gazdálkodási, − a szolgáltatási, − a városképi szempontokat és előírásokat is. A csatornázási rendszerek lehetnek helyi vagy regionális művek. Ezen belül megkülönböztetünk az áramlási viszonyok szerint − gravitációs, − nyomással- vagy − szívással működő, illetve − vegyes gyűjtőrendszereket. A csatornában levezetendő szenny- és csapadékvizek számára: − elválasztott, − egyesített vagy − korrigált (javított) hálózatok létesíthetők. A javított hálózati rendszerek a fokozott urbanizáció eredményei. Általában az egyesített rendszerű csatornázással rendelkező nagyobb városokban, az új beépítendő peremterületeken elválasztott rendszert alkalmaznak, a meglévő főgyűjtők túlterhelésének elkerülése érdekében. A település csatornázási rendszerét műszaki és gazdasági szempontok szerint kell megválasztani. Gondosan mérlegelni kell a domborzati viszonyokat, a meglevő vízelvezetési adottságokat, a ─── 24 ───



Egyetemi jegyzet

kiépítés ütemezését, a befogadó vízszintes- és magassági helyzetét, az üzemeltetési, de nem utolsósorban a vízvédelmi- és egészségügyi igényeket. Településeink fejlesztése során a meglevő rendszerekhez gravitációsan csatlakoztatható területek csökkenésével kell számolni. Ennek megfelelően fokozatosan előtérbe kerülnek a vegyes gyűjtőrendszerek. Ezek kialakítására mutat elvi példákat a 3.1.2.1. ábra. A csatornahálózatok tervezésekor – az ésszerűség és gazdaságosság határain belül – törekedni kell a gravitációs rendszerek kialakítására. A csatorna lejtését úgy kell megválasztani, hogy a csatorna öntisztuló képességét biztosítsuk. Ez megkívánja, hogy mértékadó vízhozam esetén az áramlás középsebessége legalább 0,4 m/s legyen. A víz mélysége a csatornában, a legkisebb szennyvízmennyiség esetében is érje el a 3 cm-t, a lerakódások elkerülése érdekében. A sebesség felső határértékét a csatornák építési anyaga határozza meg. A vmax helyszínen készült betoncsatornánál 3,0 m/s, az előregyártott vagy burkolt beton-, vasbeton-, kőagyag- és azbesztcement csatornáknál 5,0 m/s lehet. A műanyag csatornacsöveknél nagyobb sebességek is megengedhetők, a rendelkezésre álló tapasztalatok és kopásvizsgálatok alapján.

3.1.2.1. ábra: Csatornahálózatok továbbfejlesztése a.) regionális rendszer, b.) szívó- nyomó mellékág kiegészítés, c.) hálózat továbbfejlesztés átemelő beiktatásával

Jelölések: 1 szennyvíztisztító telep, 2 átemelő, 3 gravitációs csővezeték, 4 nyomóvezeték, 5 szívóvezeték

─── 25 ───



Egyetemi jegyzet

A szelvényalak megválasztásakor a hidraulikai-, erőtani szempontok mellett, az építési lehetőségeket és adottságokat, az altalaj-, továbbá a talajvízviszonyokat kell figyelembe venni. A gyakrabban alkalmazott szelvényalakok összehasonlítását, az építési módokat a 3.1.2.2. táblázat foglalja össze. A DN500 mm és annál nagyobb gravitációs csatornák csőanyag kínálata rendkívül változatos. Minden feladathoz lehet optimális csőanyagot választani, a szállított közeg és a helyszíni altalaj-, illetve talajvíz viszonyok függvényében. Ezekben, a nagyobb méretkategóriákban általában a beton és a vasbeton csövek dominanciája jellemző. Az elkövetkező évek feladatai között számolni kell nagyszelvényű főgyűjtők építésével és átépítésével. Ezek építéstechnológiáját a helyszíni adottságok nagymértékben befolyásolják. A monolitikus beton- és vasbeton csatornaépítés a pneumatikus belső zsaluzás bevezetésével ismét alternatív megoldást jelenthet, különösen a kedvezőtlen építési adottságokkal rendelkező területeken. Az építéstechnológia kiforrott és minden részletében megoldott (lásd: 3.1.2.3. ábra). 3.1.2.2. táblázat Jel

Csatornaprofil

Alak

Levezetőképesség* 1,0

1.

Kör

2.

Tojásszelvény Emelt Széles Lapos

1,62 2,03 1,30 0,98

3.

Békaszáj Emelt Lapos

0,68 1,10 0,50

Monolitbeton, előregyártott vasbeton

Nagy vízmennyiségek és korlátozott építési magasság profilja.

4.

Párizsi szelvény Egyoldali

0,9 1,3

Monolitbeton

Igen nagy egyesített rendszerű főgyűjtők szelvénye.

5.

Keret

Előregyártott vasbeton

Szeletelt előregyártású, elválasztott rendszerű – csapadék – főgyűjtők.

6.

Parabola 1:0,75

0,7

Anyag Monolit és előregyártott beton-, vasbeton; műanyag, kőagyag, öntöttvas, azbesztcement Előregyártott beton-, és vasbeton, monolitbeton

Monolitbeton, vegyes szerkezet

Alkalmazási feltételek, megjegyzések Telt szelvénynél és konstans lefolyásnál hidraulikailag kedvező. Előregyártott vasbeton DN 3000 mm-ig. Erősen ingadozó vízmennyiségeknél. Statikailag kedvezőbb a körszelvénynél.

Főleg külterületi szelvény, monolit talp, előregyártott parabola elemekkel. * A levezető-képesség a körszelvénnyel megegyező szélességű keresztmetszetre vonatkozik.

─── 26 ───



Egyetemi jegyzet

A kis települések gravitációs szenny-, és csapadékvíz elvezető rendszereire a kis csőátmérők a jellemzők. Ezen a területen a jó minőségű műanyag csövek elsődleges- és döntő mértékű felhasználása figyelhető meg, és a jövő szempontjából is prognosztizálható. A gravitációs vízelvezetés egyszerű és gazdaságos módszere a felszíni-, vagy felszín közeli árkok, nyílt, és zárt folyókák rendszere a csapadékvíz elvezetésére. Ezek különböző kialakítási lehetőségeit az MSZ EN 1433 szabályozza. Néhány elvezetési lehetőséget a 3.1.2.4. ábra mutat be.

3.1.2.3. ábra: Monolit csatornaépítés pneumatikus belső zsaluzattal

b.)

a.)

c.) 3.1.2.4. ábra: Felszín közeli csapadékvíz elvezetési lehetőségek: a.) könnyített mederburkoló elem, b.) folyókaelem, c.) árokelem fedlappal

─── 27 ───



Egyetemi jegyzet

A gravitációs elvezető rendszerek egyik problematikus pontja, a kisebb-, nagyobb magasságkülönbségek áthidalásának műszaki megoldása [45]. A tervezés dilemmáját a 3.1.2.5. ábra szemlélteti.

3.1.2.5. ábra: A magasságkülönbség áthidalásának két lehetséges alapmegoldása: ejtőaknával vagy surrantóval.

A legjobb megoldást minden esetben részletes műszaki-, gazdasági elemzések eredményeinek szintéziséből lehet meghatározni. A műszaki szempontok közül fontos tényezők: − a levezetendő víz maximális és minimális mennyisége, − a víz szennyezettsége és szilárdanyag tartalma, − a 3.1.2.5. ábra szerinti ΔH értéke és − a helyszín adottságai. Általánosságban problémamentes a feladat – csőátmérőtől szinte függetlenül – ha, ΔH ≤ 60 cm, továbbá érdektelen lesz a ΔH értéke, ha a csővezeték átmérője dn ≤ 30 cm-nél. A surrantó és az ejtőakna közötti választást elsősorban az alkalmazási terület helyszíni adottságai befolyásolják. Egy megvalósult surrantó kialakítását és a vízbevezetés műszaki megoldását a 3.1.2.6. ábra mutatja be.

─── 28 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.6. ábra: Ikercsöves surrantó kialakítás részletei

Az ejtőakna kialakítását a vízmennyiségek, és a ΔH értéke határozza meg. A levezetendő vízmennyiség nagyságának ingadozása a tervezés fontos alapadata. Az ejtőakna szerkezeti kialakítása a 3.1.2.7. ábrán látható.

─── 29 ───



Egyetemi jegyzet

a.) c.)

b.)

3.1.2.7. ábra: Ejtőakna kialakítás elvi vázlata: a.)”Y-Y” metszet, b.) „X-X” metszet, c.) légtelenítő cső beépítése Jelölések: 1 leszálló aknarész, 2 létra, 3 légtelenítő cső, 4 terelőfal, 5 védőburkolattal ellátott aknakamra fal

Az ábra szerinti kialakítás minden méretét hidraulikai számítással kell meghatározni. Különösen fontos az „A”, „B” és „C” méretek helyes meghatározása a műtárgy működése szempontjából. További jelentős részlet a légtelenítő cső kialakítása, mely a kifolyási oldalon fellépő örvénylő vízmozgás miatti légtelenítést, levegőhiány fellépése esetén annak pótlását biztosítja. A nyomás alatti elvezetés nem új keletű eljárás a csatornázásban. A gravitációs rendszereknél is gyakran szükség van átemelőkre és nyomócsőre. Egyesített rendszerű csatornáknál a befogadó magas vízállása esetén a szennyvizet szivattyútelep és nyomócső segítségével juttatják a sodorvonalba. Elválasztott rendszernél, ritkábban a hálózaton, többnyire a szennyvíztisztító előtt alkalmaznak átemelő telepet. Ezek az utóbbi időben térszint alatt, nedves-aknás, merülő-szivattyús és automatizált, kompakt berendezésként épülnek. Az alkalmazott centrifugál szivattyúk forgóalkatrészei – elsősorban a járókerék – érzékenyek a szennyvízben gyakran előforduló szálas anyagokra. Nagyobb- és változó szennyvízmennyiségek esetében a szennyvíztisztító előtt csigaszivattyút alkalmaznak. A rendelkezésre álló búvár szennyvízszivattyúk emelőmagassága általában 15,0 m körüli. Kedvezőtlen terepadottságok és hosszabb nyomócső alkalmazásakor, több átemelőtelep alkalmazása válhat szükségessé. Ilyen esetekben előnyösebb lehet a sűrített levegővel végzett szennyvízszállítás, melynek hazai elterjedése még várat magára. Egy sűrített levegővel működő szennyvízátemelő kapcsolási vázlatát a 3.1.2.8. ábra mutatja be.

─── 30 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.8. ábra: Szennyvízszállítás sűrített levegővel, kapcsolási vázlat. Jelölések: 1 kompresszor, 2 vezérlő levegőtartály, 3 légtelenítő vezeték, 4 munkatartály, 5 gyűjtőakna, 6 vezérlőszekrény, 7 vezérlőkábelek, 8 nyomóvezeték, 9 gravitációsan érkező szennyvíz, MSZ membránszelep, VSZ visszacsapó-szelep, LSZ légtelenítő szelep, PSZ munkatartály töltést végző szelep

A pneumatikus szennyvízszállítás a következő előnyökkel jár: − a szállítóteljesítmény rugalmasan illeszthető a mindenkori szennyvíz-mennyiséghez, − a berendezés minden szerkezeti része dugulásmentes, a szennyvízzel közvetlenül érintkező elemek forgó alkatrészt nem tartalmaznak, − a szennyvíz rothadása nagy mennyiségi ingadozásnál vagy késleltető tárolásnál is elkerülhető, − a nyomóvezetékek a terepszinttel párhuzamosan – közvetlenül a fagyhatár alatt – fektethetők. A rendszer maximális szállítótávolsága 2,0-2,5 km. A nyomóvezetéken 300-400 m-enként magas pontokat kell kialakítani. Ezek segítségével oldható meg, hogy a ciklikus szállítási folyamatok indulásakor nem a csővezeték teljes tartamát kell felgyorsítani. A kedvezőtlen topográfiai adottságokkal – és altalaj-, vagy talajvíz viszonyokkal – rendelkező lakóvagy iparterületek szennyvize vákuum segítségével is szállítható. A vákuumos rendszer vázlatos felépítését a 3.1.2.9. ábra szemlélteti. A berendezés három fő részből; a vákuumközpontból, a szívóvezetékből és szívóaknából áll.

─── 31 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.9. ábra: A vákuumos szennyvízgyűjtő rendszer elvi vázlata: Jelölések: 1 Vákuum szivattyú és kapcsolódó berendezések; 2 vákuum alatt lévő szennyvízgyűjtő tartály; 3 szívóvezeték; 4 beszívószelep; 5 szelepműködtető berendezés; 6 szívócső; 7 membrán; 8 szintszabályozó; 9 gravitációs csatorna bevezetés; 10 aktivátor

A vákuumközpont a térszint felett és a térszint alatt, valamint meglevő létesítményekben is elhelyezhető. Ez utóbbinál mérlegelni kell a vákuum-központ zajszintjét, melynek nagysága a továbbított szennyvízmennyiség függvénye. A szennyvíz a tankban gyűlik össze, melyben a vákuumszivattyú 0,5-0,8 bar állandó nyomáscsökkenést hoz léte. A fentieknek megfelelően a szívóvezetékek egy jelentős részénél PN 10 bar nyomásfokozatú cső alkalmazása szükséges a belső- és külső terhek miatt. A tankban összegyűlt szennyvíz kiürítésére az alábbi lehetőségek kínálkoznak: − ürítés gravitációsan, a vákuum megszüntetésével, − a vákuumszivattyú átállítása nyomó üzemre, − ürítés merülő szivattyúval, a vákuum fenntartásával. A beszívó szelep és a szelep akna kialakítására különböző gyártmányok állnak rendelkezésére. Ezek között az eltérést általában a szennyvíz-levegő arány jelenti. A szennyvízgyűjtő rendszer működése szempontjából meghatározóan fontos a szívócső rendszer szakszerű kialakítása. Ennek lényeges szerkezeti része a liftelem, amely általában egy „Z” alakú csőidom, melynek magassága a csőtengelyek között 30 cm. Ezek a liftelemek a beépítési terület topográfiai viszonyainak függvényében különböző távolságokban kerülnek elhelyezésre a nyomvonal mentén. A liftelemek közötti csővezeték szakaszokat minimális lejtéssel kell kiépíteni a vákuum gépház felőli liftelem felé. A gyakorlatban szokásos lejtés 1,5-3,0 ‰, amely pontos kivitelezést és jó minőségű ágyazatépítést feltételez. A nyomvonal szakaszokhoz csatlakoznak különböző pontokon 45°-os ágidomokkal a beszívó szelepek. A vákuumos gyűjtővezeték lehetséges hosszát a fentebb rögzített feltételek szabályozzák azzal a kiegészítéssel, hogy a csővezeték legvégső pontján 0,2-0,3 bar vákuumot kell biztosítani. Így tehát hozzávetőlegesen 10 db liftelem helyezhető el egy szívóvezeték gerincen. A vákuum hatására a rendszerben 20,0 m/sec körüli sebesség alakul ki. A vákuumos rendszergazdák (gyártók) véleménye szerint a liftelemeknél és a szívóaknáknál keletkező nyomásveszteségeket a vákuumközpont felé lejtésben kialakított hosszú csőszakaszok kiegyenlítik. A vákuumos gerincvezeték lejtésviszonyai, az egyidejű szennyvízterhelés és a csővezeték átmérő függvényében a szennyvízszállítás folyamatában a liftelemek zártan – és részlegesen zártan is működhetnek. A két ─── 32 ───



Egyetemi jegyzet

működési mechanizmus nyilvánvalóan hatással van a rendszer hidraulikai viszonyai. A vákuumos szennyvízgyűjtés tehát nagy levegő felesleggel végrehajtott szakaszos szállítás, melyben a szakaszhatárokat a liftelemek képezik. A vákuumos gyűjtőrendszerek bevezetésük kezdetén a perifériális területek szennyvizeinek gyűjtésére készültek. Ennek megfelelően a település széleken elhelyezkedő kedvezőtlen topográfiai adottságokkal rendelkező területeken épült objektumok – kórház, camping, ipari üzem stb. – szennyvizeit gyűjtötték és vezették el a közcsatornák végpontjaihoz. Ezek a rendszerek tehát korlátozott kiterjedéssel és objektumonként külön-külön beszívó szelepekkel épültek. Később a kisebb falusias jellegű települések szennyvízgyűjtését valósították meg a vákuumos rendszerrel, kis átmérőjű és nem mélyen fektetett gyűjtővezetékekkel, épületenként beszívóaknával, továbbá minimális hosszúságú házi gravitációs bekötő vezetékkel. Egy ilyen sémát 3.1.2.10. ábra szemléltet [59]. A vákuumos rendszerek magas költséghányadú része a beszívó-szelep és a szelepakna. Ezek számának csökkentését célozzák a legújabb fejlesztések, melyeknél 2-7 ingatlant kötnek rá gravitációs csővezetékkel 1-1 beszívó-szelepre. A vákuumos rendszer jellege ezzel a fejlesztéssel jelentősen megváltozik, hiszen 2-7 ingatlanhoz „bokros” gravitációs gyűjtőrendszereket kell kialakítani, melyek létesítési szabályai üzemeltetési tapasztalatok hiányában nem kiforrottak. A hazai gyakorlatban 10.000-14.000 lakos-egyenértékre, 550-800 db vákuum szeleppel épültek és épülnek tisztán vákuumos szennyvízgyűjtő rendszerek. Ezek a koncepciók nagy valószínűséggel hibás műszaki és gazdasági feltételezéseken alapulnak. A rendelkezésre álló hazai üzemeltetési tapasztalatok a téli időszakban kedvezőtlenül ítélik meg a vákuumos gyűjtőrendszereket a szennyvíz lehűlése miatt. Ez kedvezőtlenül befolyásolhatja a szennyvíztisztító telep hatásfokát.

3.1.2.10. ábra: Kistelepülés szennyvízgyűjtése vákuumos rendszerrel

A gépi kényszerüzemű csatornázási rendszerek másik rendszer kombinációja a nyomás alatti elvezetés, melynek ugyancsak többféle megoldása került kifejlesztésre. A hazai fejlesztéseket ─── 33 ───



Egyetemi jegyzet

kezdetben az amerikai és a német gyakorlat inspirálta. Ennek megfelelően a nyomás alatti rendszerek legfontosabb eleme az átemelő akna közterületen került kialakításra és arra több ingatlan szennyvize közterületi gravitációs csővezetékekkel került rávezetésre. A kezdetben megépült hazai kísérleti rendszereknél az üzemeltetési tapasztalatok nem voltak kedvezőek. A problémák forrása a közterületi átemelők szivattyúinak gyakori meghibásodása volt. Ezt elsősorban, a gépi kényszerüzemű csatornarendszerek szakszerűtlen használata eredményezte. A nyomott szennyvízelvezetés fejlesztésére jelentős hatással volt a búvár szivattyúk célirányos fejlesztése, azok árának csökkenése és azok az elméleti fejlesztések melyek, az „egy lakóépület – egy szennyvíz átemelő” rendszerek kialakulásához vezettek. A rendszer elvi sémáját 3.1.2.11. ábra mutatja be.

3.1.2.11. ábra: Nyomás alatti szennyvíz gyűjtő elvi sémája: a.) a rendszer metszete, b.) elvi helyszínrajz;

Jelölések: 1 gravitációs házi bekötő csatorna, 2 szivattyú, 3 akna, illetve gyűjtőtér, 4 nyomócső rendszer

A kis beemelő egységek kifejlesztésében jelentős szerepet játszott az a felismerés, hogy a gravitációs szennyvízgyűjtő rendszerek nagyobb fektetési mélységgel aránytalanul magas létesítési költségei kedvezőbben alakíthatók, ha a nyomvonal mentén néhány mélyebb fekvésű objektum szennyvizei átemeléssel kerülnek bevezetésre. Ezek a 3.1.2.12. ábrán feltüntetett kompakt átemelőakna fejlesztések kedvező hatást gyakoroltak a hazai fejlesztésekre is.

─── 34 ───


Közművek A közművek csoportosítása, ismertetése Jelölések:

Egyetemi jegyzet

1 2

merülőmotoros szivattyú; a vízszint felett önműködően tömítő csőkapcsoló; 3 golyós visszacsapó szelepek és tolózárak; 4 a pneumatikus szintszabályozás torlócsöve; 5 nyomócső, a szennyvíz csatornába közvetlen becsatlakoztatás miatt a visszaduzzasztási szint fölé nyúló "pásztorbot" ívvel; 6 különböző magasságokban rendelkezésre álló befolyó csonk (levágással alakítható D 100, 165 és 200 csőcsonk); 7 kábel bevezetés védőcsöve és egyben szellőzőcső; 8 bűzzáras kábelátvezetés; 9 villamos kapcsolószekrény és vezérlés; 10 talajvízben a felhajtóerő ellen a talajt aktivizáló borda.

3.2.1.12. ábra: Kompakt átemelő szivattyú egység műanyag aknával és két szivattyús megoldással

A nyomott szennyvízgyűjtő rendszerek a jelentős hazai kutatási tevékenység ellenére [15], [69] nem tekinthetők befejezettnek. Különösen vonatkozik ez a hálózatok hidraulikai méretezésére. A hazai viszonylatban megvalósult egy ingatlan - egy beemelő rendszerű gépi kényszerüzemű szennyvízgyűjtő rendszerekkel kapcsolatos üzemeltetési tapasztalatok nem kedvezőtlenek. A homogén vákuumos és nyomott szennyvízgyűjtő rendszerek hazai összehasonlítása, a létesítési - és az üzemeltetési költségek szempontjából egyaránt, a nyomott rendszereknek kedvez. A magyarországi település szerkezet, a topográfia, az altalaj- és talajvíz viszonyok egyaránt a vegyes szennyvízgyűjtő-rendszerek alkalmazását helyezik előtérbe. Ezek kialakításának rendszerező elve az lehet, hogy a lehető legnagyobb területről a szennyvíz gravitációsan kerüljön összegyűjtésre. A gépi kényszerüzem akár vákuumos, akár nyomott rendszerben csak a gravitációsan nem feltárható területrészeken készüljön. Kétségtelen, hogy a vegyes rendszerek kialakítása a tervezéstől a megvalósításig magas és széleskörű szakmai ismereteket igényel. Ennek tudható be, hogy a vegyes rendszerek részesedése a települések szennyvízelvezető rendszereiben indokolatlanul alacsony hányadot képvisel. A szélesebb körű elterjedéshez további fejlesztőmunkára van szükség a vegyes rendszerek gravitációs csatornáinak vonatkozásában is. A csatornák lényeges csomóponti elemei; a műtárgyak, különböző funkcióval rendelkező aknák, valamint meg kell említeni a közvetlen gerinccsatornára történő rákötéseket, melyek a rendszer kialakításának, továbbá az ellátandó népesség nagyságának függvénye. Az akna nélkül közvetlenül a gerinccsatornára szervezett házi bekötés az egész világon elterjedt és elfogadott megoldás. A lehetséges és szokásos kialakításokat, melyeket szinte minden csőanyagnál idomokkal oldanak meg a 3.1.2.13. ábra szemlélteti.

─── 35 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.13. ábra: Házi bekötések akna nélküli változatainak kialakítási lehetőségei: a.) a legkedvezőbb megoldás, b.) jó bekötés nagy szintkülönbségnél, c.) hidraulikailag kedvezőtlen megoldás;

Jelölések: 1 stabilizált ágyazat, 2 illesztő darab, 3 beton ágyazat, 4 tömörített homok ágyazat

Az ábrán feltüntetett megoldások a kisebb csőátmérők jellegzetes típusai, a nagyméretű gerinccsatornáknál a csőre kötéseknél sok esetben egyedi megoldásokat kell tervezni és alkalmazni, melyet – lehetőség szerint – a szelvényváll felett kell kialakítani. Az aknák a gravitációs csatornahálózatban fontos szerepet töltenek be, annak biztonságos üzemeltetését segítik elő [50]. Ennek érdekében: szerkezeti kialakításukat, méreteiket és egymástól való távolságukat a hálózatban úgy kell meghatározni, hogy biztosítva legyen: − a csatorna tisztíthatósága (tisztítófej bevezetése, szippantás, stb.) − a szennyvíz szemrevételezéses ellenőrzése és a mintavételezés lehetősége, − a csatorna szellőzése, − az ipari televízió (továbbiakban ITV) kábeleinek zavartalan, sérülésmentes bevezetése, továbbá működtetése, − az ex- és infiltrációval szemben a teljes vízzáróság és − havaria helyzetben a megfelelő tározó kapacitás. Az akna a hálózaton belüli helyzete és funkciója alapján lehet: − tisztítóakna (A), − gerincvezetéki vizsgáló, ellenőrző (B) − végponti (C), − bekötő-vezetéki vizsgáló, ellenőrző (D) − egyéb (öblítő, energiatörő, átemelő) (E) A helyszínrajz kialakítás szerint megkülönböztetünk: − átfolyó, − csatlakozó és − iránytörő ─── 36 ───



Egyetemi jegyzet

aknákat. A vertikális elrendezés alapján beszélhetünk: − kis szintkülönbséggel csatlakozó és − bukó aknákról. Az előbbieknél a csatlakozási szintkülönbség nem haladja meg az átfolyó szelvény keresztmetszetét. A gerinccsatornák és ágvezetékek csatlakozásánál a folyásfenék felett célszerűen fél szelvény magasságú, de rendkívül kedvezőtlen esetben is min. 5 cm lépcsőt kell alkalmazni. Az EU tagországokban a csatlakozásoknál az ágvezetéket a gerinccsatorna fél szelvénymagasságánál lehet – aknán keresztül – bevezetni. A bukó aknákkal kapcsolatos néhány megfontolást – különös tekintettel a nagy elvezetendő vízmennyiségekre – korábban már részleteztünk. Az akna átmérőjét és a telepítési távolságokat az akna funkciója és típusa, a vezeték átmérője és mélysége, a rákötések száma és módja, a tisztítási-, ellenőrzési módszerek és eszközök helyigénye, valamint azok hatótávolsága határozza meg. Ezek megállapításához szükséges ismeretekkel a rendszerek üzemeltetői rendelkeznek. A különböző funkciójú aknák átmérőjét az MSZ EN 476 „Gravitációs rendszerű szennyvízelvezető csatornák és vezetékek szerkezeti elemeinek általános követelményei” c. nemzeti szabvány rendezi. A hivatkozott szabályozás a tisztító- és ellenőrző aknák méreteire három átmérő kategóriát határoz meg a 3.1.2.14. ábra szerint.

3.1.2.14. ábra: Kör keresztmetszetű aknák javasolt átmérői az MSZ EN 476:2001 szerint: a.) minden a rendszeren végzett ellenőrző és karbantartási munkára alkalmas; b.) mint a.)-nál de nagyobb mélységű aknáknál munkakamra kialakítással; c.) tisztító akna alkalmi tisztításhoz és felügyelethez.

─── 37 ───



Egyetemi jegyzet

A hivatkozott szabvány elismeri az ellenőrző aknák létjogosultságát, melyek csak tisztítóeszköz, ellenőrző-, vagy vizsgáló berendezés lejuttatását teszik lehetővé, a személyzet számára a közvetlen hozzáférést nem biztosítják. A szabályozás az ellenőrző aknák átmérőjével kapcsolatban ajánlást, vagy korlátozást nem tartalmaz. Az ajánlások hiánya sajnálatos módon lehetőséget biztosít a műszakilag indokolatlanul költségtakarékos megvalósításra. A javasolható átmérőket, funkciók szerint és a mélységi méret korlátozásokkal a 3.1.2.15. táblázat tartalmazza [50]. 3.1.2.15.táblázat

FUNKCIÓ

JEL

GRAVITÁCIÓS SZENNYVÍZCSATORNA AKNÁK ÁTMÉRŐ "H" függvényében [mm] H≤2,50m Tisztítóakna Gerincvezetéki vizsgáló, ellenőrző Végponti Bekötővezetéki vizsgáló, ellenőrző Egyéb (öblítő, energiatörő, stb.)

A

min: 800

B 400-600** C

min: 600

H>2,50m

TÍPUSOK a helyszínrajzi és magassági vonalvezetés függvényében csatlakozó iránybukó**** átfolyó gerincvez. bekötővez. törő

1000/800*

•

•

•

•

•

min: 600

•

-

•

-

-

min: 800

•

-

•

-

-

•

-

•

•

•

D

200-400***

E

egyedileg meghatározandó

Megjegyzések a 3.1.2.15. táblázathoz: A jelölések értelmezése: • Lehetséges kivitel. Az adott funkcióban nem létesíthető aknatípus. "H" mélység: a folyásfenékszint és aknafedlapszint különbségeként értelmezhető. * Az 1000 mm az aknakamrára, a 800 mm a felmenő szerkezetre vonatkozik. ** A 400 mm különleges esésviszonyok 7‰ < I < 1,5‰ esetén megengedhető. *** Amennyiben a házibekötővezeték a gerincen nem aknára, hanem csőre csatlakozik a házi bekötőakna átmérőjét a nagyobbik érték szerint javasolható megválasztani. A 200 mm csak kétirányú tisztítást lehetővé tevő IVES tisztítóidom esetén javasolható. (Az üzemeltető szuverén joga természetszerűen a javaslattól eltérő, akár 1000 mm-es tisztító akna előírása is.) **** A bukóaknák kialakítására vonatkozóan lásd: MI -10 -167/5-87. A táblázat adatai D = 315 mm csatornaátmérőig javasolhatók.

A csatornázás aknáinak funkció szerinti osztályozása mellett további, rendszerelvű és anyag szerinti osztályozásra van lehetőség. A rendszer elvű osztályozás feltételeit a műanyag csövek jelentős előretörése teremtette meg. Mivel a csövek a környező talajhoz képest legalább rugalmas és merev kategóriákba sorolhatók, ezt az osztályozási lehetőséget az aknáknál is biztosítani kell a cső és az akna rendszerbeli egységének megteremtéséhez. Ennek értelmében az aknák ugyancsak rugalmas és merev kategóriákba sorolhatók a falszerkezet és a környező talaj kölcsönhatása függvényében. Az aknák és a csatornák rugalmassági tulajdonságaik szerinti kiválasztása és alkalmazása egy nyomvonal szakaszon belül, napjainkban még leginkább csak elméleti kategória. Ennek okai a fejlesztések eltérő színvonalából adódnak. Az ideális rendszerszemlélet megkívánná a merev csövekhez merev aknaszerkezetek, a rugalmas csövekhez rugalmas aknák alkalmazását. A csatorna aknák anyag szerinti tárgyalását megelőzően rögzíteni kell, hogy azok fejlesztése az elmúlt 20 évben meglehetősen ellentmondásos volt. A fejlesztések tendenciáit a fokozott urbanizáció hatására megváltozott tulajdonságokat mutató szenny- és csapadékvíz, továbbá egyéb tényezők befolyásolták. Megváltozott a szennyvíz összetétele, a lefolyási idő és ezek ─── 38 ───



Egyetemi jegyzet

eredményeként a szennyvíz agresszívabbá vált. Ezzel egyidejűleg jelentősen megnövekedett a közutak felszíni terhelése, és további új veszélyforrások is keletkeztek. Ezek eredményeként különböző anyagú csatorna aknák fejlesztése következett be, melyekben egyidejűleg volt jelen a hagyományok tisztelete és az újszerű anyagok feldolgozási lehetőségeinek hatása. A merev aknák közös ismérve, hogy a járműterhek közvetlenül a térszínen elhelyezett öntöttvas fedlapkeretre és fedlapra hatnak. Az aknafal a fedlapkerethez csatlakozva közvetíti a terheket a fenéklemezre, ahol végül ezek az altalajra adódnak át. Ebbe a kategóriába kell sorolni mindazon aknákat melyekre a fenti ismérvek érvényesek. A korábbi években általánosan alkalmazott monolit betonaknák építése háttérbe szorult. Ennek elsődleges oka az üzemi betongyártás általánossá válása, mely a kis tömegű felhasználások szempontjából kedvezőtlen. Az előregyártott betonaknák jelentős hazai választékkal rendelkeznek és az ország teljes területén 50-100 km szállítási távolságon belül elérhetők. Egy ilyen akna szerkezetet a 3.1.2.16. ábra mutat be. Az előregyártott betonaknák, 80-100 cm belső átmérővel készülnek, igazodva az MSZ EN 476-os szabványhoz. Az ugyancsak előregyártva készülő aknakamráknál a künett kialakítás műanyaggal bélelt, és a szabványos, különböző anyagú csőcsatlakozások is biztosítottak. Több környező országban az aknák fenék elemét polimer betonból előregyártva készítik. A polimer beton különleges korrózióállósága és nagy szilárdsága lehetővé teszi a fenékelem egyszerűbb kialakítását, mely jelentős súlycsökkenést eredményez (lásd: 3.1.2.17. ábra).

3.1.2.16. ábra: Előregyártott betonakna szerkezet

─── 39 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.17. ábra : Könnyített polimer-beton akna fenékelem: a.) fordító fenékelem, b.) aknakamra képzés közbenső előregyártott beton aknaelemmel [50]

A műanyag csövek és az előregyártott betonaknák együttes alkalmazása, a csatornaaknák fedlapjának pontos szintbeállítási-, és a dinamikus hatások csökkentésének igénye hozta létre a 3.1.2.18. ábrán látható fejlesztést.

3.1.2.18. ábra: A fedlapkeret alatt beépített rugalmas alátét csökkenti a járműteher dinamikus hatásait. Jelölések:1 burkolat, 2 fedlap, 3 előregyártott vasbeton keret, 4 előregyártott vasbeton magasság kiegyenlítő gyűrű, 5 KPE, vagy PP lemez, esetleg keménygumi alátét, 6 ágyazó habarcs

Az azbesztcement csatornaaknák a folyamatos fejlesztések eredményeként jelen vannak az európai csatornaépítésben. A nagy átmérőjű csövekből szabászati módszerekkel és az alapanyaggal egyenértékű – kétkomponensű – epoxigyanta ragasztó alkalmazásával minden csatornázási feladat megoldására alkalmas akna kialakítható. A különböző csőanyagokhoz a kapcsolat gumigyűrűs, tokos idomokkal megoldott. Az azbesztcement akna az alkalmazott kiegészítő, előregyártott betonelemek miatt a merev aknák közé sorolhatók. A szokásos kialakítást a 3.1.2.19. ábra mutatja be. Ez a csatornaakna típus a műanyag csövekhez is jobb alternatíva a kisebb súly, a jobb korrózióállóság és egy sor egyéb tényező miatt. Az azbeszt kedvezőtlen megítélése miatt, helyét a termékben az üvegszál veszi át a folyamatban lévő fejlesztések és elképzelések alapján

─── 40 ───



Jelölések:

Egyetemi jegyzet

1 azbesztcement akna fal, 2 a csatlakozó csővel azonos anyaggal bélelt átfolyási szelvény, 3 átmeneti gyűrűelem , 4 beton szűkítő idomok, 5 fedlapkeret és fedlap.

A 3.1.2.19. ábrán feltüntetett akna szerkezet azbesztcement cső helyett üvegszállal erősített, telített poliészter gyanta (ÜPE vagy GFK) aknafallal is készülhet. Ennek tulajdonságai az előzővel megegyeznek, de az üvegszállal erősített poliészter gyanta aknafal környezetvédelmi szempontból kedvezőbb alternatíva [50]. A rugalmas aknaszerkezetek általában hőre lágyuló műanyagokból: − csőből szabászati módszerekkel, − sűrített levegős sajtolással és − rotációs öntéssel készíthetők.

3.1.2.19. ábra: Azbesztcement akna vázlatos metszete

A rugalmas aknaszerkezetek közös ismérve, hogy a térszíni jármű terhek továbbítására az akna fal nem alkalmas, és az aknakamra fenéklemeze sem alakítható ki nagy függőleges terhek, altalajra történő közvetítésére.

Mászható aknákat szabászati módszerekkel PVC és KPE csövekből, továbbá PP lemezből állítanak elő, a hazai gyakorlatban is. Különösen kedvező a bordázott PVC csövek felhasználása (lásd: 3.1.2.20. ábra), mivel a cső külső felületén lévő bordázat szilárdsági szempontból kedvező és aktivizálja a környező talajt, talajvíz esetén akár a felúszással szemben is.

3.1.2.20. ábra: Aknakamra bordázott csatornacsőből szabászati módszerekkel készítve.

A csőből, szabászati módszerekkel történő aknaépítéshez jelentős műanyagipari ismeretek szükségesek, mert a hegesztések helyének megválasztását, a hegesztési sorrendet és a hegesztési módszert a csőben lévő belső feszültségek és a magas hőtágulási együttható jelentősen befolyásolja. A fenti ismeretek hiánya a 3.1.2.21. ábrán látható helyzetet eredményezi [50]. ─── 41 ───



Egyetemi jegyzet

3.1.2.21. ábra: A belső feszültségek hatására tönkrement PVC cső akna

A sűrített levegős sajtolással és rotációs öntéssel előállítható műanyag aknák korlátait az eljárásban felhasználható granulátum – anyagmennyiség – súlya határozza meg. A rotációs öntés a polietilén viszonylag alacsony hőre lágyuló tulajdonságán alapul. A működés elvét a 3.1.2.22. ábrán feltüntetett elvi séma mutatja be. Az ismertetett eljárással – a falvastagság célszerű megválasztásával – nagyobb műtárgyak előállítására is lehetőség nyílik. A szokásos PE aknák kialakítását 3.1.2.23. ábra mutatja be [49].

3.1.2.22. ábra: Rotációs akna gyártás elvi sémája: a.) granulátum súly adagolása a héj sablonba; b.) sablon felfűtése annak kéttengelyű körkörös forgatásával; c.) a sablon hűtése a sablonmozgás fenntartásával; d.) sablon felnyitása és a kész elem kiemelése

A mászható PE aknák 800 és 1000 mm belső átmérővel készülnek. A fenékelemeket funkcionálisés felfekvési szempontból változatos kialakítással gyártják. Funkcionális szempontból: − egyenes átfolyó, − fordító, − elágazó (3-, vagy 5 befolyó nyílás lehetőséggel) és − bukó ─── 42 ───



Egyetemi jegyzet

aknákat állítanak elő.

3.1.2.23. ábra: Rotációs öntéssel előállított PE aknák: a.) kombi, b.) részekből összerakható Jelölések: 1 fedlapkeret és fedlap, 2 teherátadó vasbeton lemez, 3 centrikus szűkítő elem, 4 közbenső gyűrű elem, 5 fenékelem

A megszokott ejtőcsöves bukóakna mellett a gyártási technológia a 3.1.2.24. ábrán szemléltetett speciális aknák előállítását is lehetővé teszi.

3.1.2.24. ábra: Nagyobb szintkülönbségek áthidalása PE aknákkal: a.) vertikálisan tördelt nyomvonal ejtőcsöves bukóaknákkal, b.) térszinttel párhuzamos nyomvonal energiatörő aknákkal, c.) az akna oldal-és felül nézetben (a szűkítő elem nélkül)

A c.) ábrarészen bemutatott különleges akna nagy tereplejtések esetén kedvező megoldás. A tangenciális bevezetésből adódó különleges áramlási viszonyok miatt az akna, és a csatlakozó csőszakaszok öntisztuló képessége kedvezően alakul, mely az üzemeltetési költségeket pozitívan befolyásolja. ─── 43 ───



Egyetemi jegyzet

A PE aknáknál különösen fontos a teherátadó vasbeton gallér szakszerű kialakítása, melyet a 3.1.2.25. ábra mutat be.

3.1.2.25. ábra: PE akna lefedése a pontos magassági beállításhoz a lehetséges vágási hossz feltüntetésével Jelölések: 1 PE aknaszűkítő, 2 vasbeton teherátadó gallét, 3 előregyártott kiegyenlítő betongyűrű, 4 fedlapkeret, 5 térszint, 6 fedlap, 7 stabilizált teherátadó talajréteg

A PE aknafal sérülés-érzékeny, de extrudációs hegesztéssel könnyen kijavítható. Ugyancsak extrudációs hegesztéssel bármilyen különleges csatlakozási igény megoldható [15]. A fentiekben részletesen bemutatott rotációs öntési eljárás mellett jó minőségű PE-aknák és aknaelemek gyárthatóak intrúziós fröccsöntési technológiával is. Ezzel az eljárással nagyobb lehetőségek adódnak a bordázattal merevített falszerkezetek kialakítására. A legújabb fejlesztések a hőre lágyuló műanyag hulladékok újrahasznosítását célozzák. Ennek egyik példája az alacsony nyomáson sajtolva előállított elemekből összeállítható csatornaakna, mely a nagyobb falvastagságnak megfelelően a függőleges járműterhek közvetlen viselésére is alkalmasak. Ezek jelenleg még csak 600 mm belső átmérővel készülnek. Az utóbbi években a kis keresztmetszetű gravitációs szennyvízelvezető rendszereknél elterjedt a csőaknák építése, sok esetben PVC idomokkal kombináltan. Ezek szerkezeti, erőtani és üzemeltetési szempontból egyaránt rossz megoldások.

─── 44 ───



Egyetemi jegyzet

3.2. Energia közművek Az energia felhasználás mindennapi életünk elengedhetetlen részévé vált. Az energia a természetben közvetlenül felhasználható formában – földgáz, kőolaj, szén, stb. – és energiahordozóként – víz, szél, nap, stb. – formában áll rendelkezésre. A közvetlenül felhasználható energiaforrások fokozatos kimerülésének árnyékában egyre jobban előtérbe kerül az energiahordozók, mind szélesebb körben történő kihasználása. Ezek közül a vízenergia hasznosítás egy adott ország földrajzi adottságaitól függ. Minden ország rendelkezik műszakilag hasznosítható vízerő potenciállal, mely hazai viszonylatban kb. 1000 MWra tehető. Az összehasonlítás érdekében érdemes egy 1885-évi statisztika adatait tanulmányozni, mely szerint Magyarország Trianon előtti területén 22.647 vízkerék és 99 turbina üzemelt, 56 MW teljesítménnyel. Ezek szinte kivétel nélkül kis vízfolyásokra települtek. A napenergia felhasználásában szintén nagyon fontos a földrajzi adottság, mert a kitermelhető energiát a napfényes napok száma, és a napfény időtartama határozza meg. Ennek megfelelően 2,5 100 MW-os naperőműveket az USA-ban, Egyiptomban és Izraelben üzemeltetnek. A megújuló energiaforrások közül egyre nagyobb a jelentősége a szélenergiának, melyet az európai országokban és hazai gyakorlatban is megjelenő szélturbinák mutatnak (lásd: 3.2.1. ábra).

3.2.1 ábra: Szélturbinák a Fertő tó mellett, Burgenlandban

A 3.2.1.ábrával szemléltetett turbinák teljesítménye 250-600 kW. Hazai viszonylatban Várpalotán a Bakonyi Erőmű Rt. telephelyén (lásd: 3.2.2. ábra) és Kulcson üzemel szélturbina. Az utóbbi 2×600 kW teljesítményű, és közvetlenül áramszolgáltatói hálózatra termel.

─── 45 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.2. ábra: Szélturbina Várpalotán

A helyi jelentőségű energiatermelés egy további lehetséges formája a biomassza égetés, a szerves hulladékok újra hasznosításával. Az energiának a fogyasztói helyek közötti szétosztását az energia közművek: gázellátás-, a villamos energiaellátás- és a távhőellátás közművezetékei biztosítják.

3.2.1. Gázellátás A gázenergia-szolgáltatás főleg települések belterületén és iparterületeken nagy jelentőségű, ahol a nagyszámú fogyasztó olcsó, higiénikus, könnyen szabályozható energiaforráshoz jut. Mint közművezeték leginkább a vízellátási hálózatokhoz hasonlítható. Alapvető különbség, hogy a gáz szétosztása, tehát a hálózat is veszélyes üzemnek tekinthető. A gázenergia-igényeket a fogyasztók jellege, a felhasználás módja és célja, továbbá a felhasználás készülékei határozzák meg. Az igények közüzemi kielégítésére két mód terjedt el, a városigáz- és a földgáz ellátás. Az előző században a városi gáz ellátás dominált. A városi gázt szilárd tüzelőanyagokból (kőszén) állítottak elő. A világ nagy földgáz mezőinek feltárásával és a kontinenseket behálózó távvezetékek kiépítésével a földgázszolgáltatás került előtérbe. A gázszolgáltató rendszerek általában a következő létesítményekből tevődnek össze: -

a gázelőállítás - gázkezelés,

-

a gázszállítás,

-

a gázelosztás,

-

a gáztárolás és

-

az irányítástechnika, továbbá

-

az energiaellátás létesítményei.

A továbbiakban kizárólag a gázelosztás településen belüli rendszereit, és az azzal összefüggő ismereteket foglaljuk össze vázlatosan. A gázellátás alapismeretei közül kiemelt fontosságú a nyomásérték, mint az üzemeltetésre jellemző adat. Ezért a gázvezetékeket az üzemi nyomás (Pü) alapján csoportosítják: -

kisnyomású gázvezeték: Pü ≤100 mbar,

-

középnyomású gázvezeték: 100 mbar < Pü ≤ 3 bar,

-

nagy középnyomású gázvezeték: 3 < Pü ≤ 10 bar,

─── 46 ───


-


Egyetemi jegyzet

nagynyomású gázvezeték: Pü >10 bar

Az építési költségek csökkentése vagy egyéb kényszerhelyzetek miatt néha emelt kisnyomáson biztosítják a szükséges gázenergiát. Az üzemnyomás ilyen esetben legfeljebb 1000 mbar lehet. Az elosztóhálózatok nyomvonalára, anyagára, erőtani méretezésére és műtárgyainak kialakítására vonatkozó általános követelmények hasonlatosak a vízellátó rendszerekéhez. Egy földgázelosztórendszer sémája a 3.2.1.1 ábrán látható.

3.2.1.1. ábra: Földgázhálózat- kialakítás vázlata Jelölések: 1 nagynyomású távvezeték, 2 átadóállomás, 3 nagy-középnyomású hálózat, 4 ipartelepi átadó, 5 körzeti szabályozó, 6 kisnyomású hálózat, 7 lakótelepi szabályozó

A hálózatok anyagaként – jelenleg – varrat nélküli és spirálhegesztésű, szigetelt acélcsövet, de nagyobb részt KPE csövet használnak fel. A KPE cső rendkívüli előnye, hogy rossz vezető képessége miatt egyedülálló az ellenállása a szokásos korrozív hatásokkal szemben. Az acél csővezetékeket és szerelvényeiket a külső korrózió ellen az alábbiak szerint lehet és kell védeni: -

passzív védelemmel (szigetelés),

-

aktív védelemmel és -

a csővezeték egyidejű aktív és passzív védelmével.

A passzív korrózióvédelem alkalmazásának feltétele a jó anyagminőség és a kellő szigetelést nyújtó, időtálló bevonat. Ez készülhet: -

cementanyagú burkolatokkal,

-

különböző eljárásokkal kialakított műanyag bevonatokkal, ill. burkolatokkal.

Magyarországon az acélcsöveket, az 1970-es évek közepe óta, többnyire ragasztott, csévélt, műanyag lemezzel szigetelték és azt fóliával védték. Ez a szigetelés gondos kezelést igényelt a szállítás, a tárolás és az elhelyezés során. A gázipari felhasználású acélcsöveket újabban a gyártóműben extrudálással felhordott KPE védőburkolattal látják el. Aktív védelemként a szívókötéses, galván-anódos, és külső áramforrású katódos korrózióvédelem alkalmazható. Ezek költségigénye jelentős, valamint gondos előkészítést és körültekintő tervezést kívánnak meg, különös tekintettel a gázvezeték közelében lévő fémes földalatti vezetékekre és szerkezetekre. ─── 47 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.2. Villamosenergia-ellátás A villamos energia – ellentétben a többi energiával – csak jelentéktelen mennyiségben tárolható. Ez gyakorlatilag azt is jelenti, hogy az energia termelő erőművek kapacitásának minden esetben nagyobbnak kell lennie, mint a csúcsigénynek. A csúcsterhelések itt is – mint a többi közműnél – időben változnak. Ezen, de egyéb okok miatt is, a villamosenergia-iparban döntő jelentősége van az egyes rendszerek közötti kooperációnak. A gazdaságos ellátás rendszere hazánkban az alábbiak szerint alakult ki: -

alaphálózat: 400 (220) kV-os, amelybe az erőművek közvetlenül táplálják be a villamos energiát,

-

főelosztó-hálózat: 120 kV-os csomóponti állomásokból látják el energiával a területi terhelési súlypontokat,

-

középfeszültségű elosztóhálózat: régebben 35-, jelenleg 20- és nagyvárosok belterületén 10 kV-os, amely a főelosztó-hálózati alállomásokról szállítja az energiát a fogyasztói területen elhelyezett közép-, illetve kisfeszültségű transzformátor állomásokig.

Az alaphálózatok szinte kizárólag szabadvezetékként létesülnek. A főelosztó- és elosztóhálózatokat – főleg városi területeken – kábelhálózatként alakítják ki. Ez részben a megközelítési távolságok kötöttségeivel, másrészt esztétikai igényekkel hozható összefüggésbe. A 3.2.2.1. ábrán néhány szokásos szabadvezeték-oszlop vázlatos elrendezése látható. a.) térbeli négyszög keresztmetszetű acéloszlop; b.) ökörfejű oszlop; c.) portáloszlop d.) feszített vasbeton oszlop, kikötéssel; Jelölések: 1 oszlopcsúcs, 2 kereszttartó, 3 felfüggesztés, 4 rácsrudak, 5 feszített vasbeton oszlop, 6 kikötés, 7 vasbeton gyám, 8 faoszlop

3.2.2.1.ábra: Szabadvezeték-oszlopok

─── 48 ───



Egyetemi jegyzet

A szabadvezetékek tartószerkezeteit többféleképpen osztályozhatjuk: -

az építési anyag szerint: fa-, vasbeton, különleges acélbeton (lásd: 3.2.2.2./ a. ábra) és acéloszlopok;

-

szerkezet alakja szerint: zárt törzsű, csuklós portál-, keret- és ökörfejes oszlopok acélból (lásd: 3.2.2.2./b – d. ábrák) az alap-és főelosztó-hálózatok részére; iker-, vak-, kitámasztott, kikötött és rácsos oszlopok fából és vasbetonból, elsősorban középfeszültségnél alacsonyabb feszültségszint részére;

-

az oszlopszerkezet rendeltetése szerint: tartó- (lásd: 3.2.2.2./e – f. ábrák), sarok-, sarokfeszítő-, feszítő- (lásd: 3.2.2.2./g. ábra), végfeszítő-, elágazó-, keresztező- és transzformátortartó (lásd: 3.2.2.2./h. ábra)

oszlopokat különböztethetünk meg. a.)

d.)

b.)

c.)

e.)

f.)

─── 49 ───


g.)


Egyetemi jegyzet

h.)

3.2.2.2. ábra: Szabadvezeték – tartóoszlopok különböző funkcióra a.) acélbeton oszlop, b-d.) csuklós portál-, keret- és ökörfejes oszlopok acélból, e-f.) tartóoszlopok, g.) feszítőoszlop, h.) transzformátortartó oszlop (vasbeton)

A szabadvezeték tartóoszlopok kialakítása, alapozása és statikai méretezése körültekintő mérnöki munkát igényel. Az erőtani méretezésnél normál- és rendkívüli terhek figyelembe vétele szükséges. A normál terhek: állandó és változó részből tevődnek össze. Állandó teherként az oszlopszerkezet-, az oszlopokra felszerelt tartók és szerelvények-, és a vezetők önsúlya számítandó. A változó terhelések: a vezető húzások vízszintes összetevőiből, a szélteherből, a pótteherből, továbbá a szerelő és szerszámok súlyából (1000 N) adódnak. A normál terheknél járulékos hatásokat is figyelembe kell venni, melyek hőmérsékletváltozásokból és a támaszpontok viszonylagos elmozdulásából keletkezhetnek. A rendkívüli terhelések a normál üzemi viszonyoktól eltérő állapotok esetén – pl.: vezető szakadás esetében – léphet fel [14]. Köztudott, hogy a kábelek létesítési költsége többszöröse az azonos feszültségszintű szabadvezeték költségeinek. Ezek összehasonlító értékeit tájékoztató jelleggel 3.2.2.3. táblázat tartalmazza. 3.2.2.3. táblázat Feszültségszint A kábel fajlagos költsége, [kV] a szabadvezeték költségéhez viszonyítva 0,4 2,5…3,5-szeres 20 4,0…5,5-szeres 120 5,4…6,3-szeres 220 11,9…13-szeres

A villamos energia továbbítására használatos erősáramú földkábelek egy-és több erűek lehetnek. Ezek alkalmazására, fektetésére és szerelésére, előírások állnak rendelkezésre. A települések belterületén a gyalogos közlekedési sávok alatt alkalmazható kábelrendezést a 3.2.2.4. ábra szemlélteti.

─── 50 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.2.4 ábra: Kábelek elrendezése a föld alatt, a gyalogos közlekedési sávban Jelölések: 1 közvilágítási kábel, 2 1 kV-nál nagyobb feszültségű kábel, 3 jelző, mérő, működtető és üzemi telefonkábelek, 4 1kV feszültségű kábel, 5 elválasztó téglázás, 6 fedőtéglázás, 7 homokágy

Csomóponti- és transzformátorállomások körzetében, nagyvárosok kiemelt közlekedési útvonalai mentén, iparterületeken és különleges helyi körülmények mellett a nagyszámú kábel csak integráltan helyezhető el. Ilyen esetekben alkalmazták korábban a 3.2.2.5. ábra szerinti kábelvédő elemeket és kábelcsatornákat.

3.2.2.5. ábra: Kábelcsatornák a.) kábelborító elem (régi); b.) kétrészes, hornyos betoncsatorna-elem (régi); c.) négylyukú kábel tömbcsatorna; d.) KP típusú kábelcsatorna; e.) KD típusú kábelcsatorna; f.) KO típusú kábelcsatorna;(Méretek mm-ben)

Jelölések: 1 vasbeton fedlap, 2 acéllemez fedlap, 3 kábelek

A 3.2.2.5/d ábrán látható KP típusú kábelcsatorna h értéke 240 mm, a b méretek 200, 400 és 600 mm lehetnek. A KD típus h magassága 450,550,700 és 850 mm, a szélessége (b), 600, 700,750 és 800 mm-ben határozható meg. A KO típus h magassága 450,650,850 és 1050 mm lehet, b szélessége 450,550,650 és 700 mm között változhat. Az előbbi számadatok figyelembevételével megállapítható, hogy rendkívül változatos keresztmetszeti elrendezések készültek a korábbiakban.

─── 51 ───



Egyetemi jegyzet

A föld alatti kábelek elhelyezésére napjainkban csőkötegeléses védőcsövezést alkalmaznak, szinte kizárólagosan PVC és PE csövek, illetve védőcső-rendszerek felhasználásával. Egy ilyen 4 csőből álló egyszerű megoldást a 3.2.2.6. ábra szemléltet.

3.2.2.6. ábra: Csőkötegeléses kábel alépítmény PVC csőből

Korlátozott szélességű szabadterület esetében függőleges kalodás elrendezéseket használnak, melyeknél az előregyártott kalodaelemek 35×30 cm-es helyen 5 db DN 90-es, és 3 db DN 63-as védőcső elrendezést biztosítanak. Amennyiben rendelkezésre áll megfelelő nagyságú terület, kedvezőbb a védőcsövek fésűs elrendezése, melyet a 3.2.2.7. ábra mutat be.

3.2.2.7.ábra: PVC védőcsövek fésűs elhelyezése

─── 52 ───



Egyetemi jegyzet

A fésűs elrendezés magasságilag több sorban is kialakítható. Az ilyen megoldásnál a csövek közeit rétegenként homokkal kell kitölteni, és a legfelsőbb sor felett a mechanikai védelem miatt védő betonréteget kell beépíteni. A távolságtartó előregyártott beton „fésű” elemek helyett napjainkban már kizárólagosan műanyag távtartókat alkalmaznak. A közvilágítás célja a közterületek megvilágítása, a közlekedés és közbiztonság érdekében. Ennek előírásait a korábban érvényben volt MSZ 090214 szabvány tartalmazta, amely meghatározta a közvilágítás alkalmazási területeit, a gazdaságossági szempontokat is tartalmazó elveket és előírásokat. A nagyobb városokban és igényes közterületeken a közvilágítás kábeleit a föld alatt helyezik el, és a fényforrásokat formatervezett acél, alumínium, öntöttvas és különböző keresztmetszetű vasbeton oszlopokon helyezik el. A fényforrások magassági elrendezése miatt gyakori megoldás a fémvasbeton, kombinált oszlopszerkezet (lásd: 3.2.2.8.ábra).

3.2.2.8. ábra: Települést megkerülő főútvonal közvilágítása

A kis településeknél, ahol az elektromos energiaellátás légvezetékkel valósul meg, a közvilágítási lámpatestek is a vezetéktartó oszlopokon kerülnek elhelyezésre a legváltozatosabb – sok esetben esztétikai igény nélküli – megoldásokkal.

─── 53 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.3. Távhőellátás A hőellátás ipari, lakossági és kommunális igényeket kiszolgáló tevékenység, amely megoldható: -

egyedi központi fűtéssel (egy épületen belül),

-

tömbfűtéssel,

-

körzetfűtéssel,

-

városfűtéssel és

-

fűtőerőművekkel.

A felsorolás egyúttal területi kiterjedést is mutat. A távhőellátáson belül a távfűtés csak azokon a területeken létjogosult, ahol a hőigénysűrűség eléri a 40-60 MW/km2 értéket. A hőszállító közeg szempontjából a fűtési rendszerek az alábbiak szerint csoportosíthatók: -

alacsony nyomású gőzfűtés,

-

forróvíz-fűtés és

-

melegvíz-fűtés.

A korszerű távhőellátás hőszállító közegéül főként forró vizet alkalmaznak. Mivel ennek hőfoka nagyobb 110 oC-nál, ezért az előremenő csővezetékben jelentős túlnyomásra van szükség. A hazai gyakorlatban általában 130-150 °C hőfokú vízre tervezik a rendszereket. A gőz- és forró víz üzemű távfűtő hálózatok jellemzőbb tulajdonságait – tájékoztató jelleggel, könnyen összehasonlítható formában – a 3.2.3.1. táblázat mutatja be. Hálózati és üzemviteli jellemzők

3.2.3.1. táblázat Forró Gőz víz

Hálózati tulajdonság: Egyszerű csővezetés Kondenzvíz gazdálkodás Élettartam Túlterhelhetőség Tároló-képesség Szabályozhatóság A gőzfelhasználók közvetlen kiszolgálása

+ + + + + + -

+

-

+ + +

Költségek és elszámolás: Berendezés költsége Üzemköltség Hőmennyiségmérés Jelmagyarázat: + jó - rossz

A forró víz távfűtő rendszerek hőtermelő központokból, távvezeték párból, hőelosztó központokból, elosztóhálózatokból (secunder hálózat) és a fogyasztók berendezésiből állnak. Az elosztó csővezeték-rendszer általában a használati melegvíz-ellátást biztosító csővezetékpárt is tartalmazza. A használati melegvizet a hőelosztó központokban állítják elő. A továbbiakban csak a távvezetékkel és az elosztóhálózatokkal foglalkozunk. A csőhálózatok rendszerének felépítése elvben hasonló a vízellátási hálózatokéhoz. A gyakorlatban kialakult főbb rendszerek az alábbiak:

─── 54 ───



-

két vagy több oldalról táplált, többszörösen hurkolt hálózatok,

-

egy pontban táplált, ágas vagy sugaras kialakítású hálózatok.

Egyetemi jegyzet

Az utóbbi hálózatrendszer akkor a legjobb, ha a hőtermelő központ a fogyasztók súlypontjában helyezhető el. Ez a települések – általában meglevő – rendszere miatt nem minden esetben oldható meg. A hővezeték-hálózatok rendszerezése egy másik – gazdaságilag jelentős – szempontból is szükséges. Megkülönböztetünk: -

egyvezetékes,

-

kétvezetékes és (esetleg)

-

háromvezetékes rendszereket.

Az egyvezetékes hálózat gőz hőhordozó esetében használatos, akkor, ha nagy a szállítási távolság, korlátlan mennyiségen található megfelelő minőségű víz, és a kondenzvíz a felhasználási helyen hasznosítható. A kétvezetékes rendszer meleg- és forró víz hőhordozónál a leggyakoribb. A háromvezetékes hálózat ritkábban használatos. Ott indokolt, ahol a téli és nyári hőigény között igen jelentős eltérés van. A csőhálózatok méretezését hidraulikai és szilárdsági szempontból egyaránt el kell végezni. A szilárdsági méretezés a csővezeték falvastagságának meghatározásához szükséges. Ennél a maximális üzemi nyomást kell figyelembe venni. Az üzemelő csővezetékben a nyomás három részből tevődik össze: -

hidrosztatikus nyomás, amelynek értéke a csővezeték legmagasabb pontjának függvénye,

-

párolgási nyomás, a hőszállító közeg hőfokának függvénye (tájékoztató értéke 130180°C között: 2,8-10,1 bar)

-

keringési nyomás, amely a csővezetékrendszer hosszától, a csőkeresztmetszettől és a hőszállító közeg sebességétől függ.

A csővezetékek hőszállító képességét a – hőhordozó közeg függvényében – a 3.2.3.2. táblázat tartalmazza. 3.2.3.2. táblázat Hőszállító képesség Névleges [kW] átmérő Túlhevített gőz Telített gőz Forró víz [mm] [250 °C] 100 1075 817 2236-1892 150 2150 1720 4901-4213 200 3869 3353 9544-8169 250 6019 5503 20034-17197 300 8598 7739 29063-24936 400 15477 13758 50043-42992 500 21496 18057 82115-69647 600 32674 28375 115219-98882

A hőtávvezetéki csőhálózatoknak – amelyek általában hegesztéssel illesztett acélcsövekből készülnek – sajátos tulajdonságaik vannak. Az egyik ilyen sajátosság a csővezetékek hőszigetelése, ─── 55 ───



Egyetemi jegyzet

amelynek célja a hőveszteségek-, és ez által az üzemelési költségek csökkentése. A jó hőszigeteléstől: -

hőállóságot,

-

rugalmasságot,

-

tartósságot,

-

mechanikai hatásokkal és nedvességgel szembeni ellenállást

kívánunk meg. Hazai viszonyaink között a korábban épített rendszereknél salakgyapotot, üveggyapotot, üvegszálat, ritkábban kovaföld vagy perlit héjelemeket használtak. A hőszigetelést a csapadéktól, portól, párától, talajvíztől védeni kell, ezért a hőszigetelés felett bitumenes lemez bevonatot használtak. A hőellátási csővezetékek a hőmérséklet függvényében megnyúlnak. A megnyúlás tájékoztató értékeire a szakirodalmak tartalmaznak értékeket [29], [43]. Ezek kiegyenlítésére különböző megoldásokat használnak. Célszerű törekedni iránytöréseket tartalmazó – rugalmas – nyomvonalak kialakítására. A gyakrabban alkalmazott táguláskiegyenlítők sémáit a 3.2.3.3. ábra mutatja be.

3.2.3.3.ábra: Hőtágulás kiegyenlítők: a.) azonos, vagy különböző szárhosszúságú U- vagy líra; b.) nyomvonal-töréspont; c.) kettős U- vagy líra alakú; d.) művi táguláskiegyenlítők

Jelölések: 1 fixpont, 2 táguláskiegyenlítő, 3 esetleges csőmegvezetés (tengelyirányú mozgás biztosításához)

─── 56 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.3.4. ábra: Axiál kompenzátorok tájékoztató fixpont- terhelése

Kisebb tengelyirányú elmozdulások, vagy különleges változó mozgások, és egyéb nyomvonal megkötöttségek esetén, többrétegű hullámlemez kompenzátorokat alkalmaznak. Ezek alapeleme a krómnikkel ötvözésű, ausztenites, rozsdamentes hullámtest. Az eltérő funkcionális igényeknek megfelelően: axiál-, angulár-, laterál-, univerzál- és rezgéscsillapító kompenzátor alaptípusok készülnek. A rugalmas nyomvonal-kialakítással szemben hátrányos tulajdonságként jelentkezik a jelentős fixponti erő. Az axiál kompenzátorok tájékoztató fixponti terheléseit a 3.2.3.4. ábra tartalmazza. A csővezetékek belső korrózióvédelmét a lágy víz keringetésével oldják meg. A hőszigetelés alatti külső korrózióvédelmet szórással vagy mázolással felhordott felületvédő anyagokkal biztosítják. A hőtávvezetékek a térszint felett- és alatt egyaránt elhelyezhetők. Az előbbiek elsősorban iparterületeken szokásos megoldások, de megtalálhatók lakóterületek szélein és vasútvonalak, vagy egyéb infrastrukturális vonalak mentén is. A terepszint feletti vezeték elhelyezésnek vannak vitathatatlan előnyei, úgymint: -

az egyszerű kivitel,

-

a könnyű ellenőrzési és javítási lehetőségek, valamint

-

a korlátlan utólagos leágazás lehetősége. ─── 57 ───



Egyetemi jegyzet

A települések belterületén szokásos magassági elrendezés megoldásait a 3.2.3.5.ábra szemlélteti.

3.2.3.5.ábra: Térszint feletti hőtávvezeték magassági elrendezése: a.) térszint közeli elhelyezés; b.) magas vezetés

Iparterületeken gyakori megoldások még: az összefüggő tartószerkezetek, csőhidak (lásd: 3.2.3.6. ábra), a függesztett csőszerkezetek (poligonok) és a bevágásokban vagy töltésekben vezetett térszinten fektetett nyomvonalak.

3.2.3.6.ábra: Távhőellátó vezetékek csőhídon

A lakóterületek szélein – főleg kedvezőtlen talajvízviszonyoknál – DN ≥ 300 mm csőkeresztmetszetek esetében a terepszinthez közeli (lásd: 3.2.3.7.ábra), az DN < 300 mm mérettartományban és csak kétvezetékes rendszernél ritkábban a magasvezetés javasolható.

─── 58 ───



Egyetemi jegyzet

3.2.3.7.ábra: Térszint közeli vezeték elhelyezés

Városképi szempontból kedvezőtlenek a kooperációs, és az általában kettőnél több csővezetékből álló térszint feletti rendszerek. Az esztétikai hatást, az oszlopkialakításon kívül, a rendszer geometriája jelentősen befolyásolja. Az előregyártott vasbeton tartószerkezetek a fenntartás igénytelensége miatt gazdaságosabbak. Az acél oszlopszerkezetek viszont esztétikai szempontok - gazdagabb formálhatóságuk és színezhetőségük - miatt előnyösebbek. A hőtávvezetékeket a lakóterületeken legtöbbször a térszint alatt helyezik el. A hőszigetelést és a csővezetéket a mechanikai hatásoktól, a talajnedvességtől, de esetenként a talajvíztől is védeni kell. Ezt a feladatot látják el a különböző anyagú-, szerkezetű-, és rendszerű csővédelmek. A korábban létesített mélyvezetésű távhőellátási vezetékek fentiek szerinti védelmét előregyártott vasbeton védőcsatornákkal és fedlapokkal biztosították. A szokásos kialakítást a 3.2.3.8. ábra mutatja be.

3.2.3.8.ábra: Hőtávvezeték védőcsatornában Jelölések: 1 vasbeton védőcsatorna, 2 vasbeton fedlap, 3 hőszigetelés, 4 csővezeték

─── 59 ───



a.)

Egyetemi jegyzet

b.)

3.2.3.9. ábra: Köpenycsöves távhőellátó csővezeték pár beépítése közút alatt: a.) folyó szakasz; b.) sarokponti kialakítás

Talajvizes területeken jelentős problémákat okozott a víz távoltartása. A kezdetben alkalmazott bitumenes lemezszigetelések nem váltak be, ezért a kátrány-epoximűgyantás kent szigetelések alkalmazása került előtérbe. A költséges és kivitelezési problémákkal terhelt védőcsatornák kiküszöbölésére több kísérlet történt. A próbálkozások közül az úgynevezett köpenycsöves megoldás terjedt el, és hazai viszonylatban minden új építésnél- és rekonstrukciós feladatnál ezt az eljárást alkalmazzák. A megoldás lényege egy PE köpenycső, melyben – a távtartóban – elhelyezett acél csővezeték körül a belső teret teljesen poliuretán hab hőszigeteléssel töltik ki. A PE cső illesztési hézagait zsugorfóliával zárják le, így a talajnedvesség és a talajvíz távoltartása biztosított. Ennek eredményeként, a köpenycsöves hőtávvezetékek a terepszint alatt mélyebben is elhelyezhetők, biztosítva így, azok mechanikai védelmét is (lásd: 3.2.3.9.ábra). A köpenycsövön belül a hőszigetelésben nedvességjelző rendszer van beépítve, amely jól behatárolható jelzést ad a szállító cső esetleges meghibásodásának helyéről. A nagy átmérőjű forró vizes primer rendszerek felújításánál a meglévő vasbeton védőcsatornákat a mechanikai hatások elleni védelem céljából megtartják, és a régi csővezeték helyett új köpenycsöves csővezetékeket helyeznek el.

─── 60 ───



Egyetemi jegyzet

3.3. Távközlés A társadalmi és gazdasági fejlettség jelenlegi szintjén, az élet minden terén, elengedhetetlen a jó és pontos információ. A távközlés feladata ennek maradéktalan biztosítása. A távközlő berendezések azok a közhasznú vezetékes-, vagy vezeték nélküli rendszerek, amelyek hírek, üzenetek, állapotok távjelzésére, továbbá forgalmi és közüzemi távirányításra, távvezérlésre használhatók. A fejlődése az utóbbi évtizedben igen jelentős volt. Különös jelentőségű a tömegkommunikáció a vezetékes és vezeték nélküli rendszereinek fejlődése.

a.) 3.3.1 ábra: Jeltovábbító tornyok: a.) több emeletes vasbeton adótorony; b.) legfelsőbb szintre összpontosított átadó állomás vasbeton törzzsel és acél szerkezettel; c.) acélszerkezetű rádiótelefon körzeti antenna.

A vezeték nélküli rendszerek fejlesztéséhez a település esztétikáját is jelentősen érintő tornyok, átadó állomások és egyéb létesítmények tartoznak. Ezekre mutat be példát a 3.3.1. ábra. Az automatikus üzemmódba való áttérés a közműveknél is napirenden van. A vízellátásban és a szennyvízelvezetés újszerű megoldásainál az üzemirányítás ugyancsak rövidhullámú frekvenciákon valósul meg, amely további jeladó rendszerek telepítésével terheli meg a városképet (lásd: 3.3.2. ábra).

─── 61 ───

b.)


a.)


Egyetemi jegyzet

b.)

3.3.2. ábra: Vákuumos szennyvízelvezető rendszer monitoring állomása: a.) antenna, b.) kapcsolószekrény részlete

Az elkövetkező évek fontos feladata a jeltovábbító rendszerek oszlopszerkezeteinek újra értékelése és a telepítések átgondolása, a tájat zavaró-, továbbá felesleges tornyok megszüntetése. A városi vezetékes távbeszélő-állomások számának gyors növekedése a kábelek számát, és így az elfoglalt területet jelentősen növeli. A posta szolgáltatásai közül a levél-, csomag-, távirat- és hírlaptovábbítás is fontos feladat. Nagyobb külföldi városokban ezek részére gyűjtőközművek létesítését tervezik. A távközlési létesítmények költségigényes eleme a vezeték. Ezek közül a legelterjedtebbek a távbeszélő hálózatok, amelyek: -

föld felett és

-

föld alatt

egyaránt elhelyezhetők. Mindkét hálózati rendszer közös tulajdonsága, hogy a nyomvonalaik az utak és vasutak vonalvezetését követik. Ez alól csak a villamosított vasútvonalak képeznek kivételt, a hálózati zavarok miatt. A föld feletti hálózatokat kisebb településeken, vagy nagyobb települések alárendeltebb részein alkalmazzák. Ezek tartószerkezetei a betongyámokhoz erősített, átitatott fenyőfaoszlopok. Egyre ritkábban alkalmazzák az épületfalakra rögzített tartókonzolokat. Oszlopsoros vonalakon a vég-és törésponti oszlopokat, továbbá a szabályos távolságokban ismétlődő közbenső oszlopokat is – vihar ellen – huzal-merevítéssel látják el. Városok belterületén és fontos helyközi nyomvonalaknál főként kábelt alkalmaznak. A föld alatti kábeleket általában alépítményben helyezik el. Az alépítmény megtervezése és kialakítása

─── 62 ───



Egyetemi jegyzet

körültekintő tevékenységet igényel. A létesítés alapja az elrendezési vázlat, melyre egy példát a 3.3.3. ábra mutat be.

3.3.3. ábra: Alépítmény elrendezési vázlata. Jelölések: 1 főelosztó, 2 kábelcsatornák a szükséges darabszám jelével, 3 szekrény vagy akna egy-, illetve kétrészes

Az alépítmények létesítéséhez felhasznált anyagok alkalmazásában jelentős változás figyelhető meg. Míg korábban szinte kizárólag – különböző befogadóképességű – beton tömbcsatornákat használtak, addig napjainkban a kábelvédő műanyagcsövek és csőrendszerek kerültek előtérbe. A régebben használatos alépítményeket – a teljességre törekvés igénye nélkül – a 3.3.4. ábra mutatja be.

3.3.4.ábra: Alépítmények kialakítása: a.) egy-, kettő-, három- és négylyukú csatornaelemek (régi); b.) VII-es tömbcsatorna

─── 63 ───



Egyetemi jegyzet

A műanyag csővezetékekből kialakítható védőcső rendszerek megoldásai megegyeznek az elektromos energiaellátásnál ismertetett kialakításokkal. A védőcső megoldás különleges esete a fénykábelek védelme, melyeknél a PE nyomócső-, és az ezekhez tartozó mechanikai szorítókötések alkalmazása került előtérbe. Az alépítmények szerves részei az aknák és a szekrények, amelyeket magassági- vagy vízszintes iránytöréseknél, elosztó- és táphelyeken, helyközi kábelek nyomvonalán, az erősítők védelmére, továbbá kábelbefűzési céllal létesítenek. Ezek hazai viszonylatban monolit beton és vasbeton szerkezetűek. Külföldön gyakori a PE aknák alkalmazása. Az akna-, és szekrényméretek tipizáltak, de a változó helyszíni adottságoknak megfelelően gyakori az egyedi aknaépítés is.

─── 64 ───



Egyetemi jegyzet

3.4. Egyéb közművek A városi közlekedés közismert problémái miatt egyre több országban kísérleteznek egyes szolgáltatások csővezetékes rendszerré alakításával. Ezek közül a csőposta, a vezetékes szemétgyűjtés és a távhűtés érdemel figyelmet.

3.4.1. Csőposta A posta további szolgáltatásait a következő gyűjtőcső rendszerekkel lehet racionálisan megoldani: -

városi csőposta,

-

expresszlevél csőposta,

-

nagy csőposta és

-

föld alatti csomagszállító csőrendszerek.

Ezek tervezésére és létesítésére az NSZK-ban dolgoztak ki részletes irányelveket. A rendszerek főbb adatait a 3.4.1.1. és a 3.4.1.2. ábrák tartalmazzák. Megnevezés

Keresztmetszet

Alkalmazás a.) Berlin, Hamburg, München, Düsseldorf, Párizs b.) Hamburg

a.) Városi csőposta b.) Expressz csőposta

Nagy csőposta

Hamburg, Köln, Hannover, Düsseldorf, Párizs, Stockholm, Brüsszel, Milánó

Nagy csőposta Nagy alagútpálya

Berlin

Alagútpálya

Frankfurt

3.4.1.1. ábra: Csőposták keresztmetszeti elrendezése és átmérői

─── 65 ───



Üzemmód

Egyetemi jegyzet

Rendszerséma

Egycsöves irányforgalom

Kétcsöves irányforgalom

Egycsöves körforgalom

Kétcsöves iránykörforgalom

3.4.1.2. ábra: Csőposta rendszerek sémái az üzemmód függvényében

A szállítócső anyaga acél, azbesztcement és műanyag is lehet. Az illesztések kialakítása – illetve hibátlansága – a rendszer működését alapvetően befolyásolja. A teljes vezetékrendszer légzárósága szükséges ahhoz, hogy a szokásos gáz-levegő keverék nyomását a szállító csőhüvely továbbítására biztosítani lehessen.

─── 66 ───



Egyetemi jegyzet

3.4.2. Vezetékes szemétgyűjtés A kommunális hulladékok gyűjtése, szállítása, elhelyezése és kezelése egyre nehezebben megoldható feladat. A szemét mennyiségének háztartásonkénti növekedése, az ellátottak körének bővülése, a jelenlegi gyűjtési rendszerek közegészségügyi gondjai, de nem utolsósorban a munkaerőhiány a problémák megoldását sürgetik. A napjainkig épített középmagas lakóépületek ejtőcsöves, konténeres gyűjtőrendszere nem váltotta be a hozzáfűzött elképzeléseket. A problémák kiküszöbölésének egyik lehetősége a csővezetékes szemétgyűjtés, amelynek a megvalósításához szükséges hálózatok a közművek közé tartoznak. A zárt, vákuumos szállítás teljesen automatizált, rugalmasan bővíthető, higiénikus módszer. A szívóáramos szállítás előnye a rendszerben uralkodó depresszió. Hatására nem következhet be légszennyezés, a szennyezett levegő kiszivárgása. Az alkalmazott sebesség 22-28 m/s. A pneumatikus gyűjtési rendszer – amelynek vázlatos kialakítását a 3.4.2.1. ábra mutatja be – az alábbi főbb részekből áll: -

lakóépületek, szemétledobó alapcsőhálózattal,

csövekkel,

ürítő

szelepekkel,

épületen

belüli

-

gyűjtő csővezeték hálózat és

-

gyűjtőközpont; légszállító gépekkel, szemétleválasztó ciklonnal, finom levegőszűrővel, szemétkonténerrel, tömörítő berendezéssel és automatikus működtető vezérléssel.

3.4.2.1. ábra: Csővezetékes szemétgyűjtés szívott rendszerben Jelölések: 1 szállítólevegő-szelep, 2 lakóépület ejtőaknával, 3 szemét útja, 4 szállító csővezeték, 5 szemétgyűjtő-állomás, 6 levegőkifúvás, 7 szemétgyűjtő akna

A gyűjtőközpontokat mintegy 5000 lakásegységenként kell létesíteni. Lényeges szerkezeti elem a közel vízszintesen, 1,0-1,5 m földtakarással fektetett acél csővezeték, amelynek belső átmérője 400600 mm. Kisebb átmérőnél már nagy a dugulási veszély. Csőfektetéshez egyébként 20°-os lejtést és 1,5-2,0 m-es hajlítási sugarakat kell alkalmazni. A szállítócső külső felületén megfelelő korrózióvédelemről kell gondoskodni.

─── 67 ───



Egyetemi jegyzet

3.4.3. Távhűtés Az utóbbi évtizedekben megváltozott lakó- és középület építési technológiák miatt a légkondicionálás az emberi környezet fontos tényezőjévé vált. A lakóépületeknél az egyedi, egy lakás – egy berendezés terjedt el. Az egyedi berendezéseknek a hatásfoka-, és az esztétikai hatásai a homlokzatokon egyaránt nem kielégítő. A nagyobb városközpontok; tömbösített középületei, kulturális- és kereskedelmi épület együttesek, bevásárló centrumok, továbbá ipari létesítmények hűtését egyedi, de központosított berendezésekkel biztosítják. Ezek elhelyezése – a működéssel együttjáró sajátos problémák miatt – az ellátandó objektumban nehezebb feladat, mint például egy kazánház beépítése. Ilyen létesítményeknél a gépészeti berendezés egy jelentős részét szabadba, vagy tető fölé célszerű telepíteni. Az esztétikailag igényes elhelyezés nem egyszer megoldhatatlan feladatot jelent. A távhűtés iránti egyre növekvő igények a témakörben jelentős fejlesztéseket indikáltak. A jelenleg ismert szakmai álláspontok szerint a tömb-hűtőművek és a távfűtés-távhűtés rendszerkombináció alkalmazása került előtérbe. A választást a hűtési igény determinálja. A rendszerkombináció a nagyobb hűtési igények megoldását, a távhőellátási szolgáltatás szezonális jellegét és így a gazdaságos működtetés feltételeit is kedvezően befolyásolhatja. A távhűtés gépészeti berendezései a tömb-fűtőművek területén elhelyezhető. A csővezetékek kialakításánál a nagy hőtágulási együtthatóval rendelkező csőanyagok esetében mérlegelni kell a fektetési-, továbbá az üzemeltetetési hőmérsékletek közötti különbséget. Szükség esetén meg kell tervezni a zavartalan működés feltételeit. A távhűtő rendszerek kialakításával kapcsolatban még további fejlesztő munkára, van szükség.

─── 68 ───


Közművek Csőanyag- és csőkötéstechnikai ismeretek

Egyetemi jegyzet

4. Csőanyag- és csőkötéstechnikai ismeretek A cső a víz- és gázszállítás-, a vízelvezetés alaplétesítménye a négyszögletes formációból alakult ki évszázadokon keresztül. A római birodalomban – Vitruvius Pollio VIII. könyve szerint – már égetett agyagcsövek, falazott nagyszelvényű csatornák és az ólomcső is használatban volt. A középkorban némi visszafejlődés volt a jellemző, melyet azután az ipari forradalom időszakában és az azt követő 1800-as évek elején jelentős fejlődés követ. Megjelenik az álló öntésű öntöttvas cső, tovább fejlődik az ólomcső a kovácsolás technikájával, továbbá a forrasztással, és megkezdődik a kovácsolt acélcső gyártás is. Az egyenletes fejlődésben a két világháború közötti időszak hoz változást a fejlődés felgyorsulásával. Az öntöttvas cső centrifugális öntése, az extrudált és hosszvarratos acélcső gyártása, a kőagyag- és a betoncsövek elterjedése, hoz új szint a mennyiségében jelentősen megnövekedő csővezeték építésben. A II. Világháború elején a vas- és az acél iránti növekvő igények miatt megjelenik az új nyomócső, az azbesztcement. A II. Világháborút követő időszak változatlan csőanyagok mellett a gyártási technológiákban hoz forradalmi változásokat. Az 1960-as évektől előtérbe kerül a vasbeton csőgyártás és megjelenik a műanyag, melyet részben a korrózív hatású földgáz előretörése, másrészről az alumíniumgyártás melléktermékeként felhalmozódó klór – klorid – felhasználási igénye indikál. Az új csőanyagok serkentőleg hatnak a hagyományos csövek fejlesztésére is. Megjelenik a gömbgrafitos öntöttvas cső, amely nagyobb húzóerők felvételére alkalmas, így a falvastagság csökkentéséhez biztosít kedvező feltételeket. Megindul az automatizált gépsorokon a spirálvarratos acélcső gyártás, amely a nagy átmérők felé is kiterjeszti az acélcső felhasználást. Az 1980-as évek második fele egy új korszakot nyit a csőanyag- és csőgyártás fejlesztésében. Ezt a csőpiacért való harc jellemzi, melyben a pénz a domináns tényező. Ennek megfelelően pozitív és negatív tényezők egyaránt adódnak a fejlesztésekben. A pozitív fejlődést jelzi a fémes csöveknél a rétegelt falszerkezet, amely kívül- és belül egyaránt a korrózióvédelmet tekinti súlyponti feladatának. Újabb műanyag csőtermék az üvegszál erősítésű poliészter és megjelenik a cement nélküli polibeton. A "hagyományos" műanyag csövek a PVC és a PE – az alapanyagár folyamatos emelkedése miatt – csak az alapanyagok szilárdságának növelésével, a falvastagságok vékonyításával, újszerű üreges és rétegelt falszerkezetekkel küzd piaci részesedésének megtartásáért, esetleg bővítésért az árversenyben. A vázolt tendenciák mellett jelentősen megnövekedett a közművek tervezésében, létesítésében, rekonstrukciójában és üzemeltetésében résztvevő mérnökök felelőssége a döntéshozatalban.

─── 69 ───



Egyetemi jegyzet

4.1. A csövek osztályozása A közműhálózatok csővezetékei több szempont szerint osztályozhatók: Anyag szerint megkülönböztetünk: -

fémes anyagú,

-

cement kötőanyagú,

-

kerámia és

-

műanyag csöveket.

Ez utóbbiak lehetnek hőre lágyuló és hőre keményedő csövek. A rendszer merevség szerinti osztályozás ugyancsak fontos szempont, beszélhetünk: -

merev,

-

rugalmas és

-

átmeneti

kategóriákba sorolható csövekről, attól függően, hogy a környező talaj- és a cső összenyomódásának a viszonya hogy alakul. Ezzel a témakörrel a 7. fejezet foglalkozik részletesen. A falszerkezet kialakítása is fontos tényező, mely szerint megkülönböztetünk: -

homogén,

-

bordás,

-

üreges és

-

különböző anyagokból – rétegekből – álló vegyes

falszerkezeteket. A csőkötés alapján: -

felnyíló kötésű,

-

húzóerő felvételére alkalmas,

-

a cső anyagával homogén és

-

eltérő anyagú

lehetőségekről beszélhetünk. Erőtani szempontból a tokot, mint felnyíló és a hegesztést, mint húzóerő felvételére alkalmas és folyamatos csőszálat, eredményező kötést említjük. A legfontosabb osztályozási szempont a funkció szerinti megkülönböztetés, mely szerint: -

gravitációs és

-

nyomó

csöveket különböztetünk meg. Ez a legfontosabb megkülönböztetés annak ellenére, hogy több csőanyag esetében nyomó és gravitációs gyártmány áll rendelkezésre. A továbbiakban nyomó-és gravitációs csövek bontásban foglalunk össze fontosabb ismereteket az újabb fejlesztésekre koncentrálva. ─── 70 ───



Egyetemi jegyzet

4.2. Gravitációs csövek A gravitációs csatornák csövekből, aknákból továbbá idomokból és szerelvényekből állnak. Ebben a legnagyobb volument a cső képviseli. Az üzemeltetési költségek szempontjából jelentős tényező az amortizáció. Ez akkor alakul kedvezően, ha a rendszerek alapelemei azonos élettartammal, illetve elhasználódással rendelkeznek. Említeni kell, hogy a hazai csatornázási rendszerben, és a fejlesztésekben egyaránt a kisebb 20-30 cm csőátmérők dominálnak. A nagyobb csőszelvények a nagyvárosok egyesített rendszerű csatornázásainak fő-és mellékgyűjtőire jellemzők. Ezek napjainkban már leginkább rekonstrukciós feladatként jelentkeznek. Az alábbiakban összefoglalunk néhány fontosabb ismeretet csőanyagonként.

4.2.1. Öntöttvas cső A hagyományos öntöttvas csatornacső előnyös tulajdonságai a szennyvíz-elvezetésben hazai viszonylatban is közismertek. A Parlamentben az elmúlt évtizedben átépített alapcsatorna hálózat 75 év feletti élettartama és állapota igazolta az elvárásokat. A gömbgrafitos öntöttvas megjelenésével és a korszerűsödött gyártástechnológiákkal a cső húzószilárdsága, és a korrózióval szembeni ellenállása jelentős mértékben javult. A legváltozatosabb külső- és belső bevonati rendszerek szinte minden csőgyártónál szerepelnek a kínálatban. A szennyvízelvezető csatornáknál belső korrózióvédelemként katepox műgyanta, a külső felületen: polietilén, bitumen, cink és az utóbbi kettő kombinációja képezi a bevonati alternatívákat. A legalább 75 évre tervezhető élettartam a hazánkban szokásosnál kedvezőbb amortizációs leírást biztosít. A külföldi termékek idom-, szerelvény- és szakismeret ellátottsága kiváló. A szerelés szerszám igénye nem jelentős. A közcsatornákhoz ajánlott idom-, szerelvény- és szerelési alternatív lehetőségeket a 4.2.1.1.ábra szemlélteti.

4.2.1.1. ábra: GÖV vízelvezető rendszer elvi sémája Jelölések: 1 GÖV csőakna különböző funkciókra, 2 padlóösszefolyók bűzzárral, 3 bekötőcsövek szennyvízre, 4 tokos csőkötések, 5 csapadékvíz bekötőidomok, 6 csőrekötő nyeregidomok, 7 pincetéri vízbevezetés idomai, 8 különböző fokozatú ívidomok, 9 45°-os T-idomok eltérő bekötőcső átmérőkhöz, 10 különböző anyagú leszállóakna kombinációk, 11 könnyű- és masszív összekötő bilincsek, 12 aknába és szabadon építhető (zárt) tisztítóidomok, 13 utcai összefolyó rendszerek, 14 húzásbiztos tokos kötések (különleges feladatokhoz), 15 GÖV cső vízelvezetéshez DN 150 – 1 400 mm méretekben, 16 áttolóidom, 17 akna T-egál idomból eltérő anyagú felmenőrésszel, DN 800 mm és nagyobb átmérőkhöz.

A vízelvezető rendszerekhez a tokos-, és a könnyű-, vagy masszívabb kivitelű (pld.: STRAUB) bilincsek használatosak. A legáltalánosabb TYTON tokos és a masszívabb bilincsek általános sémáját a 4.2.1.2. ábra ismerteti.

─── 71 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.1.2. ábra: GÖV vízelvezető rendszerek legáltalánosabb csőkötései: a.) TYTON – tok; b.) masszív csőbilincs;

Jelölések: 1 gumitömítés, 2 tokrész, 3 korracél pánt, 4 gumimandzsetta, 5 összehúzó csavarok

A toknélküli, könnyű korracél csőbilincs kötésű cső lényegesen olcsóbb, mint a tokos kivitelű. Ennek alkalmazása a tok és a cső eltérő gyűrűmerevsége és korróziós okok miatt közcsatornaként nem ajánlható. Ezek inkább a nagyobb középületek, irodák, stb. telken belüli hálózataihoz használatosak. Erősen korrózív szennyvíz, vagy korrózív talaj-, illetve talajvíz esetén a beépítés csak védelemmel célszerű. A régi- és új városközpontokban, illetve egyéb frekventált területeken a GÖV cső hosszú távú, jó megoldást kínál.

4.2.2. Kőagyag cső A kőagyag csövekkel is kedvezőek a hazai tapasztalatok. A századfordulón lefektetett kőagyag csatornák az üzemi érdesség és az erőtani szempontok alapján jelenleg is kifogástalanul üzemelnek. A korábbi csavaros és tokos csőkötések bitumenes kenderkóc tömítései mintegy 75 év elteltével elöregedtek. Európában (Svájc, Németország, Anglia) a szennyvízelvezetésben a leggyakrabban alkalmazott csőanyag (lásd: 4.2.2.1. ábra).

4.2.2.1. ábra: Tokos, mázas kőagyag csövek

A nagyobb csőgyártó cégek kínálatában két különböző csőtípus található. A 4.2.2.2. ábrán a tokoscsapos poliuretán tokbetétes változatot tüntettük fel. Ezt a típust, DN 200 – DN 800 méretek között, szériatermékként állítják elő. Egyes gyártóknál nagyobb méretek is rendelkezésre állnak. Ezeket a csöveket Európában – feltételezhetően a tok rövid mérete miatt – körülbetonozzák, vagy betonba ─── 72 ───



Egyetemi jegyzet

ágyazzák (lásd: 4.2.2.3. ábra). A 4.2.2.3. ábra „x” méretére a hivatkozott – mértékadó – szakirodalom javaslata: 1 x = DN (illetve NA), 4

de a tetőpontnál „x” értéke nem lehet kisebb 100 mm-nél.

4.2.2.2. ábra: Tokos kőagyag cső: a.) axonometriában, b.) metszetben

A tok mérete minden csőanyagnál meghatározó a tengelyirányú elmozdulásokból keletkező igénybevételek ellensúlyozása miatt.

4.2.2.3. ábra: Merev – tokos – csövek betonba ágyazásának megoldásai az ATV A 139 illetve a DIN EN 1610 szerint: a.) teljes körülbetonozás, b.) záradékvonalig

A kőagyag csövek illesztésére egyedi megoldások is tervezhetők, megfelelő szérianagyság esetében. Egy ilyen speciális megoldásról mutatnak be részleteket a 4.2.2.4.-4.2.2.7. ábrák.

─── 73 ───



a.)

Egyetemi jegyzet

b.)

4.2.2.4.ábra: Alagútban épített kőagyag szennyvízcsatorna: a.) helyszínrajz, b.) metszet

Jelölések: 1 polibeton csőtámasz, 2 DN 1100 mm kőagyag szennyvízcsatorna, 3 közlekedési- és munkaszint, 4 vasbeton alagútelem, 5 karbantartás űrszelvénye, 6 betonágyazat

4.2.2.5. ábra: Polimer-beton támasz kőagyag cső részére (A felső szélen PE lemezek a magasság pontos beállításához, a tám mögött a beállítást elősegítő gumi légpárna.)

─── 74 ───



Egyetemi jegyzet

A fentebb jelzett rövid csőkötések (lásd: 4.2.2.6. ábra) a csövek teljes körülbetonozása miatt a teherviselésben nem vesznek részt, feladatuk – kizárólagosan – a vízzárás biztosítása.

4.2.2.6.ábra: Kőagyag cső rövid kóracél tokkal

4.2.2.7.ábra: Csőkötés készítése

A 4.2.2.8. ábra a kőagyag bekötő vezetékek kialakítását mutatja be. Ezek a csövek tok- és égetett máz nélkül – korábban – DN 150 mm méretig készültek. Jelenleg DN 200 és DN 300 mm átmérővel is ajánlják az olcsóbb ár miatt. Gerinccsatornaként beépíteni még kis településen sem javasolható – teljes körülbetonozás nélkül – a kötőelem és a cső eltérő élettartama és gyűrűmerevsége miatt.

4.2.2.8. ábra: Kőagyag bekötő csatorna tok nélküli csővel: a.) metszet, b.) ’’A” részlet

Jelölések: 1 gerinccsatorna, 2 tömítőgyűrű, 3 kőagyag csatlakozó csőcsonk, 4 PP csatlakozó – kettős – tok, 5 igény szerint leszabott kőagyag csődarab, 6 PP kettős tok, 7 45°-os kőagyag könyök

─── 75 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.3. Beton- és vasbeton csövek A beton- és vasbeton csövek korábbi kedvezőtlen korróziós tapasztalatai a terméket az egész világon – a kisebb (DN 200 – DN 600 mm) átmérőtartományokban – átmenetileg visszaszorították. Az elmúlt évtizedben Nyugat-Európa nagy csőgyáraiban jelentős fejlesztéseket hajtottak végre: -

áttértek a zúzott – szögletes szemcséjű – adalékanyagra,

-

a korrózió-állóságot fokozó adalékanyagokat és bevonatokat alkalmaztak,

-

korszerűsítették a bedolgozást (sima, zárt külső-belső felületeket hoztak létre),

-

termékeik igény szerint elláthatók különleges korrózióvédő belső réteggel is (BKU, GFK, stb.),

-

korszerűsítették a cső- és aknaelemek kötéstechnikáját (lásd: 4.2.3.1. ábra).

A 4.2.3.1.ábra a.) és b.) részlete által bemutatott kötéstechnikák – gördülő- és ellapuló gumigyűrűs tömítések – nem igazolták az elvárásokat, folyamatosan háttérbe szorulnak. A legkorszerűbb kötéseket a cellás gumiprofilos tömítések alkalmazása jellemzi. A cellás gumiprofilok – f-h.) ábrarész – kevésbé érzékenyek a tömítőanyag keménységére. Így a cellás gumitömítésű kötéseknél a tokrepedés is ritkábban előforduló jelenség. (A kötések elkészítésénél előírás az érintkező felületek csúsztatóval való kezelése. Ékes gumiprofilos csőkötésnél elégséges a csap felületét csúsztatóanyaggal kezelni.)

4.2.3.1. ábra: Beton- és vasbeton csövek, illetve aknaelemek vízzáró kötései: a.) gördülő gumigyűrű, b.) ellapuló gumigyűrű, c.) ékes gumitömítés, d.) ékes aknaelem tömítés, e.) kettős ékes aknaelem tömítés, f.) keskeny csapos cellás gumiprofil, g.) széles csapos cellás gumiprofil, h.) keskeny csapos cellás gumiprofil aknához

A kisebb átmérőtartományokban (DN 200-400 mm) a talpas betoncsövek fokozott előretörése figyelhető meg. Ezzel a keresztmetszeti kialakítással – lásd: 4.2.3.2.ábra – olyan különleges beágyazás és tehereloszlás biztosítható, amely a cső teherbírását kedvezően befolyásolja. Az ’’a’’ méretre a DIN EN 1610 tekinthető irányadónak, mely szerint: a = 50 mm + 0,1 DN (illetve NA).

─── 76 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.3.2.ábra: Talpas betoncső alapozása különleges ágyazattal vagy betonlemezzel – MSZ EN 1610 szerint

A fentiekben felvázolt fejlesztések hazai viszonylatban is elindultak, így a magas összenyomódási modulussal rendelkező altalajoknál, a beton- és vasbeton csövek alkalmazása ismét előtérbe kerülhet.

4.2.4. Azbesztcement cső Az azbesztcement csövek fokozatos kiszorulása az ivóvízellátásból maga után vonta, hogy a gyártók újabb fejlesztései a vízelvezetési ágazatot helyezték előtérbe. A csőgyártási technológia adottságai kiváló külső- és belső felületi tömörséget eredményeznek. Ez a korrózióállóságot jelentős mértékben növeli. További előrelépés ezen a területen, hogy a gyártást követően gépi úton felhordható külső- és belső – különleges – korrózióvédő bevonatok is rendelkezésre állnak, a megrendelő igényei szerint. Az AC csövek megbízható kötéstechnikája – lásd: 4.2.4.1.ábra – és színvonalas idomválasztéka a kis települések szennyvízelvezetéséhez jó lehetőségeket kínál a merev-és közepesen merev csőkategóriában.

4.2.4.1. ábra: Azbesztcement csövek kötései: a.) REKA csőkötés, b.) GIBAULT kötés, c.) UNIGOM könnyű: DN 60 – 200 és UNIGOM-S: DN 200-400, d.) EFK-kötés

─── 77 ───



Egyetemi jegyzet

A 4.2.4.1./b ábrán bemutatott GIBAULT kötés hátránya a fém kötőelem korrózió érzékenysége. Ugyancsak a fenti okból, valamint merevségi problémák miatt a 4.2.4.1/c.ábrán látható csőbilincsek elsődlegesen épületen belüli – szabadon szerelt – csatornacsöveknél javasolhatók. Az azbesztcement csőnek – más cement kötőanyagú termékekhez hasonlóan – jelentős utószilárdulása van nedves, párás közegben. Az AC csövek tervezéséhez az ÖNORM B 5062 és a csőgyártók alkalmazási előírásai nyújtanak további információkat. A környezetvédelem szigorodó előírásai miatt az AC csőgyártás megszüntetése és azbesztmentes technológia elterjedése valószínűsíthető.

4.2.5. Műanyag csövek Ebben a fejezetben a műanyag PVC, a PP, a PE és a műgyanta kötőanyagú csöveket tárgyaljuk. A PVC, a PP és a PE cső egyértelműen a hőre lágyuló műanyagok családjába tartozik. Az alkalmazott műgyanta kötőanyag függvényében a további – általában üvegszál erősítésű – csőtípusok lehetnek: hőre lágyulók és hőre keményedők is. A műgyanta kötőanyagú csövek – a hagyományos hőre lágyuló műanyag csövekhez képest számottevően magasabb árfekvésük miatt – elsősorban a rekonstrukciós- és különleges feladatok megoldásánál kerülnek alkalmazásra. A PVC, PP, és PE csövek hőre lágyuló tulajdonsága az alkalmazhatóságot és az élettartamot egyaránt befolyásolja. A fenti csőanyagok alkalmazási hőmérsékleteit a 4.2.5.1. ábra tünteti fel. PP KPE PVC -40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

hőmérséklet [ oC ]

4.2.5.1.ábra: Hőre lágyuló műanyag csövek alkalmazási hőmérséklet tartományai

Az élettartam – feszültség – hőmérséklet összefüggéseket a nyomócsöveknél tárgyaljuk. A bővebb ismereteket igénylők részére javasoljuk a [2] és [15] irodalmak tanulmányozását. A hőre lágyuló műanyag csövek elterjedésével néhány új fogalommal kell megbarátkozni a szennyvízelvezetésben is. Így például a névleges átmérő (NA, LW, stb.) helyett a külső átmérővel (DN, dn) jelölik a méretválasztékot. Különleges figyelmet érdemel a műanyag csövek szokatlanul magas lineáris hőtágulási együtthatója. Ezekkel a problémákkal részletesebben ugyancsak a Nyomócsövek fejezet foglalkozik. A PVC tokos cső a hazai csatornázásban a legelterjedtebb. Minden elképzelhető feladat megoldásához teljes, jól- és könnyen szerelhető idomválaszték áll rendelkezésre. Utótömörödésre hajlamos altalajban és gyengébb minőségű csőágyazatban a rövid tok repedéshajlama növekszik. A PVC cső alacsony külső hőmérsékleten rideggé válik és néhány – a gyakorlatban ritkábban előforduló – vegyi anyaggal szemben mérsékelten ellenálló. A kommunális szennyvízelvezetésben azonban meghatározó jelentőségű.

─── 78 ───



Egyetemi jegyzet

A legújabb kutatási eredmények azt jelzik, hogy a simafalú PVC cső gyártófüggő. A DN 200 mm KG PVC (SN 4) és ULTRA RIB PVC (SN 8) bordázott csővel végzett élterhelési vizsgálatok 5 % alakváltozási értéknél 30 % terhelőerő szórást regisztráltak a különböző gyártók termékei között. A vizsgálatok összefoglaló eredményeit a 4.2.5.2. ábra mutatja be.

4.2.5.2.ábra: PVC csövek összehasonlító alakváltozási vizsgálatának diagramja: a folyamatos vonallal jelölt görbe merevített falú – bordázott – csövet jellemez, a további görbék különböző gyártók által előállított – tömörfalú KG-PVC – csövekre vonatkoznak

A hivatkozott ábrán „B” a tömörfalú próbadarabok nyomóerő-szórását szemlélteti 5% összenyomódásnál (alakváltozásnál). Az „A” érték ugyancsak 5 % összenyomódásnál a létrehozó nyomóerő különbségét szemlélteti, a tömörfalú csőminták átlagértéke és a bordázott csőminta között. Ez a nyomóerő különbözőség összhangban van a tömörfalú és a strukturált falú csövek közötti névleges gyűrűmerevség arányával. (Az 5%-os alakváltozási összehasonlító érték megjelölését az a tapasztalat indokolja, hogy ennél az értéknél az erőtani vizsgálatokban a feszültségek vizsgálata általában mellőzhető.) A gravitációs PVC csatornacsöveket – hazai viszonylatban – jelenleg háromféle gyűrűmerevséggel gyártják. A külső – köz – csatornákhoz D 110 – D 500 mm közötti átmérőtartományban az SN = 4,0 kNm-2 és az SN=8,0 kNm-2 gyűrűmerevségű KG-PVC, a telken belüli – bekötő – csatornákhoz az SN = 2,0 kNm-2 gyűrűmerevségű KA – PVC csövek szerepelnek a kínálatban. Európában a termékválaszték ennél lényegesen szélesebb, az átmérőtartomány és gyűrűmerevségi osztályok tekintetében is. Az átmérőtartomány felső határa 1400 mm. A gyűrűmerevségi osztályok közül érdemes megemlíteni az SN = 0,5 – 0,125 -s kategóriát, amelybe a vékonyfalú, teljes körülbetonozást igénylő – bélés – csövek tartoznak. A PP és a PE csövek elsősorban nyomócsőként ismertek, de a szennyvízelvezetésben is előfordulnak speciális feladatok megoldásánál. Ezt a PVC-nél kedvezőbb környezetbarát tulajdonságuk és a magasabb színvonalú csőkötéstechnika indokolja. A PVC és a PP, továbbá a KPE felhasználási arányainak – a jelenlegihez képest – gyors módosulása valószínűsíthető az igényesebb szennyvízelvezető rendszerek megvalósításakor. Néhány európai országban, illetve azok egyes régióiban a PE csöveket előnyben részesítik a PVC csővel szemben, melyet kizárólagosan provizórikus megoldásként engedélyeznek. Zürich Város mélyépítési előírásait a PE gravitációs csatornacsőként való felhasználására a 4.2.5.3. ábra tünteti fel.

─── 79 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.5.3. ábra: PE csatornacső beépítési előírásai Zürichben. Jelölések: 1 rögzítő kengyel, 2 KPE cső betonágyazat, 3 munkahézag, 4 alsó ágyazat

A csőnek a 4.2.5.3.ábrán látható, 2,0 m-ként 20 × 1,0 mm méretű kengyellel történő lefogása tükrözheti az új csőanyaggal szembeni bizalmatlanságot (hőtágulás). A kengyelek alkalmazásának szükségessége számításokkal nem igazolható, a körülbetonozás miatt a felúszási veszély egyszerűbb és olcsóbb módszerekkel is megoldható. Hazai példaként említhető a közelmúltban DN 200 mm, SDR 17,6 (PN 6) PE csőből Kerepesen, a 30. sz. fkl. út alatt – és mellett – megépült gravitációs szennyvízcsatorna (lásd: 4.2.5.4. ábra). A 4.2.5.4. ábrán bemutatott részlet (rákötések kivitelezése a helyszínen polifúziós hegesztési technológiával készített leágazó idommal) erősen költségtakarékos megoldás. Könnyített kivitelű elektromos kötőelemek felhasználásával – a költségráfordítások kismértékű növekedése mellett – lényegesen biztonságosabb csomópont kialakítására nyílik lehetőség.

4.2.5.4. ábra: Gravitációs PE csatornaépítés előtérben a polifúziós technológiával a helyszínen készített 45°-s leágazó idom

─── 80 ───



Egyetemi jegyzet

Az üvegszál erősítésű műgyanta kötőanyaggal és – általában – kvarchomok adalékanyaggal készült csatornacsöveket az első időszakban tekercselő technológiával, meglehetősen kis falvastagsággal készítették. A beton-, majd később acél sablonokra tekercselt üvegszövet- és a műgyanta felhordás kezdetleges kézi technológiával történt. A kötőanyag poliészter-, vagy kátrány-epoxi műgyanta volt. A csövek illesztésére a 4.2.5.5. ábrán bemutatott kötéstechnikákat alkalmazzák Hazai viszonylatban csak a ragasztás-, majd később a tokos gumigyűrűs kötés terjedt el. A hazai ÜPE csövek a viszonylag magas előállítási költségek miatt szinte kizárólag a rekonstrukciós feladatoknál kerültek alkalmazásra. Az elmúlt években az ÜPE csövek gyártásában jelentős fejlesztések történtek, melyeket ugyancsak, a Nyomócsövek fejezetben ismertetünk.

4.2.5.5. ábra: Üvegszál erősítésű műgyanta csövek kötései: a.) ragasztás; b.) tokos gumigyűrűs; c.) tokos húzásbiztos

A csatornacsövek iránti megnövekedett kereslet a műanyag csőgyártókat hatékony és gyors fejlesztésekre ösztönözte. Ezek közül a jövő szempontjából is figyelmet érdemelnek a merevített falszerkezetek, és a kétcsöves rendszerek. Merevített műanyag csövek készülnek PVC-ből, PE-ből és természetesen a különböző szilárdságú hőre lágyuló műanyagok kombinációjából is. A 4.2.5.6. és 4.2.5.7. ábrákon bemutatott bordázott PVC csatornacsövek a hazai szakmai körökben ismertek.

4.2.5.6.ábra: KD - EXTRA csatornacső metszetben és nézetben

─── 81 ───



Egyetemi jegyzet

A 4.2.5.6.ábrán bemutatott csőtípus DN (NA) 250, 300, 400 és 500 mm-es méretsorral, továbbá minden csatornázási feladat megoldásához szükséges idomválasztékkal rendelkezik. Az Ultra Rib PVC cső (lásd: 4.2.5.7. ábra) 160, 200, 250, 315, 400 és 560 mm külső átmérőben jelölt méretválasztékkal áll rendelkezésre. A bordakialakítás gyártási folyamatát a 4.2.5.8. ábra szemlélteti. Az ismertetett bordás PVC csövek nagy gyűrűmerevséggel rendelkező ígéretes konstrukciók a kis települések számára is. Feltételezhető, hogy a gyakorlati tapasztalatok igazolni fogják a konstrukciókban rejlő lehetőségeket.

4.2.5.7. ábra: ULTRA RIB PVC csatornacső: a.) hosszmetszet és nézet. b.) az erősítőborda részlete

A két bemutatott bordás PVC csatornacső mellett ismeretesek további fejlesztési elképzelések is. Folyamatban vannak termékfejlesztések "takaréküreges" és eltérő fizikai jellemzőjű rétegekből felépített csövekkel (kívül - belül KG-PVC kéreg, közötte habosított műanyag stb.) is. Ezekből néhányat az alábbiakban részletezünk:

4.2.5.8. ábra: ULTRA RIB PVC cső gyártási folyamata: bordakialakítás

A KD-EXTRA PVC csőhöz hasonló felépítésű a RAUVIA – polietilén – bordáscső, melynek részleteit a 4.2.5.9.ábra mutatja be. Az ábrán bemutatott PE cső 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 és 1200 mm névleges átmérővel (DN) áll rendelkezésre. A termékcsalád kiváló idomválasztékkal és speciális aknákkal rendelkezik. A csőrendszernél alkalmazott kettős tok a pontos gyártási

─── 82 ───



Egyetemi jegyzet

méretek, valamint a különleges anyagú és alakú tömítő-profilnak köszönhetően 0,5 bar túlnyomás esetében is teljes vízzárást biztosít, amely hosszútávon is fennmarad.

a.)

b.) 4.2.5.9.ábra: RAUVIA Special PE cső részletei: a.) a cső hossz- és keresztmetszete; b.) a csőfal metszete

A PVC csatornacsövek között kiemelkedő jelentőségű a WAVIHOL nagyátmérőjű csatornacsőcsalád. A cső keresztirányú falszerkezetét a 4.2.5.10.ábra szemlélteti. A falszerkezet kialakítása tehát hosszirányban üreges, melyet a tengelyirányban végigmenő – megfelelően méretezett – bordázat biztosít. A kialakítás előnye, hogy csőfal semleges tengelye egyben szimmetriatengely, vagyis a szélsőszál távolságok egyenlők. Ez erőtani szempontból kedvező, mert a hajlításból keletkező húzó- és nyomófeszültségek a keresztmetszet minden egyes pontjában azonosak.

4.2.5.10.ábra: WAVIHOL nagyátmérőjű tokos-gumigyűrűs PVC csatornacső falszerkezetének keresztmetszete

A fenti takaréküreges csőtípust a DN 630 és 800 mm-es átmérőtartományban forgalmazzák. A gyártási hosszuk igény szerint 3,00 illetve 6,00 m. A WAVIHOL csatornacsövek az SN = 4,0 kNm-2 merevségi osztályba tartoznak. Mint azt már említettük, a PVC csövek kínálatában is megtalálható a rétegelt csőfal szerkezet, melyet vázlatosan a 4.2.5.11. ábra szemléltet.

─── 83 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.5.11.ábra: Rétegelt falú PVC csatornacső Jelölések: 1 külső-,belső PVC kéreg, 2 habosított kitöltő anyag

A rétegelt csőfal gyűrűmerevségét a gyártmánykatalógusok tartalmazzák, a feszültségek csőfal menti megoszlására és a rugalmassági modulusra jelenleg adatok, még nem állnak rendelkezésre. Korábbi előzetes vizsgálatok [47] azt jelzik, hogy a tömör - és a rétegelt falú PVC csőből készült próbatestek szakító vizsgálatainak eredményei között eltérések vannak. Ebben a témakörben további vizsgálatokra van szükség. A simafalú KG-PVC csövek – főleg alacsony hőmérsékleten – közismerten érzékenyek az ütőmunkára és a pontszerű terhelésekre. Elsősorban a fentiekkel szemben nyújt különleges védelmet a JUMBO - csatornacső rendszer, melynek fontosabb részleteit a 4.2.5.12.ábra szemlélteti.

4.2.5.12. ábra: JUMBO - csatornacső rendszer részletei: a.) a KG-PVC és a független PE cső rendszere, b.) védőcső visszahúzása a csőkötésnél, c.) védőcső végleges helyzete a csőkötés elkészülte után;

Jelölések: 1 PE köpenycső, 2 KG -PVC haszoncső

Az ábrán feltüntetett "b" és "te" méreteket a gyártott 150-500 mm-es névleges átmérőtartományokban a 4.2.5.13.táblázat tartalmazza. Az ismertetett csőrendszer előnye: a jó beágyazhatóság és a teljes idom ellátottság, amely a KG - PVC haszoncső alkalmazásából adódik 4.2.5.13.táblázat D [mm] ’’b’’ [mm] ’’te’’ [mm]

150

200

250

300

400

500

7

9

9

12

15

18

74

90

125

132

140

160

─── 84 ───



Egyetemi jegyzet

A kétcsöves (Doppelrohr-System) szennyvízelvezető rendszereket Európában a gravitációs- és a gépi kényszerüzemű hálózatoknál egyaránt alkalmazzák. Szennyezésekre érzékeny területeken, ivóvízbázisok és azok tartalék területeinek keresztezésénél hagyományos csatornázás NyugatEurópa legtöbb országában nem építhető. Szinte minden – régi és új – csatornázási csőrendszer gyártó rendelkezik saját kétcsöves alrendszerrel. Ezeknél a külső- és belső cső is azonos anyagból készül. Ismeretesek a szakirodalomból egyedileg tervezett és épített kétcsöves elvezető rendszerek, a legváltozatosabb csőanyag kombinációkban. Ezek közül az AC és a GFK homogén csőanyagú változatokból több gyakorlati alkalmazást ismertetnek szakirodalmi források. Az utóbbi években a kétcsöves gravitációs- és gépi kényszerüzemű hálózatok fejlesztése a homogén csőanyag – elsősorban a PE, illetve a PP – irányába tolódott el. (A csőanyag azonosságot elsősorban a hőtágulások kezelhetősége indokolja.) A kétcsöves rendszerek kényes pontja a külső- és belső cső megbízható, hosszú élettartamú összekötése. A PE és PP csőrendszerek kötéstechnikájából a 4.2.5.14.ábra mutat be néhány lehetőséget. 4.2.5.14.ábra: Kétcsöves szennyvízelvezető csőelemek kötéstechnikái: a) együtemű tompahegesztett kötés, b) haszoncső tompahegesztett, védő-cső elektrofúziós kötőelemmel, c) haszoncső, mint b) -nél, a védőcső áttoló idommal összekötve;

Jelölések: 1) tompahegesztő berendezés fűtőeleme, 2) befogóállvány szorító hevedere, 3) PE vagy PP védőcső, 4) PE vagy PP haszoncső, 5) távolságtartó, 6) behegesztett centírozó, illetve távolság tartó, 7) elektrofúziós kötőelem, 8) extruder hegesztésű, vagy gumigyűrűs tömítésű áttoló idom.

A külső- és belső csövek összekötésének természetszerűleg számtalan egyéb változata is lehetséges. Ha a tompahegesztő berendezés szorító hevedereit valamilyen oknál fogva a haszoncsőre kell felerősíteni, akkor a tompahegesztés nagyobb helyigényét a védőcső speciális összekötésével lehet megoldani. A csövek összekötése és a távolságtartók rögzítése – a külső-, vagy belső csőhöz – a technológiai folyamatok alapos ismeretét és átgondolását igénylik. A dupla csöves elvezető rendszerek rendkívül költségigényes megoldások és csak magas színvonalú kivitelezéssel biztosítják az elvárt eredményt. ─── 85 ───



Egyetemi jegyzet

4.2.6. Polimer beton cső A polimer-betonelemek a felszíni vízelvezető rendszerekben, a speciálisan agresszív szennyvizek elvezetésében és közmű-rekonstrukciós feladatokban bizonyították előnyös tulajdonságaikat. Az epoxi- és poliészter gyanták széleskörű elterjedésével: -

kis súlyú,

-

nagy nyomószilárdságú,

-

különleges vegyszer- és fagyállóságú, továbbá

-

jelentéktelen vízfelvételű

-

vékonyfalú betonszerkezetek előállítására adódtak lehetőségek.

A csatornázásban az elemgyártók új fejlesztései a vékonyfalú csatornacsövek és a belső zsaluzatként – körülbetonozással – alkalmazható kéregelemek felé irányultak. A polimer-beton technológia közismert. A gyártástechnológia közel áll a vékonyfalú betonelemek gyártásához. Ennek ellenére hazai gyártású csövek, kéreg- és egyéb csatornázási elemek nem állnak rendelkezésre. A külföldről behozható termékek súlyos tehertétele a költséges szállítás.

─── 86 ───



Egyetemi jegyzet

4.3. Nyomócsövek A nyomócsövek területén is jelentős fejlesztések történtek az elmúlt évtizedben, bár ezek közel sem olyan látványosak, mint a gravitációs rendszereknél. Az alábbiakban összefoglaljuk nem azonos mélységben): -

az öntöttvas-,

-

az acél-,

-

a vasbeton- és

-

a műanyag

nyomócsőgyártás és fejlesztés fontosabb ismérveit.

4.3.1. Öntöttvas cső A gravitációs csöveknél jelzett gömbgrafitos öntöttvas (GÖV) falszerkezet a nyomócsöveknél is általánossá vált. A korábban nagyszámú európai gyár-, és a gyártókapacitások centralizációja a termékek egységesítését is maga után vonta. Az MSZ EN 545 az ivó- és tüzivíz ellátó rendszerekhez egységesítette a GÖV öntvény nyomócső és idomrendszert. A GÖV nyomócső DN 60 - DN 200 átmérőtartományban, tyton tokos-, vagy fíx karimás kötéssel, és teljes körű idomellátással szériatermék. Vízellátási célokra a belső felületen gyárilag felhordott cementhabarcs béleléssel készül. A külső felületen a legkülönbözőbb összetételű korrózió- és mechanikai védelmek szerepelnek a gyártók kínálatában. A leggyakoribb bevonati rendszerek a zink-, a bitumen-, a műgyanta és ezek kombinációi. Külső mechanikai védelemként gyári betonköpenyt is alkalmaznak. A külső bevonati rendszerek sérülés érzékenyek, melyet a megvalósítás folyamatában szem előtt kell tartani. A tokos kötés kiegészítő elemekkel húzás-biztossá tehető, és így a cső- és az ágyazat közötti súrlódási tényező függvényében 2-3 db tokos kötés rögzítésével a kitámasztó betontömbök beépítése mellőzhető. Egy ilyen húzásbiztos csőkötés részlete a 4.3.1.1. ábrán látható.

4.3.1.1. ábra: Húzásbiztos csőkötés (öntöttvas cső)

─── 87 ───



Egyetemi jegyzet

A GÖV. csövek szerelése nem szerszámigényes, a legfontosabb célszerszám DN 125 mm csőméret felett az összehúzó szerkezet.

4.3.2. Acél cső Az acél nyomócsövek a különböző gyártási eljárásokkal szinte korlátlan átmérőtartományban készíthetők. A korszerűség ezeknél is a réteges csőfal-szerkezet kialakításában jelentkezik. A belső korrózióvédelem ennél a csőtípusnál is gyárilag felhordott 10-15 mm cementhabarcs bevonat. A külső felületen a legmagasabb fokú korrózió védelmet az extrudálással felhordott PE (polietilén) bevonat képezi (lásd: 4.3.2.1.ábra).

4.3.2.1. ábra: Szerelésre előkészített csővég, a bevonati rétegek feltüntetésével és az A-C távolságok méreteinek DIN 30670 szerinti feltüntetésével: Amax=150 mm; B=50 mm; Cmax=100 mm.

A bemutatott technológiával DN 100-400 mm mérettartományban standard termékek állnak rendelkezésre [12]. A rétegelt falú acélcsövek összekötésére négy lehetőség kínálkozik: -

tokos kötés (DN 100-300 mm között),

-

hegesztés egyenes illesztéssel,

-

hegesztés tokos kialakítással és

-

gyári karimás kötés fix-, vagy laza karimával.

A tokos kötés elkészítésének részletét a 4.3.2.2.ábra mutatja [12].

4.3.2.2.ábra: Acélcső tokos kötésének szerelése

─── 88 ───



Egyetemi jegyzet

Az egyenes és a tokos hegesztés sémáját a 4.3.2.3. ábra szemlélteti.

4.3.2.3. ábra: Acélcső hegesztett kötései: a.) tompahegesztés; b.) tokos hegesztés (t és f méreteket a DIN 2460 rögzíti)

A csőkötések védelmét – a korrózióvédelem folytonosságát – hőkezeléssel felhordott zsugorfólia biztosítja. A belső cementhabarcs mintegy 15 mm széles folytonossági hiányára a szakirodalom [12] az öngyógyulást, a fokozott karbonizációs folyamatot jelöli meg. A nagyobb bújható szelvényeknél természetszerűleg a habarcs folytonossága emberi beavatkozással biztosítható. A fentiek szerint megújult acélcső kiváló alternatíva a gáz-, és a vízellátásban egyaránt.

4.3.3. Vasbeton cső A vasbeton a nyomócsövek hazai gyártása és alkalmazása nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket. A gördülő gumigyűrűs kötés, az acélbetétek kis betontakarása miatti nem kielégítő korrózióvédelme, az építés nehézségei mind az alkalmazás ellen szólnak. Mindezek ellenére vannak törekvések, amelyek a vasbeton nyomócső rendszer megújítását célozzák. A fejlesztések csőkötésre, az acélbetétek korrózióvédelmének fokozására, és csőfal belső érdességének javítására egyaránt kiterjednek. Hazai viszonylatban több 10,0 km nagy átmérőjű távvezeték létesült vasbeton csőből, amelyeknek – tekintettel a mintegy 30 éves élettartamukra – a rekonstrukcióját nagy valószínűséggel a közeljövőben meg kell oldani.

─── 89 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4. Műanyag csövek A nyomócsőként alkalmazott műanyag csövek: -

hőre lágyuló és

-

hőre keményedő

csoportokba sorolhatók. A hőre lágyuló műanyag csövek csoportjába: -

a polietilén (PE 1 ),

-

a polipropilén (PP) és

-

a kemény poli (vinil-klorid) (PVC)

anyagú gyártmányok sorolhatók. A hőre lágyuló – termoplaszt – műanyagok melegítés hatására meglágyulnak, majd bomlás nélkül megolvadnak. Szerkezeti jellemzőjük, hogy óriási láncmolekulákból épülnek fel, amelyeket másodlagos kémiai kötések kapcsolnak össze. Előállításuk polimerizációval történik. A polimerlánc tulajdonságai adalékanyagokkal módosíthatók. Az alapmonomerhez lágyítókat, stabilizátorokat és töltőanyagokat is adagolnak. A csöveket extrudálással, az idomokat – általában – fröccsöntéssel állítják elő. A PE cső extrudáló berendezésének elvi sémáját a 4.3.4.1.ábra szemlélteti.

4.3.4.1.ábra: PE cső extrudersor elvi kialakítása és egységei Jelölések: 1 meghajtó szerkezet, 2 súlymérő adagoló, 3 csigaház és vezérlőegység, 4 extruderfej, 5 vákuumos hűtő- és kalibráló, 6 ultrahangos falvastagság kalibráló, 7 hűtő, 8 lehúzó

Az ábrának megfelelően a PE granulátum az adagoló tölcsérből a fűtött csigaházba kerül, ahol képlékeny állapotba jut. A csiga a lágy anyagot keverés és tömörítés mellett az extruder szerszámba továbbítja. Az anyag átsajtolódik a körgyűrű formájú extruderfejen, melynek konstrukciója jelentős befolyással van a PE cső falának struktúrájára. Itt felveszi az alakját, de méretét a kalibráló szerkezet adja meg. A kalibrálás történhet túlnyomással és vákuummal. A kalibrálással egyidejűleg a hűtési folyamat is elkezdődik és folytatódik a hűtővályúban. A hűtésszabályozás alapelve, hogy a lehúzó-szerkezetbe kerülő cső belső felületi hőmérséklete a 85 °C-t nem haladhatja meg. A lehúzószerkezet után a darabolás, vagy a tekercselés művelete következik. A műanyag csöveknek – mint építőanyagoknak – kedvező tulajdonsága:

1

-

a csekély önsúly,

-

a kiváló vegyszer- és korrózióállóság,

-

a könnyű megmunkálhatóság és

-

a hosszú élettartam.

A PE csövek korábbi megnevezése – évtizedeken keresztül – KPE volt.

─── 90 ───



Egyetemi jegyzet

A csövek várható élettartama: 50 év, ha az igénybevételek hatására a falfeszültség nem lépi túl az anyagra vonatkozó redukált – megengedett – feszültséget, a hőmérséklet pedig a 20° C -t. A műanyag csövek méretezése tehát "háromdimenziós" feladat, eltérően a hagyományos építőanyagoktól. További közös jellemzőjük, hogy a tartós napsugárzás – UV sugárzás – hatására bomlást szenvednek. A felsorolt anyagok közül a PP csöveket nagyobb hőfokú közegek szállításáras alkalmazzák. Ezeket elsősorban a nagyobb hőterhelésű üzemekben és a szennyvíztisztító telepeken belül, technológiai csővezetékként használják. A PVC nyomócsövek ragasztott (D 16-110 mm között, PN 10 nyomásfokozatra) és tokos gumigyűrűs (D 90-450 mm között, PN 6, PN 10 és PN 16 bar nyomásfokozatra) kötésekkel rendelkeznek. A tokos (PVC KM) nyomócsöveket gyakran alkalmazzák, a segédeszközt nem igénylő gyors szerelési lehetőségek miatt. A felnyíló csőkötés miatt a húzóerők felvételéről kitámasztó betontömb-, vagy bilincsek beépítésével kell gondoskodni. A legáltalánosabban alkalmazott nyomócső a PE, ezért ezt a csőrendszert részletesebben ismertetjük. A polietilén csövek alapanyagát – a PE granulátumot – az etén polimerizációjával állítják elő. Az etén (C2H4) telítetlen szénhidrogén, szobahőmérsékleten és légköri nyomáson gáz halmazállapotú. A polimerizáció folyamata fém katalizátor jelenlétében közepes- (PHILLIPS-eljárás), vagy alacsony (ZIEGLER-eljárás) nyomáson megy végbe: KATALIZÁTOR

n × (CH2 = CH2)

——————►

(–CH2 – CH2–) × n

MONOMER

POLIMER

A polimerváz szerkezete módosítható más monomer beépítésével, azaz kopolimerizálással. A TVK által gyártott alapanyag HEXÉN-1 (C6H12) molekulákat is tartalmaz, tehát COPOLIMER. A különböző alapanyagokból készült csövek szabványos jellemzésére az MRS érték szolgál, amely MPa-ban a legkisebb elvárt szilárdságot jelenti (lásd: 4.3.4.2. táblázat). 4.3.4.2. táblázat ALAPANYAG CSÖVEK OSZTÁLYBA SOROLÁSA

PE 80 PE 100

MRS 8 MRS 10

A III. generációs granulátomok nagyobb szilárdsággal rendelkeznek, így az azonos nyomásfokozatú csövek vékonyabb falvastagsággal állíthatók elő ebből az anyagból. Alkalmazásuk – általában – a 10 bar-t meghaladó üzemi nyomású rendszereknél célszerű. A továbbiakban – célszerűen – a PE 80-as anyagból gyártott csövekkel foglalkozunk. A 4.3.4.3.táblázat a PE 80-as és PE 100-as anyag fizikai jellemzőit tartalmazza. A rugalmassági modulus értéke időben nem állandó, a táblázat a kezdeti- (rövid időtávú) és az 50 éves élettartamhoz (hosszú időtávú) tartozó értékeket tünteti fel.

─── 91 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.3. táblázat A PE FIZIKAI JELLEMZŐI TULAJDONSÁG

MÉRTÉKEGYSÉG

sűrűség: húzószilárdság szakítószilárdság szakadási nyúlás rugalmassági rövid időtávú modulus hosszú időt. keménység lineáris hőtágulási együttható folyási index (MFR)

kg/m3 MPa MPa % MPa MPa Shore-D 1/K

JELLEMZŐ ÉRTÉK PE 80 PE 100 930-950 960 19,3 25 33,0 37 >350 >350 >690* >900* 200* 300* 60 59 2×10-4 1,3×10-4 0,2 -1,4

gr/10 min, 190°C, 5kg * Erőtani számításokhoz alkalmazható elméleti értékek, pontos adatok a csőgyártóktól szerezhetők meg.

4.3.4.4.ábra: PE cső méretező jelleggörbéi

A feszültség - hőmérséklet összefüggésekre 50 éves tapasztalatok nem állnak rendelkezésre. Ezért ezeket a:

─── 92 ───



lg t = A +

Egyetemi jegyzet

B C + lg σ T T

alakban felírható, extrapolációs egyenlet segítségével határozzák meg. A képletben: t = idő [h], T = hőmérséklet [K], σ = feszültség [Nmm-2] és A,B,C = kísérleti, ill. anyagállandók. Az anyagállandókat az Arrhenius-formula alapelvének felhasználásával számítják. (Magasabb hőmérsékleten végzett rövid időtartamú kísérletek eredményeiből következtetnek az alacsony hőmérsékletre és a hosszú időre.) Ezekhez 170, 1000 és 10000 órás kísérleteket végeznek. Az eredményt a 4.3.4.4.ábra szemlélteti. Az ábra alapján látható, hogy 5,0 Nmm-2 megengedett – más szóhasználat szerint: redukált, vagy összehasonlító – feszültség valamint az 50 év időtartam és a 20°C hőmérsékleti görbe között egy „n” biztonsági tényező van beiktatva, melynek korábbi értéke: n=

6,9 = 1,38 5

(A fentebb megjelölt biztonsági tényező az alapanyagok fizikai tulajdonságainak kedvező változásai miatt később 1,60 körüli értékre módosult.) A fenti összefüggések alapulvételével az ISO (International Standardization Organization) Technical Commitee 5/SC 6 albizottságában állapodtak meg a műanyag csövek külső átmérőjében. A falvastagságok – a nyomásfokozat függvényében – az egyszerűsített Kazán-formulával:

σv =

P dm ⋅ 10 2e

kerültek meghatározásra. A képletben: σv

=

megengedett feszültség [Nmm-2]

P

=

belső nyomás [bar],

dm

=

a cső középátmérője [mm],

e

=

a falvastagság [mm]

A fenti alaphelyzet az MSZ EN 12201-2:2003 szabvánnyal megváltozott, mert az „n” biztonsági tényező értékét 1,25-re csökkentették, és ebből határozták meg az új falvastagságokat 4-féle alapanyag (PE 40, 63, 80, 100) függvényében. Ennek megfelelően a megengedett feszültség értéke a PE 80-nál 6,3 Nmm-2, a PE 100-nál 8,00 Nmm-2-re növekedett. A fentiek miatt a csőstatika vonatkozó egyes kérdései további elméleti megfontolásokat igényelnek [47]. A PE csővel a világ különböző pontjain elvégzett húzókísérletek azt jelzik, hogy az előzőekben lehatárolt megengedett feszültséghez képest kb. 2,5-szeres értékeknél következik be a szakadás, kb. 400 - 600 %-s szakadási nyúlás mellett (lásd: 4.3.4.5.ábra). Az ábrát elemezve az alábbiak állapíthatók meg PE 80 alapanyagból készült csöveknél: -

A 3,0 Nmm-2 értékig a Hooke törvény maradéktalanul érvényes és alkalmazható.

-

A 6,5 Nmm-2 feszültségig az elasztikus modell dominál. Ezen határértékig a Hooke törvény – a feszültségek arányosak a megnyúlásokkal – alkalmazható. A jelzett feszültség értéket határ-feszültségként kezelve és a csőre ható terheket biztonsági tényezővel számolva a PE cső megfelelő biztonsággal kezelhető. A jelenleg használatos 5,0 Nmm-2

─── 93 ───



Egyetemi jegyzet

megengedett feszültséghez mintegy 2 %-s alakváltozás tartozik. A megengedett feszültség elvén alapuló méretezési eljárás a biztonság megítélésének kérdésében nem korszerű. -

Az „A” ponttól a Hooke törvény a PE csőre és csőanyagra nem alkalmazható.

-

A „B” ponttól a csőanyag teljesen viszkózus tulajdonságokkal rendelkezik és a kisebb terhelésnövekedéshez is nagy – az előzőekhez képest két-háromszoros – maradandó alakváltozások lépnek fel.

-

A „C” pont a hagyományos értelemben vett szakadási határállapot, amelynek elérése után az anyag teherviselő képessége megszűntnek tekinthető. Ezt követően a külső terhelés növelése nélkül is több 100 %-s maradandó alakváltozás lép fel a szakadás bekövetkezéséig.

4.3.4.5.ábra: Különböző csövekből kivágott szakító próbatestek vizsgálati eredményei (150 vizsgálat átlaggörbéje, készült az M + T Kkt. K+F tevékenységében.)

A fenti sajátosságok a műanyagok fizikai tulajdonságaiban járatlan szakemberek és a csővezetékek tulajdonosai számára veszélyeket hordoznak. A 4.3.4.5.ábra világosan mutatja, hogy a PE cső hosszabb-rövidebb távon jelentősen túlterhelhető. Természetesen a megengedett feszültség ─── 94 ───



Egyetemi jegyzet

túllépése – tételezzük fel változatlanul a 20°C hőmérsékletet – az élettartam csökkenését eredményezi, melynek közgazdasági következményei ismertek. Hasonló következménnyel jár a 20°C túllépése is. A magas hőmérséklet különösen veszélyes lehet, és a PE cső akár néhány nap alatt képes teljesen elöregedni, illetve tönkremenni. A háromdimenziós méretezésben a csővezeték időszakos túlterhelésének hatásai az élettartam során összeadódnak.

Megemlítjük még, hogy a PE csövek alkalmazása során két további speciális tényező elemzése nem mellőzhető. Közismert a PE cső magas hőtágulási együtthatója, amely nagy megnyúlásokat, vagy ezek meggátlásával belső feszültségeket hoz létre. A Δt hőmérsékletváltozás, a csőhossz és az „L” hosszváltozás összefüggéseit a 4.3.4.6.ábra mutatja be. A nagyságrendek érzékeltetése céljából megjelöltük az ábrán, hogy 60°C hőmérsékletváltozáshoz (Δt) – például: 0°C hőmérsékleten fektetett cső és állandó 60°C hőmérsékletű szállított közeg –, 10,0 méter csőhosszon; 120 mm hosszváltozás tartozik.

4.3.4.6 .ábra: PE cső hosszváltozása a hőmérséklet függvényében

A PE – és más műanyag – csövek értelmezéséhez néhány új fogalmat kell megismerni. Ezek az alábbiak: A szabványos méretarány:

SDR =

A csősorozat:

S=

dn en

d n − en SDR − 1 = 2 ⋅ en 2

A fenti képletekben: dn

=

névleges külső átmérő [mm],

en

=

névleges falvastagság [mm]

A gyűrűmerevség:

SN =

E⋅I d n3

ahol: E

=

rugalmassági modulus

I

=

inercianyomaték: I =

3 1,0 ⋅ e min 12

Mivel a PE csőnél hosszú- és rövididejű rugalmassági modulus létezik, a gyűrűmerevség is idő – élettartam – függő. ─── 95 ───



Egyetemi jegyzet

A PE csövek méretválasztéka D 20-tól D 1600 mm-ig terjed. Ezek adatait, a már hivatkozott MSZ EN 12201-2:2033 szabvány tartalmazza. A csöveket szálban – általában 6, 12, 18 m hosszúságban – illetve hazai viszonylatban D 160 mm átmérőig tekercsben gyártják. A tekercsek az átmérő függvényében 100 - 300 m csőmennyiséget tartalmaznak. A PE csövet az egyedülállóan sokoldalú kötéstechnika jellemzi (lásd: 4.3.4.7. ábra). A csővezeték átmérője, funkciója, a hálózati hossz, az építési körülmények valamint a kivitelező technikai felkészültsége ismeretében válaszható ki az optimális kötésmód.

4.3.4.7.ábra: PE csőkötéstechnikák: a.) tokos (rövid és hosszú), b.) alumínium feszítőcsatos gyorskötő, c.) lazakarimás hegesztőtoldatos, d.) fűtőszálas – elektromos – hegesztő idom, e.) tompahegesztés, f.) extrudációs hegesztés (nyomó-csöveknél nem javasolt)

Az ábrán az egyes csőkötések mellett feltüntettük a jelenlegi alkalmazási lehetőségekhez tartozó csőátmérőket. A PE csőkötések között említeni kell még a tokos- vagy polifúziós kötést is, melyet a gáziparban széles körben alkalmaztak és alkalmaznak DN 110 mm mérethatárig. Ennek részletes ismertetésétől eltekintünk, mert ezzel az eljárással a vízi-közmű építésben a munkahelyi tapasztalatok nem kedvezőek. Szükséges megjegyezni, hogy a gázipari csővezetékek igénybevétele a belső nyomásértékre egyértelmű biztonságtechnikai okok miatt korlátozott. Ezen kívül a gáz – mint légnemű anyag – bizonyos korlátok között következmények nélkül összenyomható, a csővezetékben a szállítás során tranziens folyamatokkal számolni nem kell. Ezzel szemben a víz, mint szállított közeg dinamikus hatásokkal terhelt, melynek szorzótényezője akár az 1,3 értéket is elérheti. Az ivóvíz csővezetékeken nem ritka jelenség a 6-7 bar üzemi nyomás és a külső terhek – föld, jármű, stb. – a fektetési mélység függvényében 1,5-3,0 bar belső nyomással egyenértékű falfeszültségeket ébresztenek. Ezért a gázvezetékkel szemben az ivóvízvezeték lényegesen magasabb terheket kap, amely a csőkötésben is nagyobb biztonságot igényel. Célszerűségi okokból a PE csőkötéseket az oldhatóság alapján rendszerezve ismertetjük. Oldható kötés létesíthető: -

a mechanikus gyorskötőkkel (szorítókötés),

-

a tokos csőkötéssel és

-

a karimás kötéssel.

─── 96 ───



Egyetemi jegyzet

A szorítókötésekből többféle típus ismert és elterjedt, mivel a polietilén csövek egyesítésének ez a legegyszerűbb módja. Gazdaságosan alkalmazható a több száz méter hosszúságú csőtekercsek összekötésére. Ezek átmérőtartománya egybeesik a tekercselhetőség határával, amely D 160 mm. Hazai viszonylatban a gyorskötőket D 110 mm méretig alkalmazzák. A kötőelemek változatos kialakítással készülnek. Alkalmasak a PE- és acél csövek összekötésére is külső-, vagy belső menettel. A kötés szerkezeti felépítését a 4.3.4.8.ábra tünteti fel.

4.3.4.8.ábra: PE szorítókötés metszetben és nézetben: 1 PE cső, 2 szorítócsavar, 3 szorító gyűrű, 4 tömítő gumigyűrű, 5 csatlakozó rész, 6 külső menet acélcső csatlakoztatásához.

A különböző gyártmányoknál vannak kisebb eltérések a szerkezeti kialakításban. Ezek általában nem lényeges különbségek. Lényeges különbségek vannak viszont a különbségben, melyek az árral arányosak. A mechanikus szorítókötések polietilénból, polipropilénből illetve fémből vagy fémes alkatrészek felhasználásával is készülhetnek. Az azonos élettartam-, illetve viselkedés a külső- és belső igénybevételekkel szemben, a csővel homogén anyagú gyorskötőkkel valósítható meg [15]. A mechanikus kötőidomok előnyei; a gyors szerelhetőség, eszközigénye nem jár költséges beruházásokkal.

4.3.4.9. ábra: Gumigyűrűs tömítésű – tokos – kötőidomok: a.) áttoló karmantyú, b.) üzemben felhegesztett hosszított tok

A tokos kötés a hazai polietilén vezetéképítésben kevésbé alkalmazott és ismert megoldás. Gyors építési igény esetén praktikus kötésfajta. A 4.3.4.9.ábra két lehetséges tok kialakítást mutat be. A b.) ábrarész hegtoldatos – hosszított – toktípusát üzemi körülmények között, a gyártóműben hegesztik fel a csővégre. Tömítésként kettős ajakos gumigyűrűt alkalmaznak. A tokok a csővel analóg nyomásfokozatokban készülnek. Hátrányuk a szorítókötésekkel szemben, hogy felnyíló kötést hoznak létre, bár a nagy csőszál hosszúság miatt csak 1-2 tokot kell húzásbiztos bilinccsel, vagy idommal ellátni. Nyomóvezetékeknél technológiai okok miatt is – szerelvények csatlakoztatásához – szükséges karimás kötések beiktatása a rendszerbe. A PE csövekhez a legelterjedtebb a hegesztőtoldatos lazakarimás kötés (lásd: 4.3.4.10. ábra). A hegesztőtoldat rövid és hosszított kivitelben készülhet. Építés-helyszíni munkáknál a hosszított idomok előnyösek. Ezek a tompahegesztés mellett elektromos hegesztéssel is köthetők a csővéghez.

─── 97 ───



A 4.3.4.10. ábrán bemutatott rövid kivitelű között ajánlható.

Egyetemi jegyzet

hegesztőtoldat felhegesztése üzemi körülmények

Kisebb átmérőkhöz (D 160 mm-ig) lazakarimás szorítókötések is rendelkezésre állnak. Ezek a helyszíni szerelésnél előnyösek, a szorító részében adódó 0 - 15 mm-es állítási lehetőség miatt.

4.3.4.10. ábra: Hegesztőtoldatos lazakarimás csőkötés

A karimás kötések hátránya – illetve problémája – a karima és a csavarok korrózióérzékenysége. A kötések vízzáróságát az összeszerelés szakszerűsége nagymértékben befolyásolja. A PE csővezetékek oldhatatlan kötésfajtái: -

a tompahegesztés,

-

az elektromos – fűtőszálas – hegesztés és

-

az extrudációs hegesztés.

A fentiek között a legáltalánosabb és leggazdaságosabb kötésforma a tompahegesztés. A módszer lényegét – a folyamat elvi sémát – a 4.3.4.11. ábra mutatja be. A részletes technológiát, a hegesztési paramétereket – általában gázipari – technológiai utasítások foglalják össze. A hegesztés nyomás - idő viszonyainak elvi sémáját a 4.3.4.12. ábra mutatja be. A p - t értékek egyrészt a cső geometriai méreteitől, másrészt a cső alapanyagától függő tényezők. A tompahegesztő berendezések: üzemi-, állványos munkahelyi- és állvány nélküli (árokhegesztő) típusokban állnak rendelkezésre. Ezek mindegyike lehet: -

manuális-,

-

félautomata- és

-

automata-

üzemű, a kezelőnek a hegesztés folyamatában betöltött szerepe alapján.

─── 98 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.11. ábra:A tompahegesztés egyszerűsített sémája: a.) csővég előkészítés: merőlegesítés, és hántolás: gyalulással, b.) dudorképzés és a csővég felmelegítése, c.) kötés létrehozása varratképzéssel

4.3.4.12. ábra: A tompahegesztés elvi nyomás - idő diagramja (MRS 8 anyagnál); Jelölések: A.) csővégek felmelegítése és olvadékgyűrű képzés, B.) csővégek illesztése és összehegesztése: a.) csővég felmelegítés, b.) olvadékgyűrű képzés, c.) hőntartás, d.) fűtőtükör kiemelés, e.) csővégek illesztése, f.) pihentetés (lehűlés), g.) a cső kiemelése a berendezésből, h.) a csőszál vontatásának erő szükséglete.

A szabászati módszerekkel készülő idomok gyártásához manuális- és félautomata üzemi berendezéseket használnak D 20 - 1200 mm mérettartományokban. Az állvánnyal összeépített hegesztőgépek: manuál-, félautomata- és automata rendszerben D 90 - 630 mm csőméretekhez állnak rendelkezésre. Egy ilyen – automata – D 315 csőméretig hegesztő berendezést a 4.3.4.13. ábra mutat be.

─── 99 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.13. ábra: Automata – állványos – tompahegesztő berendezés (Fusion)

Az állvány nélküli – árok – hegesztő berendezéseket D 630 - 1400 mm csőméretekhez használják. Ezek csak manuális üzemmódban állnak rendelkezésre. A tompahegesztés megfelelőségét, a varratdudor reprezentálja (lásd: 4.3.4.14. ábra). A dudor „K” – átmérőtől és falvastagságtól függő – méreteit előírások rögzítik, a falvastagság közepén mérhető úgynevezett csont szélességgel együtt. A jó minőségű manuális hegesztés varratának alakja a 4.3.4.14.ábrával egyező. A varratdudor enyhe szív alakú, a varratnyereg jól kirajzolódik.

4.3.4.14. ábra: Varrat alak manuális hegesztésnél

Az automata-hegesztésnél a csont - rés keskenyebb, a dudor kívül-belül összeolvad, és félkör alakot vesz fel. A vízi-közműveknél ez kedvezően befolyásolja a hidraulikai viszonyokat a csőben. Hazai viszonylatban több funkciójú és típusú berendezés áll rendelkezésre, D 630 mérettartományig. Az automata berendezések megjelenésével a tompahegesztés az egyik legmegbízhatóbb kötésformává vált. Egyenletesen jó minőségű varratok készíthetők a kezelőszemélyzet ellenőrző tevékenységével. Az automata gépek az elkészült hegesztésről bizonylatot készítenek, amely az összehegesztett csövek- és a hegesztés adatait tartalmazzák. A fentieken túlmenően az elkészült hegesztést is minősítik. Az automata gépek ismérvei az alábbiak: -

A tükör kiemelése emberi beavatkozást nem igényel, automatikus.

-

Az elkészült hegesztés folyamatát dokumentálja, és bizonylatot készít.

-

A hegesztési művelet a cső behelyezése nélkül nem szimulálható.

A félautomata gépek nem bizonylatolják és minősítik a hegesztést, de a varratminőség szempontjából kényes műveleteket szabályozzák – hőmérséklet és nyomáshatárok beállítása – illetve automatizálják (tükörkiemelés). ─── 100 ───



Egyetemi jegyzet

Igényes hegesztési feladatokhoz célszerű az automata gépeket előnyben részesíteni. Alacsony nyomású rendszereknél félautomata – esetleg a manuális – berendezések is alkalmazásra kerülhetnek. Az elektromos – fűtőszálas – hegesztés egy speciális idommal, az úgynevezett elektrofittinggel létrehozott csőkapcsolat (lásd: 4.3.4.15. ábra). Széles átmérő tartományban; D 20 - 630 mm alkalmazható. A kötőelemek költsége és a csővégek megengedett ovalitása, illetve ezek kiküszöböléséhez szükséges berendezések kezelhetősége miatt D 315 mm csőméret felett ennek a kötéstechnikának leginkább csak a hibaelhárításban van létjogosultsága. A hegesztés folyamata ennél a kötésnél is automatizált. A kezelő szerepe a hegesztési felületek – csőpalást – előkészítésében (oxidrétegének eltávolításában) fontos. Ez a művelet a tökéletes hegesztés előfeltétele. A kötés megfelelő elkészítését a célszerszámok és a segédeszközök – merőlegességet biztosító vágóeszköz, csőhántoló, csőkaparó, központosító befogóállvány – szakszerű alkalmazása biztosítja. A korszerű kötőelemek, illetve a hegesztő berendezések vonalkóddal és lézerleolvasóval vannak ellátva.

4.3.4.15. ábra: Elektrofúziós hegesztésű csőkötés elvi metszete

A hegesztő berendezések működése teljesen automatizált. A létrehozott kötés – megfelelő előkészítés esetén – rendkívül biztonságos. A hegesztő berendezések közül azokat a típusokat célszerű előnyben részesíteni, amelyek különböző gyártmányú kötőelem meghegesztésére is alkalmasak. A kötőelemek lehetnek fedett-, vagy nyitott fűtőszálasok. Általában a fedett fűtőszálas idomok használata kedvezőbb. Egyes gyártmányok csak építéshez-, mások – a közbenső határolóelem hiányában – építéshez és javításhoz is alkalmasak. Az elektromos kötőelemek PE 80 és PE 100 anyagból, SDR 11, továbbá SDR 17 szabványos méretaránnyal készülnek. Vannak könnyű, úgynevezett csatornaépítő és épületgépészeti termékek is. Az elektrofúziós kötőelemeket és az összekötendő csővezetéket, szilárdsági-, továbbá hegeszthetőségi szempontból össze kell hangolni. Az elektrofúziós kötéstechnika kiválóan alkalmas a különböző MRS számú – például: MRS 8 és MRS 10 – csövek összekötésére. A kötőelemnek minden esetben a magasabb MRS számhoz kell igazodnia. A polipropilén csövek kötésmódjai lényegében – és elviekben – a polietilén csövekével azonos. Az előzőekben tárgyalt szorítókötések teljesen azonos módon használhatók fel. A karimás kötések hegesztőtoldata természetesen a csövekkel homogén anyagú legyen. (A PP és PE egymáshoz tompahegesztéssel és elektrofittinggel sem köthető!) A PE csövekhez PE és PP megcsapoló-hidak és különböző idomok állnak rendelkezésre, melyek a nyomócsőrendszerek fontos kellékei. Az oldhatatlan kötések csoportjából a tompahegesztés a polipropilén csövek esetén is reális és gazdaságos alternatíva. A hegesztés paraméterei természetszerűleg nem egyeznek meg a PE csőre vonatkozókkal.

─── 101 ───



Egyetemi jegyzet

A KM PVC nyomócsövek gyárilag tokos kialakításúak. A tokot az extrudálási folyamat végén, a vastagított falú csőszakaszon alakítják ki. A tömítésként alkalmazott – ajakos – gumigyűrű profilja gyártóként eltérő, de általában gyárilag behelyezett. A KM PVC csövek kötésére gyakorlatilag a tok az egyetlen – reális – alternatíva. (A sima végű PVC nyomócsövekhez D 63 mm-ig a polietilén csöveknél ismertetett szorítókötések egyes típusai egy fém belső szorítógyűrű beiktatásával alkalmazhatók.) A karimás kötés az úgynevezett F és E-idommal alakítható ki, melyeket a 4.3.4.16. ábra szemléltet.

4.3.4.16.ábra: PVC karimás idomok: a.) tokos kötőelem PVC - E, b.) sima végű kötőelem PVC - F

A KM PVC csövek idomellátottsága kiváló. A cső tokos alaprendszeréhez igazodva az idomok is tokkal illeszthetők. A rákötések kialakításához rendelkezésre állnak különféle PVC és fém megcsapolóhidak, általában mechanikus kötésekkel. Az üvegszállal erősített rétegelt falszerkezettel előállított cső, a hőre keményedő (duroplaszt) műanyagok családjába tartozik. A kísérleti gyártások mintegy 35 éve a hazai próbálkozásokkal egyidejűleg kezdődtek. Az első csövek az egész világon manufakturális – kézi tekercselő – módszerekkel készültek. Az előállításhoz a kiinduló anyag a telítetlen poliészter gyanta, mint kötőanyag, folyamatos üvegszálak, továbbá töltőanyag, amely – általában – jól graduált, nagyszilárdságú előkezelt kvarchomok. Az előállított falszerkezet rétegelt, melyet a 4.3.4.17. ábra vázlatosan szemléltet.

4.3.4.17. ábra: Hőre keményedő műanyag cső falszerkezete Jelölések: 1 magas gyantatartalmú külső védőréteg, 2 üvegszövet erősítésű külső – húzóerők felvételére alkalmas – teherhordó falrész, 3 műgyanta és adalékanyag tartalmú közbenső falrész, 4 és 5 ua., mint 2, illetve 1, de a belső felületen.

A 2. jelű réteg a különböző termékeknél további részekből állhat, a külső részen csak üvegszövet és műgyanta, míg a belső részén már töltőanyagot is tartalmazó rétegeltség készülhet. A külső- és belső terhelések ellensúlyozása, (a húzó- és nyomóerők felvétele) szempontjából ez a réteg a meghatározó. A 3. jelű réteg magas töltőanyag és kisebb műgyanta, továbbá üvegszál adagolással előállított réteg, melynek vastagításával a csőfal teherbírása a rétegelt falszerkezet miatt jelentősen befolyásolható. A cső egyes tulajdonságait – korrózió- és vegyszerállóság – az alkalmazott

─── 102 ───



Egyetemi jegyzet

műgyanta befolyásolja. Általában telítetlen két-, vagy három komponensből álló hőre keményedő poliészter gyantákat használnak. A csövek gyártását automata gépsorokon végzik, melyek szavatolják az egyenletes anyagösszetételt, a méreteket és így a minőséget is. A gyártási technológiák nem teljesen azonosak. A Drostholm eljárás gépi berendezéseinek egy részletét a 4.3.4.18. ábra, a gyártás vázlatos sémáját a 4.3.4.19. ábra mutatja be.

4.3.4.18. ábra: Korszerű – nagy teljesítményű – GFK csőgyártó berendezés (Drostholm System).

4.3.4.19. ábra: Gyártási séma a Drostholm rendszerhez Jelölések: 1 kész cső, 2 daraboló, 3 kikeményedési zóna, 4 külső tekercselt csőfal-szövet (vlies), 5 üvegszál-tekercsek, 6 üvegszál bevezetés, 7 vágóhenger rövid üvegszálak előállítására, 8 gyanta bevezetés, 9 adagolószivattyú, 10 keverőtartály (gyanta és katalizátor), 11 vezérlőpult és számítógépes irányítás, 12 működtető gépi berendezés, 13 leválasztó fólia a belső formáról

A másik gyártási technológia a pörgető eljárás, melynél a falszerkezet felépítése kívülről befelé történik. Az anyagkomponenseket egy töltőberendezés vezérli, melyek folyamatos adagolással egy rotáló formába kerülnek. HOBAS technológiaként jelölt gyártóberendezés egy részletét a 4.3.4.20. ábra szemlélteti.

─── 103 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.20. ábra: Csőgyártó berendezés pörgető eljárással készülő csövekhez (HOBAS System

A rétegelt falszerkezet és a rugalmas gyártási technológia nagy előnye, hogy változatos névleges nyomású-, gravitációs- és kitakarás nélküli építéstechnológiákhoz alkalmas csövek állíthatók elő. A rétegelt falszerkezet sajátossága, hogy a csőfal egyes rétegei eltérő fizikai jellemzőkkel (szilárdság, rugalmassági modulus stb.) rendelkeznek. Ezért az ÜPE csöveket a névleges nyomásfokozat (PN) mellett a névleges merevséggel (SN) is jellemzik. A két osztályozás természetszerűleg átjárható. A nyomásfokozatok általában PN 1, 4, 6, 10, 16, 20 és 25 értékek, a névleges merevség SN= 2500, 5000 és 10.000 N/m2 között változnak a standard termékekben. Az SN a vonatkozó szabványok szerint, kísérletileg is meghatározható (lásd: 4.3.4.21. ábra). A korábban már ismertetett képlet alapulvételével, a 3 % behajlásnál mért érték adja a névlegesmerevség mérőszámát. A vizsgált cső-, vagy a cső méretválasztékának ismeretében az E modulus számítással is meghatározható. Az így számított értékek azonban csak közelítő számítások céljaira használhatók. A csövek eddigi alkalmazási tapasztalatai kedvezőek. A nagyobb volumenű felhasználást a meglehetősen magas árfekvés kedvezőtlenül befolyásolja. A megvalósult csővezetékeknél a felnyíló kötések hátránya és az ágyazat anyagával szembeni kisebb érzékenység egyaránt beigazolódott. A csőátmérők a szokásos névleges – belső – (DN) átmérőkhöz igazodnak és 150 – 2400 mm közötti választékban állnak rendelkezésre. A csőkötések vonatkozásában – jelenleg – a felnyíló jelleg dominál az ac. csőnél megismert Simplex rendszerhez hasonlóan. (lásd: 4.3.4.22/a ábra). A karimás kötéshez általában a PE csőnél megismert csőtoldatos kötőgyűrűt használják, melyet egy további hengeres kötőelemmel kell a csővéghez illeszteni (lásd: 4.3.4.22/c ábra).

─── 104 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.21. ábra: ÜPE cső behajlás vizsgálata.

A szabad szereléseknél a 4.3.4.22/b ábra szerinti csavaros korracél kötőelemek is használhatók. A kisebb átmérő tartományokban húzásbiztos kötés is van a DN 150 – 300 mm mérettartományokban.

4.3.4.22. ábra: Gyakran használt ÜPE csőkötések: a.) standard egyenes összekötő; b.) korracél kötőelem; c.) csőtoldatos kötőgyűrű lazakarimás kötéshez

A csőrendszer idomellátása gyárilag – szabászati módszerekre emlékeztetően biztosított. Ezen a területen az ÜPE csőrendszer még további fejlesztéseket igényel. A külföldi és a hazai megvalósult csővezetékek igazolták a csőanyaggal kapcsolatos elvárásokat, nevezetesen: -

A jó építési sebesség, mely az alacsony fajlagos súly és az egyszerű csőkapcsolat eredménye.

-

A csőfal homogén szerkezete és alacsony hőtágulási tényezője előnyös tulajdonságokat hordoz.

-

A kiváló érdesség és a rendkívüli kopás állóság a nyomás alatt- és gravitációsan üzemelő hálózatoknál egyaránt kedvező.

─── 105 ───



Egyetemi jegyzet

-

Nem érzékeny a hideg- és meleg hatásokkal szemben, így szinte minden időjárási viszonyok mellett építhető.

-

Egyszerűen megmunkálható, ezért különleges rekonstrukciós feladatokhoz is jó alternatíva.

Az ÜPE cső felhasználására és beépítésére a 4.3.4.23. - 4.3.4.25. ábrák mutatnak be példákat.

4.3.4.23. ábra: Ivóvezeték építések ÜPE csővel nehéz hegyi terepen

Az ÜPE cső az utóbbi évtized érdekes és nagy perspektívákat sejtető vívmánya.

4.3.4.24. ábra: Csatornaépítés ÜPE csőből, homokágyazatban

─── 106 ───



Egyetemi jegyzet

4.3.4.25.ábra:Gravitációs csatorna és akna építése ÜPE csőből

Az ÜPE csővezetékrendszerek nagyobb volumenű felhasználása elsősorban a vízelvezetési- és a rekonstrukciós feladatoknál valószínűsíthető a vékonyabb falszerkezet és így, az alacsonyabb árfekvés miatt.

─── 107 ───


Közművek Közmű rendszerek

Egyetemi jegyzet

5. Közműrendszerek A növekvő lakás és komfortigények, továbbá a közmű jellegű szolgáltatások körének fokozatos, állandó bővülése miatt egyre több föld feletti-, és föld alatti hálózatot kell megépíteni. A létesítést a meglevő és a távlatban építendő, különböző közművekkel gondosan össze kell hangolni. Ez a bonyolult folyamat nehezen volna elképzelhető egy minden hálózat létesítésére kötelező, rendszerező elv nélkül. Ennek kialakulását a következő alfejezetben részletezzük.

5.1. A közművesítés rendszerelvű kialakításának történeti előzményei A rendszerező elvek kialakulása a XVIII. században kezdődött, a közművesítés kialakulásának kezdetével. A korabeli természetes mérnöki bölcselet a szennyvízcsatornákat az utcák tengelyébe helyezte, az azonos bekötési hosszak és az egyenlő károkozás érdekében. Ebből kiindulva folyamatosan kifejlődött a további közművek helye a közterületen. Mivel a korai közművesítés a városok privilégiuma volt, a fokozatosan kialakuló közmű elhelyezési rendszer a derékszögű, hálós városszerkezethez igazodott (lásd: 5.1.1. ábra).

5.1.1. ábra: Városias beépítési mód a századfordulón

Az ábra szerinti város-szerkezethez folyamatosan kialakult a közművesítés rendszere, melyben az egyes közművek helye és mélységi elrendezése szabályozásra került. Ez biztosította a közlekedés és ─── 108 ───



Egyetemi jegyzet

a közműtervezés magas szintű összhangját is. A szabályozás a közművek körének folyamatosan alakult, a napjainkban is aktuális elrendezést az 1960-as években érte 7487 szabványsorozat folyamatos közzétételével. Az MSZ 7487/2 Közművezetékek közutak alatt szabványból a gyűjtő- és forgalmi utak alatti közmű elrendezést az szemlélteti.

bővülésével el, az MSZ elrendezése 5.1.2. ábra

5.1.2. ábra: Közműelrendezés gyűjtő- és forgalmi utak alatt Jelölések: E erősáramú kábel, P hírközlési kábel, G gázvezeték, CS csatorna, V vízvezeték, TF távfűtő vezeték, JV ipari vízvezeték

A szabályozás alapján elkészített közmű hálózatok üzemeltetési tapasztalatai folyamatosan tártak fel problémákat, melynek eredményeként elsősorban a védőtávolságok módosítása vált szükségessé. A szabályozás folyamatos alkalmazásával kapcsolatban további kényszerhelyzeteket eredményeztek a korábban kialakított történeti városrészek szűk-, és változatos szélességű utcái. Hasonló problémákat vetett fel az 1970-es évek elején elindult kis települések közművesítése is [43]. Az MSZ 7487/2 szabványsorozat indokolatlan leértékelését az 1960-as évek második felében elindult iparosított tömeges lakóházépítés hozta magával. A szabad területeken kialakított lakótelepek közös jellemzője, az épületek zöldbe ágyazása (lásd: 5.1.3. ábra), a hivatkozott szabályozás átértékelését igényelte.

─── 109 ───



Egyetemi jegyzet

5.1.3. ábra: Lakótelepi beépítés

Az ábrán jelölt lakótelepeknél a közműellátás megoldása – szabályozás hiányában – az egyéni elgondolások terévé vált, melyet a korabeli gazdasági korlátozások tovább torzítottak. Ez a lakásépítési mozgalom Kelet-Európában több országot érintett, ezért a közművesítés problémáinak kezelésében gyors és jelentős, összehangolt fejlesztési munka indult el. Ennek megfelelően előtérbe kerültek az integrált közművesítés módszerei, a közművek szétválasztása, csoportosítása, a közös munkaárkos építés és a lakótelepi közműalagút, a közműfolyosó, továbbá ezek kombinációi is. A tömeges lakásépítés leszálló ágában, hazai viszonylatban is egyre többen ismerték fel a közműalagút- közműfolyosó rendszerek kombinációiban rejlő hosszabb távú előnyöket [43]. Az 1950-es évektől külföldön és hazai vonatkozásokban is jellemző a nagyobb közintézmények építése, és a minden eddigit meghaladó iparfejlesztés – mértéke, továbbá üteme – új vonásokat hozott az integrált közművesítésben is. A középületi integrált közművesítés szép hazai példája a Veszprémi Vegyipari Egyetem, melynek sajátosan, de funkcionálisan kapcsolt épületeit közműalagút-közműfolyosó rendszer tárja fel, kedvező üzemeltetési tapasztalatokkal. Az ipari üzemek hálózatai a különböző technológiai csővezetékekkel jelentősen bővültek. Ezek elhelyezésére az egyedi csővezeték építés – elsősorban a gyárterületen belül –, szigorú rendteremtő előírások hiányában, már nem volt megfelelő. Ezért a térszint felett és a térszint alatt is új, vagy korszerűsített módszereket kellett alkalmazni. Kialakultak a tipizált csőhíd rendszerek, térszint közeli integrált hálózatok, a közös munkaárokba fektetett csővezetékek és a közműalagutak sajátos ipari létesítményei. Ezzel egyidejűleg szinte kézzelfoghatóan „elszakadt” egymástól a lakóterületi és az iparterületi közművesítés. Ez utóbbi az egységes üzemelői szemlélet következtében gyorsabban fejlődött. A fentebb részletezett közműalagút létesítési igények miatt, ez az integrált elhelyezési mód immáron sokadszor az érdeklődés fókuszába került. Különböző kutató-fejlesztő intézetek ismét összegezték az eddig megvalósított létesítményeket és eredményeket. A hazai tárgyszerű munkásságot leginkább a közös térben elhelyezett közművek egymásra gyakorolt hatása irányította. Ez az irányvonal összhangban volt a külföldi tapasztalatokkal, melyek eredményeként az 1950-es évektől megvalósult közműalagutak általában osztott szelvényekkel épültek.

─── 110 ───



Egyetemi jegyzet

Az elmúlt 50 év városépítési és városfejlesztési irányzatait tekintve megállapítható három jelentős időszak, melyek közvetve, vagy közvetlenül a közművesítésre is jelentős befolyást gyakoroltak. Ezek az alábbiak: -

A költség-centrikus, takarékoskodó irányzat, melynél a távlati előnyök, a térbeli és esztétikai értékek háttérbe szorulnak.

-

A konstrukciós, technológiai és szerelési problémákat előtérbe helyező időszak.

-

A kompozíciós kérdések irányzatainak időszaka.

előtérbe

kerülésével

a

településfejlesztés

esztétizáló

Az utóbbi tíz év az emberközeli településfejlesztés korszakát éli, melynek jellegzetes alkotása a lakópark. Itt a közművesítés jelentős visszafejlődése tapasztalható és korszerűbb csőanyagok és szerkezetek bázisán a klasszikus – hagyományos –, de szabályozással nem rendelkező egyedi építés az általános. A következő fejezetekben röviden összefoglaljuk az integrált közművesítési irányzatok főbb ismérveit. Ezt azért tartjuk szükségesnek, mert a lakótelepek rekonstrukciója aktuális feladat és ezek végrehajtásához ismerni kell a kiindulási alapokat, továbbá a végrehajtás lehetőségeit [43].

5.2. A közművek elhelyezésének előírásai Az előzőekben már érintettük a közművek közterületen történő elhelyezésének szabályait. A jegyzet összeállításának időpontjában a hazai szabályozás helyzete nehezen áttekinthető. A CEN teljes jogú tagsága birtokában minden MSZ szabvány visszavonásra került. Mivel számtalan szakmai terület EN szabályozással még nem rendelkezik, világossá vált a helyzet tarthatatlansága, ezért több MSZ ismételt hatályba helyezésére került sor. Az aktuális állapotot minden esetben a Magyar Szabványügyi Testület könyvtárában lehet és kell felmérni, a néhány évre becsülhető átmeneti időszakban. A közművek egyedi- és közműrendszerként történő tervezése során az elhelyezést az MSZ 7487 szabványsorozat 1980-ban kiadott módosítása szerint célszerű előirányozni. A módosítás óta eltelt időszakban bekövetkezett legfontosabb változást a 123/1997. (VII.18.) Kormányrendelet jelenti, mely módosítja a vízszállító- és elosztó vezetékek védősávjára vonatkozó előírásokat. Ennek rövid értelmező kivonatát az 5.2.1. ábra mutatja be.

─── 111 ───



Egyetemi jegyzet

5.2.1. ábra: Közegészségügyi védőtávolságok (123/1997. (VII.18.) Korm.rendelet): a.) párhuzamos védőtávolságok, b.) keresztezések védőtávolságai

Jelölések: V vízvezeték, Cs csatorna, Dk külső átmérő, Tvmax maximális talajvízszint

A jelzett szabványsorozat betartása egyedi problémákat vet fel a kis települések szennyvízelvezetési feladatainál, különös tekintettel a változó szélességű közterületre és a közelmúltban megvalósított – szabványos előírásoktól eltérő – közművekre.

─── 112 ───



Egyetemi jegyzet

5.3. A közművek csoportosítása és szétválasztása Az integrált közművesítés, mint módszer, a zöld területbe ágyazott lakóterületek építése esetén a hagyományos közművesítés egyik fejlettebb változataként alkalmazható. A különböző rendeltetésű hálózatok szétválasztására és csoportosítására több lehetőség kínálkozik. Az egyik kézenfekvő megoldási lehetőséget a közművek ismert csoportosítása kínálja. Ennek értelmében az útpályákon kívül – a közműsávban – elhelyezendő közműveket: -

vízgazdálkodási

-

energiaellátó és

-

távközlő

funkció szerint csoportosíthatjuk. Lényegesen jobb megoldás azonban, ha a közműveket az egymásra gyakorolható káros hatások kiküszöbölésének figyelembevételével választjuk szét. A közművek egymásra hatását vázlatosan az 5.3.1. ábra szemlélteti. Amint az ábrából is látható, a víz- és gázvezeték meghibásodása – amely az üzemelés természetes velejárója – a többi közmű üzemét kedvezőtlenül befolyásolja [43].

5.3.1. ábra: Közművek egymásra hatása Jelölések: 1 kábelsáv, 2 vízvezeték, 3 csatorna, 4 távhőellátás, 5 gázvezeték, 6 gázszivárgás, 7 vízszivárgás

A gyakorlati tapasztalatok szerint a vízellátási csővezetékek törése miatt az elektromos, távközlő kábelek tömbcsatornáiba és a távhőellátás védőcsatornáiba jutott víz komoly károkat és üzemzavarokat okoz. Még nagyobb a veszély, ha a gázvezeték meghibásodik. A gázszivárgás – amelynek mértékéről az 5.3.2. táblázat 1,0 mm2 nyílásméretre vonatkoztatva nyújt tájékoztatást – számtalan veszélyhelyzetet teremthet. 5.3.2. táblázat NYOMÁS [bar]

KILÉPÉSI SEBESSÉG [m/s]

5,0 20,0 50,0 100,0

1,0 2,0 3,13 4,43

KIÁRAMLÓ GÁZMENNYISÉG [Nm3/h] 0,36 0,72 1,13 1,60

A közműhálózatok szétválasztásával és csoportosításával az egyszeri beruházási költségekben megtakarítás – néhány speciális eset kivételével – nem érthető el. Ennek ellenére célravezetőbb, a meghibásodások során nagyobb rendszerbiztonságot nyújt, és áttekinthetőbb közművesítést tesz lehetővé.

─── 113 ───



Egyetemi jegyzet

5.4. A közös munkaárokba fektetés szabályai Az integrált közművesítés legegyszerűbb eljárása a közös árkos közműsáv létesítése. A közös árkos közműsávban a vezetékek közelebbi elhelyezését engedi meg az MSZ 7487/2 is, mint egyedi fektetés esetén. A településfejlesztésben, ha az útpályán és a járdán kívül megfelelő szabad terület van, a közműsáv alkalmazása célravezető, a következő feltételek teljesülése esetén: -

a kijelölt területen megvannak a gépesített munkavégzés feltételei,

-

az egyes hálózatok zavartalan üzemeltetése, a vezetékek cseréje, a közműsáv munkagéppel való megközelítése megoldható,

-

a rézsűs munkaárok kialakításhoz megfelelőek az altalaj-és talajvízviszonyok,

-

a fejlettebb, integrált közművesítési rendszerek műszaki-, vagy gazdasági szempontok miatt, nem alkalmazhatók.

A közös munkaárokba elhelyezhető csővezetékek száma 2-8 között változhat. A hálózatok elrendezése szempontjából vertikális és horizontális kialakítást különböztethetünk meg. A csövek vertikális elvi elrendezését az 5.4.1. ábra tünteti fel. A két csővezeték egyetlen, jelenléktelen mértékben megnövelt munkaárokban építhető meg. A csövek közé távolságtartó elemeket helyeznek el, amelyek előregyártott vasbetonból, műanyagból és polibeton lapokból készülhetnek. Az 5.4.1. ábra felülnézete és B-B metszete a szerelvényakna beépítésének megoldását mutatja.

5.4.1. ábra: Vertikális csőelrendezés Jelölések: 1 vasbeton távolságtartó elem, 2 DN 600 mm víz gerincvezeték, 3 DN 200 mm víz elosztó vezeték

A módszer alkalmazására számos külföldi és néhány hazai példa ismeretes Az ilyen párosításnál az elérhető – jelentős – beruházási költség megtakarítás feltehetően nincs összhangban a hiba elhárításkor várható problémákkal. Ezt a megoldást Budapesten, csatornahálózatokhoz is alkalmazták. A vertikális csőelrendezés jól hasznosítható módszer a hozzávetőlegesen azonos

─── 114 ───



Egyetemi jegyzet

élettartamú-, funkciójú- és üzemeltetőhöz tartozó hálózatoknál, főleg rekonstrukciós vagy távolsági építési feladatok során [43]. A horizontális csőfektetéssel egyetlen munkafolyamatban több csővezeték építhető meg. A hálózatfektetéssel egyidejűleg a szükséges szerelvények és műtárgyak is elkészülnek. Az építési idő, az élőmunka igény és a csővezeték építő géplánc hatásfoka optimalizálható, ha a tipizált szerelvények előszerelve, a típusszerkezetű műtárgyak pedig, előregyártva állnak rendelkezésre. A horizontális közműsávok, a helyszíni adottságok figyelembevételével, koncentrált és decentralizált kialakításúak lehetnek. A decentralizált elrendezésre az 5.4.2. ábra mutat be egy lehetőséget.

5.4.2. ábra: Közműsáv elhelyezése és elrendezése Jelölések: 1 elektromos kábelek, 2 távközlési kábelek, 3 csatorna, 4 víz, 5 gáz, 6 távhőellátás

Munkaszervezési szempontból a csővezetékek elrendezésének kétféle technológiai változata lehetséges. Az együtemű munkaárok-kiemeléskor – a célszerű fázisbontástól függetlenül – a munkaárkot az 5.4.3. ábra sorrendjében, egyszerre emelik ki, a tervezett profillal. A gyakorlatban három-, ill. négyvezetékes közműsáv kialakítása szokásos. A lecsökkentett megközelítési távolságok miatt itt fokozottan előtérbe kerül a közművek egymásra hatása.

5.4.3. ábra: Közműsávok kialakítása: a.-b.) nem javasolt megoldás; c.) jó kialakítás; Jelölések: 1 távhőellátás, 2 víz, 3 gáz, 4 csapadékvíz, 5 szennyvíz

─── 115 ───



Egyetemi jegyzet

A közműsáv helyigényét a csővezetékek átmérője, a szabványban előirt minimális megközelítési távolság, az altalaj fizikai jellemzői, de nem utolsósorban a koncentráltan elhelyezett hálózatok lejtésviszonyai határozzák meg. A gravitációs közművek ilyen értelemben kötöttséget jelentenek. A két-vagy több ütemű munkaárok-kiemelést ott alkalmaznak, ahol a kiemelendő föld tárolása, el-, ill. visszaszállítása nehézségekbe ütközik. Munkaszervezési szempontokból ez nagy körültekintést igényel, és kézi földmunkát is feltételez. Az elvi séma az 5.4.4. ábrán látható.

a.)

b.)

c.)

5.4.4. ábra: Többütemű munkaárok kiemelés a.) I. szakasz, b.) II. szakasz, c.) III. szakasz (Jelölések: m és n a rézsű alsó- és felső éle közötti távolság)

E módszernél a munkanemek pontosan nem határolhatók el és nem választhatók szét. Kényszerhelyzetben és jó munkaszervezéssel elérhető, hogy a teljes keresztmetszet földmennyiségének a mozgatása mintegy 20-30%-ban árkon belül legyen elvégezhető. A közműsávos megoldásokat – itthon és külföldön – gépláncra szervezve valósítják meg. A korábbi években a nagy gémkinyúlású, földkiemelésre és elemelhelyezésre egyaránt alkalmas lánctalpas exkavátorokat használták. Az 5.4.5. ábra egy ilyen szervezési sémát mutat be [43]. Jól látható az ábrán, hogy a közműsáv „Sz” méretét az emelőgép „C” gémkinyúlása, a talajfizikai jellemzők, amely a „B” – a munkagép kereke és a munkaárok széle közötti – távolságban jut kifejezésre. A munkavégzés lehetőségeit természetszerűleg, az emelési súlyok is befolyásolják. A munkaszervezés lényege, hogy a csőelhelyezést minden esetben a terepszintről végzik.

─── 116 ───



Egyetemi jegyzet

5.4.5. ábra: Munkaszervezés közműsávos kialakításnál: a.) felülnézet; b.) metszet

Jelölések: 1 szennyvíz, 2 csapadékvíz, 3 ivóvíz

Jelenleg a – főleg Európa nagyvárosaiban előtérbe került – városrekonstrukció kedvelt eszköze a teljes utcaszélességet magába foglaló közműsávos rekonstrukció. Ennek új vonása, hogy a kis terjedelmű, de rendkívül sokoldalú és termelékeny földmunkagépek már nem a térszinten, hanem a munkaárokban dolgoznak. Ezekről a 6. fejezetben bővebben lesz szó. A közművezetékek közös munkaárokban való megépítése gazdaságosabb az egyedi elrendezéshez képest. A kimutatható gazdasági megtakarítás 5-15 %, amely elsődlegesen a gépi földmunka és a csővezetékek fektetésének egyidejű elvégzéséből származik. A másodlagos megtakarítások – amelyek nehezen számszerűsíthetők – abból adódnak, hogy az útpályák gyakori felbontása elkerülhető.

─── 117 ───



Egyetemi jegyzet

5.5. Közműcsatornák, közműfolyosók, közműalagutak Az emberi közlekedésre, karbantartásra, ellenőrzésre és a hibák elhárítására maradéktalanul alkalmas közműalagutakon kívül léteznek bújható, kúszható, de közlekedésre alkalmatlan mérnöki szerkezetek is. Ezek közös jellemzője a magas színtű integrált közműelhelyezés. Az egyszeri beruházási költségek tekintetében igényes megoldások az üzemeltetésben megtérülnek, a csővezetékek korrózió- és mechanikai hatások elleni védelmében. További előny az üzemeltetésben az egyszerűbb csővezeték ellenőrzés és karbantartás.

5.5.1. A közműcsatornák alapismeretei A közműcsatornák a távhőellátás széleskörű alkalmazásával terjedtek el. Már az alkalmazás első időszakában előfordult, hogy egy nagyobb keresztmetszetű védőcsatornába egyéb vezetéket is elhelyeztek. Iparterületeken elsősorban technológiai vezetéket, de konkrét példák ismeretesek szigetelt kivitelű ivóvízvezeték elhelyezésére is. Egy megvalósult példát az 5.5.1.1. ábra szemléltet [43]. Hazai viszonyaink között, a lakótelepek beépítési módja mellett, a közműcsatornák alkalmazásának meg van a lehetősége, a rekonstrukciós feladatoknál.

5.5.1.1. ábra: Megépült közműcsatorna: a.) műszaki alagsor; b.) közműcsatorna; c.) csővezeték védőcsőben és betonblokkban Jelölések: 1 távhőellátás, 2 ivóvíz, 3 használati melegvíz, 4 melegvíz (visszatérő), 5 gáz, 6 csapadékvíz, 7 szennyvízcsatorna, 8 kisfeszültségű-, 9 nagyfeszültségű kábelek

A létesítést megkönnyítik a lakóépületek szerelőszintjeinek egyes kialakítási módjai. A közműcsatornának csak ott van létjogosultsága, ahol a lakóépületek szerelőszintjein a kisebb keresztmetszetű ellátó vezetékek beépítésének nincs akadálya. A rendszer alkalmazása feltételezi továbbá, hogy két szomszédos épület közötti távolság – egyszerű közműcsatorna esetében – 20 m-t ─── 118 ───



Egyetemi jegyzet

nem haladja meg. Nagyobb méretű, bújható közműcsatornák esetében, ha azokban 0,80 m széles és 1,20 m magas közlekedőtér van, a 30,0 m hosszúság is feltételezhető. Az egyszerű közműcsatornák nyomvonalát szerelésre alkalmas aknákkal úgy célszerű kiképezni, hogy az egyes csővezetékek, vagy kábelek kihúzással cserélhetők, javíthatók legyenek. A gerincvezetékhez az aknáknál lehet csatlakozási pontot kialakítani, a szerelvények beépítésével. A közműcsatornák alkalmazásával a csővezetékek mechanikai hatások és korrózió elleni védelme magas szinten megoldható. A felsorolt előnyök, a közműalagutas közműelhelyezéshez viszonyítva, kisebb költség ráfordításokkal érhetők el. A gázvezeték közműcsatornába helyezésével kapcsolatban nincsenek tapasztalatok. A szerkezet sajátosságainak megfelelően ez csak akkor képzelhető el, ha: -

a gázvezeték elkülönített szelvénybe kerül,

-

a gázcső épülethez csatlakozásánál gáz tömör lezárás készíthető,

-

a gázhálózat közműcsatornája, a hosszúság függvényében, természetesen-, vagy mesterségesen kiszellőztethető.

5.5.2. A közműfolyosók alapelvei A közelmúlt többszintes és középmagas lakóépületek leggyakoribb iparosított építéstechnológiái: -

a házgyári panelos technológia,

-

az öntött technológia,

-

az előregyártott vasbetonvázas technológia és

-

a vázas, panelos vegyes technológiák voltak.

A címszerűen felsorolt iparosított lakóház építési technológiák és a paneles időszak után épült többszintes lakó-, továbbá középületeknél, szinte mindegyiknél szükség van egy szerelőszintre – felső síkja „0” szint –, amely határsík a tipizált felépítmény és az egyedi alépítmény között. Az alépítmények, a szerelőszintek kialakítását a felépítmény, a helyi körülmények (altalaj, talajvíz, felszíni domborzati viszonyok stb.) és a teljes létesítmény funkcionális, esztétikai igényei befolyásolják. Az alépítmény – a felsorolt tényezők alapján – készülhet monolitikus, vagy előregyártott építéstechnológiával. A felépítménnyel szükséges maradéktalan összhang akkor jön létre, ha az egész építmény térbelileg merev testet alkot. Ezzel érhető el, hogy a terhelés az épület teljes alaprajza mentén közel egyenletes eloszlású legyen [43]. E követelménynek megfelelően az alépítmény alaprajzi falhálózata megegyezik a falszerkezetével (lásd: 5.5.2.1. ábra).

─── 119 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.2.1. ábra: Szerelőszintek: a.) két oldalon különböző terepmagassággal; b.) normál szerelőszint, c.) süllyesztett szerelőszint; d.) kiemelt szerelőszint

Jelölés: 1 szerelőfolyosó alapvezeték részére, 2 lépcsőház

A helyszíni körülmények az alapozáson, ill. annak módján (lemez-, cölöp-, kútalap stb.) keresztül hatnak vissza az alépítményre. A domborzati viszonyok, az alépítmény szerkezeti kialakításán és elhelyezésén kívül, annak funkcionális lehetőségeit is befolyásolhatják. Dombvidékeken célszerű a lakóépület hossztengelyét a szintvonalakkal párhuzamosan elhelyezni. Ilyenkor az 5.5.2.1/a ábra szerinti tereplépcső jöhet létre a két hosszanti vonal mentén. Ha a fentiekben jelzett hossztengelyszintvonal párhuzamosság nem biztosítható, akkor még rövid, két-három szekcióból összetett sávépületnél is hosszirányú terep, ill. járdaszint változással kell számolni. Az 5.5.2.1/a ábrán látható különböző terepszint, műszaki és gazdasági megfontolások miatt, sík területen is előfordulhat. A funkcionális igények megkívánják, hogy az alépítményekben helyezzék el: -

a fő-és a mellékbejáratot,

-

a szemét-és a gyerekkocsi-tárolót,

-

a felvonóaknákat,

-

a hő-központot, a transzformátorállomást, az elektromos kapcsolóhelyiséget,

-

a lakásokhoz tartozó raktárakat, tárolókat,

-

az épület alapvezetékeit.

Ezek elhelyezése az alépítmény vagy szerelőszint primer funkciója. A közműfolyosó kialakítására – műszaki-gazdasági indokok alapján – a süllyesztett alépítmény nyújt jó megoldást. Az esztétikai igények – a településrész egészének figyelembevételével – megkívánhatják az 5.5.2.1 ábrán feltüntetett bármely alépítménytípus kialakítását, sőt változatos elrendezését is. A fentieken kívül alkalmazhatjuk az 5.5.2.1/d ábrán bemutatott, kiemelt szerelőszintet is. Az alépítmény itt három – szintben is elkülönülő – részből áll. Ezek a következők: -

az alapozás szerkezetei,

-

a földszinti mag és ─── 120 ───


-


Egyetemi jegyzet

a kiemelt szerelőszint, az épület alapvezetékei részére.

Az alépítményeknek a fentiek szerinti rendszerezése, ill. összefoglalása alapján megállapítható, hogy optimális kialakításukat a helyi-, funkcionális- és esztétikai igények arányos szintézise biztosíthatja. Bármely igény abszolút elsődlegessége a másik két tényező eltorzulását eredményezheti. A közműfolyosó kialakítására a szerelőszinten több lehetőség kínálkozik. Ezek közül négyet az 5.5.2.2. ábra mutat be.

5.5.2.2. ábra: A közműfolyosó elhelyezési lehetőségei: a.) süllyesztett, b.) részlegesen süllyesztett, c.) homlokfal mellett, d.) középfőfal mellett

Jelölés: 1 közműfolyosó

Az alépítmény más célú hasznosításakor kerülhet sor – megfelelő alapozási módoknál – az 5.5.2.2/a és b ábrákon bemutatott süllyesztett vagy részlegesen süllyesztett megoldásra. Az 5.5.2.2/c ábra mutatja be a legjobb megoldást. A kialakítás lehetővé teszi a természetes szellőzést és megvilágítást, a kapcsolóterek, a hőközpont és trafó közvetlen kapcsolatát, de szükség esetén a hőtávvezeték „U” kompenzátorának beépíthetőségét is. A hosszanti középső falak-, illetve a közlekedőfolyosó mellé telepített közműfolyosó (lásd: 5.5.2.2/d ábra) a szerelőszintet két részre osztja, tehát csak akkor alkalmazható, ha a szerelőszint kétoldali feltárására lehetőség van [43]. A közműfolyosó speciális alkalmazása a padlócsatorna, melyet a különböző középületeknél gyakran alkalmaznak (lásd: 5.5.2.3. ábra). Ezekben az előírt közmű védőtávolságok nem tarthatók. A szükséges védelmet különleges-, vagy kettősfalú csövek alkalmazásával, a védőcsövek betonba ágyazásával, stb. kell biztosítani.

─── 121 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.2.3. ábra: Padlócsatorna alaplemezben: a.) az épület metszete; b.) a padlócsatorna részlete;

Jelölések: 1 elektromos kábelek PVC csőben, 2 ivóvízvezeték, 3 szennyvízcsatorna, 4 távközlő- és információs kábelek, 5 vasbeton fedlap

A közmű-folyosót, mint önálló integrált hálózatrendszert csak ritkán alkalmazzák. A lakótelepi közművesítés kezdeti szakaszában még gyakrabban előfordult, hogy a sávházak szerelőszintjén – a közlekedőfolyosó födémszerkezete alatt – szekunder hőellátó-, használati melegvíz- és ivóvízvezetékeket vezettek át. A hálózatnak a közműfolyosóhoz való csatlakoztatását az épületek közötti területen alkalmazott közművesítési rendszer határozza meg. Néhány kivételes esettől eltekintve megállapítható, hogy a közműfolyosók alkalmazása csak akkor célszerű, ha az épületek között a hálózatokat közműalagútban vagy közműcsatornában helyezik el

─── 122 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.3. A közműalagutak ismeretei A közműalagút építés első magvalósult létesítménye – mint ahogy azt a korábbiakban már érintettük – közel 120 éves múltra tekint vissza. Ez alatt a vélemények és az ellenvélemények többször összecsaptak. Történeti jelentőségű az 1910-es Brüsszeli Útügyi Kongresszus. Ezen elvi határozatokat hoztak, amelyek kimondták, hogy az úttest alá – a gyakori felbontások forgalomzavaró hatása miatt – nem kívánatos közműveket elhelyezni. Ezt az elvi határozatot az eltelt évek során nem sikerült megvalósítani, és feltehetően ezzel kapcsolatban merült fel a közműalagutak széleskörű alkalmazásának gondolata. A La Technique de l’ Eau belga folyóirat 1950-ben svájci, belga és francia városoktól kért beszámolót az alkalmazott közműfektetési eljárásokról. A beszámolókból az tűnik ki, hogy minden ország és város más módszerekkel igyekszik a problémát megoldani, de eddig nem érték el a várt eredményt. Az 1950-es évekig a közműalagutak létesítésének igényét: -

a közművek számának bővülése,

-

a közúti, de főleg a városi forgalom növekedése,

-

az állandó útfelbontások zavaró hatása, a forgalom akadályozása támasztotta alá.

Az 1960 – 1990 közötti időszak a témakörnek új lendületet adott az iparosított lakóház-építés által, amely egy korszerű, szintén iparosítható integrált közművesítést igényelt. A hazai közművesítés tapasztalatai alapján megállapítható, hogy vannak olyan körülmények, amikor indokolt a közművezetékek alagútban való elhelyezése. Ezek a következők: -

Nagy forgalmú útkereszteződések, csomópontok, országos főútvonalak városi átkelő szakaszai alatt, ahol a javítással járó burkolatfelbontás; városesztétikai, gazdasági és higiéniai problémákat okozhat.

-

Új lakótelepek vagy lakónegyedek gyűjtőútjai alatt, ahol a nagyszámú közművezeték (az út keresztmetszeti elrendezése miatt) zöldterületek alá nem helyezhető.

-

Régi városrészek rekonstrukciója során, ha több közművezeték cseréjét-, vagy bővítését egyidejűleg végzik.

-

Meglévő települések szűk utcáiban, ahol a hálózatok étépítése-, vagy bővítése során az előirt védőtávolságok nem biztosíthatók.

-

Új többszintes épületekből épülő lakóparkokban, ha az egyes épülettömbök alatt garázsok, szerelőszintek és egyéb funkciójú közös területek kerülnek elhelyezésre.

-

Vasútvonalakat-, pályaudvarokat-, középületeket keresztező gerinchálózatokat, ugyancsak járható közmű alagútban célszerű elhelyezni.

-

A létesítés mindig indokolt nagyobb ipartelepeken, ahol a szokásos közműveken kívül még további technológiai csővezetékek is elhelyezhetők.

A felsorolt indokok – különleges esetekben – gazdasági vizsgálatok nélkül is döntőek lehetnek a létesítés kérdésében [43]. A közműalagutak üzemeltetésével szerzett tapasztalatok bizonyos törvényszerűségekre mutatnak rá. Ezeket jelenleg az egész világon közel azonosan értékelik. A véleményekből az tűnik ki, hogy a közműalagutak létesítésének szükségességét – a műszaki szempontok alapján – egyértelműen eldöntötték. Az általános gyakorlati megvalósulás alapfeltétele azonban – szinte minden történeti ─── 123 ───



Egyetemi jegyzet

időszakban – gazdasági okokra volt visszavezethető. Ezért ezen a téren gyors változás nem remélhető. Ennek ellenére célszerű a létesítés előnyeinek és hátrányainak gondos elemzése. A közműalagutak létesítése mellett a következő érvek szólnak: -

a korszerű útburkolatok közművek miatti gyakori felbontása és helyreállítása nem meg engedhető (a gyakorlatból közismert, hogy a helyreállított útalap- és burkolatszerkezetek a helyreállítás forgalomzavaró hatása és az időtényező miatt - még jó minőségű munka esetén sem egyenértékűek az eredeti burkolattal),

-

a közmű alagutakban a hálózatok karbantartása, cseréje, bővítése és új csővezeték beépítése könnyen megvalósítható,

-

az új bekötések elkészítése is megoldható, ha az alagúthoz a csatlakozás feltételei adottak,

-

az integráltan elhelyezett közművezetékek állandó ellenőrzése megoldott, a jelzőberendezések segítségével a meghibásodások gyorsan behatárolhatók, megszüntethetők,

-

az alagútban levő vezetékek élettartama – a korróziós veszélyek jelentős csökkentésével, esetleg megszüntetésével és az állandó karbantartás lehetőségének biztosításával – lényegesen megnövelhető,

-

megfelelően szabályozható szellőzéssel a hőmérséklet és a páratartalom állandó szinten tartható,

-

a közműhálózatok üzemi feltételei és ezen keresztül a szolgáltatások biztonságosabbá válnak,

-

nagyszámú, különböző rendeltetésű közművezeték helyezhető el, viszonylag szűk területen, és így a földalatti területekkel jobban lehet gazdálkodni,

-

a közművesítés munkái idényjellegűek (téli időszakban a hálózatépítés korlátozott, a téliesített munkaterület csak igen jelentős többletköltségekkel valósítható meg),

-

az előregyártott vasbeton szerkezetű közműalagutak építése és a csőszerelés nincs idényjelleghez kötve.

Az előzőekben felsorolt előnyök mellett vizsgálni kell a hátrányokat is. Ezek a következők:

• • • • •

-

a közműalagutak egyszeri beruházási költségei magasabbak,

-

egy vezeték meghibásodásakor fennáll annak a lehetősége, hogy más közművek is károsodnak,

-

a nem kellő gondossággal kialakított vezetékelrendezésnél a különböző rendeltetésű közművek kedvezőtlen hatást gyakorolhatnak egymásra (lásd: 5.5.3.1. ábra), Gáz Erősáramú kábel Távbeszélő- és jelzőkábel Vízvezeték Távfűtés és melegvíz

Gáz Erősáramú kábel Távbeszélő- és jelzőkábel Vízvezeték Távfűtés és melegvíz

5.5.3.1. ábra: A közműalagút vezetékeinek egymásra hatása Jelölések: -------- hőhatás; ——— indukciós hatás

─── 124 ───



Egyetemi jegyzet

-

haza viszonylatban a közműalagutak egységes üzemelési feltételei, nem tisztázottak, ezért a különböző közművek üzemeltetői idegenkednek hálózataik közös alagútba való elhelyezésétől,

-

a leágazási lehetőségeket, a távlati fejlesztés figyelembevételével, el kell készíteni, mert ezek elmulasztása vagy koncepcióváltozás esetén - a költséges közműalagút ellenére - az útburkolat felbontására kerülhet sor.

Az előnyöket és hátrányokat gondosan mérlegelve megállapítható, hogy a műszaki érvek a közműalagutak széleskörű bevezetését indokolják. Ugyanakkor a gazdasági megfontolások a létesítés ellen hatnak. A végleges döntéskor azonban célszerű mérlegelni, hogy a műszaki érvek távlati szempontokból is konstansak, míg a közúti forgalom növekedésével és a burkolatok értékének fokozódásával a gazdasági ellenérvek évről-évre kisebb jelentőségűek lesznek. A témakörben rendelkezésre álló irodalomból megállapítható, hogy úgyszólván minden fejlett országban létesítettek közműalagutakat. Azokban az országokban, ahol a különböző közműtulajdonosok érdekeit össze tudták hangolni és a hálózat üzemeltetési kérdésit meg tudták oldani, a közműalagutak alkalmazása fokozódó ütemű. Néhány kezdeti alkalmazásról a 2. fejezetben beszámoltunk. A rendelkezésre álló szakirodalmi források szerint Rómában, Madridban, Chicagóban, New Yorkban, Párizsban és Moszkvában épültek hosszabb, esetenként a 100 km-t meghaladó közműalagutak. A témakörben külön figyelmet érdemel a Saint Germain en Laye-ban, az 1250 lakásos Bel Air lakótelep közműalagútja, melyet az 5.5.3.2. ábra szemléltet.

5.5.3.2. ábra: Közműalagút San Germain en Laye-ban Jelölések: 1 távfűtés, 2 ivóvíz, 3 szennyvíz, 4 közvilágítás, 5 kisfeszültségű elektromos kábelek, 6 telefonkábelek, 7 televíziós kábelek, 8 tartalék kábelcsatorna

Az ábrán bemutatott hálózati elrendezés 1300 m hosszúságban épült, melyből 700 m a főgerinc és 600 m a nyolc leágazás összes hosszúsága. Hasonlóan érdekes keresztmetszeti elrendezéssel készült Anjou község 730 m hosszú közműalagútja, melyet az 5.5.3.3. ábra mutat be. Az ábrákon bemutatott szelvények korszerű zsaluzási és monolit betontechnológiával épültek. A Német Szövetségi Köztársaságban az elmúlt húsz évben több száz kilométer közműalagút épült. Ebből csak Braunschweigben 75 km valósult meg. Itt is a monolitikus építéstechnológia a jellemző. ─── 125 ───



Egyetemi jegyzet

A témakör iránti fokozott érdeklődést jelzi a közműalagút szelvények tipizálása. A kidolgozott öt ajánlott terv közül a legegyszerűbb kialakítást az 5.5.3.4. ábra ismerteti. Németország keleti részében is jelentős fejlesztések készültek a témakörben az 1970-es évektől. Az igényeket a lakótelepek építése és a régi városrészek rekonstrukciója határozta meg. Itt elsősorban a mélyépítési konstrukciók dominanciája figyelhető meg. A fejlesztések az előregyártott vasbeton szerkezetek lehetőségeinek irányából közelítették meg a szelvényalakot. Ezt a probléma megközelítést, az tette lehetővé, hogy az alkalmazási területeken az altalaj- és a talajvíz viszonyok kedvezőek voltak. Négyféle előregyártási konstrukciót fejlesztettek és próbáltak ki: -

a zárt szelvényű keretelemet,

-

a kettős egymásra fordított „U” szelvényt,

-

a panel szerkezetű rendszert és

-

az „L” paneles előregyártott-monolit kombinációt.

5.5.3.3. ábra: Anjou község közműalagútja Jelölések: 1 világítás, 2 telefon- és televíziós kábel, 3 kisfeszültségű elektromos kábelek, 4 nagyfeszültségű kábelek, 5 szennyvízcsatorna, 6 csapadékvíz-csatorna, 7 ivóvízvezeték, 8 távhőellátás

─── 126 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.3.4. ábra: Kis szelvényű, monolit közműalagút Jelölések: 1 távbeszélő, 2 elektromos, 3 víz

A jelzett építéstechnológia jól szervezett és fegyelmezett munkavégzés esetén jelentős költség megtakarításokat eredményezhet. Ennek megfelelően jelentős technológiai fejlesztések is társultak a közműalagút szélesebb körű alkalmazása érdekében. Az egyik ilyen – nagy keresztmetszetű, vonalas előregyártott vasbeton elemes – technológia a terepszintről történő építés, felszín-közeli elhelyezéssel. A vonalas szervezés sémáját a fontosabb munka keresztmetszetek jelölésével az 5.5.3.5. ábra mutatja be. Az ábrán látható, hogy a technológia a tervezett létesítménynél keresztirányban jelentős szabad területet igényel. Ezt a körülményt, már a nyomvonal kialakításakor tekintetbe kell venni.

5.5.3.5. ábra: Közműalagút építésszervezése

Szűk építési területen a kis takarással építendő szelvényeknél az 5.5.3.6. ábra szerinti tengelyirányú építéstechnológia a kedvezőbb [43].

─── 127 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.3.6. ábra: Közműalagút építése tengelyirányú szervezéssel

5.5.3.7. ábra: Közművezetékek elhelyezése közműalagútban Jelölések: 1 gáz, 2 ivóvíz, 3 távhőllátás, 4 üzemi kábelek, 5 postai kábelek, 6 elektromos kábelek

A hazai helyzetet ezen a téren 1970 és 1989 között az intenzív K+F munka – tehát az elméleti előkészítés – és néhány szerény megvalósítás, Pesterzsébeten, Debrecenben, Dunaújvárosban. Ezeknél nagyobb jelentőségűek a néhány középületnél és ipari létesítménynél megépült közműalagút. Az elméleti fejlesztési munka eredményeként a hazai alkalmazás szinte minden feltétele tisztázódott. Kialakult a közműalagútban elhelyezhető hálózatok köre és az elhelyezés rendje is. (lásd: 5.5.3.7. ábra). Tisztázódtak az alagútba helyezés korlátozó feltételei, a közlekedés, anyagszállítás és minden technikai kérdés. Ezek a hazai feltételek a ME 130/1-80 Műszaki Előírásban kerültek összefoglalásra. A részletesebb ismeretek a [30], [32], [43] és [58] szakirodalmakban tanulmányozhatók. A témakörben a hazai fejlesztéseket az 1990-ben bekövetkezett változások szinte teljesen blokkolták.

─── 128 ───



Egyetemi jegyzet

5.5.4. A közművek csatlakoztatása az építményekhez A közművek csatlakoztatását az építményekhez: -

a beépítés módja,

-

a település jellege,

-

az ellátandó lakos szám és

-

a domborzati viszonyok befolyásolják.

Az épületbekötés a bekötő csatlakozásból, az épületig terjedő összekötő vezetékből és az ún. bevezetésből áll. A bevetetés a hálózatnak az a része, amely az épületfalon halad keresztül. A hálózat a bevezetésig – vagy az azt közvetlenül megelőző aknáig, ill. műtárgyig – funkcionálisan és a karbantartás szempontjából is a közmű részeként kezelendő. A szabadonálló, családiházas beépítéseknél a szennyvízcsatorna az ingatlan kerítésén belül 1,00 mre elhelyezett aknáig, az ivóvíz a telken belül kialakított vízmérő csatlakozási pontjáig a szolgáltató hatáskörébe tartozik [43]. A közművek üzemelői – a lehetőségek függvényében – természetesen rövid bekötő-vezetékeket kívánnak meg. A gazdasági megfontolások és a műszaki áttekinthetőség – a közművesítés rendszerétől függetlenül – az összes hálózati bevezetés összefogását, egy szűkebb területre való koncentrálását igényelné. Ennek az elképzelésnek a megvalósíthatósága a gyakorlatban sokszor korlátozott, ha az épületek és a kiszolgáló utak párhuzamossága nem biztosítható. A többszintes több szekcióból álló lakóépületeknek gyakran csatlakozási súlypontjuk van. Ilyen esetben egyértelmű, hogy a hálózati bevezetések ehhez a súlyponthoz vannak rendelve, még akkor is, ha így hosszabb bekötővezeték adódik (lásd: 5.6.1/a ábra). A házgyári technológiával épített lakóépületeknek általában szekciónkénti - tehát több csatlakozási súlypontja van. Ezek rekonstrukciójánál a rendelkezésre álló bekötésektől függetlenül részletes vizsgálatok javasolhatók, különös tekintettel az időközben -esetleg – megváltozott tulajdonviszonyokra. A létesítmény ugyanis közművenként egyetlen vagy szekciónkénti összekötő vezetékkel csatlakoztatható a külső hálózatokhoz. Az üzemelői szemlélet az 5.6.1/c ábra szerinti megoldást részesíti előnyben, az áttekinthetőség és a nagyszámú mérési hely megszüntetése érdekében. Ha egy lakóépületen belül a tulajdonviszony (szövetkezi, társas stb.) szekciónként változik, akkor az 5.6.1/b ábra szerinti megoldást célszerű alkalmazni.

─── 129 ───



Egyetemi jegyzet

5.6.1. ábra: Közművek csatlakoztatása az épületekhez: a.) ferde; b.) szekciónkénti; c.) súlyponti; d.) merőleges

Jelölések: 1 út, 2 bekötővezeték, 3 épület, 4 csatlakozási pont, 5 alapközmű, 6 épületen belül

Mindkét fenti esetben a hálózatok gazdaságtalan párhuzamossága jön létre. Ez részben a bekötővezetékek párhuzamosságában, ill. az alaphálózat és az épületen belüli elosztóvezeték párhuzamosságában mutatkozik meg. A helyes értékeléshez feltétlenül figyelembe kell venni, hogy az épületben levő elosztóvezeték földmunka nélkül – tehát gazdaságosabban –, valamint szerelő jelleggel, az időjárási tényezőktől függetlenül valósítható meg. A külső hálózat és a belső alapvezeték párhuzamossága kiküszöbölhető, ha a kiszolgáló út és az épület tengelye egymásra merőleges. Az 5.6.1/d ábrán látható kialakítási mód eredményezi a leggazdaságosabb közműcsatlakozást. Az ilyen elrendezésnél célszerű minden hálózat bekötővezetékét egy belső, műszaki központhoz, vagy központokhoz csatlakoztatni.

─── 130 ───


Közművek Közműhálózatok tervezése

Egyetemi jegyzet

6. Közműhálózatok tervezése A tervezéshez, illetve annak eredményes műveléséhez nagy gyakorlati tapasztalatokra van szükség. Különösen érvényes ez a közművek tervezésére, ahol az eredményes munkához meglehetősen szerteágazó szakmai ismeretek nélkülözhetetlenek. Az egyes közmű szakágak tervezését, az engedélyezési tervdokumentáció tartalmi követelményeit rendeletek szabályozzák. Az engedélyeztetés folyamata és az illetékesség közművenként, illetve közműcsoportonként eltérő. A vízi-közművek engedélyezése a területileg illetékes Vízügyi Felügyeletek hatáskörébe tartozik. A gázellátás terveit a területileg illetékes Bányakapitányság, a villamos energia- és a távhőellátás létesítményeit az Energia Felügyelet engedélyezi. Ezek részletesebb ismeretei meghaladják a jegyzet kereteit, ezért a továbbiakban, a tervezés alapadatai-, fázisai- és a jogszabályi háttér fejezetekben, csak a vízi – közművekhez tartozó ismereteket foglaljuk össze.

6.1. A tervezés előmunkálatai Az előkésztő munkálatok alatt az alábbi tevékenységeket részletezzük: -

a geodéziai,

-

a talajmechanikai,

-

a meglévő közművek és

-

az egyéb adatok gyűjtését, rendszerezését, illetve beépítésüket a

tervdokumentációba. A geodéziai adatok összegyűjtése, felvétele és feldolgozása speciális szakmai ismereteket kíván, ezért az szaktervezői feladatként kezelendő. Az általában rendelkezésre álló rétegvonalas térképeket helyszínelni kell, és magassági pontokkal kiegészíteni. Ez a tervezéshez beszerezhető és használható; M=1:25000, M= 1:10000, M= 1:4000 és M= 1:2000 központi nyilvántartási alaptérképekre egyaránt érvényes. A kivitelezésre alkalmas M=1:500 léptékű alaptérképek digitális feldolgozásának csak akkor van jelentősége, ha az adatokat nem a meglévő térképekről való leméréssel állítják elő. Másrészről viszont említeni kell, hogy a digitális feldolgozáshoz szükséges helyszíni felmérés munkaigénye magas költségigényű. Ezért a tervezés volumene függvényében kell mérlegelni a tervezési alaptérkép előállításának módját. Talajmechanikai feltárások és szakvélemény nélkül közművek nem tervezhetők. Külön is kiemeljük a talajmechanikai és hidrogeológiai adatok gyűjtésének fontosságát. A tervezésben jelentősen megváltozott körülmények miatt az altalajt feltáró fúrások elkészítése nem minden esetben biztosítható. Ezért áthidaló megoldások – adatgyűjtés – kerülhetnek előtérbe. Az alábbiak javasolhatók:

-

a rendelkezésre álló talajmechanikai tervtári adatok hasznosítása,

-

a mérnökgeológiai térképek és leíró szakirodalmi adatok tanulmányozása,

-

a helyszíni építkezések megtekintése, a lakosság kikérdezése,

-

a helyszínen feltárások – kutatóárkok, és gödrök – készítése a talajminták laborvizsgálatával ─── 131 ───



Egyetemi jegyzet

-

a vízfolyások, ásott kutak tanulmányozása, a növényzet mérnökgeológiai feltérképezése és

-

a területileg illetékes vízügyi igazgatóságok vízrajzi szervezeténél nyilvántartott adatok megtekintése, a használhatók megszerzésével.

Helyszíni talajmechanikai feltárás nélkül vízi – közművek tervezése nem javasolható: -

roskadásra hajlamos lösz,

-

szerves-, vagy tőzeg altalaj,

-

intenzív rétegvíz mozgás,

-

nagy ingadozású és

-

terepszint közeli mértékadó talajvízszint feltételezhetőségénél.

A meglévő közművek nyomvonalának horizontális- és vertikális ismerete, továbbá keresztmetszeti adatai biztosítanak lehetőséget a vízi-közművek nyomvonalának megtervezéséhez. A tervezési feladat helyszínrajzán, a meglévő közműveket nyilvántartás helyesen fel kell tüntetni és ezt az üzemeltető aláírásával, és bélyegzőjével hitelesíteni kell. Az adatbeszerzés fontos kelléke a közmű egyeztetési jegyzőkönyv, amely az érintett közművel kapcsolatos előírásokat is rögzíti a kivitelezéséhez. A kis településeknél fontos a légvezeték – elektromos energia, távközlés - nyomvonalak és oszlopok helyének felmérése, illetve feltüntetése is a helyszínrajzon. A gáz- és az újabb létesítésű távközlési nyomvonalak nyilvántartási adatai – általában – megbízhatóak. Ugyanez a helyzet a közvetlenül mérhető gravitációs csatornák nyomvonalainál. A többi közműnél – a tapasztalatok szerint – nagy a nyilvántartási bizonytalanság. A nem megbízható nyilvántartási adatok pontosítását, a kivitelezést közvetlenül megelőző – tervező által előírt – kutatóárkok létesítésével lehet biztosítani. Ezek helyét – a rendelkezésre álló adatok birtokában – meg kell tervezni, és a helyszínrajzokra fel kell jelölni. A tervezés fontos előmunkálatai közé tartoznak adatgyűjtésként a szakhatósági – közegészségügyi, környezetvédelmi, építésügyi – egyeztetések illetve véleményezések. A csatornahálózatok horizontális- és vertikális elhelyezése során biztosítani kell a 123/1997. (VII.18.) Korm. rendelet szerinti közegészségügyi védőtávolságok betartását. A rendelkezés kitér a földbefektetett vízvezeték és a nyomás alatti szennyvíz csővezetékének párhuzamos védősáv szélességére; 2,0 – 2,0 m-ben határozva meg azt. A rendelet nem foglalkozik az ivóvíz - szennyvíz nyomócső keresztezés védelmének mértékével; a mindenkori talajvízszint és a keresztezési távolságok függvényében. Valószínűsíthető, hogy a védelem mértékét az ivóvizet keresztező szennyvíz nyomóvezeték átmérője is befolyásolhatja. A D 110 mm méretet meghaladó szennyvíz nyomócső esetében – ha az, magasabban fekszik, mint az ivóvízcső – a csőtörésjelzővel ellátott és vízzáróan lezárt (lásd: 6.1.1. ábra) védőcső alkalmazását célszerű szorgalmazni.

─── 132 ───



Egyetemi jegyzet

6.1.1. ábra: Védőcső lezárás részlete (sgm): Jelölések: 1 SGM csavaros gumi-idomos csővéglezáró, 2 EPDM lezáró sapka, szorító gyűrűkkel, 3 szennyvíz nyomócső, 4 védőcső

A kis településeknél a szennyvízelvezetés tervezése során figyelembe kell venni a felszíni csapadékvíz elvezetés meglévő – és távlatilag megvalósítandó – létesítményeit (átereszek, iszapfogók stb.) is. Az aknák-, átemelők- és házi bekötések telepítésénél a csapadékvíz összegyülekezési és lefolyási területeit célszerű elkerülni. Ugyancsak nem javasolható a tetővizeket levezető, szabad kifolyású állványcsövek közelében aknát-, vagy átemelőt tervezni. Szűk- és változó szélességű közterületeknél a meglévő épületek állagának vizsgálata, illetve rögzítése is a tervezési előmunkálatok közé sorolható. Az állagrögzítő tervezési tevékenység eredményeit – leírások, fotók, videofelvétel stb. – a tervezésben elkerülhetetlen felhasználásuk ellenére, külön célszerű dokumentálni és tárolni.

6.2. A tervezés fázisai A vízellátás, szenny-és csapadékvíz elvezetés tervezése, külön-külön szakági terv dokumentációkban történt. A tervezésnek a feladat nagyságának függvényében két-, vagy három lépcsője volt. Az első tervfázis általában a tanulmányterv volt, amely a lehetséges alternatívákat a tervműveleten belül megvizsgálta, a legjobb változatot kiválasztotta és feldolgozta. A második lépcsőben a jelentősebb feladatokhoz beruházási program készült. Ez a tanulmány tervből indult ki és azt olyan mélységig fejlesztette tovább, hogy az ismert fajlagos költségekkel megbízható műszaki tartalom és költségbecslés elkészíthető legyen. A harmadik tervfázis a kiviteli terv volt, amely általában a kivitelező ismerete és annak műszaki felkészültsége alapján A tervdokumentáció műszaki tartalma mellett fontos szerepe volt az organizációs bejárásnak és jegyzőkönyvnek, mely az Építőipari Kivitelezési Norma tételei alapján meghatározta a beruházás költségét. Az ismertetett tervezési és kivitelezési metodikában, az 1980as években megindult egy lassú fejlődés. A gyökeres változásokat a rendszerváltás utáni időszak hozta meg. A vízi-közművek tervezésére a 18/1996.(VI.13.) KHVM rendelet (vízjogi engedélyezési eljáráshoz szükséges kérelem és mellékletei) és a 104/1998. (V.22.) Kormányrendelet (a helyi önkormányzatok címzett és céltámogatási igénybejelentéséhez kapcsolódó megvalósíthatósági tanulmány tartalmáról és értékelésének rendjéről) vonatkozik. A két rendelet között érzékelhető nyitott kérdések rendezése valószínűsíthető. Ezek a rendelkezések a tapasztalatok szerint változnak, ezért az alábbi ismertetés csak a jelenlegi rendelkezések változatlan hatályáig érvényesek. Egy címzett-, vagy céltámogatásos beruházásnál a tervezés szokásos sorrendje: -

az elvi vízjogi engedélyterv,

-

a megvalósíthatósági tanulmányterv, ─── 133 ───



-

a vízjogi létesítési engedélyterv és

-

a kiviteli (versenytárgyalási, vagy tender) tervdokumentáció.

Egyetemi jegyzet

A létesítés folyamatához tartozik még az üzembehelyezési eljárás, amely lezárja a tervezési és a kivitelezési – tehát a megvalósítási – fázist. Ez általában a beruházói- és az üzemeltetői munkákhoz kapcsolódó tevékenység. A fentiekkel kapcsolatban, az alábbiakban foglalunk össze néhány fontos tudnivalót. A már fentebb említett rendelkezések összehangolása érdekében, az elvi vízjogi engedélyezési tervben nagyobb teret célszerű biztosítani: -

az alapadatoknak,

-

a vizsgálati – településszerkezet, topográfia, talajmechanika, stb. – anyagoknak,

-

a számításba vehető műszaki alternatívák felvázolásának és

-

a – legalább – két reális alternatíva kijelölésének.

Az utóbbival kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy a – legalább – két reális alternatíva kijelölés szövegezés, a hivatkozott rendelkezés automatikus másolása. Nyilvánvaló, hogy például egy dombvidéki település esetében, ahol a lejtésvonalak, és a befogadó vitathatatlan összefüggésben van, nincs két reális alternatíva. Ebben a tervfázisban ajánlott a talajmechanikai- és hidrogeológiai szakvélemény összeállítása. Az előírt helyszínrajzok számát és léptékét a szennyvízelvezetés jellege, illetve a megoldás alternatívái határozzák meg. Regionális összefüggéseknél az M=1:20000, vagy M=1:10000 léptékű átnézetés helyszínrajzok nem mellőzhetők. A részletes helyszínrajzok ilyen esetben, M=1:5000, vagy M=1:4000 léptékben készíthetők. Ezen a feladati szinten a rétegvonalas térképek elégséges információt biztosítanak a koncepció kialakításához. Az elvi engedélyezési dokumentáció kötelező tartalma a szakhatósági állásfoglalások – a területileg illetékes ÁNTSZ, a Környezetvédelmi Felügyelőség – beszerzése, melyhez a kész engedélyezési tervanyagra van szükség. Az elvi engedélyezési kérelem tartalmi követelményét a 18/1996.(VI.13.) KHVM rendelet írja elő. A kérelem benyújtása előtt célszerű konzultálni az engedélyező hatósággal a szokásjogi és eseti kérdések tisztázása miatt. Az elvi vízjogi engedély, illetve az abban megfogalmazott előírások birtokában lehet a megvalósíthatósági tanulmányt elkészíteni. Ennek tartalmi előírásait a 104/1998. (V.22.) Korm. rendelet tartalmazza. A rendelet hatálya a helyi önkormányzatok címzett és céltámogatással megvalósuló beruházásaira terjed ki. A jól funkcionáló engedélyezési rendszerben az elvi vízjogi engedélyben feltárt lehetséges alternatívák közül, – a megoldás egészére-, vagy egyes részleteire – kijelölt, legalább két változatot kell szakmai, műszaki, üzemeltetési és gazdasági szempontból összehasonlítani. A hivatkozott rendelkezés 7.sz. melléklete szabályozza a változatok összehasonlításának feldolgozását. A rendelkezés maradéktalan végrehajtását nehezíti, hogy a kis települések szenny – és csapadékvíz elvezetése, nélkülözi az üzemeltetési tapasztalatokat. Így ezek költségei csak durva becslésekkel határozhatók meg. A beruházási költségek pontos és részletes meghatározására az előírt tervek tartalmi követelményei miatt nincs lehetőség. Ezért a normatív – a korábban megépült létesítmények tényszámaira alapozott – költségek bázisadatai szolgáltatnak kiindulási alapokat. Ezek a fajlagos adatok nem megbízhatóak. Remélhető, hogy ezen a helyzeten fajlagos beruházási─── 134 ───



Egyetemi jegyzet

és üzemeltetési költségnormatívák kidolgoztatása, illetve megjelentetése gyökeres változásokat fog eredményezni. A vízjogi engedélyezési eljáráshoz szükséges kérelemről és annak mellékleteiről a 18/1996. (VI. 13.) KHVM rendelet intézkedik. Ennek kötelező tartalmát nem részletezzük, csupán néhány praktikumra hívjuk fel a figyelmet. -

Az engedélyezési tervdokumentációra figyelemmel adott szakhatósági állásfoglalások mellett – külterületi nyomvonalak esetén – a Magyar Regionális Fejlesztési és Urbanisztikai KHT. külterületi nyomvonalas létesítmények nyilvántartására vonatkozó szakvéleményét is be kell szerezni.

-

Az érintett közművek kezelőjének, vagy üzemeltetőjének nyilatkozatát, illetve hozzájárulását ugyancsak dokumentálni kell.

-

Az alkalmazni kívánt újfajta termék, vagy technológia – OKTVF által kiadott – alkalmazási engedélyének másolatát szintén csatolni kell.

-

Kisajátítás, vagy szolgalom igénye esetében az érintett ingatlan tulajdonosával kötött joghatályos megállapodást, amely alapján a szerzés, vagy a szolgalomalapítás létrehozható.

Az engedélyezési tervdokumentáció tartalmi mellékleteit a hivatkozott rendelet 2.sz. mellékletének III. fejezete tartalmazza. A kiviteli tervdokumentáció – szokásos – tartalmából az elvégzendő munkálatok részletes kiírása és nagyobb műtárgyak esetében a vasalási tervek mellőzhetők. Elégséges táblázatok és méretező diagramok alapján a csatornacső anyagát és keresztmetszetét meghatározni. Különleges helyszíni és műszaki körülmények miatt előfordulhat, hogy az engedélyezési tervben két csőanyag alternatíva kerül megjelölésre A hagyományos értelemben vett kiviteli terv tartalmában és jelentőségében egyaránt változásokon ment keresztül az utóbbi évtizedekben. A kiindulás, – a 70-es évek közepéig tartó – teljesség igénye volt a kiviteli tervdokumentációval szemben. Az idők folyamán először a költségvetés készítés és – természetszerűleg – a helyszíni organizációs munkarészek váltak ki a tervező hatásköréből. Később, kísérletek történtek a részlettervezés „leválasztására” is. Ez utóbbiak nem jártak eredménnyel. Az elmúlt tíz évben a kiviteli tervek készítésének műszaki- és gazdasági alapjai átértékelődtek. A tervezésre általában rendelkezésre álló rövid idő és a kereslet - kínálat (ezen a területen kiválóan működő) törvénye a dokumentációk tartalmát korlátozza. A jelenlegi kiviteli tervezés gyakorlata két – eltérő – eljárásbeli módszerrel jellemezhető. Az egyik esetben a vízjogi létesítési terv – az engedély birtokában – kis munka ráfordítással feljavításra kerül. Ez alapján a közbeszerzési törvényben adott lehetőségek szerint lebonyolítják a versenytárgyalást. A verseny kiírásban ilyen esetben – általában – utalás van arra, hogy a nyertesnek a vízjogi engedéllyel összhangban (vagy annak módosításával együtt) kiviteli terv dokumentációt is kell készíteni. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy ebben a kapcsolati rendszerben a tervező önállósága erősen megkérdőjelezhető. A másik esetben a beruházó megbízásából készített kiviteli tervdokumentáció alapján kerül kiírásra a közbeszerzési eljárás. Ebben az esetben a versenysemlegesség megkívánja, hogy az anyagminőségek megjelölésén túl a gyártó ne legyen megnevezve. Ez a gyakorlat, például műanyag csőnél, ugyancsak problémák forrása lehet, a bőséges kínálatban szereplő termékek eltérő gyűrűmerevsége, illetve a teherviselő képessége miatt. A fentebb részletezett, a megvalósítással közvetlen kapcsolatban álló tervműveleteken kívül van még két további tervfajta, melyhez több közművet érintő ismeretek szükségesek. Ez a regionális tervezésben – és a rendezési tervek készítésében szükséges szakági anyagok elkészítése. ─── 135 ───



Egyetemi jegyzet

A regionális tervezés több településre-, nagyobb tájegységre-, megyékre-, régiókra- és esetenként az ország egész területére kiterjedő – általában – nagyobb időtávokra készülő tervművelet. Ezek készítése a szokásos tervezési munkát lényegesen meghaladó szakmai ismereteket igényel. A tervezési metodika egységes és főbb vonalai: -

a vizsgálatok irányainak kijelölése,

-

a vizsgálatok adatainak gyűjtése, rendszerezése,

-

a vizsgálatok eredményeinek összegezése,

-

a tervezési program elkészítése, jóváhagyása és

-

a tervjavaslat összeállítása.

Ezek a műveletek a települések rendezési tervei kapcsán közismertek. A kis települések szennyvízelvezetése és kezelése kapcsán a vizsgálati anyag kezelése (tehát az első három bekezdésben foglaltak elkészítése) rendkívül nagy adathalmaz gyűjtését és szakszerű feldolgozását igényli. Vizsgálni célszerű ugyanis az érintett települések: -

az altalaj és talajvíz viszonyait,

-

a topográfiai adottságait,

-

a jelenlegi csatornaellátás és szennyvízkezelés mértékét, színvonalát,

-

a szerkezeti-, gazdasági-, társadalmi viszonyokat, ezek várható alakulását,

-

a környezeti ártalmakat és azok hatásait,

-

a használt valamint a távlati ivóvíz bázisok állapotát, védelmét,

-

a vonalas infrastruktúra kiépítettségét, a várható fejlesztéseket,

-

az ivóvíz fogyasztás alakulását,

-

a csapadékkal kapcsolatos elvezetési, belvíz, stb. adatokat,

-

a befogadók vízrajzi adatait,

-

a szennyvíziszap elhelyezés, továbbá a mezőgazdaság lehetséges összefüggéseit.

A rendezési tervek közmű szakági munkarészeinek elkészítését jelenleg az elnagyolt tervezési munka jellemzi. Ezek a munkarészek nem kerülnek jóváhagyásra, így azután nem is töltik be azt az egyébként fontos feladatot, mely ezektől a tervektől elvárható volna.

6.3. A tervezés és a jogszabályi háttér A rendszerváltás valamiféle választóvonal a szabályozásban is. A megelőző időszakban a közművesítés minden szakágára a meglehetősen merev és részletes szabályozások volt a jellemző. A tervezés, a műszaki ellenőrzés és a kivitelezés végrehajtását jogszabályok rögzítették, a felhasznált anyagokra és szerkezetekre magyar szabványok (MSZ) a közművek rendszerének szabályozására műszaki irányelvek (MI) álltak rendelkezésre. A szabványok és a műszaki irányelvek is kötelezőek voltak, indokolt esetben az eltérést a szabvány elején megjelölt szervezet engedélyezhette. Az elmúlt 14 év első időszakára a fentebb jelzett rend fellazulása volt a jellemző.

─── 136 ───



Egyetemi jegyzet

A közelmúltban – az Európai Uniós csatlakozásunkat megelőzően – Magyarország is csatlakozott az Európai Szabványügyi Bizottsághoz (CEN), mellyel az Európai Szabványok (EN) hatásköre alá helyezte magát. Az európai szabványokat a CEN/TC műszaki bizottságai dolgozzák ki. (Ilyen a CEN/TC 165 „Vízelvezetés, csatornázás, szennyvíztisztítás” műszaki bizottsága melynek titkárságát a DIN látja el.) Ezek az EN szabványok német, angol és francia nyelven jelennek meg. A tagországok a szabványokat saját nyelvre lefordítva, vagy az eredeti állapotba Nemzeti Szabvánnyá minősítik, és bevezetését elrendelik. A szabványok státusát tekintve nem kötelezőek, kivéve: -

ha az alkalmazást jogszabályilag elrendelik,

-

ha érdekelt felek az alkalmazást szerződésben rögzítik és

-

bírósági hatáskörben rendezendő jogvitás kérdésekben.

Az EN szabványok csupán a legfontosabb alapelveket tartalmazzák, melyhez képest a tagországok további belső szabályozás keretében szigorúbb előírásokat alkothatnak. A CEN tagországok többségében ennek megfelelően további szabályozások és ajánlások vannak. Igy az egyes közművek tervezéséhez, építéséhez és a létesítéshez kapcsolódó egyébmérnöki munkákhoz a régiók engedélyező szervei, a különböző érdekelt szervezetek (üzemeltetők, csőgyártók stb.) további előírásokat, szabályozásokat adnak ki az egységes követelményrendszerek és feltételek biztosításához. Ezek a szabályozások a megvalósításban résztvevők munkáját jelentősen megkönnyítik és leegyszerűsítik. Hazai viszonylatban a belterületi vízrendezésre, a zártszelvényű gravitációs csatornákra és a közcsatornák tervezésére van néhány Műszaki Irányelv, továbbá Vízügyi Ágazati Szabvány. Ezek összhangja a rendelkezésre álló MSZ EN szabványokkal több kérdésben vitatható. Említeni kell továbbá, hogy a hivatkozott anyagok többsége az 1980-as években készült, és tartalmuk esetenként túlhaladott.

6.4. A hidraulikai méretezés alapjai A tervezési munka egyik legfontosabb és nagy szakmai ismereteket igénylő része a hálózatok hidraulikai méretezése. Ez gyakorlatilag két részből áll: -

az igények meghatározásából és

-

a hálózati elemek méretezett kialakításából.

Az igények jó és alapos felmérése a tervezés időszakában és prognosztizálása a távlatra az elvégzendő feladat számára meghatározó jelentőségű. Ez közművenként változó feladatokat jelent, melyeket a teljességre törekedés igénye és lehetősége nélkül az alábbiakban foglalunk össze.

6.4.1. Vízellátás, csatornázás Az igények meghatározásánál az ivóvízfogyasztás, és a szennyvíz kibocsátás a városi településeknél összefügg egymással. A kis településeknél a nyári időszakban eltérések adódhatnak az öntözés miatt. A vízmennyiség meghatározásánál a lakosság-, az ipar- és a tűzvédelem egyidejű igényeiből kell kiindulni. ─── 137 ───



Egyetemi jegyzet

A lakosság kommunális vízigényének meghatározása a fajlagos mutatószámok alapján történik. Erre korábban szabvány állt rendelkezésre, melyet a 6.4.1.1. táblázatban kivonatosan ismertetünk. A szabályozás, a 80-as évek elején készült és a korabeli társadalmi, politikai és közgazdasági viszonyokat tükrözte. Az 1980-as évek végén élőtérbe került az értékarányos vízdíj megvalósítása, amely fokozatosan a vízfogyasztás csökkenését eredményezte. A fogyasztó, a fogyasztás célja, jellegének megnevezése

6.4.1.1. táblázat VÍZIGÉNY mennyisége egysége

A.) A lakosság háztartási vízigénye Lakóépület közös csapolóhellyel lakásonkénti vízcsapokkal, fürdőszoba nélkül lakásonként fürdőszobával lakásonként fürdőszobával, egyedi villamos vagy gáz vízmelegítővel lakásonként fürdőszobával, átfolyó rendszerű egyedi vízmelegítővel, vagy központi melegvízellátással Összkomfortos lakás, magas színvonalú ellátással és magas életszínvonal Korszerű lakótelep Közkifolyós ellátás Kert egyszeri locsolása Telken nevelt számos állat Személygépkocsi egyszeri mosása vödörrel tömlővel Utcák, terek egyszeri locsolása

80-100 120-150 150-220

l/fő/d l/fő/d l/fő/d

220-280

l/fő/d

250-350

l/fő/d

350-450 400-500 50-70 1,5-3,0 40-70

l/fő/d l/fő/d l/fő/d l/m2 l/d/állat

40-60 200-300 1,5

l/gk l/gk l/m2

B.) Közintézmények Kórház, ágyanként Rendelő betegenként alkalmazottanként Szociális otthon Bölcsőde, gyermekenként Óvoda, gyermekenként Tisztasági fürdők Alsó- és középfokú iskola korszerű felszereléssel Diákszálló Szállodák, ágyanként osztályon felüli I.osztály alacsonyabb osztály Éttermek Sportpálya sportolóként nézőként locsolás Irodák ügyfelenként alkalmazottanként

─── 138 ───

350-600

l/d

10-50 70-100 250-300 100-150 80-100 180-220 70-100 200-300

l/d l/d l/fő/d l/d l/d l/fő/d l/fő/d l/fő/d

300-500 250-400 100-150 80-180

l/d l/d l/d l/d/adag

50-70 5-10 3-5

l/d l/d l/m2

10-30 20-30

l/d l/d



A fogyasztó, a fogyasztás célja, jellegének megnevezése

Egyetemi jegyzet

VÍZIGÉNY mennyisége egysége

C.) Ipar és szolgáltatás Ipartelep szociális vízigénye, dolgozónként Intézmények és üzemek takarítása

150-200 2-3

l/d l/m2/d

Napjainkban a lakossági fajlagos vízigény 90 – 200 l/d/fő között változik a település nagyságának függvényében. Csak a teljesség miatt jelezzük, hogy az EU tagországaiban végzett felmérés szerint Spanyolország, Portugália, Írország vízigénye 120 l/d/fő nagyságrendet képvisel. A fentieket összegezve megállapítható, hogy a fajlagos vízigények számítása felelősségteljes feladat. A legcélszerűbb eljárás a korábbi vízfogyasztás adataiból kiindulni, hosszabb időtáv adatait mérlegelni és a település szerepét, gazdasági-társadalmi viszonyit alapulvéve a fajlagos vízfogyasztási értéket prognosztizálni. Az elkövetkező időszakban a hazai vízellátási feladatok a rekonstrukció jegyében kerülnek az érdeklődés középpontjába. Ennek okai közül a csővezetékek elhasználódását és a fajlagos vízigények csökkenéséből adódó másodlagos vízszennyeződéseket kell említeni. Ezeknél a feladatoknál a 6.4.1.1. táblázat és a több éves fogyasztási adatok elemzése biztosít megfelelő alapokat a feladatok végrehajtásához. Egy település vízigényének meghatározásához: -

a lakosság fajlagos vízigényét,

-

a nagyobb közintézmények igényét,

-

az ipar ivóvízigényét és

-

a tüzivíz igényeket

kell területrészenként összegezni. A vízellátó rendszer egyes alkotóelemeinek méretezéséhez különböző vízigények ismeretére van szükség: n

átlagos napi vízigény:

Q d átl = Σ N ei q di

legnagyobb napi vízigény:

Q d max = Σ β i Q d átl i

legkisebb napi vízigény:

Q d min = (0,8 − 0,9) ⋅ Q d átl

i =1

n

i =1

A fenti képletekben: Nei

- az ellátott fogyasztói egység mennyisége

qdi

- az átlagos fajlagos vízigény

βi

- évszakos egyenlőtlenségi tényező (az éves átlagos és az évente egyszer előforduló legnagyobb vízigény hányadosa)

A „β” évszakos egyenlőtlenségi tényező értékeit a 6.4.1.2. táblázat tartalmazza.

─── 139 ───



Egyetemi jegyzet

6.4.1.2. táblázat „β” évszakos egyenlőtlenségi tényező értékei a nyári mértékadó vízigények számításához

Település jellege

Országos és kiemelt, felsőfokú központ 1,2-1,4 1,2-1,5 -

Ipari Mezőgazdasági Vegyes Üdülő

Középfokú központ 1,3-1,6 1,6-2,1 1,4-1,7 2,0-3,0

A méretezéshez ugyancsak fontos meghatározni a legnagyobb órai vízigényt (Qh) – óracsúcsot –, amelyre az alábbi módszerek állnak rendelkezésre: -

a napon belüli egyenlőtlenségi figyelembevételével: Qh =

-

tényező

(βh),

vagy

óracsúcs

tényező

β h ⋅ Q d átl 24

Qh meghatározható a napi összes fogyasztás százalékában, mérési eredmények, vagy szakirodalmi adatok alapján

Az ipar vízigénye a technológiai folyamatok alapján egyértelműen meghatározható és az iparterület, vagy üzemi létesítmény átadási pontjához rendelhető. Az oltóvíz mennyisége a vonatkozó rendelkezés szerint a védendő terület nagysága, az építmény tűzrendészeti besorolása és a védendő épület tűzállósági fokozata alapján, ugyancsak meghatározható. A kiindulási alapértékekre a 6.4.1.3. táblázat tartalmaz tájékozató adatokat. 6.4.1.3. táblázat Mértékadó tűzszakasz területe [m2] 50-ig

Szükséges oltóvíz mennyisége [l/min]

Mértékadó tűzszakasz területe [m2]

Szükséges oltóvíz mennyisége [l/min]

300

51-150 151-300 301-500 501-800 801-1200 1201-1600 1601-2000 2001-2500 2501-3200

600

3201-3900 3901-4600 4601-5400 5401-6200 6201-7200 7201-8200 8201-9200 9201-10400 10401-12000 12000 felett

3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000

900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000

A csatornahálózatok terhelésének meghatározásánál a szenny- és a csapadékvíz mennyiségének számítása eltérő módszerekkel történik. A szennyvízmennyiségeket meg lehet határozni az MI 10 167/2 alapján, vagy az ivóvíz fogyasztási adatokból. Az elvezetésre kerülő kommunális szennyvíz mennyiségének összefüggésben kell lennie a vízellátás tervezett távlati vízmennyiségével, és annak rendszerint 80-100 %-a lehet. Ha a vízfogyasztás és a helyi körülmények nem ismeretesek, akkor az elvezetendő átlagos szennyvízmennyiség a 6.4.1.4. táblázat alapján határozható meg, amely a hivatkozott műszaki irányelv ajánlásait tartalmazza.

─── 140 ───



Egyetemi jegyzet

6.4.1.4. táblázat „qd” fajlagos szennyvízmennyiség [l/fő/d]

Település jellege

Falvak

120-220 150-250 200-300 250-300 400-500

Alsófokú, részlegesen kiemelt alsófokú központ Kiemelt alsófokú központ Középfokú központ Országos központ és minden új, melegvízellátással rendelkező ltp.

Távlati, koncepcionális tervezéskor a számított szennyvízmennyiségek biztonsági tényezőkkel növelhetők. Ezek az alábbiak: -

-

Lakosszám növekedés figyelembevétele: -

Fejlődő település esetén:

γn= 1,10 – 1,15

-

Állandósult lakosszám esetén:

γn= 1,00 – 1,05

A fajlagos vízigény növekedés figyelembevételével:

γq= 1,20 – 1,30

A mértékadó biztonsági tényező: γR = γn γq A „γ” biztonsági tényezőket nagy körültekintéssel, gondos tervezői mérlegeléssel célszerű alkalmazni. A szennyvízmennyiségek meghatározásánál főleg meglévő csatornák ellenőrzésekor figyelembe kell venni az infiltrációs vizek mennyiségét is, mért adatok, vagy számított értékek alapján. A lefolyó szennyvíz mennyisége változik a nap különböző szakaszaiban. A hálózatok méretezéséhez a település egészére, vagy egyes jól lehatárolható részleteire képezni kell az óracsúcs értékét (Qdh): Qd h = z qd n ahol: z

-

az óracsúcs tényező

qd

-

napi fajlagos szennyvízmennyiség

n

-

a vizsgált terület-, vagy településrész lakosszáma

A „z” óracsúcs tényező értéke meghatározható a helyi körülmények vizsgálatával, a fogyasztási szokások elemzésével. Ezek hiányában alkalmazhatók a 6.4.1.5. táblázat adatai, amely település jellegének a függvényében adja meg „z” értékeit. Település jellege

Falvak Alsófokú központ Részlegesen kiemelt alsófokú központ Kiemelt alsófokú központ Középfokú központ Felsőfokú központ Országos központ

─── 141 ───

6.4.1.5. táblázat „z” óracsúcs tényező 1/8 – 1/12 1/10 – 1/14 1/14 – 1/18



Egyetemi jegyzet

A csatornahálózatot terhelő fajlagos csapadékvíz mennyiség – a gyakoriság függvényében – az ország egész területére az alábbi összefüggésből határozható meg: Ip =

a tn

ahol: Ip

- bármely „t” időtartamhoz tartozó, „p” gyakoriságú, fajlagos csapadékvíz mennyiség

t

- a csapadék időtartama, 10 percben kifejezve

a és n - állandók (lásd: 6.4.1.6. táblázat az MI 10 167/2 alapján)

6.4.1.6. táblázat „p” gyakoriság [év]

Állandók a n

10

4

2

1

365 0,72

270 0,72

203 0,71

133 0,69

A fajlagos csapadékvíz mennyiségeknek a fentiek szerint meghatározott számszerű értékeit a 6.4.1.7. táblázat tartalmazza. Csapadék időtartama [min] 10 15 20 30 40 50 60 70 80 100 120 150 180

6.4.1.7. táblázat „Ip” fajlagos csapadékvíz-mennyiség – ha a gyakoriság „p” [l/s/ha] 10 év 4 év 2 év 1 év 365 273 222 166 135 115 100 90 82 70 61 52 46

270 202 161 122 100 85 74 67 60 51 45 38 34

203 152 124 93 76 65 57 51 46 40 35 30 26

133 101 82 62 51 44 39 35 32 27 24 21 18

A mértékadó fajlagos csapadékintenzitás – valamely csatornaszakasz egy keresztmetszetére – a mértékadó csapadék-időtartam alapján számítható. Ez utóbbi egyenlő az összegyülekezési idővel, amelynek időtartama annyi perc, mint mennyi alatt a kérdéses csatorna-keresztszelvényhez tartozó vízgyűjtő terület legtávolabbi pontjától a csapadék lehulló vízrészecskéje a vizsgált keresztmetszethez folyik. A terhelések számításának egyik sarkalatos pontja a gyakoriság helyes megválasztása, amelyhez az érvényben lévő szabvány (MSZ EN 752), illetve a területileg illetékes vízügyi hatóság előírásait is figyelembe kell venni. A települések belterületein – általában – 1- vagy 2 éves gyakoriságú csapadékok a mértékadók. ─── 142 ───



Egyetemi jegyzet

A méretezési paraméterek felvételében eltérően kell megítélni a városias beépítésű, kiemelt szegélyű burkolt utakkal és zárt csapadékvíz-elvezető rendszerrel rendelkező településeket, mint a nyílt, felszíni vízelvezetésű – kiemelt szegély- és sok esetben szilárd burkolat nélküli közlekedési utakkal jellemezhető – falusias településeket. A tervezőnek minden esetben a helyi viszonyok-, és körülmények ismeretében kell mérlegelnie a kiindulási feltételeket.

6.4.2. Gázellátás A gázenergia igényeket a fogyasztók jellege, a felhasználás módja és célja, továbbá a felhasználás berendezési – a fogyasztók készülékei – határozzák meg. A fogyasztás jellege szerint megkülönböztetünk: -

ipari fogyasztókat (technológiai gázigény),

-

háztartási és egyéb fogyasztókat (fűtési-, melegvíz készítési-, és főzési- gázigény)

A gázellátás tervezése során az igények megállapításában jelentős eltérést mutat a kiviteli és a koncepcionális tervezés fázisa. Az előkészítő, koncepcionális fázisban a tapasztalati hőigény irányszámok alapján végzik a számítást, a kiviteli tervezés során pedig, a ténylegesen beépítésre kerülő berendezések adatai alapján kell a gázigényeket meghatározni. A háztartások gázigénye az alábbi részigényekből tevődik össze: -

a konyhai (Vk),

-

a fürdőszobai (Vf) és

-

a fűtési (Vfűt)

Az előtervezés során figyelembe veendő átlagos egyidejű hőigények (qk) értékeit a 6.4.2.1. táblázat tartalmazza. 6.4.2.1. táblázat Lakossági hőigények (qk) [kJ/h]

Beépítés jellege Egyedi beépítés Konyhai Konyhai és fürdőszobai Többszintes épületek, lakótelepek Konyhai Konyhai és fürdőszobai Központi fűtés

7500 15000 6000 10000 35000

A kiviteli tervezés során meg kell állapítani a tervezési területre eső valamennyi gázzal ellátandó létesítmény csatlakozó vezetékének (bekötésének) gázigényét (V): n

V = e ∑ n i vi i =1

ahol: V

-

a gázigény a csatlakozó vezetéknél,

e

-

egyidejűségi tényező (e < 1,0; fogyasztói kategóriánként kell meghatározni),

ni

-

a betervezett gázkészülékek száma,

vi

-

a gázkészülék-fajta névleges fogyasztása

─── 143 ───



Egyetemi jegyzet

A gázigényeket létesítményenként, épületenként (csatlakozásonként) állapítjuk meg. A csatlakozó vezetékekre meghatározott gázigényeket hálózati szakaszonként kell összegezni, és a hálózat csomópontjaira átszámítani. A gázelosztó hálózatot a csatlakozó vezetékek (bekötések) várható egyidejű maximális terhelésre kell méretezni.

6.4.3. Távhőellátás A távhőellátás napjainkra kialakult hazai rendszere az iparosított tömeges lakásépítés igényeihez igazodott. A hőigények meghatározásának kiindulási pontja a házgyári technológiával épült lakóépületek hőgazdálkodása képezte. A hőigény megállapításához a fentiek alapján tájékoztató értékként elfogadható, hogy egy átlagos lakótelepi lakás hőigénye télen 170 W/m2. [Megjegyzés: Ebből az alapérték 70%-a a saját, 20%-a a közterületi fogyasztás, és 10% pedig a biztonsági tartalék.]

A megengedett hőveszteségekre vonatkozó új építési előírások alapján megvalósuló lakóépületeknél a jelzett értékeknél lényegesen alacsonyabb hőigények valószínűsíthetők. A föld alatti és föld feletti távhőellátó vezetékeknek fontos méretezési paramétere a hőveszteségek megállapítása. A köpenycsöves csővezetéki rendszereknél a jó hőszigetelés és a nedvesség megbízható távoltartása miatt a hőveszteség alacsony mértékű, és az a talajrétegekben kialakuló stabil hőeloszlás miatt konszolidált.

─── 144 ───



Egyetemi jegyzet

6.5. Nyomás alatti elosztórendszerek méretezése A tervezés menetében az igények meghatározását követő lépés az elosztórendszer méretezése. A méretezési munka bonyolultságát a rendszer kialakítása- és kiterjedése befolyásolja. Általánosságban elmondható, hogy a bonyolult elosztórendszerek méretezési eljárásai matematikai modellekhez kötöttek [11]. A hálózatok leírásához és jellemzéséhez az alábbi modelleket alkalmazzák: topológiai modell:

a hálózat geometriáját írja le

fizikai-hidraulika modell:

a hálózat viselkedését írja le

fogyasztási vagy terhelési modell:

a fogyasztás vagy terhelés (hely és idősor) leírása

A napjainkban alkalmazott modellek az elosztórendszert gráfként leírt hálózatnak értelmezik, és a gráf éleihez különböző relációkkal, algoritmusokkal fizikai tulajdonságokat rendelnek. [Megjegyzés: A számítógép széleskörű elterjedése előtt a hálózatok vizsgálatát a csomópontokból kiindulva, általában a Cross-módszerrel oldották meg. Egyszerűbb feladatoknál az ú.n. átmetszés módszerével számították és határozták meg a szükséges csőkeresztmetszetet [23], [54], [56]. A vázolt számítási eljárások kezelhetősége érdekében a hálózatokon jelentős egyszerűsítéseket kellett végrehajtani és az időigényes, nagy volumenű számítási munka a tervezőtől fokozott figyelmet igényelt.]

Elsőként a topológiai modellezést ismertetjük, mivel ennek kezelési technikája azonos, illetve hasonló a különböző hálózatokra vonatkozóan. Ezt követően elsősorban az építőmérnöki gyakorlatban meghatározó vízellátó- és nyomott szennyvízrendszerek hidraulikai modelljével és problémáival foglalkozunk.

6.5.1. A hálózat modellje, topológia A hálózat topológiája a hálózat geometriája, annak fizikai jellege nélkül. A hálózatok egyes elemei kapcsolatának leírására a legcélszerűbb eszköz a gráfelmélet alkalmazása. A topológiai összefüggések a gráfok alkalmazásával egyértelműen leírhatók. A matematikai modell ebben az esetben a gráfok matematikai reprezentációját képező mátrixokat (kapcsolási-, hurok-, stb.) jelenti. Ezek jelentősége a Kirchoff-törvények alapján felírható kontinuitási-, és egyensúlyi egyenletek előállításában van. A nyomás alatti csőhálózatok számításaiban a topológiai modell mindig egy összefüggő, irányított gráffal írható le. Az irányított gráf kapcsolatainak leírására használatos az u.n. kapcsolási mátrix. A kapcsolási mátrix a gráf ágai és csomópontjai közötti összefüggést írja le oly módon, hogy a csomópontoknak a mátrix sorai, míg az ágaknak az egyes oszlopok felelnek meg. A kapcsolási mátrix egyes elemei a 0, +1 vagy –1 értéket vehetik fel a következők szerint: A kapcsolási mátrix A(i,j) eleme: +1 - ha az i-dik csomópont a j-dik ág kezdőcsomópontja, -1 - ha az i-dik csomópont a j-dik ág végcsomópontja, 0 - ha az i-dik csomópont és a j-dik ág nem esik össze.

A kapcsolási mátrix segítségével Kirchoff I. – kontinuitási – törvényét a következő alakban írhatjuk, ha pl. q az egyes ágak vízszállítási vektora:

A∗q = 0

─── 145 ───



Egyetemi jegyzet

A kapcsolási mátrixból származtatjuk az ún. hurokmátrixot, melyben a mátrix sorainak a hurkok (gyűrűk), az oszlopainak az ágak felelnek meg. A hurokmátrix egyes elemei – a kapcsolási mátrixhoz hasonlóan a 0, +1, -1 értékeket vehetik fel az alábbiak szerint: A hurokmátrix B(i,j) eleme: +1 - ha az i-dik hurok a j-dik ágat tartalmazza, és az ág és a hurok irányítása egyezik, -1 - ha az i-dik hurok a j-dik ágat tartalmazza, de az irányításuk eltérő, 0 - ha az i-dik hurok a j-dik ágat nem tartalmazza.

A hurkok előállításához először az alapkapcsolási mátrixot kell előállítani. Ez a kapcsolási mátrix particionálásával érhető el:

[

Aa = A f Ah

]

ahol:

Af

-

a főágakat tartalmazó kapcsolási mátrix,

Ah

-

a húrágakat tartalmazó kapcsolási mátrix

A hurokmátrix hasonlóan particionálható:

[

Ba = B f Bh

]

ahol:

Bf

-

a főágakat tartalmazó hurokmátrix,

Bh

-

a húrágakat tartalmazó hurokmátrix

B

B

és:

Bh = I vagyis egységmátrix. A részletes levezetés mellőzésével, az alap kapcsolási mátrix és a főágak hurokmátrixának transzponáltja közti összefüggés:

B ∗f = − A−f 1 Ah Ezek után Kirchoff II. törvénye, ha h az ágak nyomásveszteségeinek vektora:

B∗h = 0

6.5.2. A hidraulikai modell A nyomás alatti vízelosztó hálózatok vizsgálatakor – valóságos folyadékot feltételezve – a NavierStokes egyenletekből származtatott, általános Bernoulli egyenletekből indulunk ki, melyet a csővezetékben áramló folyadék egy áramvonalára írunk fel: v 12 p1 v2 p 1 dv + + z 1 = 2 + 2 + z 2 + hv + dr 2g γ 2g γ g dt Az egyenlet jobboldali utolsó tagja – amely a nem permanens vízmozgás esetén veendő figyelembe – a folyadékszál elemi részeinek gyorsítására fordított, az egységsúlyú víztestre vonatkoztatott

─── 146 ───



Egyetemi jegyzet

energiafelhasználást jelenti. A továbbiakban a nyomás alatti vízelosztó hálózatok állandósult állapotbeli vizsgálatával foglalkozunk, ezért ezt a tagot elhanyagolhatónak tekintjük. A nyomás alatti vízelosztó hálózatok permanens áramlásának modellezésekor az egyes rendszerelemeken fellépő nyomásveszteség meghatározása a feladat. A topológiai modellezésből adódóan (gráfok) a különböző rendszerelem-fajtákat – pl.: csővezeték, tározó, szivattyú, kút, hidráns, szűrő, stb. – mindegyikét egy gráf-élként lehet modellezni, a rájuk vonatkozó nyomásveszteség összefüggéseket, pedig ezekhez a gráf-élekhez lehet egyértelműen hozzárendelni. A fenti rendszerelemekből a csővezeték és a tározó hidraulikai méretezéséhez foglalunk össze ismeretek azzal, hogy a témakör iránt részletesebben érdeklődők részére javasoljuk a [23], [53], [54] és [55] irodalmak tanulmányozását.

6.5.3. A vízellátó hálózat méretezése és ellenőrzése A viszkózus folyadék csővezetékben való permanens áramlása során keletkező nyomásveszteséget a klasszikus: hv = λ

l v2 d 2g

képletből számíthatjuk. A képletben szereplő és a „v” középsebességtől függő ellenállási tényezőt a

⎛ 2,51 k ⎞ ⎟ = −2 ⋅ log⎜⎜ + ⎟ λ ⎝ Re⋅ λ 3,71 ⋅ d ⎠

1

White-Colebrook féle összefüggésből lehet iteratív úton meghatározni. A képlet elsődlegesen az átmeneti tartománybeli, áramlási viszonyokra érvényes. ahol: λ k d Re

-

ellenállási tényező [-], abszolút érdesség [m], cső belső átmérője [m], Reynolds szám: a szállított folyadék kinematikai viszkozitásának hőmérséklet, lebegőanyag tartalom – függvénye [-]:

Re =

–

v⋅d

υ

ezen belül:

υ -

-6

-1

a víz kinematikai viszkozitása = 1,31·10 [m2·s ]; + 10 o C -nál.

A λ surlódási tényező változásai a Reynolds szám és d/k értékek függvényében a 6.5.3.1. ábra alapján is meghatározható.

─── 147 ───



Egyetemi jegyzet

6.5.3.1. ábra: A λ surlódási tényező változásai a Reynolds szám és d/k értékek függvényében.

Az ellenállási tényező meghatározását a számítógépes programokban iteratív módszerekkel végezzük. A számítás kezdetekor egy célszerűen felvett-, vagy egy megelőző számításból rendelkezésre álló sebességértékhez határozzuk meg az ellenállási tényezőt. Ezt az eljárást addig ismételjük, amíg a végleges ellenállási tényező értékét meg nem kapjuk. Mivel a Kirchoff-törvények alapján felírható egyenletrendszer másodfokú, a megoldás csak iteratív úton lehetséges. Az iterációs módszerek többsége relaxációs jellegű (Newton-Raphson, CrossLobacsev, stb.), így a nyomásveszteség függvénynek a sebességre, illetve a szállított vízhozamra vonatkoztatott deriváltjára is szükség van. A hurkolt hálózatokon végzett kiegyenlítő számítások során, az irányított gráf modellből adódóan a hv = CQ2 képlet helyett célszerű egy:

hv = CQ |Q| alakú képlettel számolni, ahol:

C=

8 Lλ d 5π 2 g

Ha az iteráció során az ellenállási tényezőt állandónak tételezzük fel, a derivált a

h'v = 2C |Q| alakban írható. A vezetékhálózat modelljének elkészítéséhez általában a következő adatok szükségesek: -

meglévő hálózat esetében a helyszínrajzok,

─── 148 ───


-


Egyetemi jegyzet

tervezett hálózat esetében a tervdokumentáció.

A hálózat elemeit fel kell osztani ágakra, melyek csomópontokból indulnak ki és csomópontokban végződnek. A csomópont egyben: -

a fogyasztók vízigényének képzelt kiadási pontja,

-

a csővezetékek keresztezési helye és

-

a csővezetékek geometriai, továbbá hidraulikai jellemzőinek változási helyei is.

A tényleges hálózatok – főleg nagyobb települések esetében – nagyszámú ágból és csomópontokból állnak. A rendelkezésre álló számítógépes programok általában korlátozott számú ágból álló hálózatok méretezését teszik lehetővé. Ezért a számítási modell és a tényleges hálózati alak között eltérés adódhat. A fentieket összegezve a vízellátó hálózat méretezése és ellenőrzése a következő részfolyamatokból tevődik össze: -

A fogyasztási modell alapján becsléssel meghatározzuk az egyes csővezeték keresztmetszetekre mértékadó vízszállításokat.

-

A mértékadó vízszállítás alapján meghatározzuk a szükséges csővezeték átmérőket.

-

Az iterációs hidraulikai számítással, a korábbiakban ismertetett matematikai modell segítségével, ellenőrizzük a különböző üzemállapotokban kialakuló sebességeket és nyomásokat.

-

Amennyiben a hálózat valamely részén kedvezőtlenül nagy, vagy túl alacsony sebességek alakulnának ki, akkor módosítani kell a csőátmérőket, és az ellenőrzést megismételjük.

-

Az előző eljárást mindaddig folytatjuk, amíg a hálózatban a sebességek a kívánatos tartományban (0,4-1,2 m/s) helyezkednek el, és a hálózati nyomásértékek biztosítják az összes épület igényét, a tűzrendészet által előírt nyomásszintet és a csővezeték hálózat egyetlen pontján sem haladják meg a 6 bar értéket. (Ez utóbbi akkor érvényes, ha a hálózat PN 10 bar nyomásfokozatú csövekből létesült.)

A hálózatok egyes részeire a különböző üzemállapotok lehetnek mértékadóak a csővezeték-átmérők meghatározásakor. A mértékadó üzemállapotokhoz tartozó keresztszelvényeket a 6.5.3.2 ábra és a 6.5.3.3. táblázat tartalmazza.

─── 149 ───



Egyetemi jegyzet

Mértékadó üzemállapotokhoz tartozó keresztszelvények

B

B

B B B

B

C

C

C

C

1.körzet

2.körzet

A C

A

C 6.5.3.2. ábra: Mértékadó üzemállapotokhoz tartozó keresztszelvények (lásd: 6.5.3.3. táblázat)

6.5.3.3. táblázat Keresztmetszet jele A-A B-B

C-C

Fogyasztás

Megjegyzés

Qsz max A betáplálási ponttól húzódó fővezetékre. max |Qsz - Qfmax| A betáplálási pontot (pontokat) a tározóval (tározókkal) összekötő vezetékekre a szivattyúzás és fogyasztás különbségének legnagyobb pozitív, vagy legkisebb negatív értéke. Másként fogalmazva a tározók legnagyobb töltődésekor, vagy ürülésekor fellépő állapot. Qh Az elsőrendű elosztó vezetékekre, az általuk ellátott terület óracsúcs fogyasztása a mértékadó.

6.5.4. A tározótérfogat méretezése A tározók rendeltetésük szerint az alábbi funkciókra létesíthetők: -

a víztermelés és a hálózati szivattyúzás közötti különbség kiegyenlítése,

-

a hálózati szivattyúzás és a fogyasztás közötti különbség kiegyenlítése,

-

a hálózati nyomásértékek szabályozása és

-

a víz tartalékolása különleges feladatokra.

Az első kategóriába a vízmű telepek szolgálati medencéi, a másodikba a magastározók, a negyedikbe a tüzivíz-, vagy egyéb technológiai célú tározás tartozik.

─── 150 ───



Egyetemi jegyzet

A tározó térfogatot általában a csúcs vízigény alapján határozzuk meg. Ez azt jelenti, hogy meghatározzuk azokat a tározó térfogatokat, melyek a Qdmax vízigény esetén biztosítják az ellátást. A meghatározás a következő egyenlet alapján történik: T

∫ Q(t )dt = 0 0

ahol: T Q(t) -

a kiegyenlítési időszak hossza a tározó vízforgalma (töltődés, vagy ürülés a t időpontban).

A Q(t) az úgynevezett tározó vízforgalom a szivattyúzás és a fogyasztás egyidejű értékeinek különbsége:

Q(t) = Qsz (t) – Q f (t) A tározókat általában napi 24 órás kiegyenlítésre szokás tervezni, a fogyasztási és szivattyúzási menetgörbe alapján (lásd.: 6.5.4.1. ábra). 8,00 7,00

FO GY ASZTÁS

6,00 S Z IV A T T Y Ú Z Á S

5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

6.5.4.1. ábra: Fogyasztási- és szivattyúzási menetgörbe a 24 órás kiegyenlítés meghatározásához

Az ábra adatait egyórás időközökben, táblázatban feldolgozva a tározótérfogat meghatározható.

6.5.5. Nyomott szennyvízhálózatok méretezése A nyomott szennyvízrendszer, magas- és mélypontokkal (a terep adottságainak megfelelően) kialakított szabad kifolyású, de nyomás alatt működő rendszer. Méretezésének az alapja az, hogy a csővezetékben akkora sebességet kell fenntartani, hogy a szennyvízből ne rakódjon le semmi szennyeződés a csőben. Ezt a sebességet a szabványok és műszaki irányelvek 0,6-0,9 m/s között írják elő. A fentieken túlmenően – természetesen – biztosítani kell, hogy az adott szállítóvonalra dolgozó szivattyúk közül a legtávolabbi is képes legyen a szennyvizet a csatlakozási pontig elszállítani. További fontos kérdés a szállítás időtartama, vagyis a szennyvíz lebomlásának elindulásáig terjedő 6 óra. Ez alatt az időtartam alatt a szennyvíznek a tisztítótelepre be kell érkezni. Ha ez nem ─── 151 ───



Egyetemi jegyzet

biztosítható, akkor a szennyvíz frissen tartásáról más módszerekkel – sűrített levegő, öblítés, stb. – kell gondoskodni. Az egyes szivattyúkhoz közvetlenül csatlakozó vezetékekben a szivattyú üzeme közben a sebesség határérték könnyen betartható, ha erre méretezik a rendszert. Ahogy távolodunk a szivattyútól, és ahogy egyre több szivattyú csatlakozik az ágas gyűjtőrendszerre, úgy egy szivattyú üzemével rendszerint már nem lehet elérni ezt a sebességet. (Ha több szivattyú van egyidejűen üzemben, akkor nagyon megnövekszik az áramlási veszteség és ellenállás.) Ezért ezeknél a méretezés alapelve az, hogy a nagyobb csőkeresztmetszetekben, a gyűjtőrendszerben naponta legalább egyszer el kell érni a dugulást, eltávolító sebességet. Ezért a csőrendszereket öblítésre kell méretezni. A térfogat-kiszorításos szivattyúk jelleggörbéje rendszerint közelítően térfogatáram-tartó, vagyis itt a méretezés viszonylag egyszerű. Ahány szivattyú éppen üzemben van, annyiszoros térfogatárammal lehet számolni. Az örvényszivattyúk jelleggörbéje azonban nem egyenes, ezért ha emelkedik a csőrendszer ellenállása, akkor csökken az egy szivattyú által a csőbe benyomott térfogatáram. Emiatt a teljes csőrendszer méretezése összetettebb feladat, és csak számítógépes programmal lehet a rendszert különféle változataiban szimulálni. Ezeknek a rendszereknek jelenleg nincs egzakt, könnyen kiszámítható megoldása, az eredmény csak iteratív módszerekkel érhető el. A háromféle nyomott rendszer közül a település szélétől a tisztító telepig szállítás rendszerint nagy, vagy közepes nyomású rendszert igényel. Ezeknél a méretezés egyszerű, hiszen a szivattyú beindulásától a következő leállásig, – amíg a szívóaknát leszívja – az egész csőben állandó sebességet hoz létre. Az a célszerű, ha ez a sebesség nem nagyobb a 0,7 m/s értéknél, hogy a csővezeték ne fogyasszon feleslegesen sok energiát. (Ne legyen túl nagy a szivattyú szállítómagassága és az ezzel járó energia felvétele.) A kisebb településeken belül a nyomott rendszerek közül szinte mindenütt megvalósítható a legkisebb energiát igénylő kisnyomású rendszer. Az elmúlt évtizedben felismerték, hogy a házi szennyvizet olyan dugulásmentes szennyvíz szivattyúkkal is be lehet nyomni a rendszerbe, melyeken, a szabadon áthaladó golyó mérete nem kisebb 35 mm-nél. Az ilyen szivattyúk legkisebb nyomócső méreteként – a bekötő vezetékre vonatkoztatva – dn 50 mm-t lehet meghatározni. Ennek a szabad keresztmetszetéből és a 0,7 m/s dugulás-mentességi sebességből a csőben áramló térfogatáramra Q=1,21 l/s (4,4 m3/h) adódik. A beépítendő szivattyúnak tehát olyan fojtásgörbéjének kell lennie, amely legalább ennyit képes benyomni az adott rendszerbe. Az adott település szerkezetéből, a házak helyzetéből és számából minden egyes településen felrajzolható az ágas gyűjtőcsőrendszer, amelyre a csőhálózatot méretezni kell. Ezt az egyidejűen üzemelő szivattyúk számára szükséges ezután méretezni. Az egyidejűen üzemelő gépek számát korábban – ahol közterületi aknákra több épület csatlakozott gravitációs csatornával és ezért nagyobb volt a szivattyúk indulási gyakorisága – 10 %-ban határozták meg, ez szolgált a méretezés alapjául. Ez szerint például 11 szivattyúból 2 db gép egyidejű üzeme valószínűsíthető. Ez egyébként attól is függ, hogy milyen hosszú ideig működik egy-egy szivattyú. A nyugat-európai – elsősorban hollandiai – síkvidéki kis településeken szerzett tapasztalatok alapján készült a hazai, - empirikus - összefüggés az alábbi rendszerező elvek szerint. Ahol az egy telek - egy akna - egy szivattyú elv érvényesül, ott a térfogat kiszorításos szivattyúknál kiszámolt egyidejűség a nagyobb szivattyúszám esetén már nem alkalmazható. Ilyen esetben az egyidejűség a degresszív görbe szerint alakult, azt is figyelembe véve, hogy itt a szivattyúk nagyobb térfogatárama és az aknák kisebb kapcsolási térfogata miatt egy-egy indulás után az üzemidő csak mintegy 0,3-0,5 perc. Ezt a 6.5.5.1. táblázat mutatja be [15].

─── 152 ───



Egyetemi jegyzet

6.5.5.1. táblázat Bekötött telkek száma Egyidejűen üzemelő A 0,7 m/s sebességhez gépek száma tartozó szabványos csőátmérő (DN) [db] [db] [mm] 10 1 50 30 2 65 55 3 75 85 4 90 120 5 110 160 6 125 205 7 160 255 8 160 310 9 160 370 10 160 835 16 200

A táblázatot azonban lehet általánosítani is olymódon, hogy megkísérelhetjük a tapasztalatot megfelelő közelítő képlettel is kifejezni. Ezek szerint a nyomott szennyvíz eltávolításnál, ha egyegy aknába: -

Vnapi [liter] szennyvíz folyik be,

-

egy-egy bekapcsoláskor a kapcsolási térfogat Vkapcs. [liter]

-

a szivattyú a bekapcsoláskor várhatóan Qsziv [liter/s] térfogatáramot szállít el és

-

az ágas elágazó rendszerbe egy adott keresztmetszet előtt N [db] egyforma szivattyú van beépítve,

akkor az egyidejűen üzemelő n [db] gépek valószínű száma a következő:

⎛ Vnapi ⎞ 0,61 ⎡ ⎛ Vkapcs ⎞⎤ ⎟⋅ N ⎟⎥ n=⎜ ⋅ ⎢3 + 0,075 ⋅ ⎜⎜ ⎟ ⎜ 100 ⋅ Vkapcs ⎟ Q ⎢ sziv ⎝ ⎠⎥⎦ ⎣ ⎝ ⎠ Az öblítésre méretezéshez ki lehet fejezni az egyenletből, N értékét; 1, 64

⎧ ⎫ ⎪ ⎪ ⎡ ⎤ V ⎪ ⎪ ⎛ ⎞ n kapcs ⎟⎥ ⎬ ⋅ ⎢3 + 0,075 ⋅ ⎜⎜ N =⎨ ⎟ ⎝ Qsziv ⎠⎦⎥ ⎪ ⎪ ⎛⎜ Vnapi ⎞⎟ ⎣⎢ ⎪ ⎜ 100V ⎪ ⎟ kapcs ⎠ ⎩⎝ ⎭

és az így nyert összefüggésbe be kell helyettesíteni n = 1, 2, 3, … értékeket. Igy meg lehet határozni, hogy egy - egy ágvezeték szakaszhoz milyen egyidejűség léphet fel, és ehhez milyen csőátmérőt kell alkalmazni. Ez a módszer viszonylag szűk érvényességi határok között használható. Sík területeken szerzett tapasztalatokon alapul, ha tehát gravitációs szintkülönbségek is vannak, a képlet használata nem javasolható.

─── 153 ───



Egyetemi jegyzet

A 6.5.5.1. táblázatból látható, hogy a szabványos csőátmérők kötöttsége miatt a 6 gép egyidejű üzemével öblíthető D 125 mm-es cső után a következő – hazai – szabványos fokozat már a D 160 mm-es. Ezt, pedig már 10 gép egyidejű üzemével lehet öblíteni, vagyis a 7-9 gépes esetek csak elméleti jelentőségűek. A 370 telek felett, pedig már a D 200-as méret következik, amelyet már csak 16 gép egyidejű üzemével lehet öblíteni. A 6.5.5.1. táblázatból az is megállapítható, hogy: -

az egyes telkekről a közterületig vezető bekötő vezetékek mérete: D 50 mm,

-

a közterületen a legkisebb csőátmérő D 65 mm,

-

a rákötött telkek számát kell a csőátmérővel követni és így D 75 mm-re növelni a cső külső átmérőjét, ha a bekötések száma meghaladja a 30 db-t.

Az így felvett csőátmérőkkel és az adott hosszakkal el kell végezni az ellenőrző számításokat olymódon, hogy a végponttól (rendszerint a település széle, ahonnét külön szivattyútelep nyomja tovább az összegyűlt szennyvizet a tisztítótelepre) legtávolabb lévő szivattyútól egy szivattyú üzeme-kor kiszámítjuk a teljes csőrendszer ellenállását a sorbakapcsolt vezetékekkel. Ugyanez megismételjük úgy, hogy a közvetlen szomszédos szivattyú is egyidejűen üzemel. A vizsgálatot minden csőátmérő változásnál megismételve fokozatosan megközelítjük a legkedvezőtlenebb öblítési állapotot. Minden egyes üzemállapotban kiadódik az előre felvett, D 50-es csövet öblítő térfogatárammal a végponti szivattyú szállítómagassága. Elégséges azt ellenőrizni, hogy az ahhoz tartozó térfogatáram nagyobb-e, mint az előre becsült. Ha kisebb lenne, akkor más – nagyobb zárási pontú – szivattyút kell választani az adott helyre. Az EN 1671-es szabvány az áramszünet után várható tömeges visszakapcsolás esetét nem tartja szükségesnek kiszámítani. Ennek egyik feltételezhető oka az, hogy az EN 1671 nem több száz szivattyút tartalmazó rendszerekről szól. Az egyes sorbakapcsolt csőszakaszok ellenállását az ismert összefüggéssel számítjuk, amely telt szelvényre vonatkozik. Mivel a szennyezés a sűrűséget gyakorlatilag nem változtatja meg, a tiszta vízre érvényes összefüggésekkel számolhatunk. Figyelembe véve a műanyag csövek belső felületének kedvező érdességét és bizonyos fokú víztaszítását, kedvező hidraulikai körülmények kialakulásával számolhatunk. Ezzel mindenképpen a nagy Reynolds számok tartományában működik a rendszer, vagyis az áramlás a turbulens szabályok szerint alakul [15].

─── 154 ───



Egyetemi jegyzet

6.6. A gravitációs csatornahálózatok méretezése A gravitációs csatornák hidraulikai méretezése a nyomott hálózatokhoz képest lényegesen egyszerűbb feladat. Az adott keresztmetszetben adódó terhelés ismeretében a feladat a megfelelő cső-, árok stb. szelvény kiválasztása. A szenny- és csapadékvíz terhelések meghatározásával kapcsolatos ismereteket a 6.4 fejezetben összefoglaltuk. A szennyvízelvezető csatornák hidraulikai méretezése, technikai és közgazdasági elvárások optimális összehangolása. Az elvezetendő térfogatáram (Q) a sebesség függvénye (v), amelyet a lejtés (I) befolyásol. A csővezeték átmérőjének a túlméretezése – a csőár és az öntisztuló képesség miatt – éppen úgy káros, mint az alulméretezés. A témakör rendkívül nagy és szerteágazó szakirodalmi forrásanyaggal [15], [22], [53] és [54] rendelkezik. Ezek iránt érdeklődők részére a jelzett szakirodalmak tanulmányozását javasoljuk. A következőkben néhány fontos alapelvet és gyakorlati javaslatot foglalunk össze. A gravitációs csatornák hidraulikai méretezésének egyik alapproblémája az egyenes csővezeték levezető képességének meghatározása. A csatornázás technikában ezt a feladatot hosszú időn keresztül a Strickler - egyenlet segítségével számították: 2 3

Q = F ⋅ ks ⋅ R ⋅ I

1 2

A képletben: Q

-

a levezetendő térfogatáram,

F

-

a keresztszelvény,

R

-

a hidraulikus sugár,

I

-

az esés és

ks

-

az érdesség, Strickler szerint.

Hasonló képleteket dolgozott ki Chézy, Ganguillet és Kutter is. Ezek a képletek teljes egészében kísérleteken és tapasztalatokon alapultak. A gyakorlatban alkalmazott számítási módszerek közötti különbség az érdesség, vagy a "sebességi tényező" meghatározásában mutatkozik (Kutter, Manning-Strickler stb.). Később az áramláskutatók – Prandtl, Nikuradse, White és Colebrook – tudományos, elméleti alapon oldották meg a kérdést. A White-Colebrook összefüggés alapelveit a 6.5 fejezetben összefoglaltuk. Az ott részletezett képletek továbbfejlesztésével meghatározható az áramlási középsebesség is az alábbiak szerint:

⎛ 2,51 ⋅ ν k ⎞⎟ + v = −2 ⋅ log⎜ ⋅ 2⋅ g ⋅ I ⋅d ⎜ d ⋅ 2 ⋅ g ⋅ I ⋅ d 3,71 ⋅ d ⎟ ⎝ ⎠

[ms-1]

A behelyettesítések után:

⎛ 0,74 ⋅ 10 −6 k ⎞ 2 Q = −6,95 ⋅ log⎜ + ⎟ ⋅d ⋅ d ⋅ I 3,71⋅ d ⎠ ⎝ d ⋅ d ⋅I A fenti képletek alapján számítási segédletek kerültek kidolgozásra. ─── 155 ───

[m3s-1]



Egyetemi jegyzet

Az elmúlt 30 évben élénk szakmai vita középpontja volt (Sauerbrey, Thormann, Munz stb.) a fenti képletek számítási időigénye és az elérhető pontosság, továbbá az egész hidraulikai számításban rejlő bizonytalanságok összefüggése. Ezen gondolatok leegyszerűsített sémáját a 6.6.1. ábra szemlélteti. A részletezett képletek elméleti fölényét – főleg a számítástechnika jelenlegi fejlődési szintjén – senki nem vitatja. Több európai ország – nemzeti – csatornázási szabványa elismeri az egyszerűbb képletek alkalmazását. Ezek alapján méretező nomogramok szerkeszthetők (lásd: 6.6.2. ábra), melyek segítségével gyors hidraulikai méretezésre adódik lehetőség.

6.6.1. ábra: Az elmélet, a gyakorlat és a valóság

─── 156 ───



Egyetemi jegyzet

6.6.2. ábra: Méretező nomogram Strickler szerint, kör keresztmetszethez és telt szelvényhez.

[Megjegyzés: A 6.6.2. ábrán bemutatott példánál adott: a Q = 750 l/s, a k = 85 és meghatározott az I =16 ‰ esés. A fenti adatokat összekötő egyenes v = 2,95 m/s sebességhez Db= 570 mm-t határoz meg. A választandó csőátmérő tehát: Db = 600 mm.]

A különböző anyagú csatornák az abszolút érdesség és a belső átmérő meghatározásával a már ismertetett képletekkel méretezhetők. A belső csőfelület üzemi tényezőire az MI-10-167/3-87 1.3 pontja tartalmaz ajánlásokat. A hivatkozott irodalom – közös kalap alá véve – a műanyag-, az azbesztcement- és a kőagyag csöveket: - csatornák oldalkötésekkel és aknákkal: k = 0,40 mm - csatornák oldalkötések és aknák nélkül: k = 0,25 mm értékeket ajánlanak.

─── 157 ───



─── 158 ───

Egyetemi jegyzet


Közművek A csőstatika alapjai

Egyetemi jegyzet

7. A csőstatika alapjai Csővezetéket, illetve különböző vízellátó-, vízelvezető szelvényeket több ezer év óta építenek. Ezek szerkezeti méreteit évezreden keresztül empirikus úton határozták meg. A csőstatika a hagyományos csőanyagok esetében is csak legfeljebb 100 éves múlttal rendelkezik. Kezdetben leginkább a geotechnika által művelt és irányított szakterület volt. Európában több kutató – Janssen, Marston, Frühling, Voellmy, Wetzorke, Emeljanov, Kluge, Marquardt, Tschebotarioff, Protodjakonov, stb. – kísérleti-, vagy elméleti alapon dolgozott ki földnyomás elméleteket és számítási eljárásokat. Hazai viszonylatban Dr. Kézdi Árpád, Dr. Széchy Károly, Dr. Kovácsházy Frigyes, Dr. Hajtó Ödön, Pálfy Imre, Hunyady Domokos, Galántay György, stb., végeztek jelentős munkát a csőstatika hazai alapjainak megteremtésében. Az utóbbi mintegy 50 évben a hagyományos csőanyagok mellett megjelentek a vékonyfalú csövek, amelyek a korábbi elméletekkel nem voltak kezelhetők. A vékony falú földbe fektetett acélcsövek méretezésére elsőként Spangler dolgozott ki elméletet. A környező talajhoz képest rugalmas viselkedésű csőanyagok széleskörű elterjedésével egyre több elméleti- és gyakorlati kutató érdeklődése fordult a témakör felé. Janson, Molin, Leonhardt, Bossen, Nowack, Elzink (stb.) publikálta kutatásait és a különböző elméleteket a rugalmas csövekkel kapcsolatban. Az elmúlt néhány évben különösen felgyorsult a műanyag csövek fejlesztése, a csőanyagok és a struktúrált falszerkezetek terén egyaránt. Ennek hatására a csőstatikában is állandósult a fejlesztési igény. Az újabb csőanyagok esetében a méretezési elméletek még nem kiforrottak, ezek további fejlesztése valószínűsíthető

7.1. A földbefektetett csővezetékek erőtani számításának alapelvei A földbe fektetett csövek és csővezetékek statikai számítása összetett, széleskörű geotechnikai és statikai ismereteket igénylő feladat. Ismerni szükséges továbbá a különböző csővezetéki funkciókat és ebből adódó igénybevételeket, a csövek geometriai jellemzőit, a csőanyagok- és a talaj fizikai tulajdonságait, valamint az építési technológiákat is. A közművek csővezetékeit a lakóterületeken általában a térszint alatt, földbe fektetve helyezik el. [Megjegyzés.: Az ipari területeken, vagy az iparterületeket övező alárendeltebb területrészeken egyes közműveket a föld felett, csőhidakon, oszlopsoron is szoktak elhelyezni az alacsonyabb ellenőrzési és karbantartási költségek érdekében. A föld feletti csővezetékek méretezése inkább „csak” statikai feladat.]

A földbe fektetett csövek statikai számítása abból a szempontból is különleges szakterület, hogy a számítások időpontjában a talaj- és talajvíz viszonyok, továbbá a beépítés műszaki feltételei vonatkozásában általában feltételezésekre vagyunk utalva. Ezért a számítási feltételek megválasztása nem nélkülözheti a tervezői mérlegelést. A különböző méretezési módszerek tehát csak az általános kiindulási alapokat biztosítják. Minden számítási eljárásban alapvető jelentősége van a csövet körülvevő talajnak – az ágyazatnak – elsősorban a csőzóna térségében. A hagyományos csőanyagok esetében az ágyazat tömörsége a függőleges földteher nagyságát befolyásolja. A könnyű, rugalmas, műanyag csövek esetében az ágyazat tömörsége a cső teherviselő képességét is meghatározza. Ez a körülmény jelentős különbözőségek forrása a merev- és a rugalmas csövek erőtani számításában. Ezért fontosnak ─── 159 ───



Egyetemi jegyzet

tartjuk a cső- és a talaj kölcsönhatásának elemzését, melynek vizsgálata, számszerű eredménye segítséget nyújt a lehetőségek mérlegelésében. A statika más területein szokásos módszerekkel tárgyaljuk a földbe fektetett csövekre ható külső terheket, melyek közül a függőleges földteher természetesen függvénye a merevségi viszonyoknak (rendszermerevség) és az időtényezőnek is. A belső terhek elsősorban az atmoszférikus nyomásnál nagyobb – vagy kisebb – belső csővezetéki nyomásokból adódnak. A csőstatika egyik fontos alapelve a szuperpozíció, a különböző terhek és hatások együttes vizsgálata. A fentebb részletezett okból külön fejezetben tárgyaljuk a nyomócsövek és a gravitációs csövek erőtani méretezését. Az utóbbiaknál természetesen a rendszermerevség továbbra is domináns tényező, ezért szükséges némileg elkülönülten tárgyalnunk a merev- és a rugalmas gravitációs csatornacsövek statikai vizsgálatát is. Mint már jeleztük a rugalmas gravitációs csatornák statikai méretezése jelenleg még nem kiforrott. Ezért egy alfejezet erejéig a rugalmas csövekre vonatkozó méretezési praktikumot is beiktatunk a nemzetközi szakirodalmakra alapozva. A csövek statikai méretezése az alábbi lépésekben történhet: -

a rendszermerevség meghatározása (cső- és talaj kölcsönhatásának vizsgálata),

-

a terhek és igénybevételek meghatározása,

-

a feszültségek és alakváltozások ellenőrzése

A fentieken túlmenően az utolsó alfejezetben néhány olyan további statikai ismeretet is összefoglalunk, amely nem nélkülözhető a vízi-közművekkel foglalkozó mérnök számára.

─── 160 ───



Egyetemi jegyzet

7.2. A cső-talaj kölcsönhatás elemzése A földbefektetett csővezetékekre ható földnyomások a cső és a talaj kölcsönhatásának függvényében illetve ismeretében határozhatók meg. Az 1960-ban kiadott Dr. Kézdi Árpád: Talajmechanika I. c. tankönyvben [27] a szerző a csővezetékekre ható nyomások tárgyalását az alábbi megállapítással vezeti be:

„A földnyomás-elméletek meglehetősen elhanyagolt területét alkotják azok a kérdések, midőn csővezetékekre, töltéseken átvezetett áteresztőkre ható nyomások értékét kell meghatározni.” A szerző megállapítja továbbá, hogy:

„elméleti szempontból kifogástalannak mondható elmélettel még nem rendelkezünk”. Az általa ismertetésre kerülő módszerek szakirodalmi forrásai: Voellmy (1937) és Spangler (1951) munkái voltak. A fentiek nyomán a csővezetékekre ható földnyomásoknak három alapesetét különbözteti meg, amelyeket a 7.2.1. ábra szemléltet.

q = H·γ

q < H·γ

q > H·γ

7.2.1. ábra: Csővezetékekre ható nyomások három alapesete

─── 161 ───



Egyetemi jegyzet

Az esetek leírását illetve értékelését a szerző az alábbiak szerint összegezte: I.

II.

III.

„A végtelen féltérbe helyezett cső alakváltozásai tökéletesen megegyeznek a földtömeg alakváltozásaival; ekkor a csővezetékre jutó feszültségek ugyanazok, mint a földtömeg megfelelő pontjában, a csővezeték ottléte nélkül. Ez az eset elméleti jellegű, mert az idegen anyagból készült cső deformációi nem egyeznek meg a földtömeg deformációjával, valamint a fektetés módja befolyásolja a feszültségi és alakváltozási viszonyokat.”

„A csővezeték és a közvetlenül fölötte levő földtömeg jobban süllyed, mint a környezete. Ez a helyzet akkor áll elő, ha a csővezetéket függőleges, vagy közel függőleges falú keskeny árokban helyezzük el; a cső összenyomódása és a visszatöltött földanyag tömörödése révén silóhatás, boltozati hatás lép fel. A csőre ható földterhelés a visszatöltött földtömegnek az árokfalon való súrlódása miatt csökken, értéke a geosztatikus nyomásnál kisebb lesz. Ennek az esetnek a bekövetkezéséhez vagy az szükséges, hogy a cső nagyon hajlékony, vagy az, hogy a visszatöltés laza legyen.”

„Gyakorlati szempontból talán a legfontosabb. Ekkor a cső merev, csak kicsiny deformációkra képes, a mellette lévő földtömeg viszont vagy tömörödik, vagy süllyed. A cső tehát merevebb, mint a környezete, ezért többletterhelést kap, „negatív boltozati hatás” lép fel. A csőre ható feszültség ekkor a geosztatikus nyomásnál nagyobb lesz. Ez az eset fordul elő széles munkagödörbe fektetett, vagy töltések alatt vezetett és termett talajra helyezett csöveknél.”

Azt, hogy adott talajban a cső melyik fentebb ismertetett modell szerint viselkedik, Voellmy számszerűsítette. Voellmy rendszerezési elve képezi napjainkban is a csőstatika alapját. Voellmy a teherviselő rendszer – a cső és a talaj – alakváltozását (δ) viszonyította egymáshoz. A 7.2.1. ábra alapeseteire visszautalva: I. eset:

II. eset:

III. eset:

δcső = δtalaj

δcső > δtalaj

δcső < δtalaj

A Voellmy korában ismert és alkalmazott alakváltozási egyenletek felírásával – egyszerűsítés és átrendezés után – adódik a klasszikus Voellmy-képlet alakja:

E talaj ⎛ rk ⎞ 3 n= ⋅⎜ ⎟ E cső ⎝ s ⎠ ahol: n

-

a rendszermerevségi mutatószám

Etalaj -

a talaj összenyomódási modulusa

Ecső -

a cső rugalmassági modulusa

s

-

a cső falvastagsága

rk

-

a cső középsugara

─── 162 ───



Egyetemi jegyzet

A rendszermerevségi mutatószám (n) fentiek szerint meghatározott értéke alapján Voellmy az alábbi kategóriákat határozta meg: n=1

n>1

n<1

Gyakorlati előfordulását Voellmy A cső a talajhoz képest jobban is csak teoretikus kategóriának összenyomódik (alakváltozik), tehát a talajhoz képest rugalmasan valószínűsítette. viselkedik

A talaj összenyomódása meghaladja a cső alakváltozásának mértékét, tehát a cső talajhoz képest merev testként jellemezhető.

A XX.század utolsó 2-3 évtizedének kivételével a fenti kategóriák közül a talajban merev testként viselkedő csövek gyakorlati előfordulása és jelentősége volt a meghatározó. A vékonyfalú acélcsövek, majd a műanyag csövek megjelenése fordította a kutatók figyelmét a rugalmas számítási eljárások továbbfejlesztésére, pontosítására. Voellmy képletének módosítását a rugalmas csövek elterjedése és az alakváltozási elméletek fejlődése indokolta. A módosított képlet az alábbi alakot vette fel:

2 E n = ⋅ cső 3 E talaj

⎛ s ⎞ ⋅⎜ ⎟ ⎝ D−s⎠

3

amely lényegében az eredeti Voellmy képlet reciproka. A képlet tényezői a korábbiak szerint értelmezhetők, a „D” a cső külső átmérőjét jelöli. A szabványos jelölések változásait követve „D” helyett „Dn” vagy „dn”-nel jelöljük a külső csőátmérőt, a falvastagság jelölésére az „s” helyett az „en” használatos. A módosított képlethez rendelt kritériumok: n ≈ 0,083 az átmeneti kategória

n < 0,083

n > 0,083

a cső rugalmas a környező talajhoz a cső merev a környező talajhoz képest képest

A fentiek alapján cső és a talaj – mint ágyazat – kölcsönhatásait és annak a függőleges földteher kialakulására gyakorolt hatását a 7.2.2. ábra szemlélteti. Az 7.2.1. ábra elméleti jellegűnek definiált I. alapesete (lásd: 7.2.2/a ábrarész) gyakorlati jelentősége is előtérbe került az új csőanyagok és csőfalszerkezetek megjelenésével.

─── 163 ───



a.)

b.)

Egyetemi jegyzet

c.)

7.2.2. ábra: Az ágyazat és a cső kölcsönhatásai: a) A cső és az ágyazat összenyomódása közel azonos, a terhelés megoszlás felületarányos. b) A cső összenyomódása nagyobb, mint az ágyazaté, a függőleges terhek itt sem felületarányosak, ezek döntő többségét az ágyazat viseli. 1 c) A cső összenyomódása kisebb, mint az ágyazaté, a cső tehát merevebb a környező ágyazatnál, a teherviselés nem felületarányos, nagymértékben függ a munkaárok mélységétől és szélességétől, a függőleges terhek viselése nagyobbrészt a csőre hárul.

A cső- és a talaj kölcsönhatását – a Voellmy-képlet által meghatározható rendszermerevséget – az alábbi tényezők befolyásolják: -

a környező talaj és a csőágyazat összenyomódási modulusa,

-

a cső rugalmassági modulusa,

-

a cső geometriai paraméterei.

Célszerű tehát megismerni a két alkotórész alapvető anyagszerkezeti és mechanikai tulajdonságát, illetve néhány olyan fogalmat, amely a fenti jellemzők értelmezését elősegíti. A teherviselő rendszer geotechnikai szempontból értékelhető és vizsgálható eleme a talaj. A talaj szemcsés, diszperz közeg, amely általában:

talajszemcsék + víz + levegő (esetleg) fázisokból áll. A talaj összenyomódása nem az alkotórészek saját összenyomódása, hanem a hézagokban levő levegő és víz talajból való kiszorításával jön létre. A talajoknak tehát fontos jellemzője a hézagtérfogat (n) és a hézagtényező (e). A hézagtérfogat függ: -

a talajréteg keletkezési módjától,

-

a szemeloszlási görbe lefutásától,

-

a víztartalomtól és

-

a szemcsék alakjától.

1

A függőleges teher hatására a cső alakváltozást szenved, melynek eredményeként az átmérő a vízszintes tengely irányában megnövekszik, ezáltal többlet vízszintes földnyomásokat aktivál. Ez a megállapítás természetszerűleg abban az esetben érvényes, ha az ágyazat megfelelő tömörséggel rendelkezik.

─── 164 ───



Egyetemi jegyzet

A talaj másik geotechnikai jellemzője a relatív tömörség (Tre), amely azt fejezi ki, hogy a vizsgált talaj: laza-, vagy tömör szerkezetű. A fentiek részletezése a geotechnika témakörébe tartozik. Az anyagok rugalmassági modulusa (E) a Hooke-törvényből határozható meg. A Hooke-törvény az anyagoknak a feszültség (σ) hatására bekövetkező fajlagos alakváltozását (ε) írja le:

εx =

σx E

és E =

σx εx

mely szerint az alakváltozások a feszültséggel arányosak. Az „E” rugalmassági modulus a σ-ε függvény iránytangense. Ez a törvény a talajokra csak igen korlátozottan érvényes. A kompresszió feszültségállapotában a talajok nem követik a Hooke-törvényt. Ezért a rugalmassági modulus helyett a talajoknál összenyomódási modulusról beszélhetünk. A talajok összenyomódási modulusa (Es) tehát a kompressziós görbével értelmezhető. A talajban létrejövő alakváltozás – összenyomódás – mértéke függ: -

a külső teher nagyságától,

-

a terhelési időtől,

-

a talaj fajtájától és állapotától (pl.: hézagtényező, víztartalom)

A talajállapot – laza, közepes és tömör – alapján az összenyomódási modulus értékeire tájékoztató adatokat határozhatunk meg a talajfajta és Trγ függvényében. Mivel az összenyomódási modulus meghatározása a magas költségigényű vizsgálatok ellenére bizonytalan, az európai csőstatikai gyakorlat megelégszik típustalajokhoz rendelt, és talajtömörségtől függő táblázati értékek használatával. Ezeket az értékeket a 7.2.3. táblázat és a 7.2.4. ábra szemlélteti. 7.2.3. táblázat Et γ φ ÖSSZENYOMÓDÁSI MODULUS TALAJFAJTA TÉRFOGATBELSŐ TÖMEG SÚRLÓDÁSI a Trγ függvényében [Nmm-2] -3 [kNm ] SZÖG jele megnevezése 85% 90% 92% 95% 97% 100% 1. Kavics, murva 20,0 35 2,5 6,0 9,0 16,0 23,0 40,0 2. Homok 20,0 32,5 1,2 3,0 4,0 8,0 11,0 20,0 3. Kötött, vegyes 20,0 25 0,8 2,0 3,0 5,0 8,0 14,0 4. Kötött 20,0 20 0,6 1,5 2,0 4,0 6,0 10,0

7.2.4. ábra: Típustalajok összenyomódási modulusa a 7.2.3. táblázat alapján

─── 165 ───



Egyetemi jegyzet

A fentiek alapján egyértelműsíthető, hogy a talaj összenyomódási modulusának értékét a talaj tömörsége befolyásolja. A relatív tömörség meghatározásának geotechnikai módszerei rendelkezésre állnak, ez a problémakör a táblázatok használatával együtt járó bizonytalanságok ellenére kézbentartható. A teherviselő rendszer másik fontos eleme a cső, amelynek – anyagától függően – a rugalmassági modulus értéke tág határok között változhat. A hagyományos csőanyagok – acél, öntöttvas, beton, kőagyag – rugalmassági modulusa időben állandónak tekinthető és a Hooke-törvény szerint értelmezhető. Ezeknél a csőanyagoknál viszonylag nagy feszültségek mellett kis alakváltozások (megnyúlások) a jellemzőek. Így a feszültség-alakváltozási görbének egy jól behatárolható szakaszáig – általában az arányossági határig – az összefüggések egyértelműek. Az újabb csőanyagoknál – a hőre lágyuló és a hőre keményedő műanyagoknál – a feszültségalakváltozás összefüggések csak bizonyos tartományokban (alacsony feszültség értékeknél) követik a Hooke-törvényt és az összefüggések még időfüggőek is. Ennek szemléltetésére a 7.2.5. ábrán egy hőre lágyuló műanyag (PVC) cső feszültség-fajlagos megnyúlás izokron görbéi láthatók.

7.2.5. ábra: PVC csőanyag feszültség-fajlagos megnyúlás izokron görbéi. (Megjegyzések: húzási sebesség: 5mm/perc, h=óra és a vizsgálati hőmérséklet 20 °C)

A hőre lágyuló és keményedő műanyagok fizikai tulajdonságai élettartam függőek, időben változnak. A változások mértéke az anyag tulajdonságainak, a gyártási technológiának és a külső hatásoknak is függvénye. [Megjegyzés: A hőre lágyuló műanyag csövekből általában a gyártást követően 1 óra, 100 óra és 1000 óra elteltével próbatestet készítenek, és azokkal húzókísérletet végeznek. A vizsgálatok feszültség-fajlagos megnyúlás görbéi a 7.2.5. ábra szerinti szórást mutatják, melyek segítségével és egy exponenciális egyenlet felhasználásával a különböző hőmérsékletek és élettartamok σ-ε értékei meghatározhatók. Természetszerűleg a rugalmassági modulus változásai az idő függvényében ábrázolhatóak, azonban az erőtani számítások szempontjából a kezdeti (E0) és az 50 évre (Eh) vonatkozó értékeknek van jelentősége.]

A különböző csőanyagok rugalmassági modulusainak tájékoztató értékeit a 7.2.6. táblázat tünteti fel. A csövek rugalmassági modulusát a gyártók műszaki kiadványai, segédletei – általában – tartalmazzák. Ezek hiányában a gyártó cégtől írásban célszerű megkérni a szükséges adatokat. ─── 166 ───



Egyetemi jegyzet

7.2.6. táblázat

RUGALMASSÁGI MODULUS [N/mm2] E0 Eh 10 000 5 000 690 200 3 200 1 400 170 000 30 000 20 000 50 000

CSŐANYAG

ÜPE PE 80 PVC Öntöttvas Beton Szálerősítésű cement Kőagyag

[Megjegyzés: A feltüntetett adatok irodalmi értékek, pontosításukra a cső gyártója illetékes.]

A tárgyalt ismeretek alapján Voellmy módosított képletével meghatározott „n” rendszermerevség értékének alapulvételével – és mérlegelésével – az erőtani tervezés kritériumait is behatárolhatók. Ezeket a kritériumokat – több száz vizsgálat eredményeire alapozva – néhány fontos jellemzővel a 7.2.7. táblázat foglalja össze [47]. 7.2.7. táblázat JELLEMZŐK

CSŐKATEGÓRIA (Voellmy szerint) átmeneti n = 0,083

merev n > 0,083

rugalmas n < 0,083

TEHERVISELŐ ÁGYAZAT MINŐSÉGE MUNKAÁROK BEFOLYÁSA A TERHELÉSRE (méret és alak)

csak a cső nem meghatározó meghatározó

cső + talaj közepesen fontos

talaj + cső meghatározó

töltés állapot

közepesen fontos

nem meghatározó

ERŐTANI TERVEZÉS

Feszültségre *

CSŐFAJTA (általában)

árok állapot

Feszültségre és alakváltozásra ** acél, ac beton, ö.v., kőagyag, vastagfalú: PE, PVC, PP bordázott falszerkezetű PVC ac, acél vastagfalú rétegelt csövek

[Megjegyzések: Méretezés:

Alakváltozásra és stabilitásra sima- és vékonyfalú: PVC, PE, PP acél, ÜPE (GFK)

* kereszt- és hosszirányban, ** a feszültségvizsgálatok elsősorban keresztirányban szükségesek. A műanyag csövek hosszirányú méretezésének szükségességét egyedileg kell elbírálni. Az átmeneti tartományba tartozónak kell tekinteni azokat az eseteket, ha „n” értéke a küszöbszámot (0,083) alulról, vagy felülről közelíti.]

─── 167 ───



Egyetemi jegyzet

7.3. A csőre ható külső- és belső terhelések A földbefektetett csővezetékekre a geotechnikai adottságok-, a térszíni közlekedés-, a funkció és egy sor egyéb tényező függvényében külső és belső terhek hatnak. Külső terhelésként: -

a földterheket (vízszintes és függőleges),

-

a felszíni terheket,

-

a közlekedési – jármű – terheket

-

és más terheket, mint például a cső önsúlya, vagy a csőben lévő víz súlya.

kell – általában – figyelembe venni. Az önsúlyterhek – a cső- és a szállított közeg súlya – dn 500 mm csőátmérő alatt elhanyagolhatók. A könnyű műanyag csövek súlyát a nagyobb átmérőknél sem kell figyelembe venni a számításokban. A fenti terhek lehetnek: -

állandó, tartós terhelések és

-

esetleges jellegűek.

A földterhek állandó, tartós jellegű terhelések; a csőkategória – az „n” rendszermerevség értékének – függvényében határozhatók meg. A rugalmas csövekre – mivel azok jobban összenyomódnak, mint a körülöttük lévő talaj – a tényleges geosztatikai nyomásnál kisebb teher hat. A biztonság javára szolgáló közelítéssel a rugalmas tartományban, valamint az átmeneti csőkategóriában is, függőleges teherként a cső fölötti földtömeg (lásd: 7.3.1. ábra) figyelembe vétele javasolható, az alábbiak szerint:

Pg = γ ⋅ H

[kNm-2]

ahol: -3

γ

-

a talaj térfogattömege [kNm ],

H

-

a földtakarás

Pg

-

a függőleges földteher [kNm-2]

[m],

7.3.1. ábra: Földnyomás rugalmas csőnél

A geosztatikai nyomás alkalmazása a rugalmas tartományban, mint azt fentebb is jeleztük, a biztonság javára történő közelítés. A legtöbb európai országban a fenti képlettel számolnak a rugalmas csövek földterheinek meghatározásánál. A rugalmas csövek kutatásával foglalkozó szerzők – Voellmy, Jansen stb. – a függőleges földterhek számításához az átboltozódás folyamatos kialakulása miatt más számítási módszereket javasoltak. ─── 168 ───



Egyetemi jegyzet

A fenti képlet és Voellmy javaslata között a különbség lényeges, mint ahogy azt a 7.3.2. ábra is szemlélteti.

"q" földteher [kNm-2]

120.00 100.00 q1= H γ

80.00 60.00 40.00

q2 = C γ B/2

20.00 0.00 1

2

3

4

5

"H" földtakarás [m]

7.3.2. ábra: Rugalmas csövek – függőleges – földterheinek összehasonlítása különböző számítási eljárások alkalmazása esetén a takarás függvényében. [Megjegyzés: A részletek mellőzésével jelezzük, hogy az ábrán q2 jelzésű földteher képletében szereplő „C” tényező értéke: a földtakarás, a beágyazás, az ágyazat tömörség, az ágyazat belső surlódási szöge és egyéb tényezők függvénye.]

A merev csövek esetében a függőleges földteher nagyobb lesz, mint a geosztatikai nyomás. Értékét a munkaárok szélessége- és mélysége mellett több, egyéb tényező is befolyásolja. Az árokszélesség hatása különös jelentőséggel bír, mint azt a 7.3.3.ábra is szemlélteti.

7.3.3. ábra: Földterhek merev csöveknél: a.) árok- és b.) töltés állapotban

Eltérőek a terhelések árok- és töltés állapotban. Ezért a függőleges földterhek meghatározásának első lépése merev csöveknél az árok-, vagy töltésállapot tisztázása, a talajjellemzők, a H/B viszony és a kiállási tényező függvényében. Ezek számítására több eljárás áll rendelkezésre – Marston-Roske, Marquardt, Wetzorke, Emeljanov, Protodjakonov, Voellmy, Jansen stb. – amelyek részletes ismertetésétől eltekintünk. Az árok-, vagy töltés állapot tisztázása a 7.3.4. ábra használható fel, a munkaárok méreteinek ismeretében.

─── 169 ───



Egyetemi jegyzet

7.3.4. ábra: Diagram a munkaárok határszélességének meghatározásához Jelölések: B – a munkaárok szélessége; D – a cső külső átmérője; BH – határárok szélesség; C1 – kiállási tényező C1 = C2×C3 [A C2 értékei a 7.3.5. táblázatból, C3 értékei a 7.3.6. ábra segítségével határozhatók meg.] B

7.3.5. táblázat

TALAJ JELLEMZŐK cső szilárd összenyomhatatlan ágyazatban (merev szemcsés talajok) Trγ > 90% cső tömör talajban (laza szemcsés és tömör kötött talajok) 90 % > Trγ > 85 % cső laza-, összenyomódó talajban Trγ <85 %

C2

1,0 0,5 - 0,8 0,0 - 0,5

Ha BH > B (a tervezett-, vagy tényleges munkaárok szélesség), akkor az árokfeltétel teljesül és a földteher: B

Pgá = A 1 ⋅ γ ⋅ H

[kNm-2]

─── 170 ───



Egyetemi jegyzet

7.3.6. ábra: Körszelvényű csövek beágyazása (Z) ágyazati-, és (C3) kiállási tényezővel: a.) homokos-kavicsban, b.) 120o betonban, c.) fél szelvényig betonban, d.) vállmagasságig betonban, e.) teljes beágyazás betonban.

Az A1 értéke függ a munkaárok alakjától. Függőleges falú munkaároknál értéke: H − 2⋅K1 ⋅ ⋅tg ϕ1 ⎞ ⎛ B ⎜1 − e ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ A1 = H 2 ⋅ K1 ⋅ ⋅ tg ϕ1 B

ahol:

ϕ

-

a visszatöltött föld belső surlódási szöge,

K1

-

oldalnyomási tényező (lásd: 7.3.7.táblázat)

ϕ1

-

tényleges – fal – súrlódási szög (lásd: 7.3.7. táblázat)

e

-

a természetes szám 7.3.7. táblázat

JEL

K1

ϕ1

1

0,5

ϕ

2

0,7

ϕ

3

0,5

2/3 ϕ

BEÉPÍTÉSI FELTÉTELEK Rétegenként tömörített földvisszatöltés a Proctor szám ellenőrzése nélkül, a függőleges dúcolás fokozatos visszahúzásával. Rétegenként tömörített földvisszatöltés az ellenőrzött Proctor 90-97 %, a dúcolás fokozatos visszahúzásával. Mint 1. és 2. , de a dúcolás a földvisszatöltés után visszahúzva.

─── 171 ───



Egyetemi jegyzet

A töltésállapotnál a földteher számítása egyszerűbb, mert:

Pgt = A 2 ⋅ γ ⋅ H

[kN m-2]

és az A2 értéke a korábban már részletezett C1 =C2×C3 függvényében a 7.3.8. ábrából leolvasható.

7.3.8. ábra: Az A2 értékei a C1 függvényében.

Az előregyártott merev csövek többségénél a gyártók az éltörő terhek határértékét adatszolgáltatásként, illetve katalógus adatként megadják. Ilyen esetben a csőre ható külső terheket – így a földterhet is – élteherként kell számítani. A fentiekben részletezett földterhekből az élteher:

PÉ g = D ⋅ Pg

[kN m-1]

(Jelölések a korábbiak szerint: tehát „D” a cső külső átmérője.) A földbefektetett vezetékekre ható függőleges földteher hatását a vízszintes földnyomás (Ph) csökkenti. A vízszintes földteher kialakulásának feltételeit és lehetőségeit leginkább a cső- és a talaj kölcsönhatása, az ágyazati anyag, továbbá az altalaj geotechnikai tulajdonságai és a beágyazás módja határozzák meg. Merev csöveknél a vízszintes földterhek tehermentesítő hatását általában nem szokták figyelembe venni, dn =1,00 m átmérőig – a biztonság javára alkalmazott közelítéssel – figyelmen kívül hagyhatók. A nagyobb csőátmérőknél a beágyazás módjától függetlenül a Rankine-féle – végtelen féltér – elmélet alapulvételével határozható meg a nyugalmi-, vagy aktív földnyomás értéke [27]. Homok- és homokos-kavics ágyazati anyag esetén inkább a nyugalmi nyomás tényezőjének alkalmazása javasolt. A mélységtől függő, vízszintes megoszló földteher a cső magassága mentén változó – lefelé növekvő – intenzitást mutat, amely a statika szokásos módszereivel kezelhető.

A rugalmas- és átmeneti csőkategóriákban a beágyazás módja- és mértéke a vízszintes földteher értékét jelentősen befolyásolja. Hazai viszonylatban az altalaj adottságok miatt a rugalmas- és az átmeneti kategóriákba tartozó csővezetékek úgynevezett „teljes” (úszó) beágyazása a jellemző, melynek sémáját a 7.3.9. ábra mutatja be.

─── 172 ───



Egyetemi jegyzet

7.3.9. ábra: Rugalmas és átmeneti kategóriáknál alkalmazható teljes beágyazás és terhelési séma

A vízszintes nyomás Ph értéke a függőleges terhek (Pv) értékéből határozható meg:

Ph= k×Pv ahol: k

-

vízszintes földnyomás tényezője

Pv

-

az összes függőleges teher (föld- és egyéb felszíni teher)

A vízszintes földnyomás „k” tényezőjét a rugalmas csőstatikai elméletek nem a klasszikus talajmechanika módszerével, hanem a rendszermerevség – a cső- és talaj kölcsönhatásának – függvényében határozzák meg:

k=

0,074 n + 0,06

ahol az „n” a rendszermerevség, Voellmy képlete alapján. A külső terhek esetleges jellegű csoportjában a járműteher (Pj) a meghatározó. Irányadónak tekintendő az "MSZ-07-3701/ 86: Közúti Hidak erőtani számítása" szabvány, amely jelenleg is érvényben van. A teherosztályok járműsúlyait és méretadatait a 7.3.10. ábra és 7.3.11. táblázat mutatja be. A járműteher dinamikus hatását dinamikus tényezővel (μ) kell figyelembe venni. A dinamikus tényező maximális mértéke: μ max = 1,4 ; ez 0,5 m vastagságú teherelosztó réteghez tartozó érték. Ha a teherelosztó réteg – földtakarás – legalább 2,0 m, akkor a dinamikus tényező μ = 1,0. (A közbenső értékek lineáris interpolációval állíthatók elő.)

7.3.10. ábra: Közúti járműterhek

─── 173 ───



Egyetemi jegyzet

7.3.11. táblázat

OSZTÁLY

’’A’’ ’’B’’ ’’C’’

ELSŐ TENGELY TÖBBI TENGELY JÁRMŰ kerék kerék ÖSSZSÚLY keréksúly [kN] felfekvési keréksúly [kN] felfekvési [kN] szélesség [m] szélesség [m] 800 100 0,80 100 0,80 400 40 0,30 80 0,60 200 100/3 0,30 200/3 0,50 A kerék felfekvése a haladás irányában 0,20 m

[Megjegyzés: Az MSZ-07-3701-86 által meghatározott járműterhek és teherosztályok nincsenek összhangban a vonatkozó európai szabványokkal, ezért a szabvány átdolgozása valószínűsíthető.]

A fentebb hivatkozott szabvány szerint: "ha a szerkezet felett legalább 0,5 m vastag teherelosztó réteg van, a járműteher hatását a jármű fajlagos terhéből (a jármű alapterületével osztott járműsúlyból) 45°-os eloszlás alapulvételével szabad számítani." A járműterhek hatásának megítélésében különböző álláspontok alakultak ki, és több elmélet ismert, a járművek okozta feszültségek eloszlásáról a talajban. A 7.3.12. ábra eltérő feszültség-eloszlási modell szerint mutatja be a járműteher nagyságát a takarási mélység függvényében [41]. A "Közúti Hidak erőtani számítása " szerint a csővezetékekre alkalmazható egyszerűsítő feltétel az 5. görbének felel meg.

7.3.12. ábra: Közúti "A" teherből számított járműteher a takarási mélység függvényében különböző tehereloszlási módszerek esetén: 1 kerekenként 45°-os tehereloszlással: q; 2 egyszeres teherhalmozódással: 2q; 3 kétszeres teherhalmozódással: 3q; 4 Boussinesq szerint; 5 a jármű alapterületével osztott jármű-súlyból, 45°-s tehereloszlással; 6 a szélső kerékfelületek által bezárt négyszöggel osztott járműsúlyból, 45°-os tehereloszlással.

Esetleges teherként vehetők figyelembe a hőmérséklet-változás hatásai gátolt alakváltozás esetén. Ennek hatását célszerű figyelembe venni, ha a várható fektetési hőmérséklet jelentősen eltér az üzemeltetési hőmérséklettől. Belső teher az atmoszférikus nyomásnál kisebb-, vagy nagyobb belső csővezetéki nyomás. A továbbiakban csak az utóbbi állapottal foglalkozunk. (Az atmoszferikus nyomásnál kisebb csővezetéki nyomásviszonyok uralkodnak a vákuumos vezetékrendszerekben. Ezek az erőtani méretezés szempontjából speciálisnak tekinthetők, ismertetésük meghaladja e jegyzet kereteit.)

A belső nyomás a csőfalra egyenletesen megoszló teherként hat, igénybevételei a csőfalban két-, vagy három tengelyirányú feszültségként jelentkeznek. A 7.3.13. ábra a kéttengelyű feszültségállapotot szemlélteti.

─── 174 ───



Egyetemi jegyzet

7.3.13. ábra: Feszültségek a csőfalban hidrosztatikus nyomásból:

σa - a tengelyirányú-, σt - a gyűrű irányú feszültség. (A belső nyomást a P-vel jelölt nyilak jelzik.)

A tengely- és gyűrű feszültségek számítását a 7.5 fejezet részletezi. A fentiek terhek-fajtákból a mértékadó tehercsoportosítást az érvényes szabványok alapján kell meghatározni.

─── 175 ───



Egyetemi jegyzet

7.4. A gravitációs csatornák méretezése 7.4.1. Feszültségre, határteherbírásra A merev csövek statikai méretezésére az alábbi módszerek alkalmazhatók: -

törési biztonság bizonyítása,

-

feszültség-kimutatás és

-

közelítő – csatornaméretezési – eljárás; töréskép elemzés alapján.

Röviden mindhárom módszert ismertetjük. A törési biztonság bizonyítása előregyártott (beton, kőagyag, AC), Dn ≤ 1,0 m átmérőjű csövek esetében használatos eljárás. Bizonyítani kell, hogy a gyártó által megadott összehasonlító éltörő teher (P) egyenlő- vagy nagyobb a tényleges terhelésből számítható éltehernél (Pt). A Pt élterhelés: Pt =

PÉd [kNm-1] Z

összefüggésből határozható meg, ahol: PÉd - a mértékadó tehercsoportosítás alapján meghatározott maximális függőleges teher

Ζ

- a beágyazás módjától függő beépítési teherbírási tényező. (Α"Z" értékére a 7.3.6.ábra tartalmaz tájékoztató adatokat.)

A cső megfelel: P ≥ Pt

esetében. A Pt nagysága jelentősen befolyásolható a beépítés, beágyazás módjával. Fontos, hogy a tervezett – az erőtani számításban figyelembe vett – ágyazat kerüljön kivitelezésre! A feszültség kimutatása, vagy ellenőrzése során a csőanyagra jellemző σeng vagy σa feszültséget kell összehasonlítani – a mértékadó terhelésből számítható – tényleges (σ) feszültséggel. A tényleges feszültség az ismert összefüggésből számítható:

σ=

M N ± K F

ahol: M

- a mértékadó keresztmetszetben keletkező nyomaték, egységhosszra vonatkoztatva [kNm-1; Nmm-1]

N

- a mértékadó keresztmetszetben keletkező normálerő, egységhosszra vonatkoztatva [kNm-1; Nmm-1]

K

- a csőfal keresztmetszeti modulusa egységhosszra vonatkoztatva [m3 m-1; mm3 m-1]

F

- a csőfal egységhosszra vetített területe [m2 m-1; mm2 mm-1]

A nyomatékok és normálerők a statikailag határozatlan tartók megoldási módszereivel határozhatók meg, alapvetően: -

a mozgásmódszer és

-

az erőmódszer ─── 176 ───



Egyetemi jegyzet

elvein alapuló eljárásokkal. A csőszerkezetek erőtani méretezésére legalkalmasabb a befogott, illetve zárt keretek megoldására dr.h.c. Kherndl Antal műegyetemi tanár által kidolgozott σ - ponti módszer. A módszer ismertetése meghaladja a jegyzet kereteit. A gyakorlati számítások elvégzéséhez egyszerűsítő táblázatok állnak rendelkezésre, melyekből továbbiakban részletezünk néhány gyakran alkalmazott adatot. A módszert nagy szelvények (Dn >1,0 m ) és körtől eltérő – de egy szimmetria tengellyel rendelkező – keresztmetszetek, továbbá nem egyenletes vastagságú falszerkezetek méretezéséhez javasoljuk alkalmazni. A közelítő méretezési eljárás a statika elemi módszereivel dolgozik, a kritikus keresztmetszetekben kis munkaráfordítással megadja a nyomaték nagyságát. A módszer lényege az, hogy a csatornacsövek tönkremeneteli törésképét felhasználva, a kritikus igénybevételi pontok meghatározhatók. A [24] irodalom a nyomatékok számításához ezekben a kritikus pontokban – több szelvényalakra – tartalmaz összefüggéseket. A módszer főként a monolitikus, a keresztmetszet mentén nem állandó falvastagságú szerkezetek méretezésére javasolható. A rugalmas csöveknél a feszültségek ellenőrzése mindaddig mellőzhető, amíg az alakváltozások az 5 %-ot nem haladják meg. Az átmeneti tartományba sorolható csövek keresztirányú feszültség vizsgálatát minden esetben el kell végezni. A falfeszültségeket a már ismertetett:

σ=

N M ± F K

összefüggésből meghatározva, teljesülnie kell a σ < σeng. feltételnek. Az igénybevételek a fentebb már hivatkozott σ-ponti módszeren alapuló egyszerűsített eljárással: M = m q rk2 , és N = n q rk

összefüggésekkel számíthatók, kör-keresztmetszet esetén. A képletben: m

- nyomatéki szorzótényező,

n

- normálerő szorzótényezője,

q

- egyenletesen megoszló teher

rk

- cső középsugara

A rugalmas- és átmeneti csövek tehereloszlási modelljével (lásd: 7.3.9. ábra) összhangban a nyomatéki- és normálerő ábrákat, valamint az „m” és „n” szorzótényezőket a 7.4.1.1. ábra szemlélteti. A feszültségvizsgálatot a cső mértékadó helyzetében, és cső mértékadó keresztmetszetében kell elvégezni. A feszültségeket előjelhelyesen összegezni kell a csőfal külső- belső oldalán. Az előjelek értelmezésében ugyancsak a 7.4.1.1. ábra nyújt eligazítást.

─── 177 ───



Egyetemi jegyzet

7.4.1.1. ábra: Nyomatéki és normálerő ábrák: a.) függőleges megoszló teherből a cső teljes szélességében, b.) a teljes szelvény mentén vízszintesen megoszló parabolikus teherből.

Jelölések értelmezése: Normálerőnél: (+) húzás; (-) nyomás; Nyomatéknál: (+) húzás a csőfal belső oldalán; (-) húzás a csőfal külső oldalán

A fenti eljárások a csövek keresztirányú méretezésére vonatkoznak. Bizonyos esetekben a csővezetéket hosszirányban is szükséges méretezni. Hosszirányú igénybevételek keletkeznek, ha az előregyártott csőszakaszok hosszúak (>2,0 m), illetve mereven vannak összekötve. Az 1-2°-os szögelfordulást lehetővé tevő tokos kötésekkel, rugalmas ágyazattal és maximum 2 m hosszúságú csövekkel létesített csővezetékek (kőagyag, beton, vb.) esetén nem lépnek fel számottevő igénybevételek, a hosszirányú méretezésüktől el lehet tekinteni. Egyéb esetekben a [21], [41] irodalmak tanulmányozása javasolható az igénybevételek meghatározásához.

─── 178 ───



Egyetemi jegyzet

7.4.2. Alakváltozásra A rugalmas csövek terhelésre deformációt szenvednek, függőleges átmérőjük rövidül, vízszintes átmérőjük növekszik. Ennek következtében a csővezetéki övezetben aktivizálódik egy tehermentesítő vízszintes földnyomás. A kör keresztmetszetű, földbefektetett rugalmas csövek tehereloszlási modelljét és az ennek hatására bekövetkező alakváltozását a 7.4.2.1. ábra szemlélteti.

7.4.2.1. ábra: Rugalmas csövek tehereloszlási modellje és alakváltozása Jelölések: D és R – eredeti csőátmérő és sugár; Y – függőleges csőátmérő rövidülése; X/2 – a vízszintes csőátmérő egyoldali növekménye (tehát a teljes átmérőváltozás: X)

Az alakváltozás a talajban rugalmasan viselkedő csövek erőtani méretezésének lényeges eleme. Elméleti meghatározása Spangler nevéhez fűződik, és "IOWA" - képletként vált ismertté. A vékonyfalú acélcsövekre vonatkozik. Pd ⋅ R 3 x y ≈ = C4 ⋅ C5 Dk Dk Ecső ⋅ I + 0,061 ⋅ Et ⋅ R 3

ahol: x, y

- vízszintes és függőleges alakváltozás,

Dk

- a közepes csőátmérő,

C4,C5 - beágyazást és időhatárt figyelembe vevő tényezők, Pd

- összes függőleges teher,

R

- a cső sugara,

Ecső

- a cső rugalmassági modulusa,

Et

- a talaj alakváltozási modulusa,

I

- a csőfal inercianyomatéka.

Az összefüggést általánosan megfogalmazva: ALAKVÁLTOZ ÁS =

KÜLSŐ TERHELÉS CSÖMEREVSÉ G + TALAJMEREV SÉG

─── 179 ───



Egyetemi jegyzet

Spangler képlete a "C" tényezők behelyettesítésével és Voellmy-szám – az „n” rendszermerevség – figyelembevételével és felhasználásával átalakítva:

x 0,125 Pd = ⋅ Dk n + 0,06 Et alakban a gyakorlatban jól használható. (A képletben a jelölések értelmezése a korábbiak szerint.) A képlet tényezőit megvizsgálva megállapíthatjuk, hogy a cső alakváltozása függ: -

az „n” rendszermerevségtől (ennek tényezőit a 7.2 fejezetben vizsgáltuk)

-

a függőleges terhek nagyságától és

-

az ágyazat – talaj – összenyomódási modulusától.

A teljes alakváltozás a földteher és a járműteher hatására jön létre:

x Dmax

⎛ x = ⎜⎜ ⎝ Dk

⎞ ⎛ x ⎞ ⎟ ⎟ + ⎜⎜ ⎟ ⎟ ⎠ Pföld ⎝ Dk ⎠ Pjármű

Azoknál a csőanyagoknál, ahol a cső rugalmassági modulusa időben változó, a méretezést minden lehetséges kombinációra el kell készíteni. [Megjegyzés: A mélység – földtakarás – növekedésével a földteher nagysága is növekszik. A járműteher viszont a 45°-s tehereloszlás miatt csökken. A méretezés során tehát azt a kritikus földtakarást kell megkeresni, ahol a föld-és a járműteher összhatása mértékadó terhelést, s így alakváltozást eredményez.]

A méretezés során igazolni kell, hogy

x Dmax

≤ 0,05

vagyis; a maximális alakváltozás nem lehet nagyobb a csőátmérő 5 %-nál. Amennyiben a számítások alapján az alakváltozás meghaladná az 5 %-t, javítani lehet az ágyazat minőségét – anyagát vagy a tömörségét – (Et), illetve a cső falvastagságát kell növelni. Az ágyazat tömörségének a rugalmas csövek többségénél vannak korlátai, a Trγ = 85 % feletti értékek a tömörítési munka ellehetetlenülése miatt nem tervezhetők. Ilyen esetben, ha a cső falvastagsága sem növelhető, csak földbeton-, vagy beton ágyazattal lehet az állékonyságot biztosítani. Megjegyezzük, hogy a rugalmas csövek alakváltozására Leonhardt és Molin is dolgozott ki számítási eljárást. Az előbbi az ATV 127 német szakmai előírásokba, az utóbbi a skandináv államok szabályozásába van beépítve. Ezeknek a módszereknek a részletes ismertetésétől eltekintünk. Az összehasonlító vizsgálatok [47] azt mutatják, hogy a Spangler-féle elmélet magasabb, a Leonhardt alacsonyabb alakváltozási értékeket ad, azonos kiindulási feltételek esetén. Ezt feltételezhetően az okozza, hogy a Leonhardt elmélet figyelembe veszi a vízszintes földnyomásnak, az alakváltozást csökkentő hatását, melyet a Spangler elmélet a biztonság javára eszközölt közelítés miatt figyelmen kívül hagy. A jelenlegi hazai kivitelezési viszonyok mellett csak a Spangler elmélet alkalmazása javasolható. A Molin módszer teóriája szerint számítani kell egy kiindulási alakváltozást, melyhez az altalaj és az építési feltételek mérlegelésével további értékek hozzáadásával alakul ki a végeredmény. A hozzáadásra javasolt többlet alakváltozási értékek eldöntésére a hazai gyakorlat szerint a tervező számára munkája stádiumában nincs reális lehetőség. ─── 180 ───



Egyetemi jegyzet

7.4.3. Horpadásra A földbefektetett vékonyfalú – rugalmas – csöveken a külső terhek, a talaj- és a talajvíznyomás hatására lokális horpadások jöhetnek létre. Ez a jelenség a rugalmas stabilitás, amely más tartószerkezeteknél – elsősorban nyomott rudaknál – közismert. A stabilitási vizsgálattal igazolni kell, hogy a tényleges – mértékadó terhelésből számított – horpadási nyomás megfelelő biztonsággal alatta marad a kritikus – a tönkremenetelt okozó horpadási nyomásnak. A számítás menetében először a cső behajlási ellenállását (PBI) kell meghatározni: PBI = [0,26 − 0,54 ⋅ log(n)] ⋅ E t ⋅ n

[kNm-2; Nmm-2]

(A jelölések értelmezése a korábbiak szerint. A rendszermerevség (n) értékét hosszú időtávra kell figyelembe venni.) Igazolni kell, hogy: Pd ≤

PBI 2,0

ahol: Pd

- a mértékadó függőleges teher [kNm-2, Nmm-2]

Talajvíz jelenléte estén a víznyomást is figyelembe kell venni: Pd ≤

PBI P ⋅ (1 − 2 ⋅ hid ) 2 k ⋅ Pkr

ahol: Phid - a maximális talajvízszintből számolt hidrosztatikai nyomás [kNm-2, Nmm-2], k

- ágyazási faktor, értéke k = 1,0 -nek vehető,

Pkr - kritikus behajlási nyomás [kNm-2, Nmm-2]

Pkr =

2 ⋅ Ecső 1−υ2

⎡ ⎤ x ⎢ ⎥ 3 1− ⎛ s ⎞ ⎢ ⎥ D s − ⋅⎜ ⎟ ⋅⎢ 2⎥ ⎝D−s⎠ ⎛ ⎢ ⎜1 + x ⎞⎟ ⎥ D − s ⎠ ⎦⎥ ⎣⎢ ⎝

ahol: Ecső - a cső rugalmassági modulusa hosszú időtávra [Nmm-2],

υ

- a cső POISSON tényezője,

s

- a cső falvastagsága [mm],

D

- a cső külső átmérője [mm],

x

- a cső vertikális irányú deformációja.

─── 181 ───

3



Egyetemi jegyzet

7.4.4. Méretezési praktikum FELADAT:

Egy 200×4,9 mm méretű, kötött vegyes talajban (γ=20,0 kNm-3; φ =25°), Trγ=85%-os homok ágyazatba fektetett KG PVC csatornacső (SN=4 kNm-2) méretezése. Takarás: H = 1,4 m. Árokszélesség B = 0,85 m. Járműteher: „A” teher

A megadott adatokon kívül ismerni kell a cső- és az ágyazat „E” modulus értékeit, amelyek 7.2 fejezetből visszakereshetők. A cső rugalmassági modulusai a 7.2.6. táblázatból: -

kezdeti érték: E0 = 3200 Nmm-2

-

hosszú távra: Eh = 1400 Nmm-2

Az ágyazat összenyomódási modulusa a 7.2.3. táblázatból: Et = 1,2 Nmm-2 SZÁMÍTÁS: − Rendszermerevség meghatározása kezdeti állapotra és hosszú távra: 3

2 3200 ⎛ 4,9 ⎞ n0 = ⋅ ⋅⎜ ⎟ = 0,02816 < 0,083 3 1,2 ⎝ 200 − 4,9 ⎠ 3

2 1400 ⎛ 4,9 ⎞ nh = ⋅ ⋅⎜ ⎟ = 0,01232 < 0,083 3 1,2 ⎝ 200 − 4,9 ⎠

A 7.2.7. táblázat iránymutatása alapján n < 0,083 esetén a csövet alakváltozásra és stabilitásra kell méretezni. − Terhek meghatározása: állandó, tartós teherként a földterheket, esetleges jellegű teherként a járműterhet kell figyelembe venni. A földnyomásokat geosztatikus teherként vesszük figyelembe. (H > 2,0 m földtakarásoknál mérlegelni kell a rugalmas csövekre kidolgozott földnyomás elméletek alkalmazását, pl.: a 7.3.2. ábra q2 görbéjének megfelelően.) -

Függőleges földteher: Pg = 1,4 ⋅ 20 = 28,0 kNm −2

− Járműteher a 7.3.10. ábra és a 7.3.11. táblázat járműadataiból. A csőtető síkjában ható teher 45°-os eloszlással: Pj =

800 = 19,24 kNm − 2 (3,80 + 2 ⋅ 1,40) ⋅ (3,50 + 2 ⋅ 1,40)

− Dinamikus tényező 1,4 m mélységre interpolálással meghatározva: μ =1,2, így: P j = 1,2 ⋅ 19,24 = 23,09 kNm −2

− A fent meghatározott terhelések összegezéséből a vertikális teher: Pv = 28,00 + 23,09 = 51,09 kNm −2 =0,0511 Nmm-2 ─── 182 ───



Egyetemi jegyzet

− Alakváltozás számítása: − Kezdeti állapotra: x 0,125 0,0511 = ⋅ = 0,06 ⇒ 6,0 % > 5 % d m 0,02816 + 0,06 1,2 tehát a cső nem felel meg. − Az ágyazat minőséget javítani kell; − Homokos kavics Trγ=85 % esetén Et=2,5 Nmm-2. − A rendszermerevség módosított értékei: 3

2 3200 ⎛ 4,9 ⎞ n0 = ⋅ ⋅⎜ ⎟ = 0,01352 < 0,083 3 2,5 ⎝ 200 − 4,9 ⎠ 3

nh =

2 1400 ⎛ 4,9 ⎞ ⋅ ⋅⎜ ⎟ = 0,00591 < 0,083 3 2,5 ⎝ 200 − 4,9 ⎠

Tehát változatlanul rugalmas a cső viselkedése. − Alakváltozás kezdeti állapotra: x 0,125 0,0511 = ⋅ = 0,035 ⇒ 3,5 % < 5 % d m 0,01352 + 0,06 2,5

− Alakváltozás hosszú időtávra: x 0,125 0,0511 = ⋅ = 0,039 ⇒ 3,9 % < 5 % d m 0,00591 + 0,06 2,5 Tehát a módosított ágyazati anyaggal megfelel. [Megjegyzés: Az ágyazat tömörségének a rugalmas csövek többségénél vannak korlátai, a Trγ = 85 % feletti értékek a tömörítési munka ellehetetlenülése miatt - általában - nem tervezhetők. Olyan esetben, amikor a cső falvastagsága már nem növelhető, csak földbeton-, esetleg beton -, vagy különleges technológiával kivitelezett ágyazattal lehet az állékonyságot biztosítani.]

− Stabilitás – helyi horpadás – vizsgálata: A cső behajlási ellenállása hosszú időtávra (nh=0,00591 értékét 0,006-ra kerekítve): PBI = [0,26 − 0,54 ⋅ log(0,006)] ⋅ 2,5 ⋅ 0,006 = 0,28 Nmm −2

Igazolandó: Pv ≤

PBI 0,28 ; tehát: Pv=0,0511 Nmm-2 < = 0,14 Nmm-2 2,0 2,0

és így megfelel.

─── 183 ───



Egyetemi jegyzet

7.5. A nyomócsövek erőtani méretezése A nyomócsövek méretezésének általános elvei: -

Az atmoszférikus nyomásnál nagyobb belső csővezetéki nyomást a külső terhekkel együttes terhelésnek kell tekinteni.

-

A nyomott csővezetéket nyomásmentes állapotra is vizsgálni kell, hogy a fektetés és az üzembe helyezés közötti időre, illetve a karbantartás időszakára is kielégítsék a statikai követelményeket.

-

Különös figyelmet kell szentelni nyomáslengéseknek vannak kitéve.

azoknak

a

csővezetékeknek,

amelyek

[Megjegyzés: A nyomáslengések – dinamikus többletterhek, tranziens folyamatok – az alárendelt elosztóhálózatok kivételével szinte minden hálózatban előfordulnak. A gyors sebességváltozások, a szivattyú indítás-leállás, tolózárak nyitása-zárása, lejtős terepen lévő fogyasztó-töltő vezetékek üzemelése egyaránt előidézi. Mérési adatok- és pontosabb számítások hiányában az üzemi nyomás biztonsági tényezővel, való felszorzásával is képezhető. Számszerű meghatározásához üzemeltetői konzultáció javasolható.] -

Azokban a csővezetékekben, amelyekben nyomáslengések vannak – például szakaszos üzem – vákuum is kialakulhat. Ezt az állapotot a számításnál figyelembe kell venni és a vákuum nagyságára megbízható, becslést kell adni.

A fentiekből következik, hogy a nyomócsöveket elsősorban feszültségre kell méretezni, és a szuperpozíció elvének érvényességéből kell kiindulni. A terhek – és a feszültségek – halmozódását a 7.5.1. ábra szemlélteti. Nyomásmentes állapotban a cső alakváltozását kell vizsgálni. Az alakváltozás ellenőrzésének szükségessége a vékonyabb falú – SDR > 11 –, alacsonyabb nyomásfokozatú csöveknél kerül előtérbe.

7.5.1. ábra: A feszültségek halmozódása nyomócsöveknél: a.) belső nyomás, b.) földteher, c.) felszíni-, vagy járműteher

A belső – hidrosztatikus – nyomásból a 7.3.12.ábra szerinti falfeszültségek keletkeznek. A vékonyfalú csövek kéttengelyű feszültségei, a KAZÁN-formula segítségével határozhatók meg: -

a gyűrűirányú feszültség:

σa =

p ⋅ (d n − en ) 4 ⋅ en

─── 184 ───


-


Egyetemi jegyzet

a tengelyirányú feszültség:

σt =

p ⋅ (d n − en ) 2 ⋅ en

A képletekben a már ismert tényezők mellett: p - a belső nyomás, amelynél megkülönböztetni szükséges az alábbi fogalmakat:

-

DP: legnagyobb belső üzemi nyomás (számítási nyomás)

-

MDP: tranziensekkel növelt és távlati fejlesztéseket is figyelembe vett legnagyobb számítási nyomás

-

STP: a rendszer vizsgálati (próba) nyomása

A cső vékony-, vagy vastag falúvá minősítését a SZÁNTAY-képlet segítségével lehet meghatározni; ha en < 0,045 dn akkor a cső vékonyfalú, és a KAZÁN-formula jó számítási alapot kínál. [Megjegyzés: A vastag falú csöveknél a számítás bonyolultabb feladat,[47] ismertetésükre nem térünk ki. A számítások csak korrekt anyagállandók birtokában végezhetők el.]

A föld- és járműterhekből keletkező falfeszültségeket a gravitációs csöveknél ismertetett módon lehet meghatározni a nyomócsövek esetében is. Ezek feszültségek szintén gyűrűirányban lépnek fel. A nem egy síkban fellépő feszültségeket összegezni, redukálni kell, a Huber-Misses-Hencky féle elmélet szerint:

σ r = σ a2 + σ t2 − σ a ⋅ σ t A nyomócsövek méretezésénél tehát a σr redukált feszültséget kell viszonyítani a csőanyagra jellemző σeng vagy σa feszültséghez. Az alakváltozás ellenőrzése gravitációs csövekkel megegyező módon végezhető.

─── 185 ───



Egyetemi jegyzet

7.6. További csőstatikai feladatok 7.6.1. Kitámasztó betontömbök méretezése A húzóerő felvételére alkalmatlan – például tokos – csőkötéssel létesített és nyomás alatt üzemelő csővezetékek néhány csomóponti kialakításánál (lásd: 7.6.1.1. ábra), a felnyíló csőkötés miatt a belső nyomófeszültségből húzóerők keletkeznek. Ezek felvételéről a tervezés- és természetesen a kivitelezés során gondoskodni kell.

7.6.1.1. ábra: Különböző csomópontokban fellépő külső erők: a.) iránytörésnél, b.) T-leágazásnál, c.) végpontban, d.) átmérőváltásnál

Az első lépés a húzóerők (N) meghatározása, amelyet a 7.6.1.1. ábra szerinti csomópontok esetében az alábbi képletek, továbbá számítási segédletek tartalmaznak:

D 2 ⋅π N = p⋅ 4 ahol: p - maximális nyomás (próba-, üzemi) – tranziens nélkül [Nmm-2; kNcm-2] D - csőátmérő [mm, cm]: -

vékonyfalú csőnél: dn (külső átmérő)

-

vastagfalú csőnél: di (belső átmérő)

N R = N ⋅ 2 sin

α 2

ha :

2 sin

α =a 2

═>

NR = N ⋅ a

A szokásos iránytörések „a” értékei az 7.6.1.2. táblázatban: 7.6.1.2. táblázat

„α” iránytörés [°] 11° 22° 30° 45° 90° „a” szorzótényező 0,192 0,382 0,518 0,765 1,414

─── 186 ───



Egyetemi jegyzet

Tájékoztató jelleggel az „N” értékeinek grafikus feldolgozását mutatja be – a csőben lévő belső névleges nyomás és az átmérő függvényében – a 7.6.1.3. ábra. A húzóerők egyensúlyozására: -

kitámasztó betontömb-, vagy

-

a húzóerők felvételére alkalmas segédszerkezetek

beiktatása szükséges.

"N" HÚZÓERŐ [kN]

300,00 16 bar

250,00 200,00

10 bar

150,00 6 bar

100,00 50,00 0,00 0

100

200

300

400

500

"dn" CSŐÁTMÉRŐ [mm]

7.6.1.3. ábra: „N” húzóerők értékei különböző nyomások és csőátmérők függvényében

A kitámasztó betontömbök méreteinek meghatározására kétféle megközelítési lehetőség kínálkozik: -

A ritkábban alkalmazott módszer a kitámasztó betontérfogatot határozza meg a tömb és a talaj közötti súrlódási tényező alapján. A kitámasztó betontömb Vb [m3] térfogata: 0 , 93

N Vb = R , γb ⋅ μ ahol: NR

- a húzóerő-, vagy annak eredője,

γb

- a beton sűrűsége (=22,0 kN/m3)

μ’

- beton és az altalaj közötti súrlódási tényező: μ , = μ ⋅ c

-

μ értékei: kötött -, vegyes laza- és középtömör - talajoknál:

0,33

szemcsés, tömör talajoknál:

0,65

(a közbenső értékek a talajfizikai jellemzők alapján interpolálhatók) -

c – biztonsági tényező – értéke:

─── 187 ───

0,85


-


Egyetemi jegyzet

Az általánosabb számítási eljárás a kitámasztó betontömb munkaárok oldalfalán – a betonozás előtt lemunkált – szükséges betonfelületet határozza meg:

F=

N ; [m2] σh

ahol:

σh

- megtámasztó talajréteg horizontális megengedett feszültsége [kNm-2]

A σh meghatározható a függőleges (σv) feszültségből 0,25-ös szorzótényezővel, a talajmechanika szabályai szerint. A vízszintes talajfeszültség eloszlását az N eredő támadáspontjára szimmetrikus elrendezésben kell számítani, illetve tervezni. Összehasonlító számítások alapján a támasztó felületre történő méretezés gazdaságosabb. A betontömbök elvi formációit a 7.6.1.4. ábra mutatja be.

7.6.1.4. ábra: Kitámasztó betontömbök elrendezése: a.) iránytörésnél, b.) T-leágazásnál, c.) végponton, d.) átmérőváltásnál

Főleg nagyobb csőátmérőknél a felületi megtámasztás vasbetonból is kialakítható. Ilyen megoldásnál a bedolgozott beton mennyiség tovább csökkenthető. Ha a felnyíló kötések egy részét húzásbiztossá alakítjuk, továbbá a csővezeték ágyazatát egyenletesen legalább Trγ=85%-ra betömörítjük, a súrlódási erővel és a csőfalon létrejövő megtámasztással is létrehozhatjuk az egyensúlyt. A csőfal megtámasztó hatását csak nagyobb szilárdságú és merevebb csőanyagoknál célszerű figyelembe venni (pl.: öntöttvas nyomócső). A rugalmas műanyag csövek esetében csak a cső és ágyazat közötti súrlódást célszerű számítani. A késztermékként rendelkezésre álló húzásbiztos bilincsek árfekvése miatt ez a megoldás a 7.6.1.1./a és d ábrák szerinti csomópontoknál és dn ≤ 200 mm-nél versenyképesek a betontömbös kitámasztással.

7.6.2. Különleges statikai feladatok A csővezeték építésben adódnak további az előzőekhez képest kevésbé jelentős statikai feladatok is. Ilyen például a 4. fejezetben bemutatott KPE csövek méretválasztékát meghatározó számítások. A másik gyakorlatban előforduló feladat a tokos illesztésű csövek tokméretének meghatározása. A tok mérete minden csőtípusnál fontos jellemző, a tengelyirányú elmozdulásokból keletkező igénybevételek ellensúlyozása miatt. A 7.6.2.1. ábrán ennek erőtani modelljét tüntettük fel.

─── 188 ───



Egyetemi jegyzet

7.6.2.1. ábra: A nyomvonal deformációból keletkező, tokra ható igénybevételek

A külső-belső erők egyensúlyából következik, hogy az egyensúlyozó nyomatékot az „A” erőpár jelenti. Az „A” erő nagyságát viszont a tok „L” hosszúsága határozza meg. Nyilvánvaló, hogy rövidebb tokhoz nagyobb „A” erő tartozik, és így a tokrepedés is nagyobb valószínűséggel következik be, elsősorban a merev csöveknél. Ezek megelőzését teszi lehetővé a merev csöveknél alkalmazott, részleges- vagy teljes- körülbetonozás. A különböző közművek létesítéséhez aknák építése válhat szükségessé a megvalósítás szakmai szabályai szerint. Ezek a legkülönbözőbb alaprajzi elrendezéssel, méretekkel és anyagokból készülhetnek. A részletesebb ismertetés meghaladja a jegyzet kereteit. A témakör iránt részletesebben érdeklődők számára javasoljuk a [41] irodalom tanulmányozását. Az alkalmazás gyakorisága és jelentősége folytán a csatornázás aknáinak erőtani vonatkozásait röviden az alábbiakban összefoglaljuk. Az üzemben előregyártott – Alkalmazási engedéllyel rendelkező – csatornázási akna szerkezeteket h = 6,0 m építési mélységig a Műszaki Feltételekben rögzített paraméterek betartása mellett nem szükséges erőtanilag méretezni. Az altalajviszonyok függvényében ellenőrizni kell a merev aknaszerkezetek alatt a talaj határfeszültségét azzal a feltételezéssel, hogy az „A” típusú jármű egy kereke, az akna fedlapjának közvetítésével a fenéklemez alapterületén adódik át az altalajra. Célszerű részletes statikai számítást készíteni, helyszínen előregyártott- és monolit vasbeton illetve bármilyen egyedileg előállított (műanyaglemezből hegesztett, csőből formázott stb.) szerkezet betervezése vagy beépítése esetén. A helyzeti állékonysági vizsgálatok szükségességét az altalaj- és talajvíz viszonyok ismeretében a tervezőnek kell eldönteni. Műanyag aknák esetében a felúszás veszély elbírálásánál a bordázott aknafallal együttdolgozó földhenger méretének meghatározása körültekintő tervezői tevékenységet igényel. Közterületen létesített aknák lefedésére kizárólag nehéz kivitelű öntöttvas fedlap- és fedlapkeret használható. Műanyag teherviselő szerkezettel létesített csatorna-aknák fedlap – és fedlapkeret – csatlakozását, a korábban részletezettek szerint kell kialakítani. Az aknák méretezéséhez ajánljuk a [21], [41], [47] és műanyag aknáknál még a [49] irodalmak tanulmányozását.

─── 189 ───


Közművek Közműhálózatok építése

Egyetemi jegyzet

8. Közműhálózatok építése Az építési tevékenység több évtizedes hazai gyakorlatában az elmúlt tizenöt évben jelentős változások történtek. Ez a szektorban működő meghatározó szereplők – beruházó, tervező és kivitelező – mindegyikét érintette. A jelzett időszakban, a közművesítésben kiemelt jelentőséget kapott a szennyvízelvezetés. A megvalósult munkák egy jelentős része a kisebb települések kategóriájában történt. Ezeknél általában a kivitelezésre visszavezethető problémák domináltak. A jó minőségű kivitelezés előfeltétele a kivitelezővel szemben támasztott követelmények egyértelmű megfogalmazása. Az első és legfontosabb alapkövetelmény, hogy a csővezeték-építés kivitelezője rendelkezzen az MSZ EN ISO 9002 szerinti minősítéssel és ennek megfelelően Minőségi Kézikönyvvel. Ez utóbbinak egyik fontos melléklete az általános technológiai utasítás, melyben a szakmai-, a műveleti-, és a technológiai követelmények, továbbá ezek betartásával összefüggő közegészségügyi- és munkavédelmi feltételek kerülnek rögzítésre. Az adminisztratív dokumentumok és bizonylatok mellett fontos a tényleges alkalmasság igazolása. Erre a referenciák felsorolása, bemutatása és ellenőrzése a legfontosabb eszköz. Alapkövetelmény, hogy a kivitelező rendelkezzen azokkal a munka- és egyéb eszközökkel, melyek a közműhálózatok megvalósításához szükségesek. Rendelkeznie kell a földkiemeléshez szükséges, korszerű munkagépekkel, tömörítő eszközökkel és a különböző csőanyagokhoz – a technológiai munkafolyamatokhoz – nélkülözhetetlen szerszámokkal.

8.1.

A kivitelezés előkészítése

A kivitelezés előkészítése a tervezett nyomvonal előzetes kitűzésével – egyidejűleg geodéziai alappontok létesítésével és rögzítésével – kezdődik. Ezt követi a helyszínelések sorozata, melyek keretében fel kell tárni: -

a meglévő közművek helyét és jellegét,

-

a nyomvonal menti építmények állagát,

-

az engedélyezési terv elkészítése óta bekövetkezett helyszíni változásokat,

-

az irodák, raktárak, segédüzemek helyét,

-

a helyszíni deponálási lehetőségeket,

-

az átmeneti gyűjtő-depóniák helyét,

-

az ágyazati anyagok beszerzési lehetőségeit és

-

a nyomvonal menti egyéb állagmegóvási feladatokat (fa, egyéb, tartószerkezet védelem, stb.)

A nyomvonalon a régészeti feltárásokat és a leletmentés szintén a kivitelezést megelőző időszakban kell elvégezni. A létesítési engedélyben a szakhatóságként közreműködő, területileg illetékes Múzeum nyilatkozik a régészeti feltárások szükségességéről, vagy egyéb intézkedések megtételéről. Ezeket minden esetben be kell tartani. A fenti szempontokat értékelve, el kell dönteni, hogy szükséges-e helyszíni – közigazgatási – bejárás összehívása, melynek érdekeltségi körét (hatóságok, üzemeltetők, tervező, stb.) a kivitelezőnek kell meghatároznia.

─── 190 ───



Egyetemi jegyzet

A helyszíni szemlék és a bejárás információinak értékelése, illetve integrációja eredményezi a nyomvonal véglegesítését. Kisebb változások véglegesítése naplóbejegyzéssel, és a megvalósult állapot dokumentálásával rendezhető. Nagyobb, a vállalkozási szerződés- és a létesítési engedély műszaki tartalmát is érintő változások csak engedélyokmány módosítással rendezhetők. A kivitelezés megkezdése előtt az engedélyben rögzített határidőn belül értesíteni kell az engedélyező hatóságot a kivitelezés megkezdéséről. Ezzel egyidejűleg kezdeményezni kell az engedélyben rögzített feltételek teljesítését, különös tekintettel, a meglévő közművekkel kapcsolatos felügyeleti szerződések megkötésére. A tényleges kivitelezési munka az Építési napló megnyitásával és a munkaterület átadásával kezdődik meg.

8.2. Munkaárok kialakítás A 7. fejezetben részleteztük, hogy a cső- és a talaj merevségének viszonya milyen összefüggésben van a munkaárok alakjával, továbbá méreteinek arányával. Ezzel összhangban itt külön is kiemeljük a kivitelező felelősségét a merev csövek esetében a tervezett munkaárok szélességi méretével kapcsolatban. Az altalaj- és talajvízviszonyok, továbbá a vertikális nyomvonal kialakítás és a csőszerelés igényei határozzák meg a munkaárok alakját és méretét. A munkaárok készülhet: -

függőleges- és

-

rézsűs árokfallal, illetve

-

dúcolt- és

-

dúcolatlan kialakítással.

A munkaárok – technológiailag szükséges – minimális méreteit a 8.2.1. ábra tünteti fel.

8.2.1. ábra: A munkaárok minimális méretei dn és H* függvényében: a.) függőleges árokfal, b.) rézsűs falú árok

─── 191 ───



Egyetemi jegyzet

Az ábrán feltüntetett méretjelek az árokmélység és a csőátmérő függvényében az alábbiak: -

-

függőleges árokfalnál: ha dn ≤ 225 mm

→

b1=0,20 m

ha 225 < dn ≤ 350 mm

→

b1=0,25 m

ha 350 < dn ≤ 700 mm

→

b1=0,35 m

rézsűs falú ároknál; -

-

ha β ≤ 60° és: -

dn ≤ 350 mm

→

b1=0,20 m

-

dn > 350 mm

→

b1=0,30 m

ha β > 60°, akkor a függőleges falra vonatkozó értékeket kell alkalmazni

H* árokmélység befolyása az árokszélességre: -

ha 1,00 m < H* ≤ 1,75 m

Bmin=0,80 m

-

ha 1,75 m < H* ≤ 4,00 m

Bmin=0,90 m

-

ha H* > 4,00 m

Bmin=1,00 m

B

B

B

Dúcolás-, vagy egyéb földpart megtámasztás igénye esetén a dúcolat szerkezeti vastagságát a fenti méretekhez hozzá kell adni. Az 1,0 m-nél kisebb munkaárok mélységeknél a „B” árokszélesség nincs korlátozva. A fentiekben meghatározott – műszakilag szükséges – árokméretek munkavédelmi és balesetelhárítási szempontból tervezői- vagy kivitelezés irányítói hatáskörben növelhetők. A munkaárok földkiemelését gépi földmunkával csak a tervezett alsó sík felett 10 cm magasságig célszerű kiemelni. Az utolsó réteget kézi földkiemeléssel, közvetlenül az ágyazat építése előtt javasolt kimunkálni. Jó altalajviszonyok esetében ezzel az intézkedéssel a munkaárok fenéksíkjának tömörítése elkerülhető. A folyási fenékszint tervezett magasságát: -

folyamatos szintezéssel,

-

lézeres irányítással, esetleg

-

kiépített zsinórállással kell biztosítani.

─── 192 ───



Egyetemi jegyzet

8.3. Ágyazatkészítés és csőfektetés A földbefektetett csővezetékek élettartamát a beágyazás módja és az ágyazat minősége befolyásolja. A hazai altalajviszonyok a csővezeték építéssel érintett mintegy 3,50 mélységig terjedő zónában a közepesnél gyengébb minősítésűek. Néhány területrésztől eltekintve a holocén öntéstalajok; iszap, homok, homokliszt és ezek keverékei a jellemzők. Említeni kell még a lösz fennsíkokat és a Balaton környéki völgyekben előforduló tőzeg beékelődéseket, melyek a csővezeték építések szempontjából kedvezőtlen adottságok. Összefoglalva megállapítható, hogy különösen talajvíz jelenlétében kedvezőtlen altalajnak minősül: -

a feltöltés,

-

a talaj magas szerves anyag tartalma,

-

a folyásra hajlamos homok,

-

a roskadásra hajlamos lösz és

-

az átázott iszap.

A jelölt talajféleségek esetében a csővezeték különleges védelméről kell gondoskodni a merevség függvényében. A merev és főleg nagyobb átmérőjű csővezetékek esetében azok különleges beágyazása, vagy önálló alapozása, a rugalmas csöveknél, főleg az ágyazat védelme érdekében a 8.3.1. ábra szerinti megoldások alkalmazása kerülhet előtérbe. Az árokfenék talajminőségének ismeretében dönthető el, hogy szükséges-e alsó ágyazati réteget készíteni. Ez csak akkor mellőzhető, ha az altalaj jó teherbírású, szemcsés szerkezetű (dmax=32 mm) és Trγ=90 %-körüli tömörséggel rendelkezik, vagy arra betömöríthető.

8.3.1. ábra: KG PVC és KD-EXTRA csatornacsövek beépítése rossz altalaj- és talajvízviszonyok esetében: a) a munkaárok fenékszintjénél megfelelő altalaj található (agyag, görgeteg, kavicsos-, vegyes talajok), a leszívási szint síkjában a talaj járószintként használható;

─── 193 ───



Egyetemi jegyzet

8.3.1. ábra: KG PVC és KD-EXTRA csatornacsövek beépítése rossz altalaj- és talajvízviszonyok esetében b) nyíltvíztartással vízteleníthető munkaároknál;

8.3.1. ábra: KG PVC és KD-EXTRA csatornacsövek beépítése rossz altalaj- és talajvízviszonyok esetében c) rossz – váz nélküli – altalaj: folyásra hajlamos homok, lágy iszap, homokliszt és átázott kötött-, vegyes altalajnál;

8.3.1. ábra: KG PVC és KD-EXTRA csatornacsövek beépítése rossz altalaj- és talajvízviszonyok esetében: d) vonal mentén változó, de többségében rossz altalajnál (különösen ajánlott szerves talajoknál, feltöltésben és roskadásra hajlamos lösznél, továbbá a nyomvonal alatt előforduló tőzegrétegeknél). Jelölések: 1 alapozó réteg (az altalaj ismeretében egyedileg tervezendő: általában 60-65 %, 5-20 mm-es kavics és 3540 % homok); 2 alsó ágyazati réteg; 3 PVC-U cső; 4 alsó- és felső ágyazati rétegek; 5 a csőzóna csőtető feletti része; 6 dúcolás; 7 dréncső; 8 geotextília

Alsó ágyazati réteget – lásd: 8.3.2. ábra – kell építeni rugalmas csöveknél, minden más esetben, minimálisan 10 cm vastagságban, homokból-, vagy egyéb szemcsés talajból. A talaj pontos összetételére az MSZ EN 1610:2000 tartalmaz részletes ajánlást. A munkaárok és az ágyazat szempontjából fontos meghatározásokat, az MSZ EN 1295-1:2000 alapján a 8.3.2. ábra tünteti fel.

─── 194 ───



Egyetemi jegyzet

8.3.2. ábra: A munkaárok és csőzóna jellemzői (MSZ EN 1295-1:2000) Jelölések; a: alsó ágyazati réteg vastagsága, b: felső ágyazati réteg vastagsága, c: csőzóna csőtető feletti részének vastagsága, H: a csőtető mélysége (földtakarás), H*: árokmélység, B: árokszélesség (a földkiemelés teljes szélessége), 1 alsó ágyazati réteg, 2 felső ágyazati réteg, 3 csőzóna cső melletti része, 4 csőzóna csőtető feletti része, 5 visszatöltés

Az alsó ágyazati réteg elkészítése és tömörítése után ellenőrizni, és szükség szerint korrigálni kell a csőfektetés síkját. Ez után következhet a csővezeték ágyazatra helyezése, vagy annak síkján a csőszálak összeszerelése. A folyamatos csőszálat képező kötéstechnikák esetében, szinte a cső anyagától függetlenül a térszinten történik a szálegyesítés. A tokos csőkötés csak a munkaárokban szerelhető. A tokos csőkötés az anyag és az átmérő függvényében segédeszközök alkalmazását teszi szükségessé (lásd: 8.3.3. ábra).

8.3.3. ábra: Könnyű tok összehúzó készülék

Nehéz csőanyagnál a drótköteles kötélfeszítőket, a nagy átmérőjű- és súlyú csöveknél motoros célgépeket alkalmaznak. A csővezetékek iránytöréseinél a csőanyag és a kiegészítő szög nagysága az irányadó. A rugalmas anyagú csövek ívesen fektethetők a megengedett ív sugarát a csőanyag befolyásolja. Egy viszonylag rideg KM PVC cső átmérőfüggő hajlítási lehetőségeit a 8.3.4. ábra és a 8.3.5. táblázat szemlélteti.

─── 195 ───



Egyetemi jegyzet

8.3.4. ábra: KM PVC nyomócsövek fektetése ívben 8.3.5. táblázat

L [mm]

dn [mm]

110

125

160

225

0, 17 0, 38 0, 67

0, 13 0, 30 0, 53

hmax [m]

8,00 12,00 16,00

0, 24 0, 54 0, 97

0, 21 0, 48 0, 85

Az ívelt fektetésnél a munkaárok szimmetriáját kisebb monolitbeton oldalsó megtámasztásokkal célszerű biztosítani. A tokok közelében – az azokra ható feszültségek csökkentése érdekében – megtámasztó betontömbök beépítése javasolható. A tokos csőkötéseknél korlátozott, a csőanyagtól- és az átmérőtől függő 1-2°-os iránytörések szerelésére van lehetőség. A nagyobb iránytöréseket ezeknél a csöveknél ívidomokkal alakítják ki A különleges védelemmel ellátott fém- és a műanyag csövek sérülés érzékenyek. Ezek tárolásához és mozgatásához a gyártók, előírásait kell betartani. A csővezeték szerelése után a szakaszos nyomás-, vagy a víztartási próba után elkészíthető az ágyazat. A víztartás próbát vízzel-, vagy levegővel az MSZ EN 1610 szerint kell elkészíteni. A kivitelezés lehetőségeit a csőanyag és az átmérő ebben a vonatkozásban is jelentősen befolyásolja. A rugalmas csöveknél az ágyazat megfelelő elkészítése fontos a vezeték élettartama szempontjából. Különös figyelmet kell fordítani a hőre lágyuló műanyag csövek és ezen belül is a kis átmérőjű – feladatként nagy volumenű – gravitációs csatornák ágyazására. Ezekkel kapcsolatban néhány fontos szempontot az alábbiakban összefoglalunk. -

A hazai rendelkezésre álló – szokásos – ágyazati anyagok (bányahomok, bányakavics, stb.) osztályozás nélkül nem felelnek meg. A javasolható összetétel: dmax=16 mm 25 %, homok frakció: 70 % és agyag-iszap tartalom 5 %. Az ágyazati anyag éles szélű köveket nem tartalmazhat és Trγ 85-90 %-ra betömöríthető legyen.

-

A csőzóna teljes magasságában a fentebb részletezett ágyazati anyag alkalmazása javasolható.

-

Az egyenletes szemeloszlású és jól tömöríthető homok (az egyenlőtlenségi együttható – U – értéke nagyobb 3-nál és a szemeloszlási görbe jól graduált) minden ágyazati réteghez alkalmazható. Ennél azonban figyelembe kell venni, hogy az előírt szemcse összetétel és a rendelkezésre álló tömörítő-eszközök mellett Trγ 85 %-nál nagyobb ágyazati tömörség – általában – nem tervezhető.

-

Az ágyazati rétegeket legalább Trγ 85%-ra kézi – nem éles szélű fa-, vagy alumínium – döngölővel, esetleg begyúrással min. 10 cm - max. 20 cm vtg. rétegekben be kell tömöríteni. Gépi tömörítés könnyű vibrációs lapokkal csak a cső tetővonala felett 30 cm magasságban készíthető. A kisebb települések szokásos dn=200 mm gravitációs csatornáinál a bedolgozás és tömörítés folyamata a 8.3.6. ábra szerint javasolható. Az ábra szerinti elrendezés az ─── 196 ───



Egyetemi jegyzet

ágyazat szempontjából ideális, mert a csőzónában nincs dúcolás. A d ábrarész alsó része azt jelzi, hogy a rugalmas csöveknél a vékony rétegekben készülő ágyazat mellett a cső „felúszása” valószínűsíthető.

8.3.6. ábra: Kivitelezési munkafázisok gravitációs műanyag csöveknél a.) fenékszint tömörítése; b.) alsó ágyazati réteg bedolgozása és tömörítése; c.) a cső szerelése; d.) oldalsó ágyazati rész elkészítése (dn 200-300 mm-es rugalmas csőnél az ágyazat csőtetőig feltöltve, majd tömörítve); e.) a bedolgozás ütemei a betöltési és a betömörítési szintekkel.

-

Az erőtani méretezés és a tervezhető ágyazat tömörségének összhangjánál tekintettel kell lenni arra a valós körülményre, hogy a csőzónában Trγ 90 %-os tömörség csak megtervezett szemeloszlású homokos kaviccsal, vagy szemcsés talaj és cement 6:1, vagy 5:1 arányú száraz keverékével biztosítható. (A 90 %-nál magasabb relatív tömörséget a KG PVC és KD-EXTRA csatornacsöveknél a csőzónában nem lehet kivitelezni.)

─── 197 ───



Egyetemi jegyzet

A PVC-U csővezetékek beágyazása kapcsán megemlítjük, hogy az utóbbi években gyakran előfordult a csövek fúrással kombinált beépítése (lásd: 8.3.7. ábra). A furat beomlása esetén – az oldalmegtámasztás hiányában – a szokásos SN 4 és 8 gyűrűmerevségű csövek behorpadásával-, vagy folyamatos ellapulásával kell számolni.

8.3.7. ábra: KG PVC házi bekötőcsatorna építése átfúrással

Lejtős területeken az altalaj és a mindenkori rétegvizek függvényében az ágyazat és a cső megcsúszás elleni védelmét, betonfogak beépítésével lehet biztosítani (lásd: 8.3.8. ábra).

8.3.8. ábra: Betonfog beépítés a cső és az ágyazat védelmére – elvi séma

A tereplejtések vonatkozásában a 10% tekinthető határértéknek, amely felett a betonfogak beépítése kb. 50 m-ként megfontolandó. Lejtő irányban áramló rétegvizeknél a lefolyás biztosításához a betonfogak alatt szivárgó beépítése válhat szükségessé. Ennek funkciója kizárólagosan a munkaárok szelvényének vízlevezetését hivatott biztosítani. Csúszásra-, kagylósodásra- és rézsűhámlásra hajlamos területeknél a betonfogak a jelenségek megakadályozására nem alkalmasak. Ilyen esetekben a földmű stabilitási problémákat, továbbá a vonalas létesítményhez szükséges szerkezeti megoldásokat külön kell választani és funkció szerint optimalizálni. A betonfogak célszerű szélességi mérete 20 cm. A beton minőségét az altalaj és talajvízviszonyok függvényében kell megtervezni.

─── 198 ───



Egyetemi jegyzet

8.4. A dúcolás és a víztelenítés A szakszerű- és biztonságos munkavégzés szempontjából mindkét tevékenység meghatározó jelentőségű a megvalósítás során. A munkafolyamatok megtervezéséhez és kivitelezéséhez nélkülözhetetlen a talajfizikai jellemzők megbízható ismerete. A talaj összetételének – víztartalmának –, és a földkiemelés módjának függvényében a megtámasztás nélkül kiemelhető határ árokmélységeket (H*) a 8.4.1. táblázat tünteti fel. 8.4.1. táblázat

A FÖLDKIEMELÉS MEGENGEDETT MÉLYSÉGE [m]

A TALAJ Megnevezése Laza talaj

szemcsés

Tömör szemcsés talaj és sodorható iszap Kemény iszap és sodorható sovány agyag Sodorható kövér agyag Kemény agyag

kiemelésének módja szárazon nyíltvíztartás mellett szárazon nyíltvíztartás mellet szárazon nyíltvíztartás mellett szárazon nyíltvíztartás mellett szárazon nyíltvíztartás mellett

Függőleges földfal 0

2/4

0,8

1,0

1,2

0

0

0

0,8

1,0

0

3/4

4/4

5/4

6/4

7/4

1,5

3,0

3,0

0,8

1,0

1,5

2,5

1,2

1,5

2,0

2,5

3,5

0

0,8

1,0

1,5

2,0

3,0

1,0

1,2

1,5

2,0

2,5

3,3

4,0

0,5

0,8

1,0

1,2

1,5

2,0

3,0

1,5

2,0

2,5

3,5

5,0

7,0

7,0

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

4,0

4,0

1,7

3,0

4,0

5,0

7,0

7,0

7,0

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

4,0

4,0

rézsű esetén

A táblázatban szereplő értékek tájékoztató jellegűek, melyek a helyszíni körülmények hatására, változhatnak. Az utóbbi évtizedekben a nagytáblás dúcolatok – lásd: 8.4.2. ábra – és a fémes anyagú szerelőkosarak terjedtek el. Ezek alkalmazása különösen előnyös nagy járműforgalmú utaknál, nagy árokmélységeknél és nagyobb átmérőjű merev csöveknél.

─── 199 ───



a.)

Egyetemi jegyzet

b.) 8.4.2. ábra: Nagytáblás dúcolás a.) feszítőorsós rendszer kisebb árokszélességekhez, b.) dúctábla nagyobb árokméretekhez

A könnyű- és gyorsan szerelhető PVC csöveknél a hagyományos – munka- és anyagigényes – dúcolások alkalmazására csak ritka és kivételes esetben kerülhet sor. A táblás dúcolatok lokálisan a hagyományos dúcolatokkal is jól kombinálhatók, és a szalagszerű, folyamatos építésszervezést is elősegítik. Egy ilyen bevált és megvalósított technológiát a 8.4.3. ábra szemléltet.

8.4.3. ábra: Folyamatos építés nagytáblás dúcolással

A csővezeték építésben a könnyű csőanyagok térhódítása, sajnos nem járt együtt a könnyű nagytáblás alumínium dúcolási rendszerek elterjedésével. Fontos említeni még, hogy a dúcolás kialakításánál rendkívüli előnyökkel jár, ha a csőzóna állékony talajrétegben épül és így annak megtámasztása mellőzhető (lásd: 8.3.6. ábra).

─── 200 ───



Egyetemi jegyzet

A megtámasztás eltávolítását a csőzóna építése alatt folyamatosan kell végezni. Amennyiben a dúcolat eltávolítása az ágyazat – esetleg a földvisszatöltés – elkészülte előtt nem lehetséges, akkor különlegesek intézkedések szükségesek, például: -

egyedi erőtani számítás,

-

a megtámasztás-, vagy egy részének talajban hagyása,

-

a csőzóna számára különleges építőanyag választása,

-

a hézag kiinjektálása, esetleg iszapolása, stb.

A víztelenítés tervezése és kivitelezése speciális mérnöki ismereteket és nagy szakértelmet igényel.

8.4.4. ábra: Víztelenítési módszer kiválasztása a talajösszetétel és az áteresztőképességi együttható függvényében

A megfelelő víztelenítési mód kiválasztásához a 8.4.4. ábra nyújt segítséget. A leszívási görbék meghatározása magas színtű geotechnikai ismereteket és nagy szakmai jártasságot igényel. Ehhez a legfontosabb kiindulási adat, a talaj áteresztőképességi együtthatója, melyet a talajrétegek fizikai jellemzőinek ismeretében számítással, vagy próbaszivattyúzással – megbízhatóbban – lehet meghatározni. A csőfektetés és a csőbeágyazás kivitelezéséhez a talajvíz szintjét a munkaárok fenéksíkja alá kell süllyeszteni, min. 10 cm-rel.

─── 201 ───



Egyetemi jegyzet

8.5. A földvisszatöltés és a tömörítés A csőzóna feletti részen a földvisszatöltés a helyszínen kitermelt anyagból is történhet, ha az alkalmas a tömörítésre, megkívánt Trγ értékre. A földvisszatöltés csak legfeljebb 20 cm vastag rétegekben, gépi és kézi erővel egyaránt készülhet. Az egyes rétegek a visszatöltendő talaj fizikai jellemzőinek megfelelő döngölőeszközökkel – négyütemű döngölőbékák, könnyű árokhengerek, legfeljebb 60 kg tömegű, egyirányban mozgó lap vibrátorok – tömöríthetők.

a.)

b.)

8.5.1. ábra: Közepes tömegű egyirányú mozgásra alkalmas benzinmotoros vibrációs tömörítés, a burkolat alatti alapozó réteg tömörítésére: a.) döngölőbéka, b.) lapvibrátor

A tömörítő munkát mindig az árokszéleken kell kezdeni. Közvetlenül a burkolat alatti felső – mintegy 0,50 m vastag rétegben - rétegekben nehezebb (nagyobb tömegű) tömörítő gépek is alkalmazhatóak (lásd: 8.5.1. ábra). A földvisszatöltés rétegeinek tömörítési igényét a felszíni funkciók, illetve terhelés alapvetően befolyásolja. A munkaárok övezeti beosztását, a tömörítés intenzitásának helyét a 8.5.2. ábra tünteti fel.

8.5.2. ábra: A munkaárok övezetei

A csőzóna feletti keresztmetszetekben – II. és III. zónákban – javasolható tömörségi értékeket a felszíni terhelés függvényében a 8.5.3. táblázat tartalmazza. ─── 202 ───



Egyetemi jegyzet

8.5.3. táblázat TÖMÖRSÉGI ÉRTÉK Trγ [%] II. ZÓNA III. ZÓNA 90 95 85 90 85 85 85 80

FELSZÍNI TERHELÉS Főútvonalak Mellékútvonalak Gyalogjárdák Zöldterületek

A nyomócsöveknél a földvisszatöltés csak korlátozottan készülhet az integrált nyomáspróbáig. (A visszatöltendő földnek legfeljebb kétharmada.) A csőkötésektől kb. 60°-os lejtésben – ék alakúra – kell a tokrészen a visszatöltést elhagyni. A nyomáspróbát követően ezen ékek a munkaárok többi szakaszára érvényes feltételekkel tölthetők vissza. A nyomáspróba végrehajtását a csőanyag befolyásolja. Ezek végrehajtásához a vonatkozó szabványok tanulmányozása ajánlható.

8.6. Az építés gépesítése A csővezeték építésének vezérgépe a hidraulikus kotró. Ezek mérete, felszereltsége és teljesítménye típusonként, illetve forgalmazóként változik. A közművek kivitelezésénél a típus kiválasztást: -

a munkavégzés helye,

-

a feladat jellege,

-

a kotró szerszámának munkavégzési görbéje és

-

az alkalmazható kanalak szélességi méretei

befolyásolják. A munkavégzés helye szempontjából eltérő géptípusokat igényel: -

a korlátozás nélküli szabad területen,

-

a települések belterületén és

-

a történeti városrészekben, vagy nagyvárosi központokban

végzett csővezeték építés. Lényegében hasonló szempontokat vet fel a kotrógép kiválasztása szempontjából az új csővezeték építés, vagy a rekonstrukciós feladat közötti különbözőség, továbbá a megvalósítandó csővezeték átmérője. A kiválasztás fontos adatait a 8.6.1. ábra tünteti fel.

─── 203 ───



Egyetemi jegyzet

8.6.1. ábra: M4 típusú hidraulikus kotró adatai elölnézet; b.) oldalnézet; c.) oldalnézet a munkavégzés területének jelölésével

Az ábrán feltüntetett munkagép különleges előnye, hogy a lánctalpas futómű hossztengelyéből a kotrógém – a motor és a kezelőfülke mozgatása nélkül is – elfordítható (lásd: 8.6.2. ábra).

8.6.2. ábra: M4 hidraulikus kotró speciális alkalmazási lehetőségei a.) munkavégzés meglévő építmény mellett; b.) a kotrógép elfordítás mértéke

A bemutatott kotrógépek gumikerekes és lánctalpas változatokban, különböző nagyságrendekben állnak rendelkezésre a csővezeték-építési feladatokhoz. A kisebb és közepes teljesítményű

─── 204 ───



Egyetemi jegyzet

kotrógépek hidraulikájának érzékenysége lehetővé teszi a kisebb emelési- és munkaárokba helyezési feladatok (cső, aknaelem, dúcolat, stb.) elvégzését is. A kis települések, történeti városközpontok felszín közeli csővezeték-építési feladataihoz: -

a kis helyigényű,

-

a mozgékony és

-

az erős hidraulikával rendelkező

gumi hernyótalpas kis kotrógépek jelentenek kedvező feltételeket a munkavégzéshez. Ezeknél elsősorban a kis helyigény – lásd: 8.6.3. ábra – és mozgékonyság jelent egyedi értéket.

8.6.3. ábra: Kis hidraulikus kotró kilengési sugarai

Hazai viszonylatban kevésbé ismert, de több európai országban kedvelt – elsősorban nehéz helyszíni körülményeknél – a változtatható nyomtávú, de korlátozottan mozgásképes hidraulikus kotrógép. Az előnyök felismeréséhez a 8.6.4. és 8.6.5. ábrák nyújtanak segítséget. A bemutatott gépek legismertebb típusai a Kaiser, Kamo és Menzi Muck gyártók termékválasztékában szerepelnek.

─── 205 ───



8.6.4. ábra: Korlátozott mozgásképességű hidraulikus kotró adatai: a.) oldalnézet; b.) felülnézet

8.6.5. ábra: Kaiser X4 munkavégzési lehetőségei: emelés; b.) szakítás; c.) bontás

─── 206 ───

Egyetemi jegyzet



Egyetemi jegyzet

A fentebb bemutatott földmunkagépek közös jellemzője az univerzális munkavégzés – földkiemelés, visszatöltés, földtolás, emelés, stb. -, amely a csővezetékek építésénél előnyös tulajdonság. Egy másik szemléletet jelent a csővezeték-építésben a különböző árokásó-gépek használata (lásd: 8.6.6. ábra). Ezeket elsősorban ivóvíz-, gépi kényszerüzemű szennyvíz- és kábelfektetésekhez lehet eredményesen alkalmazni, közműmentes területeken és regionális feladatoknál.

8.6.6. ábra: Könnyű árokásó gép

Néhány géptípus a földkiemeléssel együtt a csőfektetést – tekercselt PE csővel – és a földvisszatöltést is elvégzi. Alkalmazásuk esetén az erőtani vizsgálatoknál megkülönböztetett gondossággal kell eljárni.

─── 207 ───


Közművek Közművek üzemeltetése

Egyetemi jegyzet

9. Közművek üzemeltetése A közműrendszerek üzemeltetése az elmúlt évtizedben meglehetősen vegyes képet mutat. Az üzemeltető szervezetekben bekövetkezett változások eltérő módon érintették a különböző közműveket. Az energia közművek üzemeltetésében a regionális szervezeti jelleg – szinte változatlan formában – megmaradt, de az üzemeltetési szolgáltatás az esetek többségében magán kézbe került. A korábban nagyobb városokra és megyékre szerveződött üzemeltető szervezetek jelentős változásokon mentek keresztül, amelynek meghatározó eleme az osztódás volt. Az elmúlt évek tapasztalatai- és az előttünk álló feladatok azt jelzik, hogy az üzemeltetés koncentrálása szükségszerű, az új szennyvízelvezető rendszerek belépésével a decentralizáció nem folytatható. Ezt az eszközállomány célszerű volumene, az üzemeltetés szakszerűségének megtartása, illetve növelése és az üzemeltetési költségek értékarányos szinten tartása egyaránt indokolja. Felvetéseink és javaslataink feltételezik, hogy az elkövetkező években nem csak a rendszerekben, hanem az üzemeltetésben is egyre nagyobb szerep jut a regionális szemléletnek. Megemlítjük, hogy az üzemeltetésnek fontos szerepe van a megvalósításban. A különböző tervfázisokban és a kivitelezés során előírt üzemeltetői egyeztetések nem formális tevékenységek, hanem az üzemeltetési szakismeretek érvényesítése a megvalósítás folyamatában. A következő fejezetekben néhány fontos alapismeretet foglalunk össze. Felvázolunk továbbá néhány egyéb gondolatot a kis települések közműveinek üzemeltetése során várható speciális problémák kezelésének lehetőségeiről. A különböző közművek üzemeltetése speciális egyedi ismereteket igényel. Ezek teljes körű ismertetése meghaladja a jegyzet lehetőségeit és igényeit. Ezért a továbbiakban kizárólag a vízi – közművekkel kapcsolatos ismeretek összefoglalására szorítkozunk.

9.1. Az üzemeltetés irányításának operatív feladatai Egy vízi-közmű létesítmény üzemeltetése célszerűen a próbaüzem sikeres lezárása után kezdődik. A próbaüzem indítását, a vállalkozó készre jelentése alapján a beruházó hívja össze. Erre a bejárásra, a területileg illetékes Vízügyi Felügyeletet, a Környezetvédelmi Felügyeletet, az ÁNTSZ, a Munkavédelem, az Üzemeltető és a vállalkozásban közreműködők képviselőit, kell meghívni. Az erről készült jegyzőkönyvben kell rögzíteni a próbaüzem megkezdéséhez az érdekeltek hozzájárulását, továbbá a próbaüzem lefolytatásának feltételeit. A fentieket követően kell a részegységek üzempróbáit, a gépkönyv-, vagy a szerződés-, de maximum 8 órás időtartam szerint megtartani. A komplex próbaüzem minimális időtartamát az engedélyező hatóság – általában – az engedélyokmányban rögzíti. Ennek hiányában, a vállalkozási szerződésben célszerű megállapodni annak időtartamában. A próbaüzem lefolytatásának alapja az ideiglenes kezelési utasítás, melyet a Vállalkozó biztosít a végrehajtáshoz. A kezelőszemélyzet biztosítása és a próbaüzem dologi költségeiben a Vállalkozónak és az üzemeltetőnek kell megállapodni a Vállalkozói szerződésben rögzített feltételek alapján. A vízjogi létesítési engedélyben rögzített műszaki tartalom építésének teljes befejezése, továbbá a próbaüzem sikeres lefolytatása és a zárójelentés elkészítése után aktuális a műszaki átadás-átvétel és a használatba vétel. Ehhez az üzemeltetőnek vízjogi üzemeltetési engedélyt kell kérni, amely a ─── 208 ───



Egyetemi jegyzet

vízjogi engedélyek harmadik csoportjába tartozik. Az üzemeltetési engedélyezésben természetszerűleg részt vesznek mindazon szakhatóságok, amelyek a létesítéshez hozzájárultak. Az engedély jogosultja a vízi-közmű tulajdonosa. Az engedélyben külön megjelölésre kerül az üzemeltető, akinek a tevékenységhez jogosultsággal kell rendelkeznie. Az üzemeltetővel szemben támasztott követelményeket, a közmű tulajdonosi kötelezettségeket az 1995. évi LVII. trv., továbbá a 1990. évi LXV. Trv. (a helyi önkormányzatokról szóló) szabályozza. Az üzemeltető munkavégzését a 18/1992. (VII.14.) KHVM rendelet szabályozza, amely folyamatosan az elmúlt időszakban kiegészítésre került. A vízjogi üzemeltetési engedély legfontosabb kapcsolódó dokumentuma az üzemeltetési szabályzat és annak tartozékai. Ennek tartalmaznia kell:

− az üzemeltetésre, − a technológiai folyamatokra, − az ellenőrzésekre és vizsgálatokra, − az üzemeltetési adatok gyűjtésére, továbbá azok értékelésére, − a személyi feltételekre és ezek egészségügyi előírásaira és végül − a biztonságtechnikai berendezésekre vonatkozó előírásokat. Az üzemeltetési szabályzat mellékletét képezik:

− a hálózatra, a műtárgyakra és a berendezésekre vonatkozó közműegyeztetett alaptérképek, − a Vállalkozó által záradékolt átadási dokumentációk, − a kezelési és karbantartási utasítás, − a gépkönyvek, szükség szerint magyar nyelvre lefordítva, − a munkavédelmi és érintésvédelmi bizonylatok. A vízi-közmű üzemeltetőjének gondoskodnia kell olyan szervezett munkarendről, ügyeleti-, készenléti szolgálatról, mely meghibásodás esetén azonnal be tud avatkozni a környezeti elhárítása és a szolgáltatás helyreállítása érdekében. A fentiek teljesítése érdekében a szolgáltatónak rendelkeznie kell;

− működtető vagyonnal, −

karbantartáshoz, hibaelhárításhoz szükséges eszközökkel és

− a szolgáltatott végtermék ellenőrzéséhez és bizonylatolásához szükséges eszközökkel. Az üzemeltető egyik kiemelten fontos operatív feladata a fogyasztókkal a korrekt kapcsolattartás, a tömeges tájékoztatás kommunikatív megteremtése.

9.2. A létesítmények és hálózatok nyilvántartása A szakszerű üzemeltetéshez a közművezetékekről és műtárgyaikról olyan részletes adatok és térképek szükségesek, amelyek tükrözik a térszín alatti – takart – létesítmények helyét és jellemzőit. Mindazt, amit a közműrendszerről tudni akarunk, a nyilvántartásnak tartalmaznia kell. A jól vezetett nyilvántartás segítséget nyújt: ─── 209 ───



Egyetemi jegyzet

-

a vizsgálatok elvégzéséhez,

-

a közművek tisztítási, javítási munkáinak megszervezéséhez,

-

a legmegfelelőbb üzemeltetési módszer-, és az alkalmazandó gépek, eszközök kiválasztásához.

A közművek szakszerű és gazdaságos üzemeltetésének alappillére a gondosan vezetett nyilvántartás. Ezek főbb elemei az alábbiak:

− A hálózati alaptérképek 1:500, vagy 1:1000 méretarányban, a következő adatok feltüntetésével: -

helyszínrajzi adatok (telekhatárok helyszínrajzi számmal, utcakereszteződések, a közmű helyét a telekhatárokhoz, vasúti vágányokhoz, stb. viszonyítva),

-

mélységi adatok (az útfelszíntől számított mélységek, több jellemző helyen),

-

magassági adatok (a gravitációs csatornáknál, a magasság adott alapsíkra vonatkoztatva, bukók, lépcsők, iszapfogók, stb. méreteivel),

-

egyéb olyan adatok, amelyek az üzemeltető számára fontosnak (burkolatok, fedlapok anyaga, a közművezeték anyaga, mérete, alakja, építési éve, stb.).

− Az átnézetes térkép 1:5000 mértarányú, és amint erre az elnevezés is utal, a hálózatot áttekinthetően ábrázolja. A térképen láthatók a közművek nyomvonalai, az üzemeltetés szempontjából fontos műtárgyak helyei és műszaki adatai, a funkcionális jelölések (a vízmozgás iránya), a csövek anyagai és átmérői, az átmérő változások helye, a szakaszos kizáráshoz szükséges szerelvények, továbbá műtárgyak. Hibák, üzemzavarok esetén a gyors intézkedések megtételéhez elsősorban az átnézetes térkép nyújt segítséget. Ebből állapítható meg, hogy az elzárások, vagy elterelések hol és hogyan biztosíthatók. Az átnézetes térkép a hibák felderítésénél is nélkülözhetetlen segédeszköz. Abban az esetben, ha az üzemeltető rendelkezik megfelelő számítástechnikai háttérrel és a település digitalizált alaptérképe rendelkezésre áll, a hálózati térképek digitalizált formában is tárolhatók. A rendszerhez tartozó további információk gyűjtése és tárolása is célszerűen elektronikus formában történhet. Az eddig felsorolt térképek, rajzok csak akkor szolgálják maradéktalanul kitűzött céljukat, ha azok mindenkor a valóságos helyzetet tükrözik. A hálózaton készült, nagyobb hosszúságra kiterjedő javítások és átépítések, továbbá az új házi bekötések kiépítése a nyilvántartási rendszer folyamatos karbantartását igényli. Ez az üzemeltető feladatát képezi. A közművek és a műtárgyak felszereléseikkel együtt a műszaki alapleltárban is szerepelnek. Erre a tárgyi eszközök értékelésénél van szükség, ezért a változások regisztrálása itt sem mellőzhető. A nagyobb víz- és csatornamű szolgáltatók részére különböző – kompakt – számítógépes műszaki és gazdasági nyilvántartó- továbbá üzemirányító rendszerek kerültek kifejlesztésre (MIR, GIS, stb.). A fejlesztések közös ismérve, hogy az üzemeltetésben keletkező műszaki és gazdasági adatokat teljes körrel összegyűjtse, rendszerezze, tárolja és további felhasználásokra, automatikusan előkészítse. A különböző adatok elkülönített ”boxokban”, de átjárhatóan vannak tárolva. Ebben a rendszerben van helye a fentebb részletezett műszaki adatoknak, továbbá a számítógép adta lehetőségeket kihasználva, még számtalan fontos műszaki adatnak – mint pl.: altalaj- és talajvízviszonyok, földalatti üregek, építménynek, stb. –, melyek a közmű élettartamát befolyásolhatják.

─── 210 ───



Egyetemi jegyzet

9.3. A hibaelhárítás adatainak nyilvántartása Az előző fejezetben tárgyalt közmű nyilvántartási térképek rendelkezésre állása az üzemeltetés alapfeltétele. Sajnos az üzemeltetéssel kapcsolatos egyéb adatok:

− a hibaelhárítás, − a megelőző karbantartás és − a rekonstrukciók adatai és tapasztalatai a különböző üzemeltetőknél eltérően, de általában hézagosan kerülnek rögzítésre. Különösen fontos volna a hibaelhárítások adatgyűjtését a lehető legrészletesebb formában egységesíteni. Minden egyes hibaelhárításnál rögzíteni kellene:

− a meghibásodás időpontját és pontos helyét, − a csővezeték anyagát és átmérőjét, − a hiba jellegét, − a környező talaj és talajvízviszonyokat, − a felszíni forgalmi adatokat, − a burkolat szerkezeti felépítését és vastagságát, − a hibaelhárítás műszaki megoldást részletes leírással, − az egyéb észleléseket és − a hiba elhárítását vezető személy ok-okozati feltételezését a hibával kapcsolatban. A hiba elhárításkor keletkező adatok tovább kezelése és értékelése ugyancsak fontos feladat. Ennek keretében az alábbi feladatok elvégzése válhat szükségessé:

− az elhárításkor kivett csődarab laboratóriumi vizsgálatai, − a térségben meglévő egyéb közművekkel kapcsolatos, a hibával összefüggésbe hozható adatgyűjtés (meglévő nagyfeszültségű légvezetékek, vagy földalatti kábelek, aktív korrózióvédelemmel rendelkező csővezetékek, villámhárítók közeli földelése, stb.), − az egyéb közműveknél a tréségben előfordult meghibásodások adatainak feltárása, − az elektromos hajtású közlekedés hatásának vizsgálata a szükséges helyszíni mérésekkel, és − helyszíni feltáráson alapuló részletes talajmechanikai vizsgálat, különös tekintettel a talaj (talajvíz) agresszivitására és pH értékére. Hasonlóan a fentiekhez fontos adatok gyűjtésére nyílik lehetőség az olyan rekonstrukciós és átépítési feladatoknál, ahol a helyszíni csőanyag függvényében az ágyazat anyagának, tömörségének és összetételének in situ állapota vizsgálható. Nyomó hálózatoknál főleg a gyakori meghibásodású szakaszokon nyomásviszonyok és a dinamikus hatások bemérése és rögzítése.

fontos

a

statikus

A felsorolt adatok ismeretében a vízi-közmű hálózatok rekonstrukcióra érettségét és a legalkalmasabb rekonstrukciós módszer kiválasztását lehet megfelelő műszaki alapokon eldönteni.

─── 211 ───



Egyetemi jegyzet

9.4. A tervszerű karbantartás A tervszerű karbantartást eredetileg a gyáripari termelő részlegek részére tervezték, a folyamatos és tervszerű termelés biztosítása céljából. A vízi-közművek szolgáltató jellegű üzemek, a tervszerű megelőző karbantartási munkák itt arra irányulnak, hogy a szolgáltatás, minden időben biztosított legyen. Az üzemeltetők a tervszerű megelőző karbantartási munkákat nagy körültekintéssel szervezik meg. Ez a munka, a hálózaton kívül, kiterjed a műtárgyakra és szerelvényekre, továbbá a víz- és szennyvíztisztító berendezésekre is. A tervszerű karbantartási elvégzésére terv készül, amely előirányozza és ütemezi az évenként elvégzendő feladatokat. A karbantartás két fontos eszköze a tisztítás és a vizsgálatok, melyekről a következő alfejezetekben foglaljuk össze a legfontosabb alapismereteket.

9.4.1. Tisztítás A vízi-közművek körébe tartozó és zárt csővezetékkel üzemelő vízellátás és csatornázás a tisztítási feladatokhoz különböző módszereket igényel. A műszaki ismereteknek minden részletre kiterjedő külföldi- és hazai [3], [15], [23], [43] és [51] szakirodalma van. A témakör iránt részletesebben érdeklődők részére ajánljuk a felsorolt tanulmányozását, különös tekintettel az [3] irodalomra. A nyomóvezetékek tisztításával kapcsolatban fontos tényező, hogy a csőben keletkező lerakódások értékét a cső anyagának korróziós hajlama és a belső felület érdessége jelentősen befolyásolja. Az ásványi eredetű kalcium-karbonát, a vas-hidroxid, a mangán-hidroxid és a magnézium kicsapódása változatos vastagságú belső kéreg képződéséhez vezet, amely a szolgáltatást kedvezőtlenül befolyásolja. A szén-dioxid, az oxigén, a klór és az oldott sók a cement kötőanyagú és fém anyagú csövekben korróziót okoznak. Ha a lerakódás és a korrózió egyszerre lép fel, akkor különösen kemény kéreg alakulhat ki a belső csőfalon. Ezt időről-időre a csővezeték tisztításával kell eltávolítani. A tisztítás eszközét és módszerét:

− a korrózió mértéke, − a lerakódás vastagsága és keménysége, valamint − a csővezeték anyaga, továbbá átmérője határozza meg. A leggyakrabban használt tisztítási eljárás a szállított vízzel történő öblítés. Ez a módszer csak a laza lerakódások eltávolítására alkalmas az átmérő 80-200 mm tartományban. Ez a szakaszos tisztítási mód akkor hatékony, ha az eredeti áramlási iránnyal ellentétesen 2-3 m/s vízsebességet tudunk létrehozni. A vízellátó rendszerek tervszerű hálózatöblítését a tapasztalatok által megjelölt időközönként, előre kidolgozott terv szerint kell végezni. A vas- és mangán tartalmú keményebb kérgek eltávolításához kompresszor közbeiktatásával (levegő-víz) keveréses öblítést, célszerű alkalmazni. A szakaszos 150-200 m hosszú csővezeték tisztításhoz mintegy 6,0 m/s sebességre van szükség, melyet csak jó állagú és biztonságos csőkötéstechnikával rendelkező hálózatoknál lehet alkalmazni.

─── 212 ───



Egyetemi jegyzet

A mechanikai csőtisztító eljárásokat 80-1200 mm átmérőjű csöveknél alkalmazzák. Ehhez az ivóvíz csővezeték megbontására van szükség, mintegy 200 m-ként, az alkalmazandó módszer függvényében. A leggyakrabban használt csőtisztító eszközöket a 9.4.1.1. ábra mutatja be.

9.4.1.1. ábra: Különböző típusú csőtisztítók: a.) gumibetétes; b.) kefés; c.) gömb alakú; d.) tüskés hab; e.) szilícium-karbid bevonatú hab; f.) mechanikus tisztító

Jelölések: 1 tányérok, 2 kefék, 3 töltőnyílás, 4 drótkefe, 5 szilícium-karbid bevonat, 6 kosár, 7 acéllemezek, 8 vonófül

A gyakorlatban jól bevált a 9.4.1.1./d-e ábrákon bemutatott műanyaghab lövedékek, melyek különböző felületi bevonatokkal rendelkeznek, hálózati nyomással üzemeltethetők és nagyobb egyenes, leágazás-mentes csőhosszak tisztítását teszik lehetővé. A működés elvi sémáját a 9.4.1.2. ábra szemlélteti. A megfelelő tisztítóeszköz kiválasztásánál mérlegelni kell a csővezeték anyagának, korának reflexióit, különös tekintettel a szállított víz kémiai összetételére. A javasolt mérlegelés különösen fontos a meglévő azbesztcement csővezetékek esetében.

─── 213 ───



Egyetemi jegyzet

9.4.1.2. ábra: Nyomócső mechanikai tisztítása Jelölések: 1 átemelő búvárszivattyú, 2 műanyaghab tisztító lövedék, 3 szerelési közdarab helye, 4 elektromos csatlakozó kábel, 5 tisztítóvíz elvezető nyomócső, 6 tolózár, 7 öblítővíz, 8 szerelési közdarab

A csatorna tiszta marad, ha lejtése a kívánt vízsebességet és az iszap leúsztatásához szükséges vízmennyiséget biztosítja. Megváltoznak a körülmények, ha a hibák és hiányosságok, bemélyedések, fészkesedések, illesztési küszöbök gátolják a leülepedett iszap továbbsodródását. Ugyanez a helyzet, ha hidraulikailag rosszul kiképzett csatlakozások, bukók, simítatlan felületek nagyobb ellenállást, kisebb sebességet eredményeznek. Nem ritkán a csatornába idegen anyagok illegális juttatása vezet ilyen eredményre. A folyamatos és a maradéktalan szennyvízelvezetés alapvető igény minden csatornarend-szernél. A gyakorlati tapasztalatok alapján ennek feltételei:

− a csatornában lefolyó víz sebessége naponta legalább egy alkalommal haladja meg a 0,6 m/sec-os öntisztító sebességet, de az lehetőleg maradjon 3 m/sec alatt, − a csatornában lefolyó víz magassága – az úsztatási magasság – érje el legalább a 3 cm-t, − a csatorna szakszerűen, az előírt minőségben legyen megépítve. A csatornában a leülepedett szerves anyag 6 órán túl már rothad, és így az újonnan érkező szennyvizet a gyorsabb rothadáshoz beoltja. A szennyvíztisztítási technológiák megkövetelik, hogy a tisztítótelepre a szennyvíz frissen, rothadásmentesen érkezzék. A csatornák tisztítási módszerei a következők:

− a mechanikai-, − a hidraulikai-, − a hidromechanikus és − a vegyszeres tisztítás. A mechanikai tisztításhoz soroljuk a kézi tisztítást, amelyet korábban általánosan alkalmaztak. Ezt általában a nagyszelvényű, emberi munkavégzésre alkalmas csatornákban volt szokásos eljárás. A nem mászható csatornáknál a csatornabúvárok – a tisztítóaknából – kézi szerszámokkal bontják meg az iszapot. A tisztítószerszámokat az aknában 80-100 cm hosszú rudakkal kötik össze, és így folyamatosan meghosszabbítják. A módszernek vannak korlátai, ezért napjainkban már csak különleges feladatok elvégzésére alkalmazzák. A csörlős tisztítás eszközei a csatornaszelvény alakjához simuló tisztítószerszámok és a csörlők. Korábban a kisebb csőátmérőknél általánosan ezt a módszert alkalmazták. A KG PVC csövek hőés sérülés érzékenysége miatt ez a módszer csak különleges körültekintéssel alkalmazható.

─── 214 ───



Egyetemi jegyzet

A hidraulikus – vízöblítéses – tisztítás célja, hogy a csatornaszelvényben a telítődési fok és a hidrosztatikus magasságkülönbség emelésével létrejöjjön az a vízsebesség, mely a lerakódott laza, vagy öblítés előtt fellazított iszapot tovább sodorja. Az öblítés eszköze az erre a célra kialakított öblítő akna (lásd: 9.4.1.3. ábra), vagy bármely vándorzsilipes tisztító-akna, továbbá az öblítéshez szükséges vízmennyiség. Az ábra az öblítéshez szükséges elzáró szerkezet – hagyományos – telepített változatát szemlélteti.

9.4.1.3. ábra: Öblítő akna és telepített elzáró szerkezete: a.) akna sematikus metszete, b.) elzáró szerkezet – zárva – metszetben, c.) elzáró nézetben.

Az üzemeltetésben gyakran felmerülő lokális öblítési igények nélkülözhetetlen segédeszközei az ideiglenes elzárók. Ezek néhány szokásos kialakítását a 9.4.1.4. ábra mutatja be.

9.4.1.4. ábra: Csőelzárók különböző kialakításai: Test-Ball; b.) Vari-Ball; c.) elzáró átvezetési lehetőséggel; d.) patent elzáró;

Jelölések: 1 gumiköpeny, 2 levegő bevezetés, 3 biztonsági elzáró, 4 átvezető cső, 5 fémkeret, 6 húzófül, 7 alumínium tárcsák, 8 gumitömlő, 9 feszítő csavarkerék

─── 215 ───



Egyetemi jegyzet

A vízöblítéses tisztítás során, vagy visszaduzzasztott szennyvízzel, vagy hálózati vízzel – esetleg csapadékvízzel – történik a csatornaszakasz átöblítése. Gyakorlati tapasztalatok alapján az öblítővíz mennyisége legalább 2 m3, szintmagassága pedig minimum 2 m legyen. Az öblítés hatása legfeljebb 100 m-es távolságig terjed. Mindig a felső szakaszon kell kezdeni, és úgy haladni a főgyűjtő felé. [Megjegyzés: A kis települések csatornamérete és a karbantartási költségek elfogadható szinten tartása miatt a vízöblítés újraértékelése valószínűsíthető.]

A hidrodinamikus tisztító – általában – gépjárműre szerelt 3,5-7 m3-es víztartályból, három-lépcsős dugattyús szivattyúból és 40-120 m hosszú csévélt, különféle fejekkel felszerelt nagynyomású tömlőből álló berendezés. A szivattyúk magas nyomást és mintegy 420 l/perc vízmennyiséget képesek továbbítani. A csőtengelyhez képest 30-40°-os szöget bezáró mosófejben elhelyezett fúvókákon keresztül kiáramló nagynyomású víz a tömlőt – a rakétaelv alapján –, a csatornában előre mozgatja. Ennek során egyrészt a csatorna átszellőztetését biztosítja, másrészt a csatornában lévő szennyezőanyagokat lazítja fel. A berendezés elvi sémáját a 9.1.4.5. ábra szemlélteti.

9.4.1.5. ábra: Csatorna tisztítása nagynyomású vízsugárral Jelölések: 1 nagynyomású mosógépjármű, 2 tisztítófej, 3 lerakódások

Ez utóbbihoz a mosófejen a haladás irányában is elhelyezhetők fúvókák. A vízmennyiséget és a nyomást a mobil járművön elhelyezett kezelőpulttól fokozatmentesen lehet szabályozni. A regionális üzemeltetők és a kis települések számára jó megoldást kínálnak a 9.4.1.6. ábrán bemutatott kisebb kompakt csatornamosó berendezések.

9.4.1.6. ábra: Kisebb mobil nagy-nyomású csatornamosó berendezések: a.) HD 50/150, 300 l tartály, 0-150 bar nyomás, D 40 - 250 mm csőhöz; b.) HD 100/150, 800 l tartály, 0-150 bar nyomás, 40 - 400 mm csőméretekhez.

Kisebb kiterjedésű csatornahálózatok üzemeltetésében jól kihasználhatók – még a kis teljesítményű – szippantó autók is. Ezek alkalmasak: ─── 216 ───



Egyetemi jegyzet

− a kisebb dugulások elhárításához, − a csatorna-karbantartáshoz (iszapkiemelés), − az átemelők előkészítéséhez, karbantartáshoz, − az ideiglenes szennyvíz-átemelési feladatokhoz és − a szippantási bérmunkához, hogy csak néhány lehetőséget említsünk, a teljesség igénye nélkül. A csatornába behatolt gyökerek eltávolítására speciális vágószerszámokat és vegyszereket alkalmaznak. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a benőtt gyökerek elvágása a problémákat, csak rövid távon oldja meg és a gyökérzet megerősödésével, a hiba fokozódásával kell számolni. Egyes korábban alkalmazott vegyszerek káros hatást gyakoroltak a növényzetre, illetve a fákra. Az újabb vegyszerek 2-5 éven keresztül gátolják a gyökérzet kifejlődését anélkül, hogy a környező fákat és növényzetet károsítanák.

9.4.2. Vizsgálatok A vízi-közműveknél a vizsgálatok lehetőségeit a funkció alapvetően befolyásolja. A vizsgálatok – azok célkitűzése szerint – állagfelvételi-, és különböző időtávlatú diagnosztikai célokkal készülhetnek. Az állagfelvételnél a meghibásodások, megelőzésének felismerésére kell törekedni, ami magas fokú szaktudást igényel. A vizsgálati módszer feltételezi a közvetlen adatszerzés lehetőségét, ezért ezt leginkább a gravitációs csatornázásnál alkalmazzák. Aknánként kell a csatornában lévő iszap és a víz magasságát megmérni, mert ebből következtetni lehet a túlterhelés, az eliszaposodás mértékére. Ebbe a kategóriába sorolható az ipari televízió is, amely az emberi közlekedésre nem alkalmas csatornák állagfelvételét és diagnosztikai vizsgálatát teszi lehetővé. A csatornavizsgálatok célja: különböző vizsgálati módszerekkel szemrevételezni a csatorna anyagában, szerkezetében bekövetkezett hibákat. Felderíteni az üzemeltetésben fellépett vagy várható rendellenességeket. Ellenőrizni a házi- és egyéb bekötéseket, a műszaki átadás-átvétel során feltárni a hiányosságokat és a csatornázási térképek elkészítéséhez a csatorna állapotfelvételét is biztosítják. Az üzemelő csatornák vizsgálatának legegyszerűbb módszere szemrevételezés. A szemrevételezéses vizsgálat során a párban beosztott vizsgálók feladata, hogy folyásirányban haladva a fedlapokat egyenként felemelve, a felszínen tájékozódjanak a lefolyási viszonyokról és a látható állaghibákról. Az akna künetben látható zavart áramlás, az úsztatási mélység ugrásszerű indokolatlan eltérése, a szennyvíz "átlátszóságának" megváltozása, stb., felhívja a figyelmet az alaposabb vizsgálat szükségességére. A további hagyományos vizsgálatok közül megemlítjük:

− a füstvizsgálati eljárást, − a csatornavizsgálatot tükrözéssel, − a víztartáspróbát (ex- és infiltrációs) és − a vákuumos vizsgálatot. A gyakorlatban a szabványos (MSZ EN 1610) és a vonatkozó szakirodalmakból jól ismert víztartáspróbának van jelentősége. A későbbiekben valószínűsíthető a füstvizsgálat széleskörű alkalmazása, ─── 217 ───



Egyetemi jegyzet

a csapadékvíz és – egyéb illegális – bekötések kiszűrése miatt. A témakör részletesebb ismeretei a [3] szakirodalomban megtalálhatók. A korszerű vizsgálati módszerek közül a zártláncú ipari televíziót hazai viszonylatban is több évtizede használják:

− a csatornahálózat általános ellenőrzésére, − a csatornában lévő akadályok (gyökérbenövések, benyúló oldalbekötések, stb.) felderítésére, − a kontraesések tényének és terjedelmének feltárására, − a kötéshibák, toktörések, csőrepedések stb. megállapítására, − a szemmel láthatóan nagyobb keresztmetszeti deformációk észlelésére, − a csatornák újrabélelését követően a házi bekötések ITV-vel irányított megnyitására, − a helyreállított csatornaszakaszok megvizsgálására és − a kombinált kötés vizsgálathoz. Az utóbbi években számos zártláncú televíziós rendszert fejlesztettek ki. A nagyfokú mobilitási igény miatt a gépjárműre szerelt berendezések terjedtek el szélesebb körben (lásd: 9.4.2.1. ábra).

a.)

b.)

9.4.2.1. ábra: Gépjárműbe telepített ITV vizsgálóegység (JT): a.) vizsgál, adatrögzítő és feldolgozó tér; b.) munkatér

A korszerű vizsgálórendszerek számítógépes feldolgozó háttérrel jegyzőkönyv készítésére alkalmasak. Elvégzik a keresztmetszeti deformációs méréseket és alkalmasak tényleges hosszszelvény rögzítésére is. A legújabb szoftverek részletesen felmérik és elemzik a hibákat, különös tekintettel a repedésekre és a törésekre. ─── 218 ───



Egyetemi jegyzet

A kamerák és a mozgató berendezések mérete az elmúlt évtizedben jelentősen csökkent. Ez a körülmény kedvező a kisebb települések számára is, az általában D 200 mm csatorna keresztmetszet és a rendszerbe – a kívánatosnál nagyobb számban beépített – csőaknák miatt. Egyes gyártók a gépjárműbe telepített berendezések mellett kisebb – nem gépjárműhöz kötött – berendezéseket is forgalmaznak, melyek költségkímélőbb vizsgálatot tesznek lehetővé (lásd: 9.4.2.2. ábra).

a.)

b.)

c.) 9.4.2.2. ábra: Mobil csatornavizsgáló televíziós berendezések (JT): a.) mini vizsgálóegység DN 40-200 mm átmérőhöz; b.) vizsgálóegység DN 100-500 mm csőmérethez; c.) színes „Micro-Rota” forgatható fejű kamera „Turbó 100 RT” kamera kocsival

Az ITV berendezések egy célirányosan fejlesztett csoportja alkalmas a nyomóvezetékek vizsgálatára, - akár üzemelés alatt is – ha a bevezető idomok beépítéséről időben gondoskodás történt. A csatornavizsgálatok fontos területe a szennyvíz mennyiségének mérése, melyet korábban főleg a nagyobb keresztmetszetekben szárnykerekes, vagy telepített úszómérős berendezésekkel oldottak meg. Újabban a mobilizálható – a mért adatokat rögzítő és számítógépes feldolgozhatóságot biztosító – áramlásmérőket használnak (lásd: 9.4.2.3. ábra). Az ábrán bemutatott mennyiségmérő berendezés telepített-, vagy mobilizálható változatban a vízellátó rendszereknél is alkalmazható.

─── 219 ───



Egyetemi jegyzet

9.4.2.3. ábra: Korszerű, mobil mennyiségmérő gravitációs csatornákhoz Jelölések: 1 ellenőrző akna, 2 mérőgyűrű, 3 kifolyó szennyvíz, 4 adatrögzítő szerkezet

A vízellátó hálózatoknál az üzemeltetési költségek szempontjából fontos tényező a vízveszteség, amely tokos kötéseknél, szerelvényeknél és lyuk-korróziónál egyaránt előforduló jelenség. Mivel ezek a hibák a térszínen csak nagyobb volumenű vízkilépés esetén mutatkoznak meg, ezért ezek felderítésére különböző módszereken alapuló vizsgálati eszközöket használnak. Az öntöttvas és acél csővezetékek lokális hibáinak felderítésére használják a vezetőképességen alapuló módszereket. Ezeknél a megbontott csővezetékbe elektromágneses szondákat helyeznek el. Ezt folyamatosan vontatva a csőfal teljes hosszában elektromágneses mezőt hoz létre, melyek a hibahelyen kiáramlanak és mérőműszerek segítségével behatárolhatók. További hálózati veszteség feltáró- és mérőberendezések használatosak radioaktív-, infravörös sugarak és ultrahang kibocsátásán alapulva. A vízvezeték szivárgási helyeinek felderítésére, mintegy fél évszázada használnak zajszint-mérésen alapuló műszereket. Ennek a módszernek az alapelve az, hogy a csővezeték meghibásodásán kilépő víz zajt kell, mely a hiba helyétől távolodva fokozatosan csökken. A csökkenés mértéke függ:

− a csővezeték anyagától, − a cső falvastagságától, − a cső körüli ágyazat, vagy talaj fizikai jellemzőitől, − a talajvíz csővezetékhez viszonyított magasságától, − és még néhány másodlagos tényezőtől. Az akusztikai vizsgálatok területén az utóbbi két évtizedben gyors fejlődés volt tapasztalható. A hagyományos zajszint elemző berendezéseknél dolgozó mérőszemélyzet fizikai-, és pszichikai megterhelését csökkentő fejlesztések, bevezetésére kerül sor. A hagyományos lehallgatási módszereknél ugyanis a legerősebb szivárgás-zaj helyének behatárolásával törekedtek a hibahely meghatározására. Az eredményt a különböző mellékzajok erősen befolyásolták. Ezeknek a problémáknak a kiszűrésére fejlesztették ki a korrelációs méréstechnikát, amely a mért jel kiértékelését statisztikai módszerrel végzi. A mérés elvét a 9.4.2.4. ábra mutatja be.

─── 220 ───



Egyetemi jegyzet

9.4.2.4. ábra: SEBA korrelátor elrendezése Jelölések: 1 korrelátor, 2 erősítő, 3 érzékelő, 4 szivárgási hely, 5 tolózár, L: a két érzékelő hely közötti távolság

A mérés elve az időkülönbség mérése, amely egy szivárgó csőszakasz két végén elhelyezett érzékelőket elérő azonos zajok között van. Az időkülönbségből és a két érzékelő közötti távolságból, meg az adott csővezetékre megállapított hangsebességből a hibahely behatárolható.

9.4.2.5. ábra: Vízveszteség-elemzés: a.) a mérőhely elrendezésének elvi vázlata; b.) a nyomás és a vízmennyiség regisztrálása Jelölések: 1 mérőkocsi, 2 tűzcsap, 3 hálózat, 4 tolózár, 5 fogyasztó, 6 nyomásvonal, 7 fogyasztásvonal

─── 221 ───



Egyetemi jegyzet

A korrelátor típus továbbfejlesztve, szerelvényekkel kiegészítve, nagyobb hálózatszakaszok egyidejű vízveszteség elemzésére is felhasználható. A mérés elrendezését a 9.4.2.5. ábra szemlélteti. A témakörben bővebb és részletesebb információk a [3] irodalomban találhatók.

9.5. A hibaelhárítás A hazai és a külföldi kutatások egybehangzóan alátámasztják, hogy a csővezetékek meghibásodása az alábbi tényezőkkel hozhatók összefüggésbe:

− a csővezeték funkciójával, − a szállított közeggel, − a cső anyagával, − az altalaj- és talajvízviszonyokkal, − a külső mechanikai hatásokkal, − az üzemeltetéssel, − a kivitelezés minőségével és − a korábbi meghibásodásokkal. Ezekez a hibákat különböző szempontok szerint – esetenként összevonva – csoportosíthatjuk. A hibák elhárításának eszközei és módszerei egy adott hálózaton- vagy hálózati részen a gyakoriság függvényében két fő csoportra bontható; az összefüggő rekonstrukcióra és a lokális hibaelhárításra. Az előbbiekkel részletesen a következő fejezet foglalkozik. A lokális hibák javításának módszerei alapvetően a funkció függvényei. Meg kell különböztetnünk:

− a gravitációs, − a túlnyomással üzemelő és − a szívott hálózatok hibaelhárítási eljárásait. A hibaelhárítás módszerét a hiba jellege ugyancsak befolyásolja. Meg különböztetnünk ebből a szempontból:

− lokális vonal menti és − pontszerű hibákat. Természetszerűleg a hibaelhárításban alkalmazandó eszközöket és anyagokat a meghibásodott cső anyaga, behatárolja. A gravitációs csatornák hibaelhárításának lehetőségeit a csőátmérő alapvetően befolyásolja. Az emberi közlekedésre alkalmatlan szelvények – azonnali beavatkozást igénylő – lokális hibáit (boltozat beszakadás, csőfal felrepedés, idomtörés, stb.) szinte kivétel nélkül feltárással hárítják el. Kivételt képez a kötéshiba – mint vízzárási probléma –, melynek kiküszöbölésére feltárás nélküli berendezések is vannak. Ezek ugyancsak a következő fejezetben kerülnek ismertetésre.

─── 222 ───



Egyetemi jegyzet

Az emberi közlekedésre alkalmas nagyobb szelvényekben a lokális hibák nagy részének elhárítása a szelvényen belülről kisebb gépi berendezésekkel vagy csatorna-kőműves munkával történik. Ezek közül a leggyakoribb probléma a csőtokok és csatlakozási hézagok utólagos tömítése (lásd: 9.5.1. ábra), és a sérült boltozati részek injektálással történő megerősítése (lásd: 9.5.2. ábra).

9.5.1. ábra: Járható beton- és vasbeton csatornák toktömítése Jelölések:1 meglévő cső, 2 hibás toktömítés, 3 a sűrített levegő csővezetéke, 4 az injektáló-anyag szállítócsöve, 5 víztartály, 6 tömítőgyűrű, 7 alapgép, 8 csőkocsi, 9 ágyazati rétegek

9.5.2. ábra: Sérült boltozat megerősítése injektálással Jelölések: 1 kompresszor, 2 injektáló berendezés, 3 tömítés, 4 repedések, 5 a meglévő csatorna boltozata, 6 feszítőtámok, 7 a levegő és az injektáló-anyag csöve

A nyomócső hibák kijavításához (lokális vonal menti és pontszerű hibáknál egyaránt) a különböző anyagú és kialakítású gyorsjavító szerelvények alkalmazása kerül előtérbe. A közhasználatban lévő leggyakoribb gyorsjavító szerelvényeket a 9.5.3. ábra mutatja be.

─── 223 ───



Egyetemi jegyzet

9.5.3. ábra: Gyorsjavító készlet: a.) öntöttvas – belső felületén gumírozott – hibajavító karmantyú axonometrikus képe; b.) mint a.), de oldalnézetben; c.) hegesztett acélkarmantyú, hatrészes; d.) tokburkoló, gumimandzsettás öntöttvas karmantyú – hatrészes -, szinte minden csőanyaghoz használható; e.) toktömítés beszorító; f.) koracél szorítóbilincs

Ezek köre állandóan bővül. A pontszerű hibák elhárítására a 2 darabból felszerelhető, vagy felnyitható szerelvények alkalmasak. A vonal menti lokális hibák elhárításánál a hibás csőszakasz kivágása és pótlása a hibaelhárítás menete. Ezeknél a feladatoknál a csőre felhúzható bilincsek, vagy áttoló-idomok alkalmazása kerül előtérbe. Az alkalmazott kötőelemnél figyelembe kell venni, hogy a javítandó csővezeték húzóerők felvételére alkalmas, vagy felnyíló csőkötésekkel rendelkezik. A hőre lágyuló műanyag csövek lokális hibáinak kijavításához széleskörű idomválaszték áll rendelkezésre a DN 20-500 átmérőtartományban.

9.5.4. ábra: Áttoló-idom hibaelhárításhoz

─── 224 ───



Egyetemi jegyzet

Az egyik legegyszerűbb – minimális kéziszerszám igényű – hibaelhárító az áttoló-idom, melyet a 9.5.4. ábra szemlétet. A „L” idomhosszúság a gravitációs- és nyomócsőrendszereknél eltérő. Ezekkel a hibaelhárítás kisebb-nagyobb hosszúságú csődarab beiktatásával és 2 db áttoló-idom alkalmazásával történik. A PE és a PP csőanyagnál hibaelhárításhoz a 9.5.5. ábra szerint elektrofúziós kötőelemek alkalmazása szokásos. A javításhoz gyártott elektrofúziós kötőelemek áttolhatóak és DN 20-630 mm mérettartományban rendelkezésre állnak.

9.5.5. ábra: Elektrofúziós elemekkel végzett hibaelhárítás munkafolyamatai: a.) a vágási hely kijelölése; b.) új csődarab leszabása; c.) előszerelt javítódarab; d.) hegesztés

A PE és PP csőanyagoknál rendelkezésre álló különleges idomellátottság és csőkötés-technikai lehetőségek a hibaelhárításnál jelentős többletköltségek nélkül biztosítják szállítás folyamatos fenntartását. ─── 225 ───



Egyetemi jegyzet

A PE csöveknél a gáziparban alkalmazott csőelszorításos elzáráshoz illetve az elszorított csőkeresztmetszet megerősítéséhez alkalmaznak két fél darabból álló elektrofúziós kötőelemeket is, melyek a lokális hibák elhárításánál is alkalmazhatók.

─── 226 ───


Közművek Közműhálózatok rekonstrukciója

Egyetemi jegyzet

10. Közműhálózatok rekonstrukciója A különböző közműhálózatok elméleti életkorát, a gazdasági számítások számára, rendeletek szabályozzák. A valóságban, a földben levő csővezetékeket érő hatások miatt ezek az értékek jelentős szórást mutatnak. Hazánk jelentősebb városaiban - de szinte egész Európában - a legrégibb közműveknek számító vízellátó és vízelvezető hálózatok nagy része a századfordulón létesült. Néhány országban 150 éves öntöttvas ivóvíz-csővezetéket is nyilvántartanak. Hazai hálózataink a II. Világháború következtében jelentős károkat szenvedtek. A helyreállítás lehetőségeit az akkor rendelkezésre álló anyagválaszték és munkaerő határozta meg. Az 1960-as évektől megindult nagyarányú városfejlesztés, majd az iparosított lakóházépítés a közművek építőivel, üzemelőivel szemben egyaránt rendkívüli igényeket támasztott. Ez az oka, hogy a fenntartási és karbantartási rekonstrukciós munkák átmenetileg háttérbe szorultak. A fentieken túlmenően, a korlátozott csőanyag választék miatt az iparosított építéstechnológiával felépült kb. egy millió lakás közműveinek jelentős része is vitatható minőségben készült el. Ennek az időszaknak eredményeként a hazai vízellátó hálózat mintegy 50 %-a jelenleg is a vitatott minőségű ac. (azbesztcement) csővel üzemel. A fenntartás, javítás és az átfogó rekonstrukció napjaink aktuális kérdésévé vált. A rekonstrukció fogalmát jogszabály rögzíti. Az utóbbi években rekonstrukción azokat a tevékenységeket értjük, amelyek a már meglévő közművezeték állapotát (szerkezetét, helyzetét, anyagát, méretét, állagát) vagy a rendszerben betöltött feladatát, megváltoztatják. A rekonstrukció fogalomkörben tárgyalható - a víztermelés és szennyvízkezelés analógiájára néhány rendszerszemléletű beavatkozási módszer is, amely segítségével a teljes hálózat a szolgáltatási igények kielégítését lehetővé teszi. Gyakorlatilag minden rekonstrukciós ténykedés egy meglévő állapothoz képest az intenzitás növelését is jelenti, a zavarok és vészhelyzetek megszüntetésén kívül. A jegyzet a továbbiakban az elektromos energia-, hírközlő-, távhőellátó és gázhálózatok rekonstrukciójával nem foglalkozik. Ezek olyan szerteágazó szakmai ismereteket igényelnek, melyek meghaladják e könyv célkitűzéseit és terjedelmi korlátait. A gázellátó hálózatok egyes rekonstrukciós módszerei – PE csőbélelés hézaggal – nagy hasonlóságot mutatnak az ivóvíz hálózatoknál is alkalmazott megoldással. A továbbiakban tehát csak a vízi-közművek rekonstrukciójával foglalkozunk.

10.1. A rekonstrukciót kiváltó okok elemzése A hazai vízi-közműhálózatok hagyományos rendszerben épültek. A földbe fektetett – eltakart – közművek ellenőrzésére, vizsgálatára és karbantartására a lehetőségek korlátozottak. A közműhálózatok rekonstrukcióját kiváltó:

− szolgáltatással összefüggő és − szolgáltatástól független okokat, a 10.1.1. ábra szemlélteti [43].

─── 227 ───



Egyetemi jegyzet

REKONSTRUKCIÓT KIVÁLTÓ OKOK SZOLGÁLTATÁSTÓL FÜGGETLEN

SZOLGÁLTATÁSSAL ÖSSZEFÜGGŐ TECHNIKAI AVULÁS

-

fajlagos vízfogyasztás növekedés vízgyűjtő terület növekedése lefolyási tényező változása lakosszám növekedés

ELHASZNÁLÓDÁS

-

külső korrózió

-

belső korrózió

-

külső terhelés növekedése altalajviszonyok változása

-

TERÜLETRENDEZÉS

- városrész rekonstrukció - városi terület funkcióváltozása - közlekedési pályák átfogó rekonstrukciója

EGYÉB

-

más közművek rekonstrukciója földalatti vasútépítés alul-felüljárók építése egyéb műtárgyak építése

szolgáltatási és egyéb előírások változása 10.1.1. ábra: A rekonstrukciót kiváltó okok elemzése

Az ábrán feltüntetett okok egymással összefüggésben vannak: egy részük azonnali, másik részük időben eltolható - ütemezhető - beavatkozásokat tesz szükségessé. Egyidejűleg több tényező igényelheti a rekonstrukciót. Az is előfordulhat, hogy az egyik hálózat rekonstrukciója, további, másik közmű átépítését is szükségessé teszi. A szolgáltatástól független okok – mint ahogy azt az ábra felsorolása tartalmazza –, az igények felmerülése esetén döntéskényszert jelentenek. Ezek további részletezése tehát nem szükséges. A csővezeték elhasználódása a rekonstrukciót kiváltó okok közül a legkevésbé kézbentartható. Ehhez megbízható és főleg általánosítható adatok nem állnak rendelkezésre. Az elhasználódást több tényező befolyásolja. Ezek az alábbiak:

− a cső anyaga, − a csővezetéket érő környezeti hatások (a talaj-és talajvíz agresszivitása, a fagyhatás, a duzzadás és a külső terhek igénybevételei), − a szolgáltatás körülményei; nyomáslengések, korróziót okozó közeg szállítása, stb., − a hálózatépítést végző kivitelező munkájának a minősége. A fentiek miatt a statisztikai adatok nem általánosíthatók, az azonos anyagú csővezetékeknél a környezet miatt adódó különbségek 100% élettartam eltéréshez vezethetnek. A továbbiakban néhány rekonstrukciót kiváltó ok részletesebb elemzésével foglalkozunk.

10.1.1. Technikai avulás A túlnyomással működő hálózatoknál a fogyasztók számának növekedése-, vagy csökkenése és a fajlagos értékek változásai igényelhetnek rekonstrukciós jellegű beavatkozást. A gravitációs hálózatoknál a vízgyűjtő terület-, továbbá a lefolyási tényező növekedése idézhet elő, csak kapacitásnöveléssel kezelhető beavatkozásokat. A technikai avulás kategóriájába sorolhatók a jogszabályváltozások, melyek az EU csatlakozás eredményeként hazai viszonylatban indikálhatnak rekonstrukciós igényeket. ─── 228 ───



Egyetemi jegyzet

A felsorolt problémák kezeléséhez elsősorban tervező jellegű elméleti munkára van szükség. Ezeket a módszereket a 6. fejezetben részleteztük. Az egyesített rendszerű csatornázást és a csapadékvíz elvezetést befolyásolja kedvezőtlen irányba a vízgyűjtő terület- és a lefolyási tényező növekedése. Ezeket a feladatokat a hálózati kapacitásbővítés helyett más módszerekkel is lehet kezelni. Az elmúlt évek feladatainak megoldásánál jól beváltak a csapadékvíz visszatartásának módozatai. A témakör részletes elemzése a [45] irodalomban található. Az elkövetkező évek fontos feladata, a csatornázással kapcsolatos szabályozások megalkotása, a kialakult kedvezőtlen hatások felszámolása. Ezt követően a hazai csatorna- hálózatokban – különös tekintettel a kis települések szennyvízelvezető rendszereire – jelentős lokális rekonstrukciós igények prognosztizálhatók.

10.1.2. Külső- és belső korrózió A csővezetékek fokozatos elöregedését, majd tönkremenetelét általában a korrózió okozza. A korróziót, illetve a korróziós folyamatokat több szempont szerint csoportosíthatjuk. Beszélhetünk¸ fém-, és nemfém- anyagú, vagy külső- és belső felületek korróziójáról. Megkülönböztetünk még:

− kémiai, − elektrokémiai, − mikrobiológiai, − eróziós és − kóboráram okokra visszavezethető korróziót. A fémes anyagú csövek korróziója lehet:

− egyenletes, − lyuk, − kristályszerkezeti, − hólyagos, − lemezes és − szálas. A csőhálózatok külső korróziója esetén az agresszív talaj- és talajvíz a fő indikátor. A kiváltó okok között említeni kell a védelem lokális, vagy vonal menti hiányát, illetve meghibásodását. A korróziós folyamat a fémes anyagú csövek esetében a leggyorsabb. A talajok agresszivitását elsődlegesen a bennük lévő kloridok, szulfátok és szerves anyagok okozzák. A szerves anyagok bomlása során agresszív vegyületek keletkeznek. Ennek megfelelően a humusz-, a humuszos talajkeverékek és az agyagtalajok kedveznek leginkább a korróziónak. A korróziós hatásra jellemző a talaj fajlagos ellenállása. Azok a talajok veszélyesek, melyeknek a fajlagos ellenállása 30 ohm m-nél kisebb. A talaj agresszivitásának fokozatai meghatározható a redox-potenciál értékeiből is. A talaj és a talajvíz pH-értéke is összefügg a korrozivitással, jóllehet a függvénykapcsolat nem olyan egyértelmű, mint a fajlagos talajellenállás esetén. ─── 229 ───



Egyetemi jegyzet

Az egyre szélesebb körben alkalmazott műanyag csövek a korrózióval szembeni ellenállás szempontjából a legkedvezőbbek. A belső korrózió elemzésekor különbséget kell tennünk a nyomás alatt üzemelő és a gravitációs hálózatok között. A vízellátó csővezetékek korróziója függ a szállított víz összetételétől. Ha a víz oldott mésztartalma magas és ez a szállítás során kiválni, lerakodni képes, akkor egy összefüggő belső védőréteg alakulhat ki, mely a korróziós folyamatot lelassítja, esetleg teljesen meggátolja. Ha nem alakul ki a védőréteg, akkor a fémanyagú csövek esetében:

− az oldott oxigén tartalom, − a szabad szén-dioxid, − a kedvezőtlen pH érték és − a kloridok, továbbá a szerves szennyezők jelenléte, belső korróziót okozhat. Ha a víz oldott oxigéntartalma csekély, akkor a primer vasionok oxidációja a teljes csőkeresztmetszet mentén egyenletesen megy végbe. A kivált vas-hidroxid (a rozsda) a vízben tovább halad és a fogyasztási helyeken eltávozik. Ha az oxigéntartalom nagy, akkor gyakori a „rozsdahólyag” keletkezés, melyek idővel összefüggő felületet alkothatnak. Ezek a felületek megkötik a víz vas-mangán tartalmát, továbbá az egyéb lebegő anyagokat. Ennek következtében a csősúrlódás „k” értéke megnövekszik, a hálózat szállítóképessége lecsökken. Az egyes keresztmetszetekben a kémiai korrózió mellett mikrobiológiai korrózió is fellép. A vázolt folyamat jelentősen felgyorsul a változó vízminőséggel üzemelő csővezeték szakaszokon. A különböző vízbeszerzési helyekről származó és a csővezetékben keveredő elegyvizek a minimális fogyasztás időszakában jelentősen elősegítik a korróziós folyamatokat és az inkrusztációt. A lerakódások a csővezeték tisztításával eltávolíthatók, de az így elérhető eredmény csak átmeneti jellegű. A külföldi- és a hazai vizsgálatok igazolták, hogy a tisztítást követően a lerakódások képződése felgyorsul. A beavatkozások közötti időintervallum csökkenésével az üzemeltetési költségek jelentős növekedésével kell számolni. Ez a felismerés eredményezte a fémes csövek gyárilag történő belső cementhabarcs bélelését, továbbá a cementhabarccsal történő helyszíni bélelés módszerének kifejlesztését. A csatornahálózatok külső korróziója többé-kevésbé megegyezik a vízellátási csövekével. A belső korrózió közismerten jelentősen felgyorsult az utóbbi évtizedekben. A felgyorsulás okait a szennyvízelvezetés megváltozott körülményeiben és a szennyvíz minőségének változásában kell keresni. A körülmények változásai közül elsősorban a települések külső területeinek fejlődésével együttjáró hosszú fő- és mellékgyűjtőket kell megemlíteni. A lefolyó szennyvíz útja jelentősen megnövekedett, ezzel egyidejűleg a hőfoka megemelkedett. Ez a problémák egyik forrása. A vegyi tisztítószerek alkalmazásának növekedése a háztartási szennyvizek agresszivitását kedvezőtlenül befolyásolták. A felsorol tényezők eredményeként a csak részben töltött szennyvízcsatornákban biogén kénsavkorrózió lép fel a 10.1.2.1. ábrán szemléltetett módon. A biogén kénsavkorrózió több lépcsőben megy végbe. Ez olyan komplex kémiai reakciókat vált ki, melyekben a kén- és nitrogén vegyületek agresszív kénsavvá, illetve salétromsavvá alakulnak át. A szennyvízcsatornákban kialakuló bioreaktor sémáját 10.1.2.2. ábra mutatja be.

─── 230 ───



Egyetemi jegyzet

10.1.2.1. ábra: Biogén kénsavkorrózió részlegesen töltött szennyvíz csatornában Jelölések: 1 csőanyag, 2 szennyvíz, 3 lerakódások és nyálkásodás, 4 mikroorganizmusok, 5 illékony kénvegyületek, 6 csatornaatmoszféra, 7 thiobacilusok, 8 kénsavkorrózió, d belső átmérő, h vízszintmagasság

10.1.2.2. ábra: A bioreaktor működése Jelölések: 1 szennyvíziszap, 2 szennyvíz, 3 H2S vagy szerves poliszulfidok, 4 asszimiláló szulfátredukálás, 5 disszimiláló kénredukció, 6 kéntartalmú aminosavak leépítése, 7 korrózió, 8 a kén oxidációja

A mintegy 90 éve tartó korróziós kutatások második felében sikerült kimutatni, hogy a kénsavvá oxidálásban a baktériumoknak fontos szerepe van [3],[50]. Az egyesített rendszerű és csapadékvíz elvezető csatornáknál az előzőekhez képest kedvezőbb a helyzet, de a csapadéklefolyás kezdetekor, vagy a téli hóolvadások után bejutó tömény szennyeződések sem vonulnak le nyomtalanul a hálózatokon. A csővezetékek külső- és belső korróziójával kapcsolatos bővebb ismeretekhez a [3], [9], [36], [39] és [53] szakirodalmak tanulmányozása javasolható.

─── 231 ───



Egyetemi jegyzet

10.1.3. Egyéb kedvezőtlen külső hatások A víz- és csatornahálózatokat – üzembe helyezésük után – különböző mértékben érhetik külső (előre nem látható) hatások. Ezek kedvezőtlen igénybevételeket okoznak a csővezetékben, az üzemeléstől és a szállított közegtől függetlenül. Ezek a külső hatások az eddig rendelkezésre álló tapasztalatok szerint az alábbiak lehetnek:

− Első helyen, a térszínen megnövekedett közúti forgalmat kell említeni. A kutatások többsége a rossz burkolatfelületet és a jármű tengelysúlyok növekedését hozza összefüggésbe a csőtörések számának növekedésével. Ezek a vizsgálatok azokat a véleményeket igazolják, amelyek a járműteher dinamikus tényezőjének csökkentését nem a takarási mélységgel, hanem inkább a burkolat állapotával hozzák összefüggésbe. Ezeknek a kutatásoknak az eredményeként a kis takarással fektetett víz- és csatornahálózatok járműterheinek hatását és számítási módszerét több országban átértékelték. − Néhány közös munkaárokba fektetett közművesítésnél az átlagos értéket meghaladó csőtöréseket tapasztaltak. A közös munkaárokba fektetett csővezetékeknél az egyes csövekre ható terhelés számítási módszereiben sok bizonytalanság van. A munkaárok alakja, a csővezetékek egymástól való távolsága a földterheket jelentősen befolyásolja. További problémák forrása lehet, ha a közös munkaárokba eltérő rugalmasságú csövek kerülnek elhelyezésre. − A rugalmas csövek élettartamát a csőzóna tömörsége döntően befolyásolja. Ha az ágyazat tömörsége nincs összhangba a tervezéssel, akkor idő előtti alakváltozásokkal, a cső felrepedésével és toktörésekkel kell számolni. − A meglévő csővezetékek környezetében végzett szakszerűtlen munka további csőtörések forrása lehet. − Az alápincézett, aláépített, esetleg alábányászott kedvezőtlenül magas csőtörési rátához vezetnek.

területek

mozgásai

ugyancsak

− Az altalaj-, és a talajvíz változásai szintén az átlagot meghaladó meghibásodásokat indikálnak. Ennek okai a következők: -

a csővezeték környezetében a talaj és az ágyazat téli átfagyása, majd a tavaszi olvadás következtében kialakuló talajmozgás,

-

a talajszáradással összefüggő mozgások, elsősorban lösztalajoknál,

-

a tömörítetlen talaj-, vagy föld alatti üreg roskadása,

-

az ágyazat elmosódása, ágyazathiányok keletkezése, egy korábbi csőtörés, vagy egy közeli nyomócső meghibásodásának eredményeként,

-

a talajvíz szintjének és összetételének változásai.

10.2. A rekonstrukció tervezése A rekonstrukció tervezése összetett és időigényes feladat. Ennek jelentős eleme a hálózaton elvégzett vizsgálatok és azok eredményei, melyek szintézise a diagnózis a tényleges állapot megismerése. A vizsgálatok készülhetnek célirányosan, de felhasználhatók a korábbi vizsgálatok adatai is. A vizsgálatok jellegét a hálózat jellege és funkciója behatárolja. Megemlítjük, hogy a nagy költségeket és különleges veszélyhelyzetet eredményező meghibásodások közműveinél (gáz, olaj stb.) diagnosztikai gépláncok segítségével mérik fel a hálózat állapotát. Ezek a berendezések egy ─── 232 ───



Egyetemi jegyzet

lépcsőben végzik el a hálózat tisztítását és a különböző csőparaméterek – ovalitás, falvastagság, korrózió mértéke, az ágyazat állapota stb. értékét. A vízi-közműveknél a nagyszelvényű csatornáknál folynak kísérletek komplex diagnosztikai berendezésekkel. (A hazai diagnosztikai vizsgálatokkal kapcsolatban megemlítjük, hogy a kis szelvényű szennyvíz csatornák tisztítása és televíziós vizsgálata 250 – 500 Ft/fm közötti költséget képvisel.) Az előkészítő vizsgálatok másik fontos eleme a különböző rendelkezésre álló adatok rendszerezése és feldolgozása. Ezen belül különösen fontos a hibaadatok ok-okozat szerinti szelektálása. A harmadik fontos elem a helyszín és a környezet tanulmányozása, a térségben meglévő további közművek jelenlegi adatainak és a jövőbeli elképzelések feltérképezése. Ennek keretében kell a területrendezési és esetleges közlekedésfejlesztési adatokat is összegyűjteni.

10.2.1. A hálózat állapotának értékelése A földön szinte minden magasabb rendű élőlényre, tárgyra és eszközre érvényes valamiféle koordináta rendszerben ábrázolható élettartam görbe. Ennek vízszintes tengelyén az évek, vagyis az idő, a függőleges tengelyen az élettartamra jellemző fajlagos mutatószám szerepel. Egy csővezeték élettartam diagramot a 10.2.1.1. ábra szemléltet [25].

10.2.1.1. ábra: Élettartam diagram Jelölések: 1 elméleti, 2 öntöttvas vízcső

A diagram T0 – T3 függőleges egyenesei négy jellegzetes szakaszra osztják a csővezeték élettartamát: -

„A” a beüzemelés, a kezdeti hibák szakasza,

-

„B” az állandósult zavarmentes üzem,

-

„C” az elhasználódás időszaka és

-

„D” a tönkremenetel folyamata. ─── 233 ───



Egyetemi jegyzet

Az ábrán szereplő elméleti görbe, a helytől, átmérőtől függetlenített a nagy mintahalmaz alapján kerül ábrázolásra, a csőanyag azonossága alapján. A 2 jelű görbe egy adott település, vagy településrész, helyi sajátosságokat tükröző, élettartamát ábrázolja. Az ilyen típusú görbék megfelelő adatok birtokában tovább finomíthatók, ha a szelekciónál az átmérőt és az építési évet is figyelembe vesszük. A közműhálózatok várható életkora, tervszerű felújítása – de főleg a felújítások időpontjának meghatározása – az 1930-as évektől foglalkoztatja a kiterjedt hálózatokkal rendelkező országok üzemeltetőit. A kutatások az utóbbi két évtizedben jelentősen felgyorsultak. Ennek elsődleges oka az, hogy egyes országokban (Anglia, USA, NSZK, Franciaország stb.) több ezer kilométer víz- és csatornahálózat életkora elérte, vagy meghaladta a 100 évet. A közműhálózatok értékelése bonyolult feladat, melyet szinte az egész világon adathiánnyal küzdve próbáltak és próbálnak megoldani. A vezeték állapotát értékelő modellek három csoportba sorolhatóak: -

aggregált-,

-

regressziós-, és

-

valószínűségen alapuló

modellek. Ezek mindegyikével történtek kísérleti alkalmazások, több-kevesebb sikerrel. A vezeték állapota önmagában nem elegendő a költség-hatékony rekonstrukciós stratégia kialakításához [63]. Egy rossz állapotú vezetékkel szemben, amely csőtöréskor jelentős károkat és vízkimaradást nem okoz, elsőbbsége van egy jobb állapotban lévő, de csőtörés alkalmával kiemelten fontos területet veszélyeztető csővezetéknek. Ezt a feladatot a kockázatelemzés módszereivel lehet megközelíteni, amely két tényező szorzataként adódik: kockázat = az esemény bekövetkezésének valószínűsége × okozott károk

Az elmúlt húsz évben, hazai viszonylatban is jelentős kísérletek történtek a hálózatok állapotának értékelésére [3]. Ezek a törekvések megelőzték a korszak igényeit és lehetőségeit, ezért széleskörű bevezetésükre nem került sor. A hálózat állapotának értékelése napjaink aktuális kérdésévé vált, ezért a hazai viszonyokhoz legjobban alkalmazható módszer kidolgozása és bevezetése alapfeltétele a vízi-közmű hálózatok gazdaságilag indokolt felújításának.

10.2.2. A rekonstrukciós módszer kiválasztása A közműhálózatok rekonstrukciója az 1970-es évek elejétől égető problémává vált szinte minden országban. A megnövekedett közlekedési igények, a szolgáltatás folyamatosságának a biztosítása, a hálózatok cseréjével járó rendkívüli költségek, az anyag- és munkaerő szükséglet kutatómunkát és gyors, eredményes fejlesztést követelt. Ennek következményeként a rekonstrukció végrehajtásának számtalan lehetőségét dolgozták ki szerte a világon. Ezek összefoglalását a 10.2.2.1. ábra mutatja be [43]. Tekintettel arra, hogy a legrégibb közművek a víz-és csatornahálózatok, az egyes eljárásokat elsősorban ezek rekonstrukciójához fejlesztették ki. Egy-két bevált módszert a gázellátás csővezetékeinél is sikeresen alkalmaztak.

─── 234 ───



Egyetemi jegyzet

REKONSTRUKCIÓ VÉGREHAJTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI KITAKARÁS NÉLKÜL Az eredeti csőve- Az eredeti csővezeték megtartázetéktől függetsával. len nyomvonalon.

- Insituform relining - Különböző csőbélelések - Egyéb belső bevonatok - Csőkötések javítása

- Sajtolás - Fúrás

Csőcsere változatlan keresztmetszettel.

- Azonos, vagy

közeli nyomvonalon, régi vezeték szanálásával.

NYITOTT MUNKAÁROKBAN Csőcsere naTározó csatornagyobb kereszszakasz beépítémetszettel. sével

Párhuzamos közműépítéssel

- Azonos, vagy

- A régi vezeték közeli nyommeghagyásával vonalon, régi vezeték szanálásával EGYÉB MÓDON: - Tehermentesítő átkötések - Nyomott szennyvízvezeték - Tározás átemeléssel - A meglévő csatornavezeték felújításával

10.2.2.1. ábra: A rekonstrukció végrehajtásának lehetőségei

A rekonstrukció végrehajtásának mérlegelésénél a műszaki- és gazdasági szempontok optimalizálása a feladat. A kiválasztás műszaki szempontjaihoz jelentős segítséget nyújt az előkészítő vizsgálatok részletes adatfelvétele és a hálózat állapotának értékelése. A módszer műszaki kiválasztásának fontos eleme az erőtani vizsgálat, melynek néhány fontos részlete csak napjainkban rendeződött [47]. Az előzőektől függetlenül a rekonstrukció csőstatikai vonatkozásaiban, sok esetben empirikus döntésekre kényszerülünk, melynél a tervező felelőssége eldönteni például, hogy a felújítandó csővezeték milyen teherviselő képességgel rendelkezik. A döntéshozatal másik fontos eleme a teljes körű értékelemzés. Ehhez ismerni kell a rekonstrukciós módszer: -

egyszeri beruházási költségeit,

-

a rekonstrukció végrehajtásához kapcsolódó egyéb költségeket,

-

a rekonstrukció után várható élettartamot, és

-

az üzemeltetésben jelentkező megtakarításokat, vagy többletköltségeket.

[Megjegyzés: Elsősorban a kitakarás nélküli rekonstrukciós módszerek kiválasztásánál nagyon fontos lenne referenciák rendelkezésre állása, azok megtekintése és kiértékelése. A jelenleg ismert módszerek egy része nem teljes körűen kifejlesztett, a technológia néhány részlete általában csak design stílusban van feldolgozva. Ezért kiemelten fontos a kiválasztandó módszer minden részletének elemzése, áttekintése és megismerése.]

A hazai viszonylatban megfelelő referenciákkal rendelkező, bevált eljárások ismertetése a következő fejezetben található.

─── 235 ───



Egyetemi jegyzet

10.3. Rekonstrukciós módszerek A rekonstrukciót két alapvetően különböző módszerrel: -

a kitakarással és

-

a kitakarás nélkül

lehet végrehajtani. A két eljárás teljesen eltérő közterület igénybevétellel és munkaszervezéssel valósítható meg. A feltárásos módszerek is sokrétűek lehetnek, mint ahogy azt a 10.2.2.1. ábra szemlélteti.

10.3.1. Hálózati rekonstrukció kitakarással A kitakarásos rekonstrukciók nagyobb hányada lényegét tekintve az új csővezeték építésével megegyező szervezési és technikai feltételeket igényel. Ezeknél a feladatoknál a funkció és a csőátmérő az egyedi megfontolások tárgya. Egy nagyszelvényű hazai tehermentesítő főgyűjtő építését a 10.3.1.1. ábra mutatja be. A nagyszelvényű vasbeton cső munkaárokba helyezésének nehézségeit, a bevezetést elősegítő sínpár és a csörlős behúzó szerkezet hidalja át.

10.3.1.1. ábra: Szennyvízgyűjtő rekonstrukciója nyitott munkaárokban

Az ilyen típusú rekonstrukció előnye – átmérőtől függetlenül – a rendelkezésre álló széleskörű csőválaszték. A tervezési munka fontos része a munkaszervezés és a szükséges segédeszközök megtervezése. Nyitott munkaárokban hajtják végre a meglévő csatornák részleges átépítésével járó, az esetek egy részében a kapacitásbővítés igényét is kielégítő rekonstrukciókat. Erre mutat erőtani és szerkezeti szempontból négy érdekes példát a 10.3.1.2. ábra. Az ilyen típusú átépítéseket a kapacitás növelés igénye mellett a régi csatornák boltozatainak tönkremenetele indikálja. A csatornaboltozat erőjátékának folyamatát a 10.3.1.3. ábra szemlélteti.

─── 236 ───



Egyetemi jegyzet

Főleg a tojásszelvényekben a feszültségeknek olyan mértékű átrendeződése következhet be, melynek hatására a boltozat beszakad, a csatorna használhatatlanná válik.

10.3.1.2. ábra: Térszinthez közelfekvő, csapadékvíz főgyűjtők felújítása nyitott munkaárokban: a.) felszínhez közeli tojásszelvényű; b.) körszelvényű főgyűjtő boltozat megemelése; c.) tojásszelvényű főgyűjtő részleges elbontása; d.) keresztmetszet megnövelése

Jelölések: 1 elbontandó, sérült boltozat, 2 megmaradó szelvény, 3 e.gy. vasbeton elem, 4 monolit beton, 5 útburkolat, 6 betonalap, 7 alagcső, 8 dúcolat

10.3.1.3. ábra: Csatornaboltozat erőjátéka Jelölések: 1 repedések, hasadások, 2 nyomásvonal, 3 hajlítás tengelye

─── 237 ───



Egyetemi jegyzet

A fenti megoldásokhoz hasonlítható hazai, kapacitásnövelő átépítést mutat be a 10.3.1.4. ábra. Ennél a megoldásnál az alsó szelvényrész polibeton béléselemmel készült, melynek korrózióállósága egyedülálló.

10.3.1.4. ábra: Főgyűjtő rekonstrukció polibeton fenékelemmel és előregyártott vb. boltozattal

Általánosságban megállapítható, hogy a kitakarással megvalósítandó átépítések alkalmazása akkor kerül előtérbe, ha nagy súlyú elemek mozgatása válik szükségessé, vagy a kis csőátmérő tartományban akkor, ha az építéshez megfelelő szabad terület áll rendelkezésre.

10.3.2. Kitakarás nélküli rekonstrukció A kitakarás nélküli rekonstrukciónál a funkció és a csőátmérő egyaránt domináns. Egyes módszerek nyomócsövek és gravitációs csatornák esetében egyaránt alkalmazhatók. A kitakarás nélküli rekonstrukció nagy lehetőségét a műanyag csövek széleskörű termékválasztéka teremtette meg. A kisebb csőátmérő tartományokban szinte minden feladathoz a PE csövet használják rendkívüli rugalmassága, a csőkötéstechnikák széles skálája miatt. Az úgynevezett csőbélelő eljárások két nagy csoportra oszthatók: -

a szorosan illeszkedő, valamint

-

a régi és az új cső között hézagot eredményező

bélelések. A szorosan illeszkedő bélelések számtalan változatával végeztek kísérleti építéseket az egész világon. Ezek ismertebb változatai az alábbiak:

─── 238 ───



Egyetemi jegyzet

-

az insituform technológia,

-

a PE csövek különböző deformálásán, majd az eredeti csőprofil visszaállításán alapuló technológiák,

-

az extrudált szalagprofilból tekercselt csőbélelés,

-

a meglévő cső széttörésével végrehajtott bélelés PE csővel és

-

a csőben felhordott különböző bevonati rendszerek.

Ivóvízvezeték és csatornahálózatok szorosan illeszkedő béleléséhez eredményesen használják az insituform relining-ot, melynek sémáját a 10.3.2.1. ábra mutatja be. Az eljárás lényege a rétegelt, speciális anyagokból szabászati módszerekkel – tehát bármilyen csőalakhoz – előállított bélés, melyet kifordított helyzetben hőre keményedő műgyantával itatnak át. A bélés visszafordítása – az ábra szerint – a csőben történik, vízzel vagy levegővel, melyek felmelegítve a műgyanta megszilárdulását idézik elő. A módszer előnye a gyorsaság, és a megbízható bélés, amely képes a külső terhek 10-20 %-át átvenni. A csatornahálózatoknál a bélelés elkészülte után a csőre közvetlenül készült bekötéseknél a bélelő anyag egyértelműen jelzi a helyet, melynek kivágásához robotokat használnak. Az ábrán bemutatott eljárásnál a műgyanta gyors megszilárdulását és a fólia – vlies – csőfalhoz merevítését a víz, majd a forróvíz biztosítja. Ennél a módszernél a víz felmelegítése, keringetése és visszahűtése jelentős segédberendezéseket igényel. A sűrített levegővel működő eljárásnál a segédeszközigény mérsékeltebb. Ivóvízhálózatoknál a meglévő csőfal állaga függvényében vizsgálni kell a szilárdsági megfelelőséget.

10.3.2.1. ábra: Az insituform-relining eljárás sémája Jelölések: 1 szívóvezeték, 2 forróvízvezeték (gumitömlő), 3 fordítócső, 4 forró víz, 5 poliészter – műgyanta – átitatás, 6 poliuretán fólia, 7 aknaátépítés, 8 hűtőkocsi

Szorosan illeszkedő bélelési megoldást tesznek lehetővé a PE csövek deformálásán alapuló eljárások (pl.: Compact-Pipe, Omega Liner, U-Liner, stb.). Ezeknek a rekonstrukciós módszereknek közös ismérve, hogy a PE csövet hidegen-, vagy melegen deformálja, így az, kisebb keresztmetszetével a bélelendő csőbe bevezethető. A behúzás után hő hatással és belső nyomással a béléscsövet eredeti alakjára alakítják vissza. Ezt nevezik szakmai köznyelven „emlékező” effektusnak.

─── 239 ───



Egyetemi jegyzet

A témakörben elvégzett vizsgálatok azt igazolják, hogy már a behúzást megelőző deformálás kedvezőtlen hatással van a PE csőre, mivel a csőfalban bennmaradó feszültségeket idéz elő (lásd: 10.3.2.2. ábra). Minden elvágott keresztmetszetben, ahol a csőfal vágási felületei jelentősen eltolódnak egymástól, belső húzó-, nyomó- és nyírófeszültségekkel kell számolni, amely a külső- és belső erőkből fellépő feszültségekkel összeadódva egy-egy keresztmetszet túlterheléséhez és idő előtti tönkremeneteléhez vezethet. A fentebb részletezett problémák csatornacsövek bélelésénél figyelmen kívül hagyhatók, de nyomócsövek bélelésénél ezeket a hatásokat, mérlegelni kell.

10.3.2.2. ábra: PE U-Liner béléscső alakítási belső feszültségeinek vizsgálata különböző keresztmetszetekben

Az extrudált – általában PVC – szalagprofilokkal történő bélelést a csatornázás területén használják. A szalagprofilok vastagsága 5,5 – 14 mm között változhat a bélelendő cső átmérőjének függvényében. Általában dn 200 – 1000 mm közötti csőátmérőkhöz használják. A PVC szalagprofilok csatlakozásánál gumi-, plasztikus kitt-, és ragasztó tömítéseket alkalmaznak. A tekercselő kosarat az aknába-, vagy a rekonstrukcióhoz kialakított műtárgyba helyezik el. A PE csövekkel történő hézagmentes bélelés különleges megoldása a meglévő cső hidraulikus, vagy pneumatikus úton történő széttörésével végrehajtott bélelés, amely esetenként az eredeti csőkeresztmetszetnél nagyobb névleges átmérőjű keresztmetszetet is eredményezhet. Ezzel a módszerrel kapcsolatban a szakma véleményalkotása jelentős megosztottságot mutat. Néhány kísérleti építménynél a meglévő cső szétroppantásával egyidejűleg behúzott cső később feltárt külső felületén jelentős sérülések voltak észlelhetők. Ennek megfelelően az egyik továbbfejlesztési irányzat a csőroppantást és az új cső befűzését csúsztató anyagok folyamatos injektálásával egészíti ki. A másik irányvonal többrétegű csőfal-szerkezet előállításával kívánja megakadályozni a haszoncső külső felületének sérüléseit. Ebben a témakörben a fejlesztések még nem tekinthetők lezártnak, további elméleti és gyakorlati kutatások nagymértékben fokozhatják a módszer biztonságát. A fémes anyagú vízellátó nyomóvezetékek jól bevált rekonstrukciós módszere a cementhabarccsal történő bélelés, amely a meglévő névleges átmérőt hidraulikai szempontból jelentéktelen mértékben változtatja meg. (A fémes csövek belső felületén kialakult lerakódások a gyakorlati tapasztalatok szerint a szállítási viszonyokat kedvezőtlenül befolyásolják, lerontják. Ezek eltávolítása, majd ezt követően egy kedvezőbb érdességgel rendelkező belső felület kialakítása – egyes esetekben – a hidraulikai viszonyokat javíthatja, így az üzemeltetési költségeket kedvezőbben alakíthatja.) A hazai viszonylatban rendelkezésre álló TATE eljárás elvi sémáját a 10.3.2.3. ábra tünteti fel. ─── 240 ───



Egyetemi jegyzet

A belső cementhabarcs bevonaton kívül eredményes kísérletek voltak, különböző korrózióálló bevonatok felhordásával is. Az ilyen – festék-, kátrány-epoxi műgyanta stb. – bevonatok felhordása, az előkészítő munkák miatt időigényes.

10.3.2.3. ábra: A TATE cementhabarcsos bélelő eljárás Jelölések: 1 tűzcsap, 2 szakaszoló tolózár, 3 tömlőirányító csigák, 4 vonólánc, 5 meghajtómotor, 6 szórófej, 7 simító kúp, 8 habarcstömlő, 9 elektromos kábel, 10 tömlőtároló dob, 11 műszerfal, 12 habarcsszivattyú, 13 keverő, 14 adalékanyag – kötőanyag – víz fogadó, 15 cement

A meglévő- és az új bélés cső között hézagot eredményező, klasszikusnak számító csőbélelés csak abban az esetben alkalmazható, ha: -

a bélelendő csőben kapacitásfelesleg van, vagy

-

a meglévő csővezeték és az új bélelő cső közötti érdesség-különbség alkalmas az igények kielégítésére.

Csatornahálózatoknál a csőbélelő eljárás alkalmazásának elméleti alapjait I=3 ‰ lejtésnél a 10.3.2.4. ábra mutatja be. A csőbélelő eljáráshoz a nagyobb PE csőgyártók ajánlatában külön rekonstrukciós méretválaszték szerepel, melynek segítségével a bélelési feladatok bármilyen lejtésviszonyok esetében optimalizálhatók.

10.3.2.4. A csőbélelő eljárás elméleti alapja Jelölés: 1 egyenértékű csőkeresztmetszetek határgörbéje

Ezzel az eljárással hazai viszonylatban több ivóvíz-, csatorna-, és gázvezeték bélelése készült el (lásd: 10.3.2.5./a-c ábrák).

─── 241 ───



Egyetemi jegyzet

A csatorna- és ivóvízhálózatoknál egyaránt a bélelő cső: -

centrikusan és

-

a cső folyási fenekére illesztve

helyezhető el. Mivel a PE cső hőtágulási együtthatója magas, ezért ha a szállított közegben jelentős hőmérsékletváltozás várható, úgy a régi- és bélés cső közötti hézagot ki kell injektálni. A csatornahálózatok bélelésénél alkalmazzák még az aknákból kivitelezhető rövidcsöves eljárást is, melynek létjogosultsága elsősorban valamilyen különleges külső körülmény kényszerítő hatására – forgalom, helyhiány, stb. – vezethető vissza.

a.)

b.)

c.) 10.3.2.5. ábra: Gázvezeték bélelése Budapesten, részletek: a.) egyesített csőszál vontatása görgőkön a behúzási helyhez; b.) csőbehúzás az indítóaknán keresztül; c.) behúzófej a fogadóaknánál

─── 242 ───



Egyetemi jegyzet

Természetszerűleg a nem szorosan illeszkedő béleléshez – főleg a nagyobb keresztmetszeteknél – polibeton, vagy hőre keményedő (ÜPE) béléscső is alkalmazható. Erre mutat be példát a 10.3.2.6. ábra.

10.3.2.6. ábra: Nagy átmérőjű csőbélelés HOBAS csővel

Az emberi közlekedésre alkalmas csatornák kitakarás nélküli rekonstrukciójához ugyancsak jól bevált módszerek állnak rendelkezésre. Ezeket a rekonstrukciókat különböző anyagból egyedileg gyártott csövekkel, vagy héjelemekkel lehet megoldani. A nagy szelvényméret miatt a rekonstrukció magasfokú gépesítéssel és kis élőmunka igénnyel megoldható. A 10.3.2.7. ábra a bent maradó héjelemekkel megvalósított rekonstrukcióra mutat be példát.

10.3.2.7. ábra: Tojásszelvényű járható főgyűjtő rekonstrukciója Jelölések: 1 lőtt beton, 2 betonacél háló, 3 rögzítő- és távtartó csavar, 4 ÜPE-, PVC-, polibeton, stb. héjelem, 5 kitöltő beton, 6 bekötőcsavar, 7 az eredeti profil határoló vonala

A megerősítésnek egy másik lehetséges változata a béléselem nélküli lőtt beton alkalmazása. Ez kétféleképpen hordható fel: -

száraz és

-

vizes

eljárással.

─── 243 ───



Egyetemi jegyzet

A száraz eljárásnál a különleges adalék-kötőanyag keverék a vízzel csak a fúvókában találkozik. Ezzel a technológiával vékony, 2,0-3,0 cm vtg., nagyszilárdságú és vízzáró habarcsréteg hordható fel a teherbírás szempontjából megfelelő csatornák felső szelvényrészébe.

10.3.2.8. ábra: Körszelvényű, járható csatorna rekonstrukciója Jelölések: 1 lőtt beton, 2 betonacél háló, 3 betonacél fül, emeléshez és toldáshoz, 4 megmaradó csatornafal, 5 egy. vb. héjelem, 6 kitöltő beton

A nedves eljárással több rétegben fellőhető, 10,0-15,0 cm vastag – a szerkezetet is megerősítő – bélés készíthető (lásd: 10.3.2.8. ábra). A keresztmetszet egyes részletei eltérő anyagokkal és módszerekkel is készíthetők. Így kombinálható az előregyártott vasbeton - lőtt beton, polimerbeton – lőtt beton is. Ebbe a rekonstrukciós eljárási körbe tartozik a részleges rekonstrukció, melyet a 10.3.2.9. és a 10.3.2.10. ábrák mutatnak be. A béleléshez profilírozott PVC lemez, polibeton-, vagy ÜPE kéregelem egyaránt alkalmazható.

10.3.2.9. ábra: Részleges rekonstrukció BKU profillal: a.) keresztmetszet; b.) bekötőcsavar részlete

Jelölés: 1 távtartó és rögzítő csavar, 2 védő- és szigetelő bevonat, 3 cementhabarcs, 4 TANGIT műanyag ragasztó, 5 alátétek, 6 csavaranyák, 7 műanyag sapka, 8 távolság állító csavar, 9 műanyaghüvelyes csavarrögzítő, 10 BKU profil, 11 csavarszár

─── 244 ───



Egyetemi jegyzet

10.3.2.10. ábra: Részleges szelvény rekonstrukció polibeton kisvízi folyásszelvény béleléssel

A fentebb ismertetett rekonstrukciós módszerek mellett számtalan további, lényegét tekintve az előzőekhez hasonló eljárás szerepel a kínálatban. A jegyzet a teljességre törekvés igénye és lehetősége nélkül mutatta be a hazai gyakorlatban is többször alkalmazott megoldásokat, melyekkel az eddigi tapasztalatok kedvezőek. A kritikai jellegű megjegyzések célja a további elméleti és gyakorlati fejlesztőmunka serkentése, a hibák kiküszöbölése és módszerek tökéletesítése. A kitakarás nélküli rekonstrukció az egész világon az érdeklődés középpontjában áll. Időről-időre újabb módszerek kerülnek kifejlesztésre, ezért a témakör iránt érdeklődők résére a szaksajtó folyamatos nyomon követése javasolható. A kitakarás nélküli rekonstrukció tervezésében különös jelentősége van a jól felkészült, tárgyszerű mérnöki munkának és az értékelemzésnek. A témakör további és részletesebb ismeretei a [3] és [51] szakirodalmakban találhatók. A 10.2.2.1. ábrán a kitakarás nélküli rekonstrukció további lehetőségeként az eredeti csővezetéktől független nyomvonalon történő kiépítés is szerepel. A független nyomvonalon történő kitakarás nélküli csővezeték építéshez több, különböző eljárás áll rendelkezésre. Ezek az alábbiak: -

a hagyományos eljárások,

-

a hidraulikus átsajtolás,

-

a sajtolva fúró módszerek,

-

a vízszintes fúrás,

-

az átszúrás és

-

az irányított csővezeték építés.

A hagyományos eljárásokat – a korábbi években – mélycsatornák építéséhez alkalmazták. Ezek a bányászatban őshonos táróépítési módszereken alapultak. Lényege; a kézi szelvényjövesztés tűzőpallók és belső megtámasztás védelme alatt, a falazatok egyidejű elkészítésével. A kifalazáshoz betonból előregyártott idomköveket használtak, melyeket különleges cementhabarcsba fektettek. A szelvényalak – általában – boltozattal lezárt téglalap volt, középre lejtő talp szelvénnyel. Az ─── 245 ───



Egyetemi jegyzet

alkalmazás feltétele, a talajvízmentes állékony talaj volt és minimálisan 4,00 m földtakarás, a boltozat tetővonala felett. A fenti technológiából adódóan a szelvények minimális belmérete: 1,00 × 1,60 m volt. A hagyományos eljárásokkal épített kör-szelvényeket gyűrűs építési módszerrel, pajzs védelme alatt építették és építik napjainkban is. A hidraulikus átsajtolás az 50-es években került kifejlesztésre a kitakarás nélküli építési igények növekedésének eredményeként. Kezdetben egyedileg – általában a helyszínen – előregyártott bütüs illesztésű vasbeton csöveket használtak. Az építési hosszat a sajtolóhengerek korlátozott teljesítménye határozta meg. Az első hazai létesítmények φ 80 cm belmérettel készültek, amely alsó határ volt a kézi földfejtés és a föld kiszállítás miatt. A kezdetleges – irányíthatóság nélküli – acél vágóél védelme alatt a fentebb megjelölt minimális szelvényméretben a földfejtést hason fekve kellett végezni és a föld kiszállítása, illetve kihúzása egy, meglehetősen kis térfogatú fémedénnyel történt. A csőelemek bütüs illesztésénél puhafa betétet használtak, melyet a létesítmény elkészülte után belülről – a lehetőségekhez mérten – kivéstek, és a hézagot vízzáró cementhabarccsal töltötték ki. A kezdetleges technológia ellenére a részletezett módszerrel több jelentős csatorna és védőcső létesült. A minimális szelvényméretet a nehéz és egészségtelen munkafeltételek miatt – rövid idő elteltével – 1,35 m-re növelték. A hidraulikus csősajtolás fontosabb szerkezeti elemei: -

az indító- és fogadóakna,

-

a vágóél,

-

a nyomófej,

-

a hidraulikus sajtolóhengerek és

-

a háttámasz.

A technológia gyors fejlődésnek indult. Egy közbenső fejlődési állomást a 10.3.2.11. ábra mutat be.

10.3.2.11. ábra: Hidraulikus csőátsajtolás Jelölések: 1 bakdaru, 2 futómacska, 3 földsiló, 4 munkagödör dúcolat, 5 támasztó falazat, 6 vasbeton csőelemek, 7 hidraulikus prések, 8 indítótalp, 9 vágóél

Az ábrán az indítóállomás vázlata látható. Az építéstechnológia érzékeny a munkafeltételekre, ezért fontos a szakszerű és biztonságos dúcolás, a biztonságosan megméretezett háttámasz, továbbá a stabil járófelület.

─── 246 ───



Egyetemi jegyzet

A fejlődés következő állomása az üzemben előregyártott és korszerű, vízzáró csőkötés-technikával rendelkező vasbeton csövek kifejlesztése volt. Ezek belső átmérője 140-300 cm között volt, 20 cmes méretnövekedéssel alakítva ki a választékot. A sajtolóhengerek teljesítménye és lökethossza is jelentősen megnövekedett. A különböző talajféleségekhez alkalmazkodó és kismértékű iránykorrigálásra alkalmas vágóélek kerültek kifejlesztésre. A fejlődő technika gyenge pontja a földkitermelés és kiszállítás maradt, mint ahogy azt a 10.3.2.12. ábra szemlélteti.

a.)

10.3.2.12. ábra: Csőátsajtolás földfejtési és szállítási módjai: a.) földfejtés kézi erővel, szállítás szállítóvályúval b.) földszállítás csillével

b.)

A fejlődés következő állomása a félautomata pajzsok alkalmazása volt. A pajzsban elhelyezkedő személy már csak gépkezelői munkát végez; fő feladata: -

a pajzs irányítása és

-

a föld fejtésének-, és kiszállításának összehangolása.

A két legismertebb félautomata pajzs kialakítását a 10.3.2.13. és a 10.2.3.14. ábra szemlélteti.

10.3.2.13. ábra: Sajtolás félautomata pajzzsal, végtelenített csigasoros földszállítással Jelölések: 1 fejtő rész, 2 rakodórész, 3 anyagtovábbító rész, 4 hidraulikus mozgatású markoló, 5 csigasor, 6 a földfejtő hidraulikai rudazata

A 10.3.2.13. ábra szerinti elrendezés talajvíz esetében a munkavégzésre csak külön vonalmenti víztelenítéssel alkalmas. A 10.3.2.14. ábra szerinti elrendezésnél a gépkezelő már a szelvényen kívül végzi irányító feladatát, a föld kiszállítás hidromechanikus, ezért ez a szűkített nyílású pajzs, kedvező geotechnikai adottságoknál talajvízben is alkalmas munkavégzésre. ─── 247 ───



Egyetemi jegyzet

10.3.2.14. ábra: Sajtolás szűkített nyílású pajzzsal, hidromechanikus földszállítással Jelölések: 1 vágóél, 2 leszűkített tér a földkiemeléshez, 3 vágóél irányító sajtolóhenger, 4 hidromechanikus földszállítás csővezetéke, 5 anyagemelő csigasor

A sajtolásos technológia fejlesztésének egy másik jelentős állomása a közbenső sajtoló állomások módszerének és elméletének kifejlesztése volt. A módszer lényegét a 10.3.2.15. ábra mutatja be. Az ábrán 1-2. pontokkal jelölt közbenső sajtoló állomásoknál a csőkötést biztosító acélhevedert a közbenső sajtolóhengerek lökethosszával arányos méretűre készítik, a gumigyűrűs tömítő-jelleg változatlan hagyásával.

10.3.2.15. ábra: A sajtolási folyamat, sajtolóállomások működési sémája Jelölések: 1 és 2 közbenső sajtoló állomás

A hernyószerű előrehaladást az első-, és a követő szakaszok súrlódó erő összhangjával kell biztosítani. A kisebb átmérőtartományokban (250-1600 mm) a sajtolásos technológiát az automatikus, kis keresztmetszetű alagút-, illetve csővezeték-építő pajzsok váltották fel. A rendelkezésre álló különböző „Micro-Tunnel” építő eljárások közül a Herrenknecht berendezések elvi felépítését a 10.3.2.16. és a 10.3.2.17. ábrákon mutatjuk be.

─── 248 ───



Egyetemi jegyzet

10.3.2.16. ábra: Microtunneling (mikro-alagút) módszer iszapos talajszállítással (AVN) Jelölések: 1 vágófej, 2 bontótüske, 3 aprító-tér, 4 adagoló, injektáló fúvóka, 5 iránytartó, 6 meghajtás, 7 fúrófej-rész illesztő tömítése, 8 irányítóhenger, 9 hidraulikus anyagkiszállító vezeték, 10 adagoló vezeték, 11 jelfogó, 12 irányt jelölő lézersugár, 13 anyagkiszállító vezeték csatlakozása, 14 kapcsolószekrény

A 10.3.2.16. ábrán feltüntetett berendezés elsősorban olyan talajféleségekben használható, melyekben a hidraulikus anyagkiszállítás feltételei biztosítottak. Az automata segítségével DN 2501200 mm illetve a nagyobb meghajtó motorral rendelkező berendezéseknél 1000-1800 mm átmérőjű csatornák és védőcsövek építésére van lehetőség, szinte korlátlan hosszúságban.

10.3.2.17. ábra: Microtunneling (mikro-alagút) módszer végtelenített csigás anyagkiszállítással (AVT) Jelölések: 1 vágófej, 2 bontótüske, 3 aprító-tér, 4 aprító csiga, 5 hűtővíz adagoló, 6 iránytartó, 7 meghajtó egység, 8 irányítóhenger, 9 talajkiszállító fúrószár, 10 jelfogó, 11 irányt jelölő lézersugár, 12 kapcsolószekrény

A 10.3.2.17. ábrán bemutatott berendezéssel 250-800 mm átmérőjű szelvények kitakarás nélküli megépítésére van lehetőség, talajvízmentes területen. Mindkét, jövesztett anyag kiszállító berendezésnél a vágófej kialakítása az altalaj függvényében változik. Ennek megfelelően 4-féle vágó-, illetve bontótüske kialakítás áll rendelkezésre: -

a magasabb víztartalommal rendelkező kötött-,

-

a homok és az apró-szemű kavics-,

-

a durva kavics- és görgeteg-, valamint

-

a nehezen bonható agyag-, márga-, esetleg szikla-

talajokhoz. ─── 249 ───



Egyetemi jegyzet

A vágófej és a mögötte elhelyezkedő kapcsolótér két darabból van kialakítva, hogy a fogadóakna mérete elfogadható nagyságrendű legyen. Mindkét berendezés alkalmas kis (DN 250 mm) szelvényméret építésére, a nagyobb csatornaaknából indítható bekötővezeték kialakításához. Főleg a kisebb szelvényeknél szinte minden, csatornaépítéshez használt csőanyag (beton, kőagyag, öntöttvas ÜPE és PE) rendelkezik speciális anyagú-, és méretű csővel, az ilyen jellegű beépítési feladatokhoz. A közművezetékek nyomvonalai rövidebb-hosszabb szakaszokon olyan közlekedési- vagy egyéb létesítményeket kereszteznek, melyek felbontásra nincs lehetőség. Ilyen esetekben védőcső beépítése válik szükségessé, melynek kialakítását a keresztezett létesítmény kezelője-, vagy tulajdonosa határozza meg. A kisebb átmérőtartományokban a külső acél védőcső beépítése a legcélszerűbb, mert egy további belső védőcső behúzásával, és a két cső közötti üreg nagyszilárdságú beton kiinjektálásával, hosszú távú, korróziós hatásoknak ellenálló és szilárdságilag állékony védőcső kialakítására nyílik lehetőség. Ezek építéséhez a sajtolva-fúró berendezéseket használják, melyek sémáit a 10.3.2.18. és 10.3.2.19. ábrák szemléltetik.

10.3.2.18. ábra: Sajtolva-fúró berendezés korlátozott kiterjedésű indítóaknához: a.) fúróberendezés a háttámaszon belül, b.) fúróberendezés a háttámaszon kívül

Jelölések: 1 védőcső, 2 sajtolóhengerek, 3 háttámasz, 4 fúróberendezés

10.3.2.19. ábra: Sajtolva-fúró berendezés hosszabb indítóaknával (Schäfer) a.) oldalnézet, b.) felülnézet

─── 250 ───



Egyetemi jegyzet

Jelölések: 1 sajtolva-fúró gép, 2 nyomógyűrű, 3 hosszabbító toldat, 4 csővezető, 5 háttámasz, 6 oldalsó földkivezetés, 7 cső

A 10.3.2.18. ábrán feltüntetett berendezésnél rövid, 1500-2000 mm hosszú védőcső-elemeket helyszíni hegesztéssel végtelenítnek. A sajtolással együtt járó fúrási technológia miatt ez az építési mód – a csak sajtolásos eljárásokkal ellentétben – nem érzékeny a hosszabb munkaszünetekre. Az acél köpenycső külső felületét passziválással javasolt rozsdátlanítani és hígított bitumen bevonattal ellátni. Ha csak egyrétegű acél védőcső beépítését kell megoldani, úgy a védőcső külső felületén a rozsdátlanítás után kétrétegű kátrány-epoxi műgyanta bevonat és külső bitumen védőmáz betervezése javasolható. A fenti két ábrán bemutatott berendezések közös tulajdonsága, hogy iránytartásuk pontosságát az indítóakna fenéksíkjának igényes kialakításával és a berendezés vezetősínjeinek beállításával kell és lehet biztosítani. Ennek megfelelően lejtésben kialakítandó védőcsőnél, vagy csőszelvénynél az 1% körüli esés kívánatos. A 10.3.2.19. ábrán feltüntetett sajtolva-fúró gépi berendezéssel egyéb anyagú, hengeres csövekkel is készíthető haszon- illetve védőcső. A 10.3.2.18 és 10.3.2.19. ábrákon elviekben bemutatott berendezésekkel, DN 100-1200 mm keresztmetszetű csövek kitakarás nélküli építésre van lehetőség. A kisebb átmérőjű (DN 80-300 mm) védőcsöveket „talajrakéták” segítségével is lehet létesíteni, ugyancsak közlekedési és egyéb műtárgyak feltárás nélküli keresztezéséhez. Az eljárás vezérgépe az ütve-sajtoló verőfej, melyet csak állékony és tömöríthető talajban lehet alkalmazni. A viszonylag kisméretű és egyszerű indító- és fogadóaknán kívül egyéb létesítményre nincs szükség. A talaj eltávolítását sem kell biztosítani, mert a verőfej folyamatos előrehaladása közben – kúpos kiképzésével – a talaj összetömörítésével hozza létre a maga után húzott cső részére az üreget. Számtalan különböző ütve tömörítő gyártmány ismeretes. Ezek közül azok a jobb megoldások, melyeknél az altalaj és a behúzott cső között szoros az illeszkedés, tehát egyértelmű erőtani helyzetet eredményeznek. A rendszer működési elvét és a behúzó-, illetve tömörítő-fejek különböző kialakítását a 10.3.2.20. ábra mutatja be.

10.3.2.20. ábra: Pneumatikus átszúrás: a.) a munkaterület elvi elrendezése, b.) különböző kialakítású ütve tömörítő fejkialakítások

Jelölések: 1 kompresszor, 2 sűrített levegő vezeték, 3 tömlőkapcsolat, 4 levegőnyomás-szabályzó, 5 fúrófej

A berendezés a V. talajosztály felett nem alkalmazható és kedvezőtlenek a tapasztalatok az alacsony egyenlőtlenségi együtthatóval (U) rendelkező homoktalajoknál is. A magassági vonalvezetéshez egyszerű célzó berendezéseket használnak, melyekkel a lehetséges iránytartás a tervezetthez képest akár 100 %-os eltérést is eredményezhet. Ennek megfelelően az eljárás elsősorban a kisebb keresztmetszetű nyomócsövek-, és védőcsövek létesítéséhez terjedt el. A jelzett problémák kiküszöbölése érdekében a talajt ütve tömörítő berendezések alkalmazását továbbfejlesztették. Ennek egyik változata szerint az első lépcsőben egy kisebb keresztmetszetű szelvényt alakítanak ki az indító- és fogadóakna között, a tömörítő-fejet hátramenetben működtetve egy vonókötelet

─── 251 ───



Egyetemi jegyzet

húznak át a nyíláson, majd ennek segítségével – azzal pontosabb iránytartást biztosítva – alakítják ki a végleges, nagyobb szelvényt a cső behúzásával. A pneumatikus fúrófejek alkalmazásának másik továbbfejlesztése – a verőfej robosztusabbá tételével – a meglévő, átépítendő csővezeték szétfeszítésével és talajba nyomásával új haszoncső behúzása. Ezzel kapcsolatos korábbi fenntartásaink mellett hangsúlyozni kell, az új csővezeték erőtani kiszámíthatatlanságát, melyet a cső beágyazásának elmaradása okoz. Az előzőekben részletezett pneumatikus fúrófejek alkalmazásának egyik jelentős továbbfejlesztése; az ütve-sajtolás, melynek elvi sémáit a 10.3.2.21. és 10.3.2.22. ábrák szemléltetik.

10.3.2.21. ábra: Különböző átmérőjű acélcsövek ütve sajtolása: a.) DN 150-200 mm, b.) DN 250-270 mm, c.) DN 300-350 és d.) DN 400-450 mm csőmérethez

10.3.2.22. ábra: Ütve-sajtoló rendszer továbbfejlesztése nagyobb – DN 600 mm – acélcső átmérőhöz (GRUNDORAM)

Az eljárás lényege az, hogy a „rakéta” formájú ütőfejet terhelésközvetítő nyomókúppal csatlakoztatják az acél védőcsőhöz. Ennél a módszernél az iránytartás némileg kedvezőbb, mivel a földmag a fogadóaknába érkezésig az acélcsőben marad. Ennek megfelelően ezzel az eljárással talajvízben is lehetőség nyílik védőcső beépítésére. Az átfúrás napjainkban a már a kevésbé korszerű, lassú és munkaigényes eljárások közé tartozik. Az átfúró berendezések alkalmazásának ugyancsak előfeltétele az állékony talaj, mely lehetővé teszi, hogy 1,00-5,00 m előfúrása után a furat kibélelése megtörténjen. A fúróberendezés előtolása az egyszerűbb berendezéseknél kézi erővel történik. Egy ilyen fúrással létesített csőátvezetés munkafázisát a 10.3.2.23. ábra mutatja. A fúrócsigák csavaros vagy gyorskapcsolattal illeszthetők és általában 1,00 m-es darabokból állnak. Ez a kitakarás nélküli csővezeték-építési módszer ─── 252 ───



Egyetemi jegyzet

különösen kis települések gravitációs csatornahálózatának bekötő vezetékeinek kiépítésénél az útpályák és csapadékvíz elvezető árkok keresztezésénél kedvelt megoldás.

10.3.2.23. ábra: Közútkeresztezés átfúrással

A fentieknek megfelelően a fúrással létrehozott keresztmetszet és a beépített, általában tokos kötésű cső között egy kitöltetlen keresztmetszet képződik.

10.3.2.24. ábra: KG-PVC csatorna bekötővezeték építése átfúrással

─── 253 ───



Egyetemi jegyzet

Ennek az építési módszernek a hiányosságai a 10.3.2.24. ábrán jól láthatók. Ha a talaj és a cső közötti üreg nem kerül kitöltésre – kiinjektálásra – akkor a cső teljes behorpadása valószínűsíthető az oldal irányú megtámasztás hiányában. A kitakarás nélküli csővezeték-építés egyik új, a jövő szempontjából figyelmet érdemlő módszere az irányított fúrás. A térszínről egy viszonylag kisméretű munkaárokból indítható csővezeték-építő berendezések több típusa ismeretes. A legkorszerűbb fúrógépek olyan vezérléssel és irányítástechnikával rendelkeznek, melyek alkalmasak a nyomvonal mentén meglévő akadályok kikerülésére. Az egyszerűbb berendezések csak akadálymentes területen alkalmazhatók. Egy ilyen gépi fúróberendezést a 10.3.2.25. ábra szemléltet.

10.3.2.25. ábra: Irányított fúrás vezérgépe (PREUSAG)

A rendelkezésre álló különböző berendezések némileg eltérő technológiákon alapulnak, melyet az altalaj fizikai jellemzői befolyásolnak. Egyes géptípusok a talaj fúrásával egyidejűleg húzzák be maguk után a PE haszoncsövet, súrlódást csökkentő zagy segítségével.

10.3.2.26. ábra: Vízöblítésű fúrófej

Más géptípusok először egy kis átmérőjű pilótafuratot létesítenek, majd egy zagyöblítésű fúrófej és a PE cső egyidejű bevezetésével fejezik be a csővezeték kitakarás nélküli beépítését, legfeljebb 300 m hosszúságban. ─── 254 ───



Egyetemi jegyzet

Egy zagy bevezetésére alkalmas üregképző fejet a 10.3.2.26. ábra mutat be.

10.3.2.27. ábra: Tekercselt PE cső bevezetése az irányított fúrással előállított üregbe

Az irányított fúrásokkal általában nyomó-, vagy védőcsövek építésére adódik kedvező műszaki- és gazdasági lehetőség. A haszoncső kizárólagosan PE cső lehet (lásd: 10.3.2.27. ábra), melyet hazai viszonylatban DN 160 mm-ig, néhány európai országban DN 200 mm átmérőig tekercsben gyártanak. Az eljárással készíthető maximálisan beépíthető csőátmérő DN 350 mm. A DN 160 mmnél nagyobb átmérőjű vezetékek beépítéséhez a folyamatos csőhosszt automata tompahegesztő berendezéssel célszerű előállítani. Ebben az esetben a folyamatos csőszál kifektetésének helyigényét a folyamatos behúzáshoz biztosítani kell. Az irányított fúrás lehetséges hosszát, az alkalmazott PE cső anyagminősége (PE 80, PE 100) és a falvastagsága, az altalaj fizikai jellemzői, továbbá az alkalmazott zagy alapján számítható súrlódási erők határozzák meg. Az új nyomvonalon, kitakarás nélkül építő eljárások iránt részletsebben érdeklődők számára javasoljuk a [3], [4], [5], [30], [41], [46], és [64] szakirodalmak tanulmányozását. Külön említeni kell, hogy a kitakarás nélküli rekonstrukció és csővezeték-építés különböző módszereinek alkalmazásához speciális csőstatikai ismeretekre van szükség, melyhez hazai viszonylatban a [47] irodalom biztosít tájékoztatást.

─── 255 ───


Közművek Irodalom

Egyetemi jegyzet

Irodalom 1.

Andai P.: A mérnöki alkotás története. Budapest, Műszaki Könyvkiadó, 1959.

2.

Ant EugenWehage Claus (Koordination): Kunststoffrohr Handbuch Rohrleitungssysteme für die Ver- und Entsorgung Sweitere Anwedungsgebiete. 3. Auflage Vulkan-Verlag Essen 1997.

3.

Bartos - Mészáros - Solti: Víz- és csatornahálózatok rekonstrukciója. Budapest, Műszaki Könyvkiadó 1989.

4.

dr. Bartos S.: Közművek feltárás nélküli építése. VMGT 45. Budapest, VIZDOK 1972.

5.

Bartos S.: Nagyméretű Tankönyvkiadó, 1969.

6.

Becker K. - Perlaki L.: Vízellátó hálózatok építése. Korszerű gépek, eszközök. VMGT.133. Budapest, VIZDOK. 1982.

7.

Béla B. - Környei L. - Nagy L. - Neumann L.: Acélszerkezetű víztornyok. VMGT.13. Budapest, VIZDOK. 1969.

8.

dr. Benedek P. - Valló S. (szerk.): Víztisztítás-szennyvíztisztítás zsebkönyv. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1976.

9.

Biczók I.: Betonkorrózió betonvédelem. Budapest, Műszaki Könyvkiadó 1956.

10.

Borsos J.: Közművezetékek elhelyezése. ÉKME Tudományos Közleményei 3. Budapest, 1963.

11.

dr. Darabos P.: Közművek (1. Közmű rendszerek, 2. Közmű építés) - Jegyzet kézirat BME Építőmérnöki Kar, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, Budapest 1996.

12.

Das Buch zum Fuchs-Stahlrorh. Röhrenwerk Gebr. Fuchs G.m.b.H. 1.Auflage, Dezember 1996.

13.

Duktile Gussrohre für Wasser. Halbergerhütte G.m.b.H.

14.

Faber G. - Rezsőfi F.: Távvezetékoszlopok méretezése. Budapest, Tankönyvkiadó. 1964.

15.

dr. Fáy Cs. - Kiss E. - Mészáros P.- dr. Solti D.: Kis települések szennyvízgyűjtő rendszerei. K+F kiadvány. Budapest, M+T KKT.

16.

Fogarasi M. (szerk.): Mélyépítő művezetők zsebkönyve. Budapest, Műszaki Könyvkiadó.1982.

17.

Gergely P. (szerk.): Gyakorlati világítástechnika. Budapest, Műszaki Könyvkiadó.1977.

18.

Girnau G.: Unterirdischer Städtebau. Plannungs-, Konstrutions- und Kostenelemente. Düsseldorf,Verlag von W.Ernst+Sohn. 1970.

19.

György I.: Vízügyi létesítmények kézikönyve. Tervezés, építés, üzem. Budapest, Műszaki Könyvkiadó, 1974.

20.

dr. Hajtó Ö.: A csapadékvíz elvezetés és a meliorációs vízrendezés építőanyagai, szerkezeti elemei. Beton és Meliorációs Termék Gyártó Kft. 2004.

21.

dr. Horváth I. (szerk.): Csatornázás. Tervezés-építés. Budapest, ÉTK. 1985.

műtárgyelemek

─── 256 ───

hidraulikus

átsajtolása.

Budapest,


Közművek Irodalom

Egyetemi jegyzet

22.

dr. Horváth I.: A csatornázás és a szennyvízkezelés hidraulikája. Budapest, VIZDOK. 1976.

23.

Hunyady D. (szerk.): Közművesítés – vízellátás – vízelvezetés. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1970.

24.

Hunyady D.: Csatornázás és szennyvíztisztítás. Budapest, Tankönyvkiadó. 1964.

25.

Issekutz Gy.: Közműhálózatok rekonstrukciója. Magyar Építőipar. 1979.

26.

Kelemen J.- Dr. Vajda Z.: A föld alatti város. Budapest, ÉTK-Műszaki Könyvkiadó. 1981.

27.

Kézdi Á.: Talajmechanika I. Budapest, Tankönyvkiadó. 1960.

28.

Kézdi Á. - Markó I.: Földművek. Víztelenítés Budapest, Műszaki Könyvkiadó.1974.

29.

Korach M.: Távhőellátási hálózatok magas- és mélyépítése. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1978.

30.

Kovácsházy F.: A közművesítés kézikönyve. Budapest, Szabványkiadó. 1982.

31.

Kovácsházy F.: Települések közművesítése. Budapest, Tankönyvkiadó. 1973.

32.

Kovácsházy F. - Pataky T.: Föld alatti terek felhasználása nagy városokban. Budapest, BME Továbbképző Intézet, 1980.

33.

Kovácsházy F. - Pataky T.: Mérnöki műveletek és létesítmények. Budapest, Tankönyvkiadó 1978.

34.

dr. Láncos P. - dr. Hajtó Ö. - dr. Bartos S. - dr. Stenzl F.: A mélyépítési technológiák néhány időszerű kérdése. VK.30. Budapest, Vízépítőipari Tröszt Kiadványa.

35.

M+T KKT.: KPE csövek mérnöki alkalmazási feltételei a budapesti ivóvízhálózatra vonatkozón. Szakértői összeállítás. Budapest, 2003.

36.

Makáry E. - dr. Vámos E.: Földalatti fémszerkezetek korrózióvédelme. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1980.

37.

Makó I. (szerk.): Települések csatornázási és vízrendezési zsebkönyve. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1986.

38.

Margittay E.: Közműtervezés II. Csatornázás. VMGT.83 Budapest, VIZDOK 1977.

39.

Markó I.: Vízvezetéki csőhálózatok korrózió védelme. VMGT 26. Budapest, VIZDOK. 1970.

40.

Mészáros P.: Hőtáv-vezetékek védőcsatornáinak szerkezettervezési és méretezési kérdései. II. Nemzetközi Távfűtési Konferencia. Budapest. 1973.

41.

Mészáros P.: Kis műtárgyak tervezése, építése és karbantartása. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1986.

42.

Mészáros P.: Vízellátó és vízelvezető hálózatok rekonstrukciója. Magyar Építőipar 1980. 9.szám

43.

Mészáros P.: Települések közművesítése. Budapest, Műszaki Könyvkiadó1983.

44.

Mészáros P.: A közműhálózatok használatiérték elemzéseinek elméleti és gyakorlati alapjai. ÉTK Világszínvonal Vizsgálati Tanulmányok 21/1986 Budapest. Kézirat

45.

Mészáros P. - Kiss E.: Az egyesített szenny- és csapadékvizek függőleges elvezetésének megoldásai. Magyar Építőipar 2002. 5-6.szám ─── 257 ───


Közművek Irodalom

Egyetemi jegyzet

46.

Mészáros P. - Kiss E.: Csőbélelés hőre lágyuló műanyag csövekkel. Javaslat beruházók, tervezők, kivitelezők, üzemeltetők és önkormányzatok részére. Budapest, VCSOSZSZ. 1995.

47.

Mészáros P. - Kiss E.: Csőstatika. K+F kiadvány. Budapest, M+T KKT 2005.

48.

Mészáros P. - Kiss E.: Kis települések szennyvíz csatornázása. Javaslatok üzemeltetők, beruházók, tervezők és önkormányzatok részére. Budapest, VCSOSZSZ.1994.

49.

Mészáros P. - Kiss E.: Polietilén aknák és aknaelemek. Alkalmazási Kézikönyv. ROMOLD Abvassertechnik G.m.b.H. , Freilassing 1995.

50.

Mészáros P. – Kiss E.: A csatornázás aknái. K+F kiadvány. Budapest, M+T KKT 2005. 2. átdolgozott elektronikus kiadás

51.

Mészáros P. - Solti D.: Vízi-közműhálózatok rekonstrukciója. Budapest, BME. Továbbképző Intézet. 1985.

52.

dr. Öllős G.: Az ivóvíztisztítás időszerű kérdései. Budapest, Hidrológiai Közlöny. 1984/6.

53.

dr. Öllős G.: Csatornázás-szennyvíztisztítás. I.-II. Budapest, AQUA Kiadó. 1990.

54.

dr. Öllős G.: Vízellátás és csatornázás II. Budapest, Tankönyvkiadó. 1970.

55.

dr. Öllős G.: Vízellátás. K+F eredmények. Budapest, Franklin Nyomda. 1987.

56.

dr. Öllős G. - Borsos J.: Vízellátás és Csatornázás I. Budapest, Tankönyvkiadó. 1970.

57.

Őri R. (szerk.): Vegyipari csővezetékek. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1982.

58.

Radnai F.: Föld alatti közművezetékek elhelyezése alagútrendszerekben. Mélyépítéstudományi Szemle. 2.sz. 1964.

59.

Schluff R.: Unterdruckentwässerung. Abwasserbeseitigung im ländlichen Raum. Anweisung für Planung Finanzierung Bau- und Betrieb. © Dipl Ing Reinhold Schluff Heikendorf 1990.

60.

Shamir U.-Howard C.: An Analytic Approach to Scheduling Pipe Replacement. Journal AWWA 1979.

61.

Solti D. - Mészáros P.: Építési hibák csatornahálózatok létesítésénél. Magyar Építőipar. 9.sz. 1981.

62.

dr. Somlyódy L. (szerk.): A hazai vízgazdálkodás stratégiai kérdései. Budapest, Magyar Tudományos Akadémia Vízgazdálkodási Tudományos Kutatócsoportja. 2000.

63.

dr. Somlyódy L. - dr. Darabos P. - Laky D. - Honti M.: A fővárosi ivóvízhálózat rekonstrukciójának stratégiai tervezése. Kockázatelemző modell. Budapest, BMGE Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. 2004. szeptember 5.

64.

Stein D. – Möllers K. – Bielecki R.: Leitungstunnelbau. Neuverlegung und Erneuerung nichtbegehbarer Ver- und Entsorgungsleitungen in geschlossener Bauweise. Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften Berlin 1988.

65.

Stohler F-Stadelmann M.: Umweltschonend heizen mit Gas. Stuttgart, AT Verlag Aarau 1986.

66.

Szablya F.: Csatornázás. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1978.

─── 258 ───


Közművek Irodalom

Egyetemi jegyzet

67.

Szabó J.: Fémtartályok. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1978.

68.

Szabó T.: A korszerű lakótelepi közművesítésről. Városépítés 2.sz. 1979.

69.

Szabó T.: A nyomás alatti szennyvízelvezetés a Német Szövetségi Köztársaságban, az Amerikai Egyesült Államokban és Magyarországon. Magyar Hidrológiai Társaság Vándorgyűlése Keszthely. 1979.

70.

Szabó T.: Városközpontok korszerű közmű rekonstrukciója. Városépítés. 3.sz. 1978.

71.

dr. Szarvas F.: A természeti környezet tényezői, használatuk, gondozásuk, védelmük. VMGT 60. Budapest, VIZDOK. 1974.

72.

dr. Széchy K.: Alagútépítéstan. Budapest, Tankönyvkiadó. 1961.

73.

Széchy K. - Rózsa L.: Föld alatti műtárgyak. Budapest, Tankönyvkiadó. 1966.

74.

Vida M. - Meszléri C.: Gázellátás. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. 1974.

75.

Wisnovszky I.: Települések csapadékcsatornázása. Budapest, Vízügyi Dokumentációs és Továbbképző Intézet. 1978.

76.

A felsorolt szakirodalom mellett a tankönyv összeállításánál a tulajdonosok, illetve a kiadók engedélyével felhasználtuk, az alábbi cégek kiadványait, alkalmazástechnikai kézikönyveit: -

Beton és Meliorációs Termék Gyártó Kft.

-

Duna-Armatúra Termelő és Kereskedelmi Kft.

-

Euroflow Kft.

-

Hobas Hungária Kft.

-

JT Elektronik GmbH. (Lindau)

-

Pannonpipe Műanyagipari Kft.

-

Purator Hungária Környezetvédelmi Kft.

-

Uponor Műanyag Csőrendszer Kft.

-

Vizért Kft.

-

Wavin Kft.

─── 259 ───

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. Darabos Péter Mészáros Pál: KÖZMŰVEK

Recommend Documents