Державний стандарт України ДСТУБ В.2.5-32:2007 «Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Труби безнапірні з поліпропілену, непластифікованого полівінілхлориду та фасонні вироби до них для зовнішніх мереж каналізації будинків і споруд та кабельної каналізації. Технічні умови» охоплює широкий спектр питань, які пов’язані з виробництвом безнапірних одношарових та багатошарових (включно із структурованою та гофрованою поверхнею) труб та фасонних виробів, розглядає властивості та характеристики труб і визначає методи їх випробувань. Класифікація труб безнапірних при будівництві зовнішніх підземних мереж каналізації проводиться за показником номінальної кільцевої жорсткості SN у кН/м2 відповідно до вимог EN 1401, EN 1852 та ДСТУ Б В.2.5-32:2007.
Кільцева жорсткість, як базовий класифікатор каналізаційних труб, визначається вимірюванням сили і деформації під час стискання зразків у поперечному напрямку до досягнення 3% деформації внутрішнього діаметра. Обираючи труби для безнапірної каналізації, завжди потрібно зважати на кільцеву жорсткість труб та якість самих виробів. Труби з полімерних матеріалів мають такі нормативні значення кільцевої жорсткості: SN 2; SN 4; SN 8; SN 16 (це значення завжди кратне 2). Чим більший показник кільцевої жорсткості, тим більші навантаження може витримувати труба.
Наприклад:
- SN 2 – труби з таким класом жорсткості можна прокладати на глибині від 1 м і більше, але вони не призначені для експлуатації в умовах навантажень від транспортних засобів;
- SN 4 – такі вироби можна прокладати на глибині від 1 м і більше. Розраховані на використання в місцях, де планується рух легкового автотранспорту;
- SN 8 – також можна прокладати на глибині від 1 м і більше від поверхні землі, але на відміну від труб попереднього класу, вони здатні витримувати навантаження від вантажних машин;
- SN 16 – застосовують при особливо великих навантаженнях на малій глибині закладання мереж.
Вибір кільцевої жорсткості труб з полімерних матеріалів, передовсім, залежить від:
- ґрунту, в якому прокладається мережа;
- ґрунту засипки;
- глибини укладання;
- якості ущільнення ґрунту/заповнення траншеї;
- транспортного навантаження.
У випадку, якщо потрібно підвищити кільцеву жорсткість, тоді можна вибрати труби з полімерних матеріалів з більш товстою стінкою, або з більшим модулем пружності (пружність – це властивість труб змінювати форму та розміри під дією навантажень і спонтанно відновлювати свою конфігурацію після припинення зовнішніх впливів). Так, полівінілхлорид або поліпропілен мають більший модуль пружності, ніж поліетилен. Також можна зупинити свій вибір на профільованих трубах (т.з. гофровані або двошарові труби зі структурованою стінкою).
Якщо в першому випадку застосування більш дорогого матеріалу зумовлює здорожчання труб, то гофровані труби – це оптимальний варіант, адже при виробництві такого типу труб відбувається суттєва економія матеріалу. Варто звернути увагу, що з 1 грудня 2013 року в Україні діє ДСТУ Б EN 13598-2:2012 «Системи пластмасових трубопроводів для безнапірного дренажу та каналізації. Непластифікований полівінілхлорид (PVCU), поліпропілен (PP) та поліетилен (PE).
Частина 2. Технічні вимоги до оглядових колодязів і ревізійних камер в місцях руху транспорту і глибокому підземному проляганні (EN 13598-2:2009, IDT)». Цей документ заповнив нормативну прогалину з виробництва комплектуючих для будівництва безнапірних мереж. Застосування безнапірних труб з поліетилену визначене ДСТУ Б EN 12666-1:2011 «Системи підземних безнапірних пластмасових трубопроводів для каналізації й дренажу. Поліетилен (PE). Частина 1. Технічні вимоги до труб, фітингів і системи (EN 12666-1:2005, IDT) )» – діє з 01. 01. 2013 р.
Кільцева жорсткість труб згідно з цим стандартом визначається відповідно до вимог EN ISO 9969 і виглядає наступним чином:
- SDR 33 ≥ 2 кН/м2
- SDR 26 ≥ 4 кН/м2
- SDR 21 ≥ 8 кН/м2
Надійність безнапірних труб з полімерних матеріалів
Промовистою відповіддю на запитання щодо надійності пластмасових труб в каналізаційних мережах можна вважати результати масштабного проєкту з оцінювання експлуатаційних характеристик каналізаційних мереж Німеччини, Нідерландів та Швеції.
В рамках проєкту було проведено телевізійне обстеження 1800 км мереж. Аби отримати максимально коректні результати, порівнювали стан трубопровідних мереж, які були в експлуатації не менше 12 років.
З-поміж загальної кількості пошкоджень каналізаційних труб, труби з полімерних матеріалів становили лише п’яту частину. Решта аварій була пов’язана з каналізаційними трубами з таких традиційних (жорстких) матеріалів як бетон, чавун, сталь, азбест, кераміка.
Показові також інші висновки дослідників щодо труб муніципальних мереж каналізації:
- негативний вплив на довкілля каналізаційної мережі середньої довжини з полімерних труб становить лише 15% від наслідків, які спричинюють подібні трубопроводи з традиційних матеріалів;
- пошкодження каналізаційних мереж з полімерних матеріалів, які впливають на довкілля (інфільтрація ґрунтових вод, а також забруднення ґрунту стічними водами), в середньому становлять лише 25% у порівнянні із загальною кількістю аварійних ситуацій. Левова частка руйнувань пов’язана з трубами із традиційних (жорстких) матеріалів.
Фахівці Європейської асоціації виробників пластмасових труб і фітингів (The European Plastics Pipe and Fitting Association (TEPPFA)) вважають, що гнучкі труби з полімерних матеріалів після ущільнення ґрунту працюють з ним як єдина система. Її формування відбувається за короткий період при вібраційному ущільненні. В умовах природного осідання ґрунту період остаточного ущільнення спрогнозувати складно, як правило, він тривалий у часі (від 1 до 2 місяців).
Після ущільнення ґрунту деформація труби залишається постійною, а рівновага в системі «ґрунт-труба» спричинює послаблення напруження стінок труби (відбувається процес релаксації). Усі ці фактори позитивно впливають на міцність і довговічність труби.
Спрощене розуміння цих процесів ілюструє графік (див. Рис. 1), який склали науковці TEPPFA. До слова, цей графік і подібні висновки та рекомендації зафіксував DIN CEN/TS 15223-2018 Plastics piping systems – Validated design parameters of buried thermoplastics
piping systems (Системи трубопроводів із пластмас – перевірені параметри проєктування трубопровідних систем із термопластів. В Україні цей нормативний документ нечинний). Керуючись цим простим графіком, можна визначити величину деформації (прогинання) труби у ґрунті – залежить від її кільцевої жорсткості, типу засипки та якості земляних робіт жорсткості (наприклад, SN 16 замість SN 8) не можна розглядати як альтернативу ретельному ущільненню ґрунту.
Помилково вважати, що навантаження, спричинені рухом транспорту, суттєво впливають на збільшення деформації труби. Де-факто, вони лише прискорюють ущільнення ґрунту. Кільцева жорсткість труби мало впливає на величину деформації, якщо мережу збудовано відповідно до вимог і трубопровід перебуває в режимі експлуатації. Після періоду консолідації (який триває максимум 3 роки) система «труба-земля» переважно не руйнується.
Дослідження довговічності безнапірних трубопровідних систем з полімерних матеріалів з однорідними та структурованими (гофрованими) стінками дають підстави зробити висновок про можливість експлуатації таких труб принаймні впродовж 100 років.
