Kanalizacja z tworzyw sztucznych. Ugięcie rury

Wykres przedstawia wartości ugięć, jakich można oczekiwać po zakończeniu prac montażowych przewodów do kanalizacji bezciśnieniowej, produkowanych zgodnie z normami PN-EN 1401-1, PN-EN 13476-3, PN-EN 1852-1, PN-EN 12666-1 o średnicy ≤ 1100 mm dla przykrycia nad przewodami od 0,8 m do 6,0 m. Szczegółowy zakres stosowania wykresu jest zawarty w tabeli 1. Należy zaznaczyć, że zgodność ułożenia rur z założeniami projektowymi powinna być zgodna z pkt. 4.2 normy PN-EN 1610.

We wstępnym okresie po zakończeniu prac montażowych, trwającym od 10 do 40 dni, następuje początkowa konsolidacja gruntu. Należy pamiętać, że okres konsolidacji gruntu jest uzależniony między innymi od warunków gruntowych, montażu, obciążenia ruchem drogowym i trwa do 1-2 lat od zakończenia montażu. Końcowe ugięcie będzie osiągane wcześniej, jeżeli rura jest poddana działaniu obciążeń od ruchu kołowego. W przypadku stosowania w wykopach gruntów gliniastych konsolidacja gruntu może potrwać nawet do kilku lat.

Aby określić wartość końcową ugięcia należy do wartości początkowej odczytanej z wykresu przedstawionego na rysunku 1 dodać wartość określoną współczynnikiem Cf:

Cf = 1% – przy dobrym zagęszczeniu gruntu (klasa W),

Cf = 2% – przy umiarkowanym zagęszczeniu gruntu (klasa M),

Cf = 3% – przy słabo zagęszczonym gruncie sypkim (klasa N),

Cf = 4% – przy słabo zagęszczonym gruncie spoistym (klasa N).

Na podstawie powyższych danych (rysunek 1) można stwierdzić, że:

* Rury o sztywności 4-8 kN/m2 zapewniają w większości bardzo dobre warunki pracy, przy założeniu klasy zagęszczenia na poziomie średnim (M) lub dobrym (W).

* Nie zaleca się układania przewodów < 4 kN/m2 przy niskiej klasie zagęszczenia (N).

* Zastosowanie rur o wyższej sztywności obwodowej 16 kN/m2 zamiast 8 kN/m2 przy założeniu zagęszczenia na poziomie dobrym (W) lub średnim (M) nie powoduje znaczących różnic w stopniu ugięcia przewodów.

TEPPFA zaleca stosowanie klasy zagęszczenia średniej (M) i dobrej (W) oraz rur o sztywności od 4 do 16 kN/m2. Prace montażowe oraz stopień zagęszczenia gruntu (tabela 2) należy wykonać zgodnie z wymogami norm PN-ENV 1046 oraz PN-EN 1610. Informacji na temat klasyfikacji gruntów oraz sposobów ich zagęszczania należy szukać w normie PN-ENV 1046.

Dla rur z tworzyw do kanalizacji bezciśnieniowej wykonuje się również obliczenia granicznej nośności na wyboczenie zgodnie z przyjętą metodyką tzw. skandynawską, opisaną przez Molina. W ten sposób sprawdza się, czy przyjęta sztywność obwodowa rury oraz moduł sieczny gruntu zapewnia wymaganą wytrzymałość na zewnętrzne obciążenia. Wyboczenie jest kryterium projektowym dla sieci wykonanych z tworzyw sztucznych i nie dotyczy materiałów tradycyjnych, za wyjątkiem cienkościennych rur stalowych.

W praktyce przyjmuje się zgodnie z normą PN-EN 13476-1, że jeżeli rury kanalizacyjne posiadają wymaganą elastyczność pierścieniową do 30%, badaną zgodnie z normą PN-EN 1446, to rury takie są odporne na wyboczenie. Dla rur ciśnieniowych, posiadających dużą sztywność obwodową, wyboczenia rzadko będą decydującym kryterium projektowym. Zgodnie z normą PN-EN 805 rurociągi ciśnieniowe wodociągowe należy projektować na wytrzymałość w warunkach nieustalonych przy podciśnieniu 80 kPa (w przybliżeniu 20 kPa ciśnienia absolutnego).

W gruntach plastycznych jak muły, gliny wyboczenie można obliczyć z następującego wzoru:

qcrit = 24 [SN] +0,666 Et

gdzie:

qcrit – krytyczne ciśnienie wyboczenia [kPa]

[SN] – nominalna sztywność obwodowa rury [kN/m2]

Et – moduł styczny gruntu [kN/m2]

Warunek: [SN] > 0,0275 Et

Inne grunty:

qcrit = 5,63 * (Et* [SN])1/2

gdzie:

qcrit – krytyczne ciśnienie wyboczenia [kPa]

[SN] – nominalna sztywność obwodowa rury [kN/m2]

Et – moduł styczny gruntu [kN/m2]

W praktyce, dla rur z tworzyw układanych w gruncie, wyboczenie rzadko jest czynnikiem krytycznym. Wyboczenie należy sprawdzać, jeżeli przewód ma być układany w miękkich, plastycznych gruntach, np. w mule oraz glinie. Obecnie dostępne są programy do obliczeń statyczno-wytrzymałościowych, które sprawdzają wyboczenie oraz odkształcenie przewodu w konkretnych warunkach gruntowo-wodnych.

Sztywność obwodowa jest parametrem projektowym dla sieci wykonanych z tworzyw sztucznych. Zgodnie z wynikami europejskiego projektu badawczego „Projektowanie podziemnych rurociągów z tworzyw termoplastycznych”, sztywność obwodowa wpływa tylko w ok. 3,5% na wielkość ugięcia rur z tworzyw.

PSPRiKzTS (PRiK) zaleca stosowanie rur z tworzyw termoplastycznych (PVC, PE, PP) o krótkotrwałej sztywności obwodowej 4 kN/m2 (SN4) lub 8 kN/m2 (SN8).

Wytrzymałość rur z tworzyw jest charakteryzowana poprzez sztywność obwodową SN wyrażaną w kPa lub kN/m2 (1 kPa = 1 kN/m2). Rzeczywista sztywność obwodowa rur SN jest oznaczana zgodnie z normą PN-EN ISO 9969.

Teoretyczna sztywność obwodowa rur z tworzyw jest obliczana z następującego wzoru:

SR = E * I/[D3m * (1-v2)]

gdzie:

SR – sztywność obwodowa rury [kN/m2 ] lub [kPa],

E – moduł sprężystości Younga [kN/m2],

I – moment bezwładności przekroju rury w kierunku wzdłużnym [m4/m],

D3m – średnica osi obojętnej zginania ścianki rury [m],

v – współczynnik Poissona.

Należy stosować rury o odpowiedniej sztywności obwodowej, zgodnie z wymogami jakości zagęszczenia gruntu. Dla rur do kanalizacji podciśnieniowej wymaga się, aby sztywność obwodowa wynosiła min. SN 4 kN/m2.

Zastosowanie rur termoplastycznych o sztywności obwodowej SN 4 oraz SN 8 kN/m2 zapewnia bardzo dobre warunki pracy, przy założeniu klasy zagęszczenia na poziomie średnim (M) lub dobrym (W). Rury o sztywności SN 8 (tzw. klasa ciężka) są stosowane zwłaszcza w pasie drogowym i, jak pokazuje praktyka inżynierska, są w większości warunków gruntowych najkorzystniejszym rozwiązaniem.

Karol Marzejon

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf

Bibliografia:

1. prCEN/TS 15223 Plastics piping systems – Validated design parameters of buried thermoplastics piping systems, 2005.

* (Europejskie Stowarzyszenie Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych).

** (Europejskie Stowarzyszenie Producentów Tworzyw Sztucznych), obecnie Plastics Europe.

Rysunek 1. Wykres przedstawiający ugięcie przewodów w zależności od sztywności przewodu oraz jakości zagęszczenia gruntu.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij