Кольцевая жесткость труб

Основные понятия кольцевой жесткости

В процессе исследований было установлено, что трубы с гибкими поверхностями более восприимчивы к нагрузкам, которые передаются через почву, нежели трубы с жёсткими стенками. Грунт может иметь разную степень уплотнения, которая влияет на выбор кольцевой жёсткости.

Чем больше кольцевая жёсткость, тем более высокие нагрузки может выдерживать труба. Данный показатель измеряется в кН/м2. От него зависит область использования труб и условия их монтажа.

Классы жёсткости SN

Все полимерные трубы имеют свой класс жёсткости, который указывает какую именно нагрузку способно выдержать то или иное изделие. Значение данного параметра принято исчислять с шагом в степенях числа два. То есть класс жёсткости (SN) у полимерных труб может равняться 2, 4, 8 и т.д.

• SN 2 – трубы с таким классом жёсткости могут располагаться на глубине от 1 м и более, но они не предназначены для эксплуатации в условиях нагрузок от транспортных средств;
• SN 4 – такие изделия могут закладываться на глубину от 1 м и больше. Рассчитаны на использование в местах, где планируется движение легкового автотранспорта;
• SN 8 – также могут укладываться на расстоянии от 1 м и больше от поверхности земли, но по сравнению с трубами предыдущего класса, способны ещё выдерживать нагрузки от грузовых машин.

При определении глубины заложения учитывается степень уплотнения почвы.

Как тип грунта связан с классом жёсткости

При выборе труб по классу жёсткости также учитывается тип почвы. Чем менее цепкая почва и большая нагрузка на грунт, тем выше требования жёсткости.

Как увеличить кольцевую жёсткость

Для увеличения данного показателя следует:

• Использовать материалы с более высоким модулем упругости. Если нужно выбрать, какой материал использовать, например, ПВХ либо полиэтилен, то стоит отдать предпочтение поливинилхлориду;
• Повысить модуль инерции стенки трубопроводного изделия. Этого можно добиться разными способами. Толщина стенок может быть увеличена не только традиционным путём, но и за счёт применения профилированных (ребристых) конструкций.

Жёсткость труб из разных материалов

Трубы ПВХ

Трубы ПП двухслойные, гофрированные

Трубы ПНД

Трубы корсис (двухслойные, профилированные)

Трубы ПЭ

Как правильно выбрать материал трубы с учётом кольцевой жесткости

Выбор труб по кольцевой жёсткости в первую очередь зависит от условий эксплуатации канализационной коммуникации и возможных нагрузок. Так, например, безнапорные поливинилхлоридные трубы D = 110-200 мм с SN 2 получили широкое распространение для создания канализационных систем в частном секторе, но они не подходят для использования в промышленных и коммунальных целях. В этом случае оптимальным вариантом станут полипропиленовые 2-слойные гофрированные трубы D = 300 мм и больше с SN 8 или SN 16.

По показателям кольцевой жёсткости трубы из полиэтилена проигрывают аналогичным изделиям из полипропилена. Ввиду невысокой кольцевой жёсткости ПЭ трубопроводы нельзя сильно заглублять, поскольку под воздействием давления со стороны грунта произойдёт деформация труб.

Расчёт кольцевой жёсткости трубы

Расчётные данные кольцевой жёсткости труб получают экспериментально при испытаниях изделий на специальных стендах. При этом выбирается отрезок трубы и определяется нагрузка и деформация, которая соответствует деформации примерно 4% тестируемого изделия. Испытаниям подвергаются три экземпляра из партии, определяется среднеарифметическое число, которое округляется до наиболее близкого минимального стандартного показателя. То есть от класса жёсткости зависит, какая номинальная нагрузка может приходится на единицу площади изделия в случае 4-процентной деформации сечения по вертикали, не учитывая отпора сбоку.

Для определения SN применяется формула:

Где:

E0 – модуль упругости материала, из которого изготовлено изделие;
I – момент инерции стенки изделия;
d – диаметр, который измеряется в месте центра тяжести стенки изделия, и равен:

Где:

di – внутренний диаметр изделия;
y – расстояние до центра тяжести стенки изделия.

Выбор труб для внешней канализации с учётом кольцевой жесткости

При выборе труб для создания внешней канализационной сети, важно учитывать показатели кольцевой жёсткости. Это позволит в будущем избежать неприятных ситуаций и обеспечит бесперебойную длительную эксплуатацию трубопровода. Несоблюдение требований по классу жёсткости грозит деформацией трубопровода. А это способно привести к снижению эффективности работы системы и преждевременному выходу её из строя, а, следовательно, дополнительным расходам на её восстановление.