Při výstavbě podzemního kanalizačního systému z vlnitých trubek se používá termín jako prstencová tuhost. Jedná se o speciální hodnotu, která ukazuje, jak moc může potrubí odolat různým statickým a dynamickým zatížením.
Typicky jsou takovými zatíženími vliv pohybující se dopravy (těžké nebo ve formě konstantního průtoku, nebo ve statickém stavu – parkoviště, parkoviště) a proces pohybu vrstvy zeminy na celkovou konstrukci stoky nebo její jednotlivé prvky. .
Abychom pochopili, co prstencová tuhost ovlivňuje během instalace a provozu kanalizačního nebo kanalizačního systému, shromáždili jsme pro vás nejaktuálnější informace o tomto parametru.
Obsah
- Klíčové pojmy používané při určování prstencové tuhosti trubek
- Třídy tvrdosti – SN
- Vztah mezi typem zeminy a třídou tuhosti potrubí
- Metody pro zvýšení prstencové tuhosti vlnité trubky
- Tuhost vlnitých trubek pro vytvoření vnější kanalizace
- Z jakého materiálu vybrat trubky s přihlédnutím k jejich prstencové tuhosti
- Vlastnosti výpočtu prstencové tuhosti vlnitých trubek
- Nákup vlnitých trubek s ohledem na jejich prstencovou tuhost
- Prstencová tuhost: základní pojmy
- Třídy tvrdosti SN
- Jak souvisí typ půdy s třídou tvrdosti?
- Jak zvýšit tuhost prstenu
- Tuhost trubek z různých materiálů
- PVC trubky
- Vlnité, dvouvrstvé PP trubky
- HDPE potrubí
- Trubky Corsis (dvouvrstvé, profilované)
- PE trubky
- Jak správně vybrat materiál potrubí s ohledem na tuhost prstence
- Výpočet prstencové tuhosti trubky
- Výběr potrubí pro vnější kanalizaci s ohledem na tuhost prstence
Klíčové pojmy používané při určování prstencové tuhosti trubek
Na první pohled na definici „kruhové tuhosti“ není každému jasné, jak přesně může ovlivnit kvalitu instalace a provozu potrubí a kanalizace jako celku. A je zde spousta nuancí. Každý výrobek pro vytváření odvodňovacích systémů prochází řadou laboratorních a praktických testů, aby se určil stupeň účinnosti zavádění vlnitých trubek do určitých kanalizačních potrubí. Bylo zjištěno, že ty trubky, jejichž povrch je při mechanickém nebo statickém zatížení pružnější, poddajnější, vydrží podstatně větší objem zatížení než konstrukce s tuhým rámem.
Elastické trubky, schopné odolat nárazům, náhodným ohybům během instalace nebo pohybu vrstev zeminy, jsou citlivější na vyvíjený tlak a úspěšně se s ním vyrovnávají. Proto se to stalo jakýmsi impulsem pro výrobce k vytvoření kanalizačního potrubí. Faktem je, že dříve nepříjemnou skutečností při provozu potrubí byly různé stupně zhutnění půdy. Určujícím faktorem pro vytvoření trubek s různými třídami prstencové tuhosti se staly různé oblasti použití vlnitých trubek s přihlédnutím k pohyblivosti a zhutnění zemin. Jinými slovy, čím větší je prstencová tuhost vlnité trubky, tím větší zatížení snese i při maximálním zatížení kanalizačního systému.
Jednotkou měření prstencové tuhosti trubky je kN/m2. Na to se dívají instalatéři a zákazníci se zaměřením na průmyslovou oblast, ve které bude kanalizační systém používán.
Třídy tvrdosti – SN
Vlnité trubky jsou vyráběny z vysoce kvalitní polymerní hmoty, jejíž modifikace po ztuhnutí po vytvarování trubky mají své vlastní ukazatele pružnosti, pružnosti a hustoty. Klasifikace je založena na alfanumerických charakteristikách písmen latinské abecedy SN a mocninných vyjádřeních čísla 2. Takové běžné trubky jsou známé jako trubky s třídami tuhosti SN2, SN4, SN8, SN16 a další.
Vlnité polymerové trubky SN8, SN16 jsou schopny odolat značnému statickému a mechanickému zatížení. Čím vyšší je třída tuhosti, tím větší je vrstva zeminy, kterou lze položit na trubku.
Vlastnosti těchto tříd:
- SN8 – vlnité kanalizační trubky s možností pokládky od povrchu ve vzdálenosti 1 metr a více. Snadno se vypořádejte se zatížením nákladních vozidel projíždějících po povrchu;
- SN16 – trubky se zvýšenou tuhostí. Určeno pro velké stálé zatížení. Schopný odolat až 16 kN/m². Položení vrstvy půdy až 15 metrů nahoře je povoleno.
Hloubka kanalizačního potrubí není také určena okem. Při výpočtu hloubky uložení se bere v úvahu, do jaké míry je půda schopná a náchylná ke zhutnění.
Vztah mezi typem zeminy a třídou tuhosti potrubí
V předchozím odstavci jsme hovořili o potenciální souvislosti mezi zeminou oblasti pro instalaci kanalizace a třídou tuhosti vlnité trubky. Je třeba vzít v úvahu typ zeminy, zejména její houževnatost a fyzikální vlastnosti, které přímo ovlivňují rozložení zátěže na drenážní systém.
Níže uvedené tabulky ukazují hodnoty požadované tuhosti potrubí (s odpovídajícím provozním režimem v průsečíku čar).
| Podmínky pokládky | Materiál zásypu potrubí | Doporučená minimální tuhost trubky (kN/m) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hloubka uložení potrubí < 3m | 3 – 6 m | ||||||
| Hustá půda s dobrou spojka | Čerpadla a těsnění jíl | Ripování. jíl | Hustá půda s dobrou spojka | Čerpadla a těsnění jíl | Ripování. jíl | ||
| Přírodní půda (bez zatížení pozemní dopravou) | Místní půda | 2 | – | – | 4 | – | – |
| 2 | 4 | 8 | 4 | 8 | 16 | ||
| Písek, štěrk < 22m | 2 | 4 | 8 | 4 | 4 | 8 | |
| Oblázky, drť 4 – 22 mm | 2 | – | – | 4 | – | – | |
| Sekundární! ulice s nízkou intenzitou dopravy | Místní půda | 4 | 4 | 8 | 4 | 8 | 16 |
| Písek, štěrk < 22m | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 8 | |
| Oblázky, drť 4 – 22 mm | 4 | – | – | 4 | – | – | |
| Hlavní ulice s hustým provozem | Místní půda | 8 | – | – | 8 | – | |
| Písek, štěrk < 22m | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | |
| Oblázky, drť 4 – 22 mm | 8 | – | – | 8 | – | – | |
Metody pro zvýšení prstencové tuhosti vlnité trubky
Chcete-li zvýšit tuhost prstence vlnité trubky, musíte dodržovat dva jednoduché zásady:
- Výrobní materiály musí být vybrány vysoce kvalitní, s vysokým modulem pružnosti. Čím lepší elasticita, tím lépe je potrubí chráněno před nepříjemnými přešlapy. Například, pokud si musíte vybrat, který materiál použít pro konkrétní potrubí, pak je polyethylen výrazně horší než polyvinylchlorid;
- Tuhost prstence lze zvýšit zvýšením setrvačného modulu stěny trubky. Zvenčí se dá zvýšit (způsobů je dost). To by mělo být provedeno buď tradičně, nebo pomocí žebrovaných profilů.
Tuhost vlnitých trubek pro vytvoření vnější kanalizace
V tabulce jsme pro vás shromáždili hlavní ukazatele kruhové tuhosti pro vlnité trubky SN4, SN8. Upozorňujeme, že tuhost závisí na rozměrech trubek a obou průměrech trubek – vnější i vnitřní.
| PP trubky pro vnější kanalizaci | Velikost L, mm | de, mm vnější | DN, mm vnitřní | Hmotnost 1 kg/m SN4, SN 8 |
|---|---|---|---|---|
| 110 × 6000 | 110 | 93 | 0.6 | |
| 160 × 6000 | 137 | 160 | 1.3 | |
| 200 × 6000 | 227 | 200 | 2.3; 2,7 | |
| 250 × 6000 | 282 | 250 | 3,5 | |
| 300 × 6000 | 340 | 300 | 4,4; 5,1 | |
| 400 × 6000 | 453 | 400 | 7,2; 9,0 | |
| 500 × 5900 | 567 | 500 | 10,95; 14,5 | |
| 600 × 5900 | 680 | 600 | 15,8; 20,5 | |
| 800 × 5850 | 906 | 800 | 26,04; 32,5 | |
| 1000 × 5850 | 1135 | 1000 | 40,6 |
U trubek s jinými konstrukčními vlastnostmi, vyrobených z jiných výrobních materiálů, je prstencová tuhost také odlišná. Pokud se tedy v kanalizačních systémech používají jiné než vlnité trubky, měli byste použít standardní tabulky s parametry tuhosti nebo si o tom zjistit informace od výrobce.
Z jakého materiálu vybrat trubky s přihlédnutím k jejich prstencové tuhosti
Materiál potrubí pro kanalizaci by měl být zvolen s ohledem na typ provozu, zatížení, způsob využití území, ze kterého bude shromažďována voda, domácí a technická řešení, jakož i jejich odvodnění.
Například PVC trubky SN2 (průměr od 100 do 200 mm), které se instalují do kanalizačního systému s volným průtokem, se staly velmi oblíbenými v soukromém sektoru. Bohužel zatížení průmyslových podniků a komunikací v městských oblastech je pro takové potrubí příliš vysoké a nejsou vhodné pro instalaci ve velkých kanalizačních systémech.
V tomto případě by bylo optimálním řešením instalace vlnitých trubek z dvouvrstvého polypropylenu o průměru 300 mm a kruhové tuhosti S8-S16.
Polyetylenové kanalizační trubky mají výrazně nižší kvalitativní výkonnostní charakteristiky než polypropylenové trubky kvůli technologickým a chemicko-fyzikálním vlastnostem polymerního materiálu. Polyetylenové trubky mají nízkou prstencovou tuhost, a proto je jejich nadměrné prohlubování zakázáno z důvodu nerentabilnosti: mohou se jednoduše deformovat a selhat pod tlakem velké horní vrstvy půdy.
Vlastnosti výpočtu prstencové tuhosti vlnitých trubek
K výpočtu prstencové tuhosti se používají experimentálně odvozená data, když se provádějí laboratorní předvýrobní zkoušky vlnitých trubek. To se děje na stojanových konstrukcích speciálně instalovaných pro tento účel. Při zkoušce je odebrán náhodný řez výrobku, na kterém bude stanoveno potenciální zatížení a stupeň deformace. Vypočtené charakteristiky by měly přibližně odpovídat 4% deformaci testované trubky.
V dávce se testují celkem 3 náhodné výrobky, ze všech zkoušek prstencové tuhosti se pak vypočítá aritmetický průměr, který se následně zaokrouhlí na minimální standardní ukazatel pro tento materiál (PVC, HDPE, PP atd.).
Třída tuhosti určuje stupeň jmenovitého zatížení trubky na 1 jednotku celkové plochy výrobku, pokud dojde k 4% deformaci části trubky ve svislé rovině, bez zohlednění bočního odporu.
Pro výpočet kruhové tuhosti vlnitých trubek se používá následující vzorec:
- E0 – modul pružnosti materiálu, ze kterého je potrubí vyrobeno;
- I – moment setrvačnosti stěny potrubí;
- d – průměr, měřený v těžišti stěny výrobku a vypočítá se z parametrů:
- di je vnitřní průměr trubky;
- y – délka k těžišti stěny potrubí.
Nákup vlnitých trubek s ohledem na jejich prstencovou tuhost
Aby se předešlo náhlým potížím a problémům ve formě ucpání, nadměrného zatížení a poruch při provozu kanalizační sítě z vlnitých trubek, je třeba vzít v úvahu hodnoty kruhové tuhosti. Zohledněním tohoto parametru na samém začátku práce můžete snadno zajistit stabilitu a snadnost provozu kanalizačního systému po mnoho let.
Při nedodržení technických požadavků na tuhost prstence při pokládce potrubí hrozí deformace potrubí. Rekonstrukce jednoduchých i rozvětvených venkovních kanalizací je časově i finančně nákladný proces, proto doporučujeme dbát na tuhost potrubí již při nákupu.
Kruhová tuhost trubek je ukazatelem podzemních kanalizačních systémů, který udává schopnost výrobku odolávat dynamickému, statickému zatížení vznikajícímu vlivem zeminy a dopravy za jiných stejných podmínek.
Prstencová tuhost: základní pojmy
Během výzkumu bylo zjištěno, že trubky s pružnými povrchy jsou náchylnější na zatížení přenášené zeminou než trubky s tužšími stěnami. Zemina má různý stupeň zhutnění, což ovlivňuje volbu prstencové tuhosti.
S větší tuhostí prstence budou trubky schopny odolat vyššímu zatížení. Tento parametr se měří v kN/m2. Na tom závisí rozsah provozu potrubí, stejně jako podmínky instalace výrobků.
Třídy tvrdosti SN
Každá polymerová trubka má svou třídu tuhosti, která určuje maximální přípustné zatížení povrchu výrobku, hodnota tohoto parametru se obvykle počítá v krocích na mocninu dvou. Pokud mluvíme o konkrétních označeních, pak se třída tuhosti polymerních trubek označených SN bude rovnat 2, 4, 8 atd.
- SN 2: trubky s touto třídou tuhosti jsou obvykle umístěny pod zemí v hloubce 1 m, ale v podmínkách vysokého dopravního zatížení se takové výrobky neinstalují.
- SN 4: takové potrubí se umísťuje do hloubky 1 m, ale instalace se provádí pouze v místech, kde bude procházet osobní doprava.
- SN 8: kladeny i do hloubky 1 m, ale lze je již pokládat v místech, kde bude na zemi nakládat náklad z nákladních aut.
Při určování hloubky instalace však stojí za zvážení kromě zatížení také stupeň zhutnění země.
Jak souvisí typ půdy s třídou tvrdosti?
Kromě třídy tvrdosti je třeba při výběru zohlednit i typ půdy. Čím nižší je pevnost v tahu a čím vyšší je zatížení země, tím větší budou požadavky na parametr tuhosti.
Materiál zásypu potrubí
Doporučená minimální tuhost trubky (kN/m)
Hloubka uložení potrubí < 3m
Hustá půda s dobrou spojka
Čerpadla a těsnění jíl
Hustá půda s dobrou spojka
Čerpadla a těsnění jíl
Přírodní půda (bez zatížení pozemní dopravou)
Oblázky, drť 4 – 22 mm
Sekundární! ulice s nízkou intenzitou dopravy
Oblázky, drť 4 – 22 mm
Hlavní ulice s hustým provozem
Oblázky, drť 4 – 22 mm
Jak zvýšit tuhost prstenu
Existují dva způsoby, jak tento ukazatel zvýšit:
- Použití materiálů s vyšším modulem pružnosti. Při volbě například mezi polyvinylchloridem a polyethylenem je stále třeba dávat přednost PVC.
- Zvýšení modulu setrvačnosti stěn potrubních produktů. Toho je dosaženo zvýšením tloušťky stěny nebo použitím žebrovaných profilovaných konstrukcí.
Tuhost trubek z různých materiálů
PVC trubky
Jmenovitý průměr potrubí
Tloušťka stěny mm.
Tloušťka stěny mm.
Tloušťka stěny mm.
Vlnité, dvouvrstvé PP trubky
PP trubky pro vnější kanalizaci
Hmotnost 1 kg/m SN4, SN 8
HDPE potrubí
Technický typ potrubí
Trubky Corsis (dvouvrstvé, profilované)
Vnější průměr mm
Vnitřní průměr mm
Tloušťka stěny int. vrstva mm
Výška zvlnění mm
Tloušťka vlnité stěny podle tuhosti
Šířka výčnělku zvlnění mm
Odhadovaná hmotnost 1m trubky (kg)
PE trubky
Vnitřní průměr, mm
Maximální vnější průměr (mm) pro trubky vyztužené prstencem
Vnitřní průměr, mm
Maximální vnější průměr (mm) pro trubky vyztužené prstencem
Jak správně vybrat materiál potrubí s ohledem na tuhost prstence
Při výběru výrobků s vhodnou prstencovou tuhostí se musíte zpočátku spolehnout na podmínky použití kanalizační komunikace a možné zatížení. Například volně proudící PVC trubky o průměru 110-200mm a prstencové tuhosti SN 2 jsou nejčastěji instalovány v soukromých sektorech, ale nejsou vhodné pro průmyslové prostory a pro komunální účely. V tomto případě by nejlepší možností byly 2vrstvé polypropylenové vlnité trubky o průměru 300 mm a SN 8 nebo SN 16.
Indikátory kruhové tuhosti a polyethylenu jsou výrazně horší než u polypropylenu. Vzhledem k nízkému parametru tuhosti PE trubek nejsou uloženy příliš hluboko, jinak to povede k deformaci produktu při zatížení zeminou.
Výpočet prstencové tuhosti trubky
Všechny vypočtené údaje o prstencové tuhosti jsou získány při testování výrobků na specializovaných stojanech. Odebere se kus trubky a určí se zatížení a deformace. Poslední parametr by měl odpovídat deformaci ne více než 4 % zkoušeného průřezu výrobku. Testy se provádějí na třech kopiích patřících do stejné šarže. Poté se určí aritmetický průměr zaokrouhlený na minimální standard ukazatele. Jednodušeji řečeno, třída tuhosti určuje jmenovité zatížení na jednotku plochy trubky při 4% deformaci průřezu ve svislém rozměru, bez bočního odporu.
K určení SN se používá následující vzorec: SN = ( E *I)/d3 ,
E – modul pružnosti materiálu výrobku;
I – moment setrvačnosti stěny potrubí;
d – průměr měřený v těžišti stěny trubky, je roven: d = di + 2 * y,
di – vnitřní průměr trubky;
y – vzdálenost k těžišti stěny.
Výběr potrubí pro vnější kanalizaci s ohledem na tuhost prstence
Při výběru potrubí pro instalaci vnější kanalizační sítě byste měli vzít v úvahu parametry tuhosti prstence. To pomůže v budoucnu zajistit nepřetržitý dlouhodobý provoz sítě a vyhnout se mnoha nepříjemným situacím. Pokud nejsou splněny požadavky na tuhost, může dojít k deformaci potrubí, což následně vede ke snížení účinnosti celého systému, jeho selhání a novým nákladům na obnovení jeho funkce.
