طراحی مخزن

طراحی مخزن برای تداوم آبرسانی در یک منطقه باید به صورت کاملا حرفه ای انجام شود. برای دریافت خدمت طراحی مخزن ، می توانید با طراحان مورد اطمینان عمران مدرن به صورت مستقیم در ارتباط باشید. همچنین می توانید برای دریافت مشاوره برای دریافت خدمات، متناسب با پروژه خود، با عمران مدرن تماس حاصل کنید.

اهمیت طراحی مخزن

مخازن در شبکه آبرسانی مناطق شهری و روستایی نقش مهمی ایفا می کنند. با توجه به این موضوع طراحی مخزن باید به صورت مناسبی انجام شود، تا مخزن مانع ایجاد مشکل در آبرسانی، در زمان تغییرات تقاضای آب در شبکه شود. همچنین مخزن در زمان کاهش نوسانات فشار آب در شبکه، از ایجاد مشکل در توزیع آب جلوگیری کند. علاوه بر آن، مخزن باید عملکرد مناسبی در ذخیره و فراهم نمودن آب لازم برای اطفای حریق در شرایط اضطراری، استمرار آبرسانی در زمان قطع برق و سایر حوادث غیرمترقبه داشته باشد. طراحی مخزن باید به گونه ای باشد که از آلودگی آب جلوگیری نماید.

ساخت مخازن جدید ذخیره آب آشامیدنی، برای پاسخ گویی به نیاز مصرف کنندگان در مناطق مختلف، به دلیل افزایش جمعیت، توسعه شهرها و تغییر سبک زندگی افراد انجام می شود. مخازن آب از جمله زیرساخت های کشور هستند. بنابراین طراحی مخزن در مناطق مختلف باید به نحوی هماهنگ و بر اساس آخرین استاندارهای طراحی تدوین شده باشد. این مخازن باید در شرایط گوناگون به صورت بی وقفه سرویس دهی کنند.

طراحی مخزن باید برای شرایط محیطی سخت و موارد ویژه سرویس دهی انجام شود. به علاوه در طراحی مخازن باید این نکته لحاظ شود که مخزن تحت بارهای متفاوتی قرار می گیرد. بارهای وارد بر مخزن شامل بارهای مرده و زنده معمولی به علاوه نیروهای هیدرودینامیکی به علت وجود آب یا سایر مایعات درون مخزن است.

در مخازن بتنی، برای طراحی مخزن باید این نکته لحاظ شود که پر و خالی شدن مداوم مخزن، باعث تر و خشک شدن مداوم بتن می شود. این شرایط سختی را برای بتن ایجاد می کند و باید مدنظر طراح باشد. تمام مخازن باید در قبال ترشح و گریز مایعات مقاوم باشند. در نهایت، بتن انتخابی طراح باید بتنی بدون تخلخل، با ماندگاری بالا، تغییرشکل های بسیار محدود و سطحی غیرقابل نفوذ باشد تا مخزن در شرایط ویژه مصرف هم کارآمد باشد. 

کنترل نشتی بسیار حائز اهمیت است. اگر مخزن دفن شده باشد، نشتی باعث نفوذ آب به سفره آب زیرزمینی و آلودگی آن می شود. اگر مخزن مدفون نباشد، نشت از مخزن می تواند باعث آلودگی آب سطحی شود. علاوه بر ایجاد آلودگی، آب به هدر می رود و ماندگاری سازه نیز کم می شود. بنابراین نیاز است احتمال نشتی حتما در زمان طراحی مخزن بررسی و کنترل شود.

انواع مخازن مورد استفاده

در طراحی مخزن ، بر حسب مصالح مورد استفاده، مخزن با مصالح فلزی، بتنی یا پلیمری طراحی می شود. مخازن با توجه به ارتفاع مخزن طراحی شده نسبت به تراز زمین، طبقه بندی می شوند. مخازن فلزی یا بتنی هوایی برای ایجاد فشار مناسب در شبکه روی پایه های قاب بندی شده یا پایه یکپارچه ساخته می شوند. علت طراحی مخزن هوایی، نبود زمین طبیعی مرتفع در منطقه تحت پوشش شبکه آب است. حجم مخازن بتنی هوایی معمولا محدود است و براساس نیاز شبکه تامین می شود.

طراحی مخزن بتنی زمینی برای ذخیره آب تصفیه نشده یا بهداشتی، متعادل کردن فشار، مکش تلمبه خانه، تامین فشار شبکه و غیره انجام می شود. با توجه به مباحث پدافند غیرعامل و نظر معماران و طراحان، مخازن بتنی زمینی به سه صورت ممکن است ساخته شوند، به صورت مدفون، نیمه مدفون یا نمایان.

طراحی مخزن آب بتنی اکثرا به شکل استوانه ای یا مکعب مستطیلی انجام می شود. مخزن استوانه ای نسبت به مخزن مکعب مستطیلی کاربرد بیشتری دارد. مخازن در مناطقی که در آن شرایط باربری خاک مساعد است، به صورت کاسه ای هم قابل طراحی هستند. مخازن کروی هم می توانند به جای یک مخزن بزرگ، به صورت دو مخزن با حجم مساوی در کنار هم یا جدا از هم طراحی شوند.

مخازن پلیمری مانند مخازن پلی اتیلنی، به صورت آماده در کارخانه تولید می شوند و معمولا برای مصارف خانگی کاربرد دارند. حمل این مخازن آسان است. علاوه بر سبکی و حمل آسان، این مصالح ضدخوردگی، انعطاف پذیر و دارای عمر طولانی هستند.

طراحی مخزن فلزی برای نگهداری مایعات یا گازها(مخازن تحت فشار) انجام می شود. مخازن فلزی معمولا از فولاد، استیل یا ورق گالوانیزه ساخته می شوند. این مخازن به شکل استوانه عمودی، استوانه افقی، بالا باز و بالا بسته، ته صاف، پایین مخروطی، پایین قیفی شکل و زیرپله ای ساخته می شوند. مخازن فلزی برای نگهداری انواع مواد شیمیایی، مایعات، نفت و غیره ساخته می شوند. این مخازن نیز به صورت مدفون یا نمایان طراحی می شوند. اگر مخزن فلزی برای نگهداری مواد شیمیایی و سمی استفاده شود، جلوگیری از نشت و کنترل آن، بسیار بیشتر حائز اهمیت است.

ضوابط طراحی مخزن

برای شروع طراحی مخزن ، نیاز است اطلاعات کامل زمین شناسی، مکانیک خاک و لزره خیزی منطقه در اختیار طراح قرار گیرد. برای طراحی پی نیز شرایطی از قبیل: نشست، نشست غیریکنواخت، ظرفیت باربری، اثرات خورندگی ناشی از آب و خاک، سطح آب زیرزمینی، روانگرایی، فشار جانبی، ضریب عکس العمل افقی و قائم خاک و سایر پارامترهای خاک باید در اختیار طراح قرار گیرد.

طراحی مخزن آب بتنی، ممکن است با سقف و یا بدون سقف انجام شود. مخازن آب آشامیدنی باید مسـقف و غیرقابـل نفـوذ باشـند. مخازن بدون سقف اکثراً در تصفیه خانه برای حوضچه های تـه نشـینی، برای اسـتخرهای شـنا و برای ذخیـره سازی آب کشـاورزی استفاده می شوند.

برای طراحی سقف مخازن ، می توان یکی از سیستم های دال تخت قارچی یا  تیردال را انتخاب نمود. با توجه به خصوصیات سازه ای و شرایط لازم برای سقف مخازن، دال تخت قارچی نسبت به تیردال، متداول تر است.

در طراحی مخزن بتنی زمینی، سیستم سازه ای دیوار مخزن، برحسب وجود درزهای انبساط قائم در دیوار، به صورت یکپارچه یا غیریکپارچه انتخاب می شود. در سیستم یکپارچه از دو مدل دال دو طرفه استفاده می شود: دال دوطرفه که متکی بر سه لبه است و در لبه ی فوقانی آزاد است(وضعیت اتکایی ممکن است لولایی یا گیردار باشـد). در این حالت دیوارها علاوه بر لنگر خمشی، تحت کشش در امتداد طولی نیز قرار دارند. دال دوطرفه که متکی بر چهار لبه است(وضعیت اتکایی ممکن است لولایی یا گیردار باشـد). در ایـن حالـت دیوارهـا علاوه بر لنگر خمشی، تحت کشش در امتداد طولی و فشار در امتداد قائم نیز قرار دارند.

در طراحی مخزن بتنی زمینی با دیوار غیریکپارچه نیز دو حالت امکان پذیر است. حالت اول استفاده از دال یکطرفه ی قائم طره ای، گیردار در پایین و آزاد در بالا است. حالت دوم استفاده از دال یکطرفه ی قائم، گیردار در پایین و متصل به سقف در بالا است(معمولا اتصال دیوار و سقف لـولایی فـرض می شود). در سیسستم غیریکپارچه، دیوارها و کف دارای درز انبساط هستند.

در طراحی مخزن بتنی زمینی، برحسب شرایط پی، سیستم کف به صورت یکپارچه یا غیریکپارچه طراحی می شود. سیستم کـف یکپارچـه به صورت دال بتنی مسلح یکپارچه زیر تمام دیوارها و ستون ها است. در مـواقعی کـه منطقـه دارای خـاک خـوب و عاری از آب زیرزمینی باشد، استفاده از کف غیریکپارچه توجیه پذیر است. در این حالت دیوارها و سـتون هـا دارای شالوده های جداگانه هستند. روی سطح فوقانی این شالوده ها، برای آب بندی کف مخزن، دال بتنـی بـا ضـخامت حـداقل ۱۵ سانتی متر اجرا می شود.

در طراحی مخزن فلزی هوایی، بخش اصلی، طراحی پایه های فلزی منبع است. پایه های این منابع به صورت سه، چهار یا شش پایه طراحی می شوند. مخازن فولادی زمینی، توسط پی بتنی و یا پی شبکه توری فولادی روی زمین پایدار می مانند.

طراحی مخزن فولادی مستطیلی با ورق های فولادی انجام می شود. عرض این ورق ها معمولا بین ۱.۲ تا ۱.۳ متر است. ضخامت ورق ها حداقل ۶ میلی متر لحاظ می شود. ورق های کف مخزن، به صورت عرضی قرار می گیرند. ورق های فولادی و مقاطع T شکل در بخش داخلی هستند و با ورق های کناره مخزن به صورت لب به لب قرار می گیرند. مخازن فولادی هوایی به شکل استوانه ای، با کف های معلق نیم کره یا مخروطی طراحی می شوند. در پوسته استوانه ای هم ضخامت ورق ها نباید از ۶ میلی متر کمتر باشد.

نکات ساخت و اجرای مخازن

بعد از اتمام طراحی مخزن ، باید نکات اجرایی مورد نیاز به درستی رعایت شوند تا طراحی، ثمربخش باشد. در مخازن بتنی، نحوه صحیح قالب بندی، بتن ریزی و اجرای درز انقطاع(در صورت وجود) در اجرا اهمیت دارد. آب بندی مخازن بتنی در حین اجرا باید کاملا اصولی و بدون باقی گداشتن درز انجام شود. اجرای صحیح پی مخزن های هوای و زمینی نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.

نرم افزار طراحی مخزن

نرم افزار SAP2000 در طراحی مخزن های فولادی و بتنی بسیار پرکاربرد است. این مخزن با قابلیت انتخاب پیش فرض سازه به شکل پوسته ای، تحلیل رفتار مخزن را بسیار ساده می کند. برای طراحی پی مخزن، از نرم افزار SAFE استفاده می شود. این نرم افزار نیز قابلیت دریافت تمام پیش فرض های لازم برای بارگذاری، شرایط خاک و غیره را دارد.

هزینه طراحی مخزن

هزینه طراحی مخزن در وهله اول با توجه به نوع مخزن تعیین می شود. طراحی مخازن فولادی هوایی یا زمینی با هم تفاوت دارد. طراحی مخازن بتنی مدفون یا غیرمدفون هم هزینه متفاوتی دارند. ماده ای که مخزن برای نگهداری آن طراحی می شود هم در تعیین قیمت طراحی مخزن موثر است. اگر مخزن برای نگهداری مواد شیمیایی خطرناک طراحی شود، ضوابط سخت گیرانه تری باید برای طراحی مخزن رعایت شود و این برای طراح زحمت بیشتری دارد.