1. Розрахунок довжини відкритої ділянки траншеї при укладці поліетиленових труб методом ГНБ

Поліетиленові труби відносяться до гнучких труб, що дає їм ряд переваг перед жорсткими трубами. Часто реновацію зношених трубопроводів проводять у стиснених умовах. Тому перед початком реновації необхідно розрахувати профіль траншеї для відновлення зношеної труби, який буде залежати від глибини її залягання та внутрішнього діаметра, температури навколишнього середовища на момент виконання робіт, геометричних розмірів поліетиленової труби тощо.

Крім вище згаданих факторів важливим є довжина нитки ПЕ труби, яка буде протягуватися, її маса та коефіцієнт тертя по матеріалу зношеної труби (сталь, чавун, бетон). Допустиме зусилля протягування не повинно перевищувати 50% зусилля розриву труби. Тому слід враховувати з якої поліетиленової композиції виготовлена труба ПЕ80 чи ПЕ100.

З метою забезпечення оптимальних умов реновації зношених труб ПЕ трубами були розроблені програми «для розрахунку довжини відкритої ділянки траншеї при укладці ПЕ труб»  та «розрахунку зусиль протягування ПЕ труб».

1. Розрахунок довжини відкритої ділянки траншеї при укладці ПЕ труб методом реновації

Для початку роботи необхідно відкрити підпрограму «розрахунок довжини відкритої ділянки траншеї при укладці труб ПРОТЕКТ» та слідувати рекомендаціям приведеним нижче.

• Вибираємо умови укладки ПЕ труби чи ПЕ труби «ПРОТЕКТ» (див. ДСТУ EN 12201-2:2018, «ПРОТЕКТ») в зношений трубопровід згідно рисунку 1 (без підняття трубопроводу) чи рисунку 2 (з підняттям труби над поверхнею землі для вкорочення довжини котловану).
• Визначаємо SDR та діаметр ПЕ труби (у метрах), яка буде використовуватись при реновації.
• Уточняємо температуру оточуючого середовища у зоні будівельних робіт. Враховуючи те, що ПЕ труба потягом ночі охолоджується і її температура буде нижчою за оточуюче середовище. Тому рекомендується брати для розрахунків величини мінімальних радіусів вигину ПЕ труб на 5-10 градусів нижчу. Особливо це стосується ПЕ труб із тонкою стінкою (SDR21 – SDR41).
• Вибираємо з таблиці 1 (для гладких ПЕ труб) або з таблиці 2 (для ПЕ труб «ПРОТЕКТ») розрахунковий коефіцієнт радіусу вигину труби та заповнюємо таблицю голубого кольору.
• Вводимо значення «розрахунковий коефіцієнт радіусу вигину труби» (Таблиця 1 або Таблиця 2), h - глибина котловану до верху труби (у метрах), D - зовнішній діаметр труби (у метрах). Мінімальний радіус вигину труби у метрах (R) розраховується автоматично.
• Слід під даною таблицею звернути увагу на застереження максимального піднімання труби при вигині: «проміжний розрахунок (h+D)/2», який не можна перевищувати.
• Результати розрахунків будуть приведені в таблицях червоного кольору.

1.7.1 У верхній таблиці приведений  L - мінімальна віддаль від входу ПЕ труби в землю до точки введення її у зношену трубу без її піднімання над поверхнею землі, у метрах (Рисунок 1);

1.7.2 Нижні розрахункові таблиці показують довжини (L₁ та L₂): Довжина мінімальної віддалі (L₁) від входу труби в землю до зношеної труби з підніманням над поверхнею землі, м (Рисунок 2) та довжина труби (2L₂) від верхньої точки її підняття до горизонтального положення, м  (Рисунок 2).

Приклад розрахунку.

Зношена труба прокладена на глибині 1,6 м від поверхні землі. Реновацію проводять ПЕ трубою «ПРОТЕКТ» діаметром 315 мм із SDR 26. Температура повітря на момент монтажу 15^оС.

1. Вибираємо з таблиці 2 (для ПЕ труб «ПРОТЕКТ») розрахунковий коефіцієнт радіусу вигину труби 10°С, який становить 65d.
2. Вводимо величину розрахункового коефіцієнту радіусу вигину труби 65; глибину до верху труби (у метрах) 1,6; зовнішній діаметр ПЕ труби (у метрах) 0,315.
3. Отримуємо наступні результати: мінімальний радіус вигину труби 20,475 метра, а максимальна висота дуги над землею не повинна перевищувати 0,975 метра.

4. Довжина мінімальної віддалі (L) від входу труби в землю до точки введення її в зношену трубу без її підняття над поверхнею землі, буде становити 8,8 метрів. Тобто це довжина розкопаного котловану.

5. При стиснених умовах розкопування котловану можна скоротити до 7,93 метра за рахунок піднімання ПЕ труби над поверхнею землі не вище 0,9575 м над трубою.

2. Розрахунок зусилля протягування ПЕ труб

Для початку роботи необхідно відкрити підпрограму «розрахунку зусиль протягування ПЕ труб» та слідувати рекомендаціям приведеним нижче.

• Визначаємо SDR та діаметр та довжину нитки ПЕ труби, яка буде використовуватись при реновації.
• Визначаємо з таблиці 1 масу одного погонного метра гладкої ПЕ труби (діаметр, SDR), яку будуть використовувати для реновації. У випадку використання ПЕ труби «ПРОТЕКТ» (див. ДСТУ EN 12201-2:2018, «ПРОТЕКТ») додатково з таблиці 2 визначаємо масу 1 м покриття труби відповідного діаметра та заповнюємо таблицю голубого кольору.
• Вводимо значення: діаметр труби (мм), SDR, маса одного погонного метра ПЕ труби (кг), масу 1 погонного метра покриття труби (якщо це труба «ПРОТЕКТ»), довжина нитки ПЕ труби (м), з таблиці 3 вибираємо коефіцієнт тертя (ПЕ-сталь, ПЕ-чавун або ПЕ-бетон), межу текучості при розтягу (для ПЕ80 – 170 кг/см², для ПЕ100 – 210 кг/см²). Площа поперечного перерізу,загальна маса 1 погонного метра покриття труби (з покриттям чи без покриття) розраховується автоматично.

2.4    Отримуємо наступні результати: «допустиме зусилля протягування» та «зусилля розриву».

2.4.1 «Допустиме зусилля протягування» це розрахункова величина зусилля протягування, яке виникає у місці фіксації ПЕ труби протяжним механізмом. Дана величина зусилля не повинна перевищувати 50% від величини зусилля розриву труби (див п.2.4.2).

2.4.2 «Зусилля розриву» максимальне зусилля при якому починає руйнуватися стінка труби при розтягу. Дану розраховану величину слід порівняти із максимальним зусиллям, приведеним у таблиці для ПЕ80 або ПЕ100.

Приклад розрахунку

Реновацію проводять ПЕ трубою «ПРОТЕКТ» діаметром 500 мм із SDR 11. Довжина нитки ПЕ туби 1700 м. Реновація відбувається у бетонній трубі.

1. З гідно таблиці 1 маса одного метра погонного даної труби має масу 66,1 кг. Додатково є захисне покриття масою 3,96 кг (таблиця 2).
2. Коефіцієнт тертя ПЕ-бетон становить 0,3-0,4 (таблиця 3). Беремо максимальне значення.
3. Заповнюємо синю частину таблиці відповідними значеннями. Площа поперечного перерізу труби та загальна маса труби розраховується автоматично.

4. Розрахункове «допустиме зусилля протягування» становить 44948 кг, а «зусилля розриву» 136239 кг. Тобто розрахункове «допустиме зусилля протягування» становить 33% від «зусилля розриву», що є менше за 50% допустимого.
5. Перевіряємо «зусилля розриву», яке становить 136239 кг, із приведеним табличним значенням. Табличне значення «зусилля розриву» для труби ПЕ100 становить 140,0 тонн (140000 кг).