Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27

8 сентября 2020
Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27
Автор
Автор статьи: Александр Костромицкий

Эту часть начнем с описания методов анализа долговечности канализационных труб. Расчетный срок службы канализации из ПВХ является прямым результатом многих преимуществ, которые дает прочный и в то же время адаптивный пластиковый материал для труб. Как прочный пластик, ПВХ обеспечивает химическую стойкость и невосприимчивость к коррозии – свойства, которые в конечном итоге увеличивают срок службы правильно спроектированной и установленной системы. На практике трубы из ПВХ показали себя лучше, чем другие традиционные материалы для трубопроводов. Для проверки долговечности ПВХ в Европе и Северной Америке были исследованы уже эксплуатируемые трубы. Они изучались в первую очередь для того, чтобы определить влияние старения на физические свойства и характеристики соединений.

Канализационные трубы из ПВХ в Европе, часть из которых находились в эксплуатации в течение 28 лет, были обнаружены в местах, где установка была выполнена не слишком качественно, или в условиях, когда труба была перегружена. Таким образом, большинство образцов оказались такими, которые работали сверх проектных пределов. Прогибы на испытательных площадках достигли 22%. В большинстве случаев эти экстремальные прогибы были результатом крупных камней внутри засыпки, которые действовали как точечные нагрузки на трубу. Результаты испытаний подтвердили, что даже несмотря на то, что большинство труб было нагружено таким серьезным образом, ни одна из них не получила структурных повреждений или разрушения. Испытания, проведенные на образцах, включали жесткость труб, способность к деформации, истирание и тестирование характеристик соединений труб. Аналогичное исследование было заказано компанией Uni-Bell в 1990 году, когда в качестве образца была выкопана и испытана канализационная труба DR 35 диаметром 10 дюймов (25 см). Несмотря на то, что труба находилась в эксплуатации в течение 15 лет и стандарты испытаний изменились за это время, труба была испытана в соответствии с текущими требованиями, и оказалось, что она соответствует всем требованиям, кроме внешнего диаметра, который, как было установлено, быть ниже указанного допуска на размер на 0,002 дюйма (0,005 см).

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27

Эти исследования демонстрируют, что трубы из ПВХ сохраняют свои превосходные структурные характеристики и водонепроницаемость соединений в неидеальных условиях, подтверждая пригодность канализационных труб из ПВХ в качестве долговечного продукта. Также было предложено несколько других методов проектирования гибких безнапорных труб, наиболее известные из которых можно найти в целом ряде работ. Однако любая проверка конструкции с использованием этих альтернатив может потребовать более подробной информации. Мы же остановимся на не слишком известном у нас, но весьма перспективном североамериканским методе проектирования трубопроводов из ПВХ, который разработала организация AASHTO. В настоящее время AASHTO имеет два проектных документа, в которых содержатся почти идентичные спецификации для конструкции гибких труб. Во-первых, это стандартные технические условия для автомобильных мостов, где несколько разделов посвящены взаимодействию труб из термопласта с грунтом. Это был первый проектный документ AASHTO для труб из ПВХ. В руководстве использованы принципы расчета рабочего напряжения (WSD). Процедуры проектирования полностью совпадают с разделом того же документа, который касается гофрированных металлических трубопроводов.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27

Второй проектный документ от AASHTO представляет собой руководство по техническим характеристикам мостов и касается заглубленных конструкций и туннельных покрытий. В этом руководстве используется метод расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LFRD), который заменил метод WSD. В этом документе есть подраздел, посвященный исключительно трубам из термопласта. Интересно, что концепция этих проектных документов включает процедуры, как знакомые, так и незнакомые проектировщикам труб из ПВХ, поэтому ознакомиться с ними рекомендуется каждому инженеру, имеющему дело с соответствующими пластиковыми трубопроводами. В проекте AASHTO предполагается, что правильно засыпанная труба действует как компрессионное кольцо, а давление покрывающего грунта и динамическая нагрузка действуют радиально вокруг трубы. Эта нагрузка на заглубленную трубу противоположна нагрузке на напорную трубу. Полный анализ методики проектирования AASHTO включает проверки на давление на стенки трубопровода, коробление, отклонение от прямой линии и жесткость монтажа.Критерии изгиба колец и раздавливания стенок труб из ПВХ уже рассматривались выше, однако подход AASHTO к этим изделиям немного отличается, поскольку он охватывает все термопластические материалы. В дополнение к допустимому пределу прогиба трубы, AASHTO также указывает, что длительная усадка из-за ползучести не должна превышать 5%. Это не является конструктивным ограничением для ПВХ, но может относиться к другим термопластичным материалам.

Метод, известный как анализ конечных элементов (FEA), был разработан с развитием программного обеспечения: он был нужен для анализа сложных структурных систем. На протяжении многих лет этот метод применялся к нескольким другим типам задач в таких разнообразных предметах, как термодинамика, механика жидкости, аэродинамика и геотехническая инженерия. В частности, случай заглубленной гибкой трубы был рассмотрен рядом исследователей, которые разработали компьютерные программы FEA для нескольких видов труб. Последние версии этих вычислительных программ внесли свой вклад в исследование особых условий труб и монтажа, а также помогли в создании конструкции труб и монтажа. Также данные, полученные с помощью одной из программ (PIPE), подробно сравнивались с результатами физических испытаний пластиковых труб, что привело к многочисленным улучшениям и улучшенной корреляции с фактическими характеристиками трубы. Нелинейная модель грунта, параметры грунта, зависящие от напряжения, теория больших прогибов, моделирование уплотнения и другие функции – вот те улучшения, которые необходимы для точного прогнозирования взаимодействия грунта с трубой и производительности. Полное описание применения метода FEA к анализу заглубленных труб можно найти в книге Мозера «Проектирование подземных трубопроводов» (Moser, "Design of Buried Pipe").

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27

Метод ATV для проектирования подземных труб – это нормативный акт, разработанный в Германии Ассоциацией инженеров по очистке сточных вод (ATV) в сотрудничестве с Ассоциацией коммунальных городских очистных сооружений (VKS). С момента его принятия в Германии в 1984 году, метод ATV стал более широко использоваться в Европе и был принят как один из основополагающих для разработки стандартов ISO. Хотя метод ATV обеспечивает более строгую обработку расчетов прогиба и нагрузки, чем формулировка Спенглера или Уоткинса, его применение гораздо сложнее и требует много времени. Кроме того, не замечено достаточной разницы в результатах, чтобы оправдать ее использование, за исключением трубы с низкой жесткостью. Однако есть область, рассматриваемая методом ATV, которая не рассматривается в других аналитических методах, кроме FEA. Это включение коэффициента zeta, который изменяет модуль упругости грунта в зоне заглубления трубы, чтобы учесть различные грунты или материалы модуля упругости в ненарушенной стене траншеи. Однако более подробно об этой интересной методике мы поговорим в следующий раз, а затем приступим к рассмотрению проектирования трубопроводных систем с учетом особенностей монтажа.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 27

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад