При выборе материала необходимо учитывать его прочностные характеристики и температуру транспортируемых стоков. Помимо этого, следует обратить внимание на сортамент труб из выбранного материа¬ла (Табл. 1). Затем необходимо определить требуемый класс кольцевой жесткости труб. Обычно на этом этапе возникают серьёзные затруднения, связанные с тем, что, во-первых, далеко не все проектировщики в полной мере понимают, что в действительности показывает класс кольцевой жесткости труб, и, во-вторых, СП 40-102-2000 не регламентирует расчет на прочность профилированных труб в принципе. Так что же на самом деле следует понимать под классом кольцевой жесткости? Класс кольцевой жесткости (SN) - это величина, округленная до ближайшего наименьшего значения номинальной кольцевой жесткости из ряда 2, 4, 6, 8 и т. д. Значение кольцевой жёсткости (S) определяется по эмпирическим форму¬лам каждым производителем индивидуально. Основными данными для её расчета, получаемыми экспериментально на испытательных стендах, являются нагрузка и деформация, соответствующие 4%-ой деформации испытуемого образца, а также длина испытуемого образца. Среднеарифметическое из трех значений кольцевой жесткости (в кН/м2), полученных на образцах из одной партии труб, округляют до бли¬жайшего наименьшего значения из стандартного ряда. Таким образом, класс кольцевой жесткости пока¬зывает максимально допустимую нагрузку на едини¬цу площади поверхности трубы при 4%-ой деформа¬ции её вертикального диаметра без учета бокового отпора. Теоретическая кольцевая жесткость трубы опреде¬ляется по формуле:
SN= Eo./d3 (1)
где: Еп - кратковременный модуль упругости мате¬риала трубы, кН/м2;
/ - момент инерции профиля стенки трубы на еди¬ницу длины, м4/м;
d - диаметр по центру тяжести профиля стенки трубы, м;
d-d,+ 2-у (2) где:
d, - внутренний диаметр трубы, м;
у - расстояние до центра тяжести профиля стенки трубы, м. Момент инерции и расстояние до центра тяжести профиля должны рассчитываться производителем труб и предоставляться заказчику как справочная информация. При отсутствии данных у производителя следует производить расчет этих параметров само-стоятельно, используя соотношения теоретической механики и сопротивления материалов. В Приложении Д свода правил СП 40-102-2000 при¬водится несколько иная формула (Д.8) для определения кольцевой жесткости, в которой помимо прочих величин фигурирует толщина стенки трубы s. Возникает логичный вопрос: какую величину следует принимать за толщину стенки применительно к расче¬ту профилированных труб? В этом случае следует пред-варительно определить эквивалентную толщину стен¬ки, подставив справочное значение момента инерции в формулу Д.9. Используя полученную величину, можно производить дальнейший расчет кольцевой жесткости и деформаций как для гладкой трубы с тем же наруж-ным диаметром, что и у профилированной. Ошибочным является мнение о том, что именно класс кольцевой жесткости определяет прочност¬ные свойства трубы при её прокладке в грунте, т.к. его значение определяется без учета бокового отпо¬ра. В действительности прочность подземного поли¬мерного трубопровода в большей степени зависит от модуля деформации грунта засыпки в пазухах траншеи и степени его уплотнения. Примерные значения модуля деформации Егр различных типов грунтов в зависимости от степени уплотнения следу¬ет принимать по Таблице 28 Пособия по проектиро-ванию технологических трубопроводов из пластмас¬совых труб (к СН 550-82). Также стоит отметить, что СП 40-102-2000 не рег¬ламентирует предельно допустимое значение деформации труб, что в некоторых случаях влечет за собой сомнительные результаты расчетов. Так, например, при выполнении условия прочности по формуле Д.1 относительное уменьшение вертикаль¬ного диаметра, вычисляемое по формуле Д.5, может составлять до 12%. В соответствии с п. 6.4 Пособия к СН 550-82 рекомендуется принимать следующие предельные значения овализации поперечного сечения: для труб из полиэтилена - 5%, а из поли¬пропилена - 4%. В случае, если расчетное значение овализации оказывается больше допустимого, сле¬дует повторить расчет, выбрав трубу с более высо¬ким классом кольцевой жесткости или, что наибо-лее предпочтительно, грунт засыпки с большим модулем деформации. Рассмотрим пример. Необходимо определить класс кольцевой жесткости труб КОРСИС из полиэтилена номинальным наружным диаметром 500 мм при заложении на глубину 6 м до верха трубы. Местный грунт -суглинок с удельным весом Y=18 кН/м3. Транспортная нагрузка и нагрузка от грунтовых вод отсутствуют. Сначала произведем расчет для трубы КОРСИС с классом кольцевой жесткости SN4. Исходные дан¬ные: Е0=800 МПа, N0,642 см4/см, грунт засыпки пазух - пылеватый песок (Еф=5 МПа, Ку=0,92). Расчёты показывают, что при выполняющемся условии прочности степень овализации ф составляет 6,5%, что больше допустимого значения 5% для полиэтилена. Теперь выберем трубу КОРСИС с классом кольце¬вой жесткости SN8. Исходные данные те же, за исключением момента инерции: 1=0,848 см4/см. В этом случае степень овализации составит 6,3%, что лишь немногим меньше предыдущего результата. Условие прочности трубопровода при этом также выполняется. Затем вновь произведем расчет для трубы КОР¬СИС SN4. но с измененными данными по грунту засыпки: выбираем песок средней крупности (Егр=16 МПа, Ку=0,95). Расчёты показывают, что степень овализации поперечного сечения ф составляет всего 3,5%, что меньше допустимого значения. При этом условие прочности по-прежнему выполняется. Данный пример наглядно иллюстрирует приведен¬ное выше утверждение о том, что именно характери¬стики грунта засыпки пазух траншеи главным образом определяют прочность подземного трубопровода. Отсюда вытекает логичный вывод: для того, чтобы обеспечить долговременную прочность и безаварий¬ную работу трубопровода, необходимо обеспечить его качественную обсыпку с оптимальной степенью уплот¬нения. Немаловажную роль при этом играет контроль качества уплотнения грунта, который должен произво¬дится в обязательном порядке не более, чем через каждые 50 м по длине трубопровода. Общие рекомен¬дации по технологии обсыпки труб, уплотнения грунта и методы контроля приведены в ТР 73-98 НИИМосстроя. Особое внимание следует уделять обсыпке трубо¬провода при его прокладке под дорогами ввиду дополнительных нагрузок от транспорта. В большин¬стве случаев при этом проектом предусматривается применение бетонного футляра в соответствии с тре¬бованиями СНиП 2.04.03-85. Однако при относитель¬но больших глубинах заложения, соответствующем качестве уплотнения грунта и высоком классе кольцевой жесткости трубы это не всегда оправдано (кроме дорог I и II категорий). Согласно Пособию к СН 550-82 для трубопроводов различного назначения всех диаметров, проклады¬ваемых под автомобильными дорогами, следует при¬нимать нагрузку от колонн автомобилей Н-30 или от колесного транспорта НК-80, в зависимости от того, какая из этих нагрузок оказывает большее силовое воздействие на трубопровод (рис. 3). В дальнейших расчетах будем принимать норма¬тивную нагрузку НК-80 по ГОСТ Р 52748-2007. При этом нормативное давление на трубопровод диа¬метром 500 мм при глубине заложения 1 м составит 7,5 т/м2 (0,073 МПа), а при глубине заложения 6 м - 0,86 т/м2 (0,008 МПа). Если подставить получен¬ные из графиков значения в прочностной расчет полу¬чим, что для трубы КОРСИС-ПРО SN16 (Е0=И50 МПа. 1=0,848 см4/см) относительное уменьшение наружно¬го диаметра составит 3,1% и 3,6% (для глубин зало¬жения 1 и 6 м соответственно; Егр=16 МПа) при выполняющемся условии прочности. Следует отме¬тить, что условие устойчивости оболочки трубы про¬тив действия сочетания нагрузок (Д.17) также выполняется. Произведенный расчет показывает, что воздей¬ствие транспортной нагрузки на трубопровод даже ствие транспортной нагрузки на трубопровод даже на предельно малых глубинах заложения может быть сведено к минимуму путем обеспечения каче¬ственной обсыпки трубы с соответствующей степе¬нью уплотнения и выбора трубы с более жесткой оболочкой. Помимо этого, полученные результаты говорят о том, что с увеличением глубины заложе¬ния воздействие транспортной нагрузки снижается и влияет на прочность полимерного трубопровода в незначительной степени на глубине более 4 м, при которой применение футляра для дорог III категории и ниже в большинстве случаев является неоправ¬данным. | 
