Тут будет не сам расчёт, а история про него, сам расчёт есть в СП))
Столкнулся с задачей обоснованно ответить на вопрос: «можно ли убрать стальные футляры под дорогами для пластиковых напорных трубопроводов водоснабжения и канализации и безнапорных канализации и ливнёвки». Напорные трубы — по ГОСТ 18599-2001, самотёчные — «гофрированные» Корсис. С доставкой всех материалов на площадку строительства проблемы, поэтому, и появился вопрос о том, можно ли обойтись без футляров.
Что ж, первый ответ даёт СП 31.13330.2012:
11.51* Переходы трубопроводов под железными дорогами I, II и III категорий, общей сети, а также под автомобильными дорогами I и II категорий следует принимать в футлярах, при этом следует предусматривать закрытый способ производства работ. При обосновании допускается предусматривать прокладку трубопроводов в тоннелях.Под остальными железнодорожными путями и автодорогами допускается устройство переходов трубопроводов без футляров, при этом должны применяться стальные трубы, трубы из ВЧШГ, стеклокомпозитные трубы и открытый способ производства работ.Примечания3 При обосновании допускается футляры и водонесущие сети выполнять из стеклокомпозитных труб или полимерных труб повышенной прочности.СП 31.13330.2012
То есть футляры для пластика нужны по умолчанию, а если без них то только с обоснованием. Логика подсказывает, что обоснование, это расчёт выдержит труба без футляра или нет. Благо, как раз недавно подъехал новый СП 399.1325800.2018 «Системы водоснабжения и канализации наружные из полимерных материалов. Правила проектирования и монтажа.» и аж целая методичка к нему, на 700 с лишним страниц. Ага, полез в СП 399. Там аж целое приложение В есть — «Методика прочностного расчёта трубопроводов», в которой 30 формул разной степени страшности. Ну думаю, ща заживём, как посчитаю, как обосную… Но не тут то было!
Проблемы начались сразу же)) С того, что ни в самом СП ни в методичке к нему нет информации о том, где брать целый ряд исходных данных, касающихся свойств материала трубопровода:
- сигма нулевое — кратковременная расчетная прочность при растяжении материала трубы, МПа,
- Eтау — долговременное значения модуля упругости при растяжении материала трубы на конец срока службы эксплуатации, МПа,
- Енулевое- кратковременное значения модуля упругости при растяжении материала трубы, МПа,
- коэффициент Пуассона,
- Eнулевое r — кратковременный модуль упругости внешнего слоя трубы
В каталогах производителей вся эта информация сразу бывает редко. Я нашел только в каталоге ПроАква таблицу со всеми этими данными (кроме модуля упругости внешнего слоя). На сайте Полипластика (это, на минуточку, авторы СП и методички), кстати говоря, этих данных в каталогах нет, или я не нашел. Вот где их брать, если даже на сайте авторов на продукцию авторов этих данных нет? А по разным производителям и разным источникам в интернете, например, сигма нулевое варьируется от 20 до 27 МПа. Кратковременный модуль упругости 800 — 1350 МПа, даже коэффициент Пуассона бывает 0,41 — 0,43.
Ну ладно, в методичке есть примеры, как-то по ними по отрывочным данным из каталогов производителей принял эти параметры, ближе к минимальным значениям, чтобы наверняка. Почему нельзя было дать в СП или в методичке таблицу с этими значениями, чтобы можно было что-то принять, если нет данных производителя, я не понимаю. А данных производителей, кстати говоря, становится всё меньше и меньше, если кто обратил внимание. Техническая информация из каталогов исчезает, не пойму почему. Как вариант, чтобы переставали считать сами и обращались в проектные подразделения производителя?
Такая ситуация с началом расчёта и напорных и безнапорных труб.
Для безнапорных «гофрированных» труб есть ещё один дополнительный огромный вопрос по исходным данным: Где взять омегу — площадь поперечного сечения гофра и что, вообще, имеется ввиду? Где у гофра поперёк? Поперёк у гофра это сечение вдоль трубы?
Я так понимаю, что под площадью поперечного сечения имеется ввиду площадь поперечного сечения стенки гофра, показанная на рисунке как «слой 2»? Нигде никаких указаний на это нет, это я так прикидываю, посчитав разные варианты того, что могло бы быть площадью поперечного сечения гофра и сравнив с данными (диаметр трубы, SN, омега), указанными в методичке к СП 399, прил. И, в исходных данных к примерам расчёта. А прикидываю я, а не точно уверен, потому, что форма гофра не прямоугольная, как вы можете заметить, со стенкой переменной толщины, поэтому посчитать я могу только примерно. Данных о площади поперечного сечения гофра в каталогах производителей нет, на сайте авторов я этих данных тоже не нашел. Более того, на сайте авторов расчёта нет даже данных о размерах гофра! В новых каталогах производителей данные о размерах гофра есть далеко не всегда.. В итоге, площадь я посчитал примерно (у меня цифры с исходными данными, указанными в метдичке, не сошлись, получалось примерно-около), как сумму площадей прямоугольников со стенками разной толщины, пользуясь данными такой древней таблицы:
Может я чего-то не понял по скудоумию и площадь поперечного сечения гофра всё-таки где-то указана, раз есть такие замечательные СП и аж целая методичка к нему?
Где брать Кз (коэффициент запаса) и Кок? Вроде бы ни в СП ни в методичке информации нет, кроме той, что в методичке в примерах расчётов Кз почему-то принимается 2, а Кок — 1. Ну так и взял, чо.
В общем, найти исходные данные о материале и примерно посчитать площадь гофра (для самотёчных труб) это был основной квест)) Но были ещё и побочные.
Предстояло выяснить, что формулы СП 399 В.22-В.25 приведены с ошибкой.
В круглых скобках везде лишняя «s», вроде бы. То есть формула в СП с ошибкой. Хорошо, хоть в методичке можно посмотреть примеры расчёта, там этой «s» нет.
Ещё, в расчёте, данном в СП, не везде указаны размерности величин, что, само-собой дополнительно вводит в заблуждение.
Почему-то, в СП момент инерции считается через толщину стенки (формула В.9), а в примерах методички через SDR и диаметр. Зачем так делать? По идее, методичной должны дополнить и углубить информацию из СП, а не запутать. Не говоря о том, что если считать момент инерции по формуле, данной в СП то получается точная величина, а если по формуле, данной в методичке (через SDR), то приблизительная. Поскольку в первом случае мы используем диаметр в миллиметрах, а во втором отношение наружного диаметра к толщине стенки, округлённое до целого. С пониманием математики у меня не осень, то идея кажется странной, зачем считать приблизительно с этими ущербными формулами с SDR, если можно посчитать точнее и проще.
Дальше уже лирика.
Неслабое недоумение у меня вызвало обилие коэффициентов в таблице В.2, СП 399, которые используются в расчёте. Их аж 14!
Из них, 4 коэффициента, которые просто даны без вариантов, «Допускается принимать равным…» (и указано сколько). Почему их нельзя было сразу в цифрах вставить в формулы? И наоборот, например, коэффициенты Кз и Кзд с формулировками «принимают по нормативным документам» и «приведён в нормативных документах». Оло, нормативный документ это же вы и пишете, авторы! В каких нормативных документах их смотреть? И что, вообще за определение такое «нормативный документ»?.
Замечательный коэффициент Кок где брать? в таблице указано, что для безнапорных трубопроводов он равен 1, а для напорных??? В методичке п. И.10.4 он, тактично, без комментариев, принят равным 1. Так если он для напорных и для безнапорных равен 1, то зачем он вообще нужен?
Ну а в принципе, по результатам этих всех изысканий, возникает философский вопрос. Зачем вообще нужны эти расчёты? Я, таки, посчитал несколько диаметров с разными SDR по водопроводу и разными SN по безнапорной канализации (для «гофрированных» труб), продравшись через все эти непонятные места, славься-славься Эксель!)) У меня получилось, что у пластика, при прокладке под дорогой без футляра, в основном, большой запас прочности, даже при самых неблагоприятных условиях (я забил расчёт в эксель и попробовал разные сочетания параметров, чтобы понять, при каких условиях труба таки не выдержит).
Так зачем нужна вся эта морока с расчётами? может проще сразу в СП прописать, что, например, «трубы SDR 11 и ниже (в смысле SDR 9, 7.4) и гофрированные SN16 и выше можно прокладывать без футляра под дорогами «вставить категорию» (например все, кроме самой нагруженной категории), на глубине от 0,5м до 4,0м (к примеру, я глубже не считал), считая от верха трубы до поверхности покрытия. Остальные SDRы и SNы без футляров только с расчётным обоснованием». Ну или как-то так. В конце концов, разработчик СП, по случайному стечению обстоятельств ещё и продавец пластиковых труб, так сделали бы себе сразу зелёный свет на применение. Не понятно.
Если я всё таки посчитал правильно, учитывая все непонятные места в расчёте, приведённом в СП, то с одной стороны, так даже хорошо)) Расчёт страшный, с ошибкой, требующий дополнительных изысканий, соответственно, разобравшись и имея расчёт в экселе, можно заработать на выполнении расчётов для обоснования убирания стальных футляров (на чем можно неплохо сэкономить застройщику). С другой стороны, непонятно, примет ли расчёт экспертиза. Буду проверять.