1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE
1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE
1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>1.9.</strong> <strong>VODOOPSKRBNE</strong> <strong>MREŽE</strong><br />
Dakle, vodovodnu mrežu čine:<br />
Vodoopskrbnu mrežu čini ukupnost glavnih i razdjelnih cjevovoda s<br />
pripadnim oblikovnim komadima i vodovodnim armaturama,<br />
međusobno spojenih u funkcionalnu cjelinu, neposredno ili posredno<br />
preko pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava, radi dovođenja i<br />
distribuiranja vode potrošačima.<br />
(I) cjevovodi, kojima se voda dovodi i distribuira unutar vodoopskrbnog područja,<br />
(II) oblikovni (fasonski) komadi, koji služe za usmjeravanje toka vode, promjenu protjecajnih<br />
površina cjevovoda i izvedbu različite vrste spojeva,<br />
(III) vodovodne armature, koje služe za ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje<br />
vodovodne mreže.
Osnovni zahtjevi kod vodoopskrbne mreže sadržani su u osiguranju:<br />
(i) dostatne čvrstoće (mehaničke otpornosti prema vanjskim i unutarnjim opterećenjima),<br />
(ii) vodonepropusnosti,<br />
(iii) glatkoće unutarnjih stijenki (radi postizanja što manjih hidrauličkih gubitaka),<br />
(iv) dugotrajnosti (s obzirom na agresivno djelovanje sredine),<br />
(v) jednostavne, brze i sigurne ugradnje (montaže),<br />
(vi) najveće ekonomičnosti.<br />
Podjela kompletnih vodoopskrbnih mreža ili njihovih dijelova moguća je po nekoliko kriterija, od<br />
kojih su najčešći prema:<br />
(1) materijalu izvedbe: lijevano željezne, čelične, azbest cementne, armiranobetonske i plastične,<br />
(2) funkciji: glavne (dovodne, opskrbne, dovodno – opskrbne) i razdjelne,<br />
(3) pogonskom režimu: gravitacijske, potisne i kombinirane,<br />
(4) načinu tečenja: pod tlakom i kombinirane (pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem),<br />
(5) shemi: granate i prstenaste.
U nastavku će se najprije zasebno opisati cjevovodi vodoopskrbnih mreža prema materijalu<br />
izvedbe, dok će se analize funkcije, pogonskog režima i načina tečenja, te sheme mreža zasebno<br />
obraditi u jednoj točki, koja će se odnositi na njihov hidraulički proračun.<br />
Na kraju će se ukratko osvrnuti na oblikovne komade i vodovodne armature, ugradnju, ispitivanje i<br />
dezinfekciju cjevovoda, te prikazivanje vodoopskrbne mreže u projektu.<br />
<strong>1.9.</strong>1. <strong>VODOOPSKRBNE</strong> <strong>MREŽE</strong> PREMA MATERIJALU IZVEDBE<br />
Radi postizanja prethodno nabrojenih zahtjeva kod vodoopskrbnih mreža, u hidrotehničkoj je<br />
praksi naširoko rasprostranjena primjena više materijala za njihovu izvedbu, ne samo kao<br />
posljedica povijesnog razvoja proizvodnje vodovodnih cijevi, već i zbog postojanja različitih uvjeta<br />
eksploatacije.<br />
Da bi se s obzirom na konkretne uvjete mogao provesti pravilan izbor vrste cijevi, prikazat će se<br />
njihove osnovne osobine prema najčešćim materijalima izvedbe.
Pri tome treba imati na umu da svaki proizvođač cijevi raspolaže s prospektima proizvodnog<br />
asortimana, odakle se mogu dobiti detaljniji podaci o osobinama cijevi, bitnim kod projektiranja<br />
vodovodnih mreža: strukturi, kemijskoj postojanosti, proizvodnom postupku, standardima koje<br />
cijevi zadovoljavaju, klasama cijevi s obzirom na tlak (nominalni, radni, probni), dimenzijama<br />
profila, duljini, masi, načinu ugradnje, međusobnom spajanju i osiguranju cijevi, hidrauličkim<br />
parametrima, proračunu opterećenja i kontroli deformacija, te provedbi tlačne probe i načinu<br />
isporuke, rukovanja i skladištenja cijevi.<br />
<strong>1.9.</strong>1. – 1. Lijevano željezne cijevi<br />
Ove su cijevi najrasprostranjenije kod izvedbe vodovodnih mreža i svoj primat drže posljednjih 200<br />
godina. Vijek trajanja im se procjenjuje na preko 100 godina, što im omogućuje i tvornički izvedena<br />
antikorozivna zaštita.<br />
Proizvode se, slika 1.9::01:<br />
(a) s naglavkom (kolčakom), odnosno s proširenjem na jednom kraju, dok je drugi kraj ravan,<br />
slika 1.9::01(a),<br />
(b) s prirubnicom (flanšom ili pelešom) na jednom, slika 1.9::01(b1), ili oba kraja, slika 1.9::01(b2).
Slika 1.9::01 Lijevano željezne cijevi<br />
(a) s naglavkom; (b) s prirubnicom<br />
(b1) s prirubnicom na jednom kraju; (b2) s prirubnicom na oba kraja<br />
Lijevano željezne cijevi se proizvode za tlakove 10,15 i 20 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do<br />
600 (700) [mm], i duljine (ovisno o promjeru), L = 3 do 4 [m].<br />
Prema vrsti završetka cijevi kombiniraju se i međusobni spojevi, slika 1.9::02.<br />
(a) Spoj s naglavkom se može izvesti na dva načina.<br />
Prvi se način, slika 1.9::02(a1), sastoji u tome da se ravni kraj jedne cijevi uvodi u naglavak druge<br />
cijevi, a prostor između cijevi i naglavka se popunjava brtvenim materijalom.<br />
Nedostatak ovog spoja je njegova krutost, a otuda i mogućnost laganog popuštanja pri<br />
eventualnim deformacijama.
Ovaj je problem izbjegnut kod drugog načina spajanja, koristeći naglavak s navojem i (gumeni)<br />
brtveni prsten, slika 1.9::02(a2).<br />
(b) Spoj s prirubnicama, slika 1.9::02(b), najviše se koristi kod ugradnje oblikovnih komada i<br />
vodovodnih armatura. Brtvljenje se najčešće provodi gumenim prstenom između prirubnica,<br />
međusobno pritegnutih vijcima s maticama.<br />
Slika 1.9::02 Spajanje lijevano željeznih cijevi<br />
(a) spoj s naglavkomi; (b) spoj s prirubnicama<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – konopljeno uže natopljeno lanenim uljem; 4 – nabijeno olovo ili olovna guma;<br />
5 - naglavak s navojem; 6 – tlačni prsten s navojem; 7 – (gumeni) brtveni prsten; 8 – prirubnica; 9 – vijek s maticom
Lijevano željezne cijevi proizvode se i tzv. duktilnim lijevom. Stoga se nazivaju duktilne cijevi ili<br />
cijevi od nodularnog lijeva.<br />
Naime, sve izrazitija potražnja za cijevima veće otpornosti prema vanjskim (udarcima, koroziji) i<br />
unutarnjim utjecajima (tlaku), te nastojanja da cijevi što duže traju, potakli su razvoj nove<br />
tehnologije dobivanja lijeva, budući da sivi lijev (od kojega se izvode lijevano željezne cijevi) sadrži<br />
grafit u obliku listića ili pahuljica koji u određenim uvjetima mogu izazvati napukline i puknuće<br />
cijevi.<br />
Dodavanjem lijevu malih količina magnezija, grafit se pojavljuje u obliku malih kuglica, što<br />
doprinosi njegovoj kovkosti i povećanju otpora na vlačne sile, pa lijev postaje kovak – duktilan.<br />
S obzirom na takva svojstva, duktilne su cijevi s tržišta potisnule lijevano željezne i druge vrste<br />
cijevi.<br />
Duktilne cijevi se proizvode za tlakove 30 do 40 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 1800 [mm]<br />
i uobičajene duljine, L = 6 [m].<br />
Ove lijevano željezne cijevi zaštićuju se od korozivnih tala i agresivne vode vanjskom i unutarnjom<br />
zaštitom. Vanjska zaštita se provodi galvanizacijom (metalizirani cink) i dodatno zaštićuje<br />
bitumenskim premazom (za lako korozivna tla), polietilenskom ili poliuretanskom oblogom ( za vrlo<br />
korozivna tla).
Spajanje duktilnih cijevi se, uz već spomenute spojeve na naglavak i prirubnice (kao za obične<br />
lijevano željezne cijevi) provodi i posebno razvijenom vrstom spojeva na naglavak, tzv. titon<br />
spojevi, slika 1.9::03.<br />
Slika 1.9::03 Spajanje duktilnih cijevi s posebnim vrstama spojeva na naglavak (titon spojevi)<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – tvrdi dio brtve; 4 – mekani dio brtve
<strong>1.9.</strong>1. – 2. Čelične cijevi<br />
Ove cijevi imaju značajne prednosti u odnosu na lijevano željezne, sadržane prvenstveno u daleko<br />
većoj čvrstoći (otpornosti na lom) i elastičnosti.<br />
Zato je njihova primjena izraženija kod vodovodnih mreža s većim tlakovima i u uvjetima koji<br />
zahtijevaju izraženiji otpor dinamičkim utjecajima i savijanjima. Debljine stijenki čeličnih cijevi su<br />
upola manje od lijevano željeznih, tako da su relativno lakše, a tržišne duljine 2 do 3 puta veće, što<br />
osjetno smanjuje troškove transporta i ugradnje.<br />
Nasuprot navedenim prednostima čeličnih cijevi spram lijevano željeznih, glavni im je nedostatak u<br />
maloj otpornosti protiv kemijskih i elektrolitičkih utjecaja (korozije). Zato se kod ovih cijevi u fazi<br />
ugradnje izvode zaštitni premazi (na bitumenskoj, cementnoj ili plastičnoj osnovi) i katodna zaštita.<br />
Vijek trajanja čeličnih cijevi procjenjuje se 25 do 50 godina.<br />
Prema procesu proizvodnje razlikujemo dvije vrste čeličnih cijevi:<br />
(1) bešavne cijevi, koje se proizvode od valjanog čelika,<br />
(2) šavne cijevi, koje se proizvode uzdužnim ili spiralnim varenjem čeličnih limova.
Čelične cijevi se proizvode za tlakove 10, 15, 25, 40, 64, 80 i 100 [bara], unutarnjeg promjera,<br />
D = 50 do 600 [mm] (bešavne cijevi), odnosno, D = 50 do 1600 [mm] (šavne cijevi), i duljina<br />
(ovisno o promjeru i transportnim mogućnostima), L = 4 do 12 (i više) [m].<br />
Spajanje čeličnih cijevi, slika 1.9::04, moguće je na tri osnovna načina.<br />
(a) Spojevi s naglavkom su prikazani na slici 1.9::04(a).<br />
Relativno najčešći spoj je SIGUR, slika 1.9::04(a1), koji se primjenjuje za spajanje čeličnih cijevi<br />
unutarnjeg promjera, D = 50 do 800 [mm]. Kao brtva sliži gumeni prsten, koji se navlači na ravni<br />
kraj cijevi, tako da je pri navlačenju u naglavak druge cijevi i pri uzdužnim pomacima osigurano<br />
brtvljenje. Na ravnom kraju cijevi zavaruje se zaštitni prsten koji sprječava istiskivanje gumenog<br />
prstena. Preostali dio naglavka ispunjava se nabijenim impregniranim užetom.<br />
Čest je i spoj s naglavkom na navoj, slika 1.9::04(a2). Dijelovi s navojem su od lijevanog željeza, a<br />
brtveni prsten od gume.<br />
(b) Spoj s prirubnicima, slika 1.9::04(b), se u pravilu primjenjuje kod cjevovoda položenih na<br />
površinu terena. Brtvljenje se postiže gumenim ili metalnim prstenom koji se protežu vijcima s<br />
maticama.
Završetak čeličnih cijevi s prirubnicima također je obavezan kod prelaska na korištenje lijevano<br />
željeznih fasonskih komada i vodovodnih armatura, budući da oni završavaju s prirubnicama.<br />
(c) Spoj zavarivanjem, slika 1.9::4(c), je gotovo pravilo ako je unutarnju promjer čeličnih cijevi,<br />
D > 500 [mm]. Zavareni spoj može biti čeoni, slika 1.9::04(c1), sa zavarenim naglavkom, slika<br />
1.9::04(c2) ili s kuglastim zavarenim naglavkom, slika 1.9::04(c3).<br />
Slika 1.9::04 Spajanje čeličnih cijevi<br />
(a) spoj s naglavkom; (b) spoj s prirubnicama; (c) spoj zavarivanjem<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – brtveni prsten; 4 – zavareni zaštitni prsten; 5 – nabijeno impregnirano uže;<br />
6 – čep s navojem; 7 – tlačni prsten s navojem; 8 – prirubnica; 9 – vijek s maticom; 10 – var; 11 – kuglasti naglavak
<strong>1.9.</strong>1. – 3. Azbest cementne cijevi<br />
Ove se cijevi proizvode tvorničkim postupkom od smjese koje se (maseno) sastoji od 75 do 80 [%]<br />
visoko kvalitetnog portland cementa i 20 do 25 [%] azbestnih vlakana.<br />
U odnosu na lijevano željezne i čelične cijevi, azbest cementne cijevi imaju slijedeće prednosti:<br />
(i) slabiju toplinsku provodljivost,<br />
(ii) postojanost na koroziju,<br />
(iii) električnu neprovodljivost (dielektričnost),<br />
(iv) relativno malu gustoću materijala (što znatno olakšava transport i ugradnju cijevi),<br />
(v) dobra hidraulička svojstva (glatkoću),<br />
(vi) postojanost na niske i visoke temperature,<br />
(vii) laganu montažu (obradu, rezanje i spajanje).<br />
Mane azbest cementnih cijevi jesu:<br />
(i) slaba otpornost na udarce i dinamička opterećenja,<br />
(ii) relativno skupi spojevi (za veće profile),<br />
(iii) kod ugradnje fasonskih komada i vodovodnih armatura potrebni su (za prijelaz na čelik i<br />
lijevano željezo) posebni prijelazni komadi od lijevanog željeza.
Vijek trajanja azbest cementnih cijevi smatra se preko 75 godina.<br />
Proizvode se u šest klasa, A do F, za tlakove 2.5, 5, 10, 15, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera,<br />
D = 50 do 1300 [mm], i duljine, L = 3 do 5 [m].<br />
Promjer cijevi je u funkciji deklariranog tlaka, tako da se npr. klase A i B (za tlakove 2.5 i 5 [bara])<br />
proizvode najvećeg promjera, dok se klasa E (za tlak 20 [bara]) proizvodi samo do unutarnjeg<br />
promjera D = 350 [mm].<br />
Spajanje azbest cementnih cijevi se najčešće odvija pomoću azbest cementnih i lijevano željeznih<br />
specijalnih prstenastih spojnica, slika 1.9::05.
Slika 1.9::05 Spajanje azbest cementnih cijevi<br />
(a) spoj DALMA REKA; (b) spoj VITLAK; (c) spoj GIBAULT<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – prstenasta spojnica; 3 – profilirani gumeni prsten; 4 – srednji gumeni prsten za razmak;<br />
5 – brtveni prsten kružnog profila; 6 – lijevano željezna ogrlica; 7 – prirubnica; 8 – vijek s maticom<br />
Na slici 1.9::05(a) prikazan je patentirani spoj DALMA REKA, koji se izvodi u dvije varijante. Prva<br />
varijanta spoja, slika 1.9::05 (a1), izvodi se bez srednjeg gumenog prstena, a druga varijanta, slika<br />
1.9::05(a2), sa srednjim gumenim prstenom.<br />
Na slici 1.9::05(b) prikazan je spoj VITLAK, a na slici 1.9::05(c) spoj GIBAULT.
Ovi spojevi osiguravaju njihovu potrebnu elastičnost, što je prilično važno za relativno krhke azbest<br />
cementne cijevi. Za prijelaz na cijevi iz drugih materijala i za spajanja različitih promjera izrađuju<br />
se posebni naglavci.<br />
Napomenimo da je danas primjena azbest cementnih cijevi gotovo u potpunosti napuštena zbog<br />
njihovog dokazanog štetnog utjecaja na ljudsko zdravlje.<br />
<strong>1.9.</strong>1. – 4. Armiranobetonske cijevi<br />
Slično kao azbest cementne, tako i armiranobetonske cijevi imaju niz prednosti u odnosu na<br />
lijevano željezne i čelične cijevi:<br />
(i) postojanost na koroziju,<br />
(ii) malu električku provodljivost,<br />
(iii) dobra hidraulička svojstva (glatkoću).<br />
Armiranobetonske cijevi se proizvode:<br />
(1) s prednapetom uzdužnom i spiralnom armaturom,<br />
(2) s unutarnjim čeličnim cilindrom (radi vodonepropusnosti) i prednapetom spiralnom<br />
armaturom,<br />
(3) s prednapetom armaturom i postupkom specijalnog vibriranja pod tlakom u procesu<br />
proizvodnje.
Najrasprostranjenija je upotreba druge vrste cijevi.<br />
Dimenzije armiranobetonskih cijevi nisu normirane. Tvornički se obično izrađuju cijevi za tlakove<br />
do 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 300 do 3000 [mm] (preporučljivo D > 600 [mm]), dok su<br />
tržišne duljine, L = 4 do 6 [m].<br />
Cijevi se proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da se prema tipu cijevi kombiniraju i spojevi,<br />
slika 1.9::06.<br />
Slika 1.9::06 Spajanje armiranobetonskih cijevi<br />
(a) spoj s ravnim krajem; (b) spoj s naglavkom<br />
1 – uzdužna armatura; 2 – spiralna armatura; 3 – cilindar od čeličnog lima; 4 – prsten ravnog kraja cijevi; 5 – gumeni prsten;<br />
6 – prsten naglavka; 7 – naglavak; 8 – ravni kraj cijevi
(a) Spoj s ravnim krajem (spoj s utorom i perom) prikazan je na slici 1.9::06(a), a (b) spoj s<br />
naglavkom na slici 1.9::06(b).<br />
Općenito, primjena armiranobetonskih cijevi svrsishodna je kod glavnih cjevovoda s manjim<br />
brojem oblikovnih komada i vodovodnih armatura, za čiju se ugradnju upotrebljavaju čelični i<br />
lijevano željezni oblikovni komadi s prirubnicama.<br />
<strong>1.9.</strong>1 – 5. Plastične cijevi<br />
Plastične se cijevi proizvode od:<br />
(1) polietilena, niske (PELD) i visoke (PEHD) gustoće,<br />
(2) tvrdog polivinil klorida (PVC),<br />
(3) poliesterskih materijala,<br />
(4) polipropilena (PP).<br />
Primjena ovih cijevi je novijeg datuma, unazad 50–ak godina, tako da još nema konačnih podataka<br />
i njihovom vijeku trajanja.
Dobre strane plastičnih cijevi sadržane su u:<br />
(i) velikoj otpornosti prema koroziji,<br />
(ii) maloj masi (što olakšava transport i ugradnju),<br />
(iii) otpornosti na mrazu,<br />
(iv) dielektričnosti,<br />
(v) maloj toplinskoj provodljivosti,<br />
(vi) dobrim hidrauličkim osobinama (glatkoći),<br />
(vii) laganoj montaži (obradi, rezanju i spajanju).<br />
Loše strane su:<br />
(i) znatno istezanje na visokim temperaturama,<br />
(ii) zapaljivost,<br />
(iii) opadanje čvrstoće kod temperature, T > 20 [˚C],<br />
(iv) krutost PVC cijevi na temperaturi, T < 0 [˚C],<br />
(v) za ugradnju oblikovnih komada i vodovodnih armatura potreban je prijelaz na čelične ili<br />
lijevano željezne oblikovne komade s prirubnicama.
(1) Polietilenske cijevi se proizvode polimerizacijom etilena. PELD cijevi se dobiju beztlačnom<br />
polimerizacijom etilena kod niskih temperatura, a PEHD cijevi polimerizacijom etilena kod visokog<br />
tlaka i visoke temperature.<br />
PELD cijevi se izrađuju za tlakove 2.5, 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera ovisno o tlaku, ali unutar<br />
granica, D = 10 do 130 [mm]. Proizvode se s ravnim krajem, a isporučuju u namotajima od 300 [m]<br />
(za D ≤ 40 [mm]) do 110 [m] (za najveće profile).<br />
PEHD cijevi se proizvode za tlakove 2.5, 3.2, 4,6, i 10 [bara], unutarnjeg promjera također ovisno<br />
o tlaku, ali unutar granica D = 15 do 1150 [mm], i duljine, L = 6 i 12 [m].<br />
Najčešći način spajanja PELD cijevi prikazan je na slici 1.9::07. Najprije se na ravni kraj cijevi<br />
montira prsten s navojem, a potom se taj kraj cijevi zagrije vrućim zrakom ili vrućom vodom. Kada<br />
zagrijani kraj cijevi postane elastičan, uvuče se konusni dio spojnice i na nje navojni dio pritegne<br />
prethodno ugrađeni prsten.<br />
Slika 1.9::07 Spajanje PELD cijevi<br />
(a) montaža prstena s navojem; (b) uvlačenje konusnog dijela spojnice; (c) pritezanje prstena sa spojnicom<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – prsten s navojem; 3 – konusna spojnica s navojem
Spajanje PEHD cijevi, slika 1.9::08, moguće je na tri načina.<br />
8<br />
Slika 1.9::08 Spajanje PEHD cijevi<br />
(a) spoj zavarivanjem; (b) spoj pomoću prirubničkog tuljka i slobodne prirubnice; (c) spoj pomoću zupčaste spojnice i slobodne prirubnice<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – grijač; 3 – slobodna prirubnica; 4 – prirubnički tuljak; 5 – vijak s maticom; 6 – brtveni prsten; 7 – zupčasta spojnica;<br />
8 – elektrospojnica (prstenasta spojnica sa žicom za zavarivanje)
(a) Spoj zavarivanjem je prikazan na slici 1.9::08(a), a može se izvesti u dvije varijante.<br />
U prvoj varijanti, slika 1.9::08(a1), krajevi cijevi se najprije u trajanju 30 do 250 [s] zagrijavaju na<br />
temperaturi 200 [˚C] i potom drže međusobno pritisnutima 4 do 25 [s]. Trajanje zagrijavanja i<br />
međusobnog kontakta cijevi ovisno je o debljini stijenke. Tankim cijevima odgovara kraće<br />
zagrijavanje i kraći međusobni kontakt.<br />
U drugoj varijanti, slika 1.9::08(a2), krajevi cijevi se spajaju pomoću posebne prstenaste spojnice u<br />
kojoj se nalazi žica za zavarivanje i koja se priključi na aparat za zavarivanje.<br />
(b) Spoj pomoću prirubničkog tuljka i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(b). Na ravni<br />
kraj cijevi montira se slobodna prirubnica i zavari prirubnički tuljak. Spajanje cijevi se vrši pomoću<br />
vijaka s maticama, nakon umetanja gumenog prstena.<br />
(c) Spoj pomoću zupčaste spojnice i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(c). Najprije se<br />
na ravni kraj cijevi montira slobodna prirubnica, a potom zupčasta spojnica. Spajanje cijevi se<br />
također vrši pomoću vijaka s maticama, nakon postavljanja gumenog brtvenog prstena.
(2) Cijevi od tvrdog polivinil klorida se izrađuju od umjetne mase dobivene sintetičkom<br />
polimerizacijom vinil klorida, koji nastaje spajanjem acetilen plina s plinovitom solnom kiselinom.<br />
Postupak proizvodnje se sastoji u tome da se ugrijani granulat polivinil klorida istiskuje kroz<br />
mlaznicu (tzv. ekstruder) i zatim hladi.<br />
PVC tvrde cijevi proizvode se za tlakove 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 450 [mm], i<br />
duljine, L = 6 [m].<br />
Ove se cijevi proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da im spajanje ovisi o načinu završetka.<br />
Spajaju se na naglavak, slika 1.9::09, s umetanjem brtvenog prstena između naglavka i cijevi.<br />
Slika 1.9::09 Spajanje PVC cijevi<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – brtveni prsten; 3 – naglavak
(3) Poliesterske cijevi se izrađuju od smjese kvarcnog pijeska, staklenih vlakana i poliesterske<br />
smole.<br />
Cijevi su pokazale izvanredne mehaničke osobine, tako da se primjenjuju u najtežim uvjetima<br />
eksploatacije.<br />
Najčešće se proizvodi s ravnim krajem, za tlakove 4, 6, 10, 16, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera,<br />
D = 200 do 1600 [mm], pojedinačne duljine, L = 6 [m].<br />
Također se proizvode i svi potrebni fasonski komadi za vodovodne armature i za priključke cijevi<br />
od drugih materijala.<br />
Spajanje ovih cijevi se obavlja pomoću spojnica tipa A i tipa B, slika 1.9::10. Vrsta spoja ovisi o<br />
unutarnjem promjeru cijevi. Za promjere, D ≥ 500 [mm], primjenjuje se spojnica tipa A, slika<br />
1.9::10(a), a za promjere, D = 200 do 400 [mm], spojnica tipa B, slika 1.9::10(b).<br />
Slika 1.9::10 Spajanje poliesterskih cijevi<br />
(a) spoj sa spojnicom tipa A; (b) spoj sa spojnicom tipa B<br />
1 – ravni kraj cijevi; 2 – prstenasta spojnica; 3 – monolitni rebrasti gumeni prsten; 4 – brtveni prstenovi; 5 – srednji gumeni prsten za razmak
<strong>1.9.</strong>2. HIDRAULIČKI PRORAČUN <strong>VODOOPSKRBNE</strong> <strong>MREŽE</strong><br />
Sukladno projektnim vodoopskrbnim količinama (točka 1.3.4) i osobinama vodovodne mreže<br />
(materijal izvedbe, položaj i režim rada objekata na mreži, topografski uvjeti) uvijek je potrebno<br />
hidraulički dimenzionirati vodoopskrbnu mrežu, tako da ona u svakom trenutku udovoljava<br />
potrebnim vodoopskrbnim količinama i tlakovima.<br />
S obzirom na režim tečenja u vodovodnoj mreži, odnosno njenom dijelu, generalno su moguće<br />
dvije vrste proračuna:<br />
(I) hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem,<br />
(II) hidraulički proračun tečenja pod tlakom
(I) Hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem se može odnositi samo na glavne<br />
dovodne provodnike, koji se izvode kao:<br />
(1) (otvoreni) kanali,<br />
(2) cjevovodi.<br />
(1) Primjena kanala je dozvoljena (mada iz zdravstvenih razloga ne i poželjna) za dovod sirove<br />
(nekondicionirane) vode iz vodozahvata do uređaja za kondicioniranje vode.<br />
(2) Cjevovodima se transportira prirodno čista (od vodozahvata do vodospreme) i kondicionirana<br />
voda (od uređaja za kondicioniranje do vodospreme).<br />
Iza vodospreme se, zbog potrebe osiguranja opskrbnog tlaka, nikako ne može primijeniti režim<br />
tečenja sa slobodnim vodnim licem.<br />
Osim toga, osiguranje konstantnog uzdužnog pada kod ovih provodnika vrlo često zahtijeva<br />
znatno povećanje zemljanih radova (usijecanje) i izgradnju objekata (sifona, mostova, akvedukata,<br />
tunela) za savladavanje prepreka (dolina, jaruga, uzvišenja).
Sve to dovodi do znatnog povećanja investicijskih troškova, tako da je u vodoopskrbnoj praksi<br />
primjena kanala i cjevovoda sa slobodnim vodnim licem izuzetno rijetka.<br />
Na slici 1.9::11(a) prikazan je primjer poprečnog presjeka trapeznog kanala, a na slici 1.9::11(b)<br />
primjeri cjevovoda okruglog, izduženog i stlačenog oblika.<br />
Slika 1.9::11 Kanal i cjevovodi sa sa slobodnim vodnim licem<br />
(a) trapezni kanal; (b) cjevovodi<br />
(b1) okruglog oblika; (b2) izduženog oblika; (b3) stlačenog oblika<br />
1 – obodni kanal; 2 – zaštita pokosa tucanikom; 3 – najniža razina vode; 4 – najviša razina vode
Hidraulički proračun kanala i cjevovoda, pretpostavljajući jednoliko tečenje, provodi se pomoću<br />
Chezyeve (1796) formule s Manningovim koeficijentom hrapavosti, n [m -1/3 s], koja za srednju<br />
brzinu, v [m s -1 ], glasi:<br />
1<br />
n<br />
1<br />
n<br />
2 3 1 2 2 3 1 2<br />
v = R I = R Io<br />
=<br />
gdje su:<br />
R – hidraulički radijus, [m],<br />
1<br />
R<br />
n<br />
2 3<br />
I<br />
1 2<br />
E<br />
(1.9-01)<br />
I – pad dna kanala, [1], jednak padu vodnog lica, I o [1], i padu linije energije (hidrauličkom<br />
gradijentu), I E [1].<br />
Protok, Q [m 3 s -1 ], se određuje iz jednadžbe kontinuiteta:<br />
1<br />
Q = v A = A R<br />
n<br />
I<br />
2 3 1 2<br />
gdje je A [m 2 ] protjecajna površina.<br />
Dubina vode, h [m], obično se uzima u granicama:<br />
h = (0.75 do 0.90)D, odnosno h = (0.75 do 0.90)H<br />
(1.9-02)<br />
(1.9-03)
Zbog mogućnosti abrazije, kod ovih se provodnika ograničava i maksimalna brzina, v max [m s -1 ],<br />
ovisno o materijalu izvedbe. Tako npr. za betonske kanale i cijevi maksimalna brzina orijentacijski<br />
iznosi 3.0 [m s -1 ], a za armiranobetonske 4.0 [m s -1 ].<br />
(II) Hidraulički proračun tečenja pod tlakom se u praksi najčešće odnosi na kompletnu<br />
vodoopskrbnu mrežu, a svakako na glavne opskrbne i opskrbno - dovodne cjevovode, te na<br />
razdjelnu mrežu.<br />
Tečenje pod tlakom može u vodoopskrbnoj mreži biti gravitacijsko i kombinirano (gravitacijsko –<br />
potisno).<br />
Tada se, za razliku od prethodnog slučaja, ne zahtijeva jednoliki uzdužni pad cjevovoda, već oni<br />
praktički slijede liniju terena.<br />
Međutim, uvjeti za njihovo funkcioniranje iziskuju primjenu cijevi koje mogu izdržati tlak koji se<br />
javlja u mreži.
U inženjerskoj se praksi hidraulički proračun vodovodne mreže pod tlakom najčešće provodi pod<br />
pretpostavkom stacionarnog tečenja ravnom dionicom konstantne protjecajne površine, donosno<br />
unuutarnjeg promjera, primjenjujući Bernoullijevu jednadžbu za realnu tekućinu, koja sukladno<br />
prethodnim pretpostavkama poprima oblik:<br />
2<br />
2<br />
p1<br />
α v p2<br />
α v<br />
z1 + + = z2<br />
+ + + ΔH<br />
ρ g 2g<br />
ρ g 2g<br />
gdje su:<br />
tr<br />
z 1 , z 2 - visine položaja točaka 1 i 2 s obzirom na referentnu ravninu, [m],<br />
p 1 , p 2 - tlakovi u istim točkama, [N m -2 ],<br />
g - ubrzanje polja sile teže, [m s -2 ],<br />
ρ -gustoća mase vode, [kg m -3 ],<br />
α - Coriolisov koeficijent, [1], (α = 1.0),<br />
v - (srednja profilska) brzina vode u cijevi, [m s -1 ],<br />
ΔH tr<br />
(1.9-04)<br />
- hidraulički (tlačni) gubici zbog otpora trenja (linijski gubici) na dionici između promatranih<br />
točaka, [m].<br />
Visinski oblik ove jednadžbe prikazan je na slici 1.9::12.
Slika 1.9::12 Grafički prikaz Bernoullijeve jednadžbe za ustaljeno strujanje realne tekućine u cijevi<br />
Dakle, gornjom jednadžbom nisu uzeti u obzir lokalni gubici. Ovakav pristup je kod hidrauličkog<br />
proračuna vodovodne mreže uobičajen zbog prevladavanja linijskih gubitaka nad lokalnim, kao<br />
posljedica znatne duljine vodovodne mreže.<br />
Hidraulički gubici, ΔH = ΔH tr , obično su definirani Darcy – Weisbachovom (1845) jednadžbom:<br />
2<br />
L v<br />
Δ H = ΔH<br />
tr = λ<br />
(1.9-05)<br />
D 2g
gdje su, uz prethodne oznake:<br />
λ - koeficijent otpora tečenju zbog trenja, [1],<br />
L - duljina dionice, [m].<br />
Vrijednost koeficijenta λ je u turbulentno prijelaznom režimu definirana Colebrook – Whiteovom<br />
jednadžbom:<br />
1 ⎛ ε D 2.<br />
51 ⎞<br />
= − 2 log ⎜ + ⎟<br />
λ ⎝ 3.<br />
71 Re λ ⎠<br />
gdje su:<br />
ε - apsolutna hrapavost, [mm],<br />
Re - Reynoldsov broj, [1], definiran izrazom:<br />
(1.9-06)<br />
v D<br />
Re =<br />
ν<br />
(1.9-07)<br />
gdje je ν [m 2 s -1 ] kinematički koeficijent viskoznosti vode.
Prema tome, za određivanje koeficijenta λ potrebno je znati i iznos apsolutne hrapavosti unutarnjih<br />
stijenki cijevi, ε.<br />
Ove su vrijednosti s obzirom na vrstu vodovodnih cijevi prikazane u tablici 1.9::I.<br />
Vrsta cijevi<br />
Lijevano željezne<br />
Čelične<br />
Azbest cementne<br />
Armiranobetonske<br />
Plastične<br />
Apsolutna hrapavost<br />
ε<br />
[mm]<br />
0.1 do 0.4<br />
0.04 do 0.05<br />
0.03 do 0.05<br />
0.04 do 0.25<br />
0.007 do 0.01<br />
Tablica 1.9::I Apsolutna hrapavost vodovodnih cijevi
Dijeljenjem izraza 1.9-05 s duljinom dionice, L, dobijemo hidraulički pad, I ε [1], koji je jednak<br />
piezometarskom padu, I [1]:<br />
ΔH<br />
I =<br />
L<br />
tr<br />
2<br />
λ v<br />
=<br />
D 2g<br />
(1.9-08)<br />
Budući da se kod vodovodnih mreža koriste okrugle cijevi čija je protjecajna površina, A [m 2 ],<br />
definirana izrazom:<br />
2<br />
D π<br />
A = (1.9-09)<br />
4<br />
uz izraz za protok:<br />
Q = v A<br />
izraz 1.9-08 prelazi u oblik:<br />
2<br />
16 Q<br />
Q<br />
I = λ = 0.<br />
0826λ<br />
2 2<br />
π 2 g D<br />
D<br />
2<br />
5<br />
(1.9-10)<br />
(1.9-11)<br />
Prema tome, hidraulički proračun promatrane dionice vodovodne mreže poznate duljine i vrste<br />
cijevi svodi se na određivanje slijedeća tri parametara:
(i) za zadani protok, Q, i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti piezometarski pad, I,<br />
(ii) za zadani piezometarski pad, I, i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti protok, Q,<br />
(iii) za zadani piezometarski pad, I i protok, Q, treba odrediti unutarnji promjer cjevovoda, D.<br />
Da bi se izbjeglo učestalo računanje po prethodnim izrazima i tako olakšao hidraulički proračun<br />
vodovodne mreže, za praktične su potrebe publicirane tablice i nomogrami za određivanje<br />
parametara, I, Q i D.<br />
U tablici 1.9::II prikazan je izvadak vrijednosti ovih hidrauličkih parametara za cijevi s apsolutnom<br />
hrapavošću, ε = 0.1 [mm], što prema tablica 1.9::I odgovara lijevano željeznim cijevima.<br />
Uz spomenute parametre I, Q, i D može se očitati i brzina, v.<br />
Za vrijednosti između tabeliranih zadovoljava linearna interpolacija.<br />
Na slici 1.9::13 prikazan je nomogram za određivanje hidrauličkih parametara, također za cijevi s<br />
apsolutnom hrapavošću, ε = 0.1 [mm].<br />
Istaknimo da su tablica i nomogram načinjeni s vrijednošću kinematičkog koeficijenta viskoznosti,<br />
ν = 1.308 [m 2 s -1 ], što odgovara temperaturi vode, T = 10 [˚C].
Tablica 1.9::II Izvadak vrijednosti<br />
hidrauličkih parametara za okrugle cijevi
Slika 1.9::13 Nomogram hidrauličkih parametara za okrugle cijevi
Hidraulički proračun distributivne mreže, koja za razliku od magistralnih cjevovoda sadrži i usputnu<br />
potrošnju, karakteriziraju određene posebnosti uvjetovane shemom razdjelne vodovodne mreže.<br />
Postoje dvije osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža, slika 1.9::14:<br />
(a) shema granate mreže,<br />
(b) shema prstenaste mreže.<br />
Slika 1.9::14 Osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža<br />
(a) granata; (b) prstenasta<br />
V – vodosprema (ili crpna stanica); 1 – glavni opskrbni cjevovod; 2 – razdjelna mreža; X – oznaka čvora
(a) Granatu mrežu karakterizira tečenje samo u jednom smjeru, od vodospreme prema<br />
potrošačima.<br />
U hidrauličkom pogledu prednost je ovakve mreže što su podloge za njen proračun jednoznačno<br />
određene.<br />
Mane su joj sadržane u većim tlačnim gubicima i pojavi ustajale vode na mnogobrojnim krajevima,<br />
te naročito u prekidu dotoka u slučaju kvara za sve potrošače iza mjesta kvara.<br />
(b) Prstenasta mreža u svakoj točki može biti napajana barem iz dva smjera, pošto su krajevi<br />
cjevovoda međusobno spojeni.<br />
Ovo znatno povećava pogonsku sigurnost, jer se u slučaju kvara na cjevovodu može isključiti<br />
relativno usko područje potrošača. Prednost je prstenaste mreže i znatno prilagođavanje<br />
oscilacijama u potrošnji, te ublažavanju fenomena vodnog udara.<br />
Mana je ove mreže, spram granate, veća ukupna duljina i nedefiniranost raspodjele protoka u<br />
mreži.<br />
Neovisno o shemi mreže, zbog postojanja mnoštva lokalnih kućnih priključaka vrlo je teško<br />
definirati stvarno stanje protoka između dva čvora, gdje se pod čvorom podrazumijeva mjesto<br />
razdvajanja cjevovoda.
Zato se kod hidrauličkog proračuna mreže koristi pojednostavljena shema, pretpostavljajući da se<br />
voda ravnomjerno distribuira po njenoj duljini, tako da je protok koji teče promatranom dionicom<br />
proporcionalan duljini dionice.<br />
Sukladno ovakvoj pretpostavci uvodi se pojam specifičnog protoka, q [l s -1 m -1 ], kao protoka koji<br />
propada jednom metru dužnom mreže. Ovaj je protok definiran izrazom:<br />
q<br />
q<br />
∑ =<br />
l<br />
max = i n<br />
Li<br />
i=<br />
1<br />
gdje su:<br />
(1.9-12)<br />
q ‘ max - najveći mjerodavni satni protok mrežom, [l s-1 ], oduzimajući potrošače čija je potrošnja<br />
L i<br />
koncentrirana u pojedinim čvorovima.<br />
- duljina i – te dionice razdjelne vodovodne mreže, [m],<br />
n - broj dionica, [1].<br />
Prema tome, i – toj dionici, duljine L i , pripada vlastiti protok, q v,i [l s -1 ]:<br />
q = q L<br />
v,<br />
i i<br />
(1.9-13)
Ukupan protok, q u,i [l s -1 ], i – te dionice jednak je zbroju vlastitog, q v,i , i tranzitnog protoka, q t,i ,<br />
dakle:<br />
q u,<br />
i qv,<br />
i + qt,<br />
i<br />
= (1.9-14)<br />
Kod proračuna vodovodnih mreža problem se obično svodi na određivanje unutarnjih promjera i<br />
raspoloživih tlakova za dionice kojima je poznata duljina i protok.<br />
Vrijednost unutarnjeg promjera, D, kao pretežno ekonomske kategorije, može se u funkciji<br />
ukupnog protoka očitati sa slike 1.9::15. Ove vrijednosti promjera odgovaraju brzinama tečenja od<br />
0.75 [m s -1 ], za najmanje promjere i protoke, do 1.5 [m s -1 ], za najveće promjere i protoke.<br />
Slika 1.9::15 Dijagram ovisnosti unutarnjeg promjera cjevovoda i protoka
Prilikom hidrauličkog proračuna vodovodne mreže potrebno je voditi računa i o minimalno i<br />
maksimalno dopuštenim tlakovima u mreži.<br />
Minimalni tlak treba osigurati u satu najveće potrošnje na najvišim izljevnim mjestima u zgradama.<br />
Najčešće je reguliran propisima ili preporukama i obično iznosi 0.5 do 1.0 [bara], ovisno o vrsti<br />
objekta.<br />
Maksimalni tlak se odnosi na najnižu dopuštenu vrijednost hidrostatičkog tlaka u najnižim točkama<br />
vodovodne mreže. Obično iznosi 8 [bara], a ponekad i manje (6 [bara]). Mogući su i drugi tlakovi,<br />
ovisno o karakteristikama vodovodne mreže, prvenstveno otpornosti (vrsti) cijevi i ugrađenih<br />
uređaja.<br />
(1) Hidraulički proračun granate mreže. U granatoj mreži, u uvjetima njenog napajanja s jednog<br />
kraja (rezervoara, crpke) voda se može do priključnog mjesta dovoditi samo s jedne strane. Zbog<br />
toga svojstva granate mreže, mogu se kod protoka zadanih u krajnjim dionicama mreže, idući od<br />
tih dionica ka početku mreže (uzvodno), odrediti protoci svih preostalih dionica jedinim mogućim<br />
načinom.<br />
Drugim riječima, sukladno izrazu 1.9-14, protok u pojedinim dionicama vodovodne mreže jednak je<br />
zbroju vlastite potrošnje duž promatrane dionice i protjecajne (tranzitne) količine za “nizvodne”<br />
dionice, uključujući i koncentriranu potrošnju, q x , u “nizvodnim” čvorovima, te požarne količine, q p ,<br />
(točka 1.3-1).<br />
Postupak je shematski prikazan na slici 1.9::16.
Slika 1.9::16 Shema hidrauličkog proračuna granate mreže<br />
Primjer definiranja mjerodavnog (računskog) protoka, Q i , pojedinih dionica:<br />
(a) dionica 4 – 5<br />
Q +<br />
4 −5 = qv,<br />
4−5<br />
+ q p = q L4−5<br />
q p<br />
(1.9-15)<br />
(b) dionica 4 – 4A<br />
Q + q<br />
4 −4 A = qv,<br />
4−4<br />
A + q p = q L4−4<br />
A<br />
(c) dionica 3 – 4<br />
Q3− 4 = qv<br />
, 3−4<br />
+ qt,<br />
3−4<br />
+ q4<br />
+ q p<br />
= q L3−4<br />
+ q L4−5<br />
+ q L4−4<br />
A + q4<br />
+ q p<br />
p<br />
, itd...<br />
(1.9-16)<br />
(1.9-17)
Prikazana metodologija definiranja mjerodavnih protoka neminovno sugerira dvije stvari.<br />
Prvo, ovakvo definiranje mjerodavnog protoka implicite uključuje pretpostavku istodobnosti<br />
maksimalne satne potrošnje za kućanske i industrijske potrebe te za gašenje požara, uz sasvim<br />
opravdano pitanje veličine vjerojatnosti istodobnosti maksimalne satne potrošnje za kućanske i<br />
industrijske potrebe te za gašenje požara.<br />
Međutim, ova je metodologija definiranja mjerodavnih protoka u praksi često prihvaćena, budući<br />
da se nalazi na strani sigurnosti.<br />
Jedino se za “slijepe” dionice (dionice 4 – 5, 4 – 4A, 3 – 3A, 2 – 2A i 1 – 1A na slici 1.9::16) za<br />
slučajeve kada je q v,i < q p , uzima Q i = q p ( a ne Q i = q v,i + q p ).<br />
Drugo, kod naselja kod kojih s obzirom na broj stanovnika, N k , konačne faze razvoja treba<br />
predvidjeti više istovremenih požara, pitanje su lokacije odnosno prostorna distribucija njihove<br />
moguće pojave, tj. da li se možda svi požari, s obzirom na eventualno dostatnu duljinu neke<br />
dionice, mogu javiti baš na toj dionici (npr. dionica 2 – 3, slika 1.9::16), ili i na susjednoj dionici<br />
(npr. dionica 1 – 2) ili pak i na sasvim udaljenoj (npr. dionica 4 – 5).
Time je očito da se u konačnosti vodovodnih mreža mora hidraulički proračunati za više slučajeva<br />
koji se ocijene realnima, kako bi se našao kritičan, odnosno mjerodavan.<br />
Pri tome je, dakako, neosporna činjenica da treba respektirati mogućnost pojave požara u<br />
najudaljenijim i najvišim točkama mjesta potrošnje od crpke ili rezervoara.<br />
Treba također napomenuti da po prestanku požara potrošenu količinu vode iz rezervoara treba<br />
popuniti u roku od 24 [h].<br />
Nakon toga, kada su definirani mjerodavni protoci svih dionica mreže, mogu se za njih odrediti<br />
promjeri cjevovoda i tlačni gubici.<br />
(2) Hidraulički proračun prstenaste mreže obično je temeljen na jednom od slijedeća tri postupka:<br />
(1) postupak ekvivalentnih cjevovoda,<br />
(2) postupak presijecanja,<br />
(3) Crossov postupak (1936).<br />
U praksi je najčešća primjena Crossovog (iterativnog) postupka.<br />
Ovdje se neće iznositi metodologija hidrauličkog proračuna prstenastih mreža. U primjeni se<br />
najčešće koriste računalni programski paketi s različitim komercijalnim pristupima kao npr.<br />
EPANET, WATER CAD, MIKE i drugi.
<strong>1.9.</strong>3. OBLIKOVNI KOMADI<br />
Prilikom projektiranja i izvedbe vodoopskrbne mreže potrebno je svladati česte promjene pravca,<br />
profila i vrste spojeva, te izvesti grananje cijevnih vodova.<br />
Ove se zadaće svladavaju posebnim komadima koje zovemo oblikovni ili fasonski komadi.<br />
Fasonski komadi se najčešće proizvode tvornički od lijevanog željeza, rjeđe od drugih materijala<br />
(čelika, azbest cementa ili plastike). Spojnice su s naglavkom, s prirubnicom i kombinirano.<br />
Proizvode se istih osobina, osim duljina, kao i cijevi.<br />
Vrste, veličina, sheme i oznake oblikovnih komada su standardizirane.<br />
U tablici 1.9::III prikazane su sheme i oznake nekih lijevano željeznih fasonskih komada. Oznake<br />
su prema Njemačkom industrijskom standardu (Deutsche Industrie Norm – DIN).
Tablica 1.9::III Sheme i oznake (prema DIN-u) nekih lijevano željeznih fasonskih komada<br />
U praksi se može ukazati potreba i za nestandardiziranim fasonskim komadima. Njih treba<br />
posebno naručiti, zbog čega su skuplji, rok isporuke je dulji pa ih treba maksimalno izbjegavati.
<strong>1.9.</strong>4. VODOVODNE ARMATURE<br />
Vodoopskrbna mreža također sadrži i različite uređaje koji služe za njeno ispravno funkcioniranje,<br />
upravljanje i održavanje.<br />
Ovi se uređaji općim imenom zovu vodovodne armature. Izvode se od lijevanog željeza i čelika,<br />
istih nazivnih promjera i tlakova kao i vodovodne cijevi.<br />
Generalno postoje tri vrste armatura:<br />
(1) armature za zatvaranje i regulaciju,<br />
(2) armature za uzimanje vode,<br />
(3) zaštitne armature.<br />
(1) Armature za zatvaranje i regulaciju predstavljaju zasuni, koji se obavezno postavljaju na svim<br />
vodoopskrbnim ograncima i na ravnim potezima na udaljenosti od 300 do 500 [m].<br />
Najrasprostranjenija je primjena (a) klinastih, (b) prstenastih (EV) i (c) leptirastih zasuna.<br />
Na slici 1.9::17 prikazan je prstenasti zasun.
Slika 1.9:17 Prstenasti zasun<br />
Radi ublaženja vodnog udara u mreži, svi su zasuni temeljeni na načelu postupnog zatvaranja.<br />
(2) Armature za uzimanje vode jesu:<br />
(a) hidranti (nadzemni i podzemni),<br />
(b) javni zdenci.<br />
(a) Hidranti, slika 1.9::18(a1) i (a2) služe za uzimanje vode za gašenje požara (požarni hidranti),<br />
pranje ulica, polijevanje javnih zelenih površina, ispiranje mreže i sl. Postavljaju se na razmaku do<br />
150 [m] (naizmjenično s obje strane ceste), a u naseljima sa samostojećim obiteljskim kućama do<br />
300 [m].
(b) Javni zdenci, slika 1.9::18(b), služe za uzimanje pitke vode na javnim mjestima.<br />
(3) Zaštitnim armaturama pripadaju:<br />
(a) odzračni ventili,<br />
(b) povratni ventili,<br />
(c) usisne košare,<br />
(d) žablji poklopci,<br />
(e) muljni ispusti, itd.<br />
Slika 1.9::18 Armature za uzimanje vode<br />
(a1) nadzemni hidrant; (a2) podzemni hidrant; (b) javni zdenac
Slika 1.9::18 Zaštitne armature<br />
(a) odzračni ventil; (b) povratni ventil; (c) usisna košara; (d) žablji poklopac<br />
(a) Odzračni ventili, slika 1.9::18(a), ugrađuju se na visokim prijevojnim točkama mreže radi<br />
automatskog ispuštanja zraka koji se u njima skuplja.<br />
(b) Povratni ventili, slika 1.9::18(b), osiguravaju strujanje vode u cjevovodu samo u jednom smjeru.<br />
(c) Usisne košare, slika 1.9::18(c), sprječavaju ulaženje većih stranih tijela u usisne cijevi.<br />
(d) Žablji poklopci, slika 1.9::18(d), služe za sprječavanje povratnog strujanja i ulaženja stranih<br />
tijela u cjevovod.<br />
(e) Muljni ispusti su uređaji za ispuštanje vode i mulja na niskim točkama mreže.
Radi omogućavanja pristupa i zaštite, u pravilu se sve vodovodne armature s pripadnim fasonskim<br />
komadima smještaju unutra posebnih okana.<br />
Veličine okana ovise o dimenzijama cijevi, fasonskih komada i armatura koji se u njih ugrađuju, te<br />
usvojenoj dubini polaganja cijevi.<br />
Pretežno se izvode od armiranog betona, na licu mjesta ili montažno, okruglog i poligonalnog<br />
(pravokutnog ili kvadratnog) tlocrta.<br />
Prema vrsti armature koja je u njih ugrađena, okna se specificiraju kao npr. zasunska okna,<br />
odzračna okna, okna muljnog ispusta, vodomjerna okna i sl.<br />
Na slici 1.9::19 prikazano je pravokutno armiranobetonsko zasunsko okno.<br />
Slika 1.9::19 Pravokutno armiranobetonsko zasunsko okno<br />
1 – podložni (betonski) blok; 2 – TT komad; 3 – zasuni; 4 – FF komad; 5 – tipske metalne stupaljke; 6 – tipski poklopac
<strong>1.9.</strong>5. UGRADNJA, ISPITIVANJE I DEZINFEKCIJA CJEVOVODA<br />
(1) Ugradnja cjevovoda. Jedan od osnovnih parametara ugradnje cijevi je dubina ugradnje, koja<br />
ovisi o (a) dubini smrzavanja, (b) vanjskom opterećenju (najčešće prometnom), (c) vanjskom<br />
zagrijavanju i (d) temperaturi vode u cijevi.<br />
Kao zaštita od smrzavanja smatra se za naše kontinentalne prilike dovoljnim ugradnja dubine<br />
1.0 [m], mjereno od tjemena cijevi.<br />
Ovu je dubinu potrebno provjeriti i za slučaj vanjskog opterećenja cjevovoda.<br />
Radi zaštite od zagrijavanja, dubina ugradnje ne bi trebala biti manja od 0.5 [m], također mjereno<br />
od tjemena cijevi.<br />
Dubina ugradnje cjevovoda, usvojena za konkretan slučaj, približno je jednaka za čitavu mrežu pa<br />
vodovodne linije praktički slijede liniju terena.<br />
Prilikom ugradnje cjevovoda nije dovoljno voditi brigu samo o dubini polaganja cijevi u rovu, već i o<br />
potrebi izvedbe posteljice i nadsloja, slika 1.9::20.
Slika 1.9::20 Normalni poprečni presjek rova<br />
1 – pješčano – šljunčani temeljni sloj; 2 – pješčani izravnavajući sloj; 3 – cijev; 4 – zemljani ili šljunčani zasip;<br />
5 – materijal od iskopa.<br />
Naime, na dnu rova mogu nakon iskopa mjestimice zaostati koncentrirane neravnine i krupniji<br />
komadi, npr. lomljenog kamena, pa bi izravno polaganje cijevi na takvu podlogu moglo nakon<br />
zatrpavanja izazvati lokalnu koncentraciju naprezanja, a time i mogućnost oštećenja ili loma cijevi.<br />
Stoga se radi poravnanja dna rova najprije nasipa pješčano – šljunčani temeljni sloj, s veličinom<br />
zrna do 30 [mm], i ravnomjerno izvrši njegovo zbijanje po cijeloj duljini rova tako da debljina<br />
zbijenog temeljnog sloja iznosi oko 10 [cm]. Za cijevi manjih promjera (≈ D < 500 [mm]) dozvoljena<br />
je i manja debljina temeljnog sloja, ali je onda obavezna i upotreba sitnijih frakcija. Na temeljni sloj<br />
se potom nasipa oko 5 [cm] pješčanog izravnavajućeg sloja u kojemu cijev prilikom ugradnje sama<br />
oblikuje ležište.<br />
Temeljni i izravnavajući sloj čine posteljicu.
Nakon polaganja cijevi provodi se njezino zatrpavanje zemljanim ili šljunčanim mmaterijalom u<br />
horizontalnim slojevima debljine do 30 [cm], kako bi se istovremeno sa zatrpavanjem obavilo i<br />
zbijanje zasipa. Kada visina zatrpavanja dosegne 30 [cm] iznad tjemena cijevi, preostali dio rova<br />
do površine (terena) može se, također uz zbijanje, zasuti materijalom od iskopa.<br />
U slučaju znatnog iznosa vanjskog opterećenja potrebno je izvesti dodatnu zaštitu cjevovoda, npr.<br />
oblaganjem betonom ili ugradnjom cjevovoda u armiranobetonske sanduke.<br />
Osim dubine, važan parametar ugradnje cjevovoda je širina rova, B r [m], koju je potrebno osigurati<br />
radi mogućnosti ugradnje cijevi i izvedbe spojeva u rovu.<br />
Potrebna širina rova ovisi o promjeru cijevi, tablica 1.9::IV.<br />
Tablica 1.9::IV Potrebna širina rova
Također, temeljem zakona održanja količine gibanja, na mjestima horizontalnih i vertikalnih<br />
lomova trase, grananja i krajeva slijepih dionica cjevovoda pojavljuje se sila tlaka s tendencijom<br />
kidanja spojeva i fasonskih komada, slika 1.9::21.<br />
Slika 1.9:21 Djelovanje sile tlaka<br />
(a) na koljeno, (b) na račvu; (c) na završetak cijevi<br />
Radi toga je potrebno posebno osiguranje takvih mjesta na trasi cjevovoda, što se postiže<br />
izvedbom uporišnih blokova.<br />
Ovi se blokovi najčešće izvode kao betonski masivi. Na slici 1.9::22(a) prikazan je primjer<br />
konstrukcije betonskog uporišnog bloka za osiguranje cjevovoda u horizontalnoj krivini, a na slici<br />
4.9::22(b) za osiguranje u vertikalnoj krivini (za djelovanje sile tlaka prema gore).
Slika 1.9:22 Uporišni betonski blokovi<br />
(a) u horizontalnoj krivini; (b) u vertikalnoj krivini<br />
1 – betonski blok; 2 – tucanička ili šljunčana posteljica; 3 – steznici; 4 – sidra; 5 – čelična ogrlica<br />
Potreba za izvedbom uporišnih blokova je utoliko izraženija koliko se radi o većim promjerima<br />
cjevovoda (D > 400 [mm]).
Kod ugradnje vodoopskrbnih cjevovoda potrebno je sagledati i njihov međuodnos s ostalim<br />
infrastrukturnim elementima gradske ulice, slike 1.9::23.<br />
Slika 1.9:23 Primjer rasporeda cijevi u poprečnom presjeku ulice<br />
I – prometni dio ulice; II – nogostupi; III – zeleni pojasevi<br />
1 – glavni vodoopskrbni cjevovod; 2 – razdjelni vodoopskrbni cjevovod; 3 – kanalizacijski kolektor; 4 – plinovod; 5 – toplovod;<br />
6 – kablovi visokog napona; 7 – kablovi niskog napona; 8 – kablovi javne rasvjete<br />
U velikom gradovima s mnoštvom cijevnih infrastrukturnih vodova različite namjene često se<br />
izvode posebni prohodni tuneli, slika 1.9::24, koji omogućuju brz pristup i obavljanje popravaka<br />
bez raskopavanja rova. Ovakav tip rješenja je naročito čest kod mostova.
Slika 1.9:24 Prohodni tunel<br />
1 – vodovi pod naponom; 2 – ptt vodovi; 3 – plinovod; 4 – toplovod; 5 – vodovod; 6 – kanalizacija<br />
(2) Ispitivanje cjevovoda. Prije puštanja u pogon cjelokupna se vodovodna mreža ispituje na<br />
čvrstoću i vodonepropusnost tzv. tlačnom probom.<br />
Prije potpunog zatrpavanja rova postepeno se ispituju pojedine dionice mreže, kako bi se u slučaju<br />
potrebe popravaka lakše detektiralo mjesto kvara i ne bi morala raskopavati cjelokupna mreža.<br />
Vremensko trajanje ispitivanja i veličina ispitnog tlaka propisani su za pojedine vrste cijevi.<br />
(3) Dezinfekcija cjevovoda. Nova ili rekonstruirana vodovodna mreža mora se prije upotrebe<br />
podvrći dezinfekciji. Ovo se provodi tako da se dionice pune vodom koja sadrži 20 do 30 [mg]<br />
klora na litru vode. Kloriranje traje minimum 24 [h], a nakon toka se vodovodna mreža ispere<br />
čistom vodom.
<strong>1.9.</strong>6. PRIKAZIVANJE <strong>VODOOPSKRBNE</strong> <strong>MREŽE</strong> U PROJEKTU<br />
Vodoopskrbna mreža se u projektu prikazuje:<br />
(1) situacijskim planom,<br />
(2) uzdužnim profilima cjevovoda,<br />
(3) karakterističnim normalnim presjecima cjevovoda (za glavne i izvedbene projekte).<br />
(1) Situacijski plan vodovodne mreže crta se na kotiranom situacijskom planu vodoopskrbnog<br />
područja (s izohipsama). U njega se unose:<br />
(a) trase cjevovoda,<br />
(b) brojevi čvorova (stalnih točaka),<br />
(c) dimenzije profila i vrste cijevi za svaku dionicu između dva čvora,<br />
(d) oznake i brojevi pojedinih grupa objekata na mreži (npr. zasunskih okana – ZO1, ZO2, ...,<br />
crpnih stanica – CS1, CS2, ...).<br />
(e) posebni objekti na mreži (prijelazi preko rijeka i ispod željezničkih pruga, osiguranje<br />
cjevovoda),<br />
(f) stacionaža.
Situacijski plan se obično crta na kartama mjerila 1:2500 do 1:5000 za studije i idejne projekte, a<br />
1:500 do 1:1000 za glavne i izvedbene projekte.<br />
Na posebnim se listovima crtaju sheme čvorova s fasonskim komadima i vodovodnim<br />
armaturama. Svaki čvor je obilježen istim brojem kao na situacijskom planu i na isti način je<br />
orijentiran.<br />
(2) Uzdužni profili se crtaju za svaki cjevovod na posebno snimljenim uzdužnim profilima po trasi<br />
ugradnje cijevi. U njima trebaju biti upisani i ucrtani:<br />
(a) brojevi čvorova (stalnih točaka) iz situacijskog plana,<br />
(b) dimenzije profila i vrste cijevi po dionicama iz situacijskog plana,<br />
(c) oznake i brojevi pojedine grupe objekata na mreži iz situacijskog plana,<br />
(d) posebni objekti na mreži iz situacijskog plana,<br />
(e) duljina dionice s nagibom dna rova i taj nagib u [‰],<br />
(f) kote dna rova u [m n.m.] na prijelomima dna rova,<br />
(g) kote terena u [m n. m.], na prijelomima terena,<br />
(h) dubine iskopa u [m], na prijelomima dna rova,<br />
(i) piezometarske kote u [m n.m.] i linije s iznosima piezometarskog pada u [‰].<br />
(j) razmak profila u [m], na prijelomima pod (f) do (h),<br />
(k) stacionaža.
Kod crtanja uzdužnih profila obično se uzima isto mjerilo za duljine u kojem je izrađen i situacijski<br />
plan, a za visine se najčešće odabire mjerilo 1:100.<br />
(3) Karakteristični normalni presjeci obično se crtaju u mjerilu 1:5 do 1:50 (1:100), ovisno o<br />
dimenzijama profila i dubini iskopa. U njih se unosi:<br />
(a) geometrija rova (širina, dubina i nagib stijenki),<br />
(b) dimenzija profila i vrsta cijevi,<br />
(c) dimenzija i struktura posteljice, zasipa do 30 [cm] iznad tjemena cijevi (ili zaštite cijevi) i<br />
nadsloja.