bbk 000000

УДК 628.147.2:504.058

Грановский А. В., Доттуев А. И.

Сейсмостойкость наружных инженерных сетей из трубопроводов «Polytron-ProКan»

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований на виброплатформе по оценке сейсмостойкости трубопроводов различного диаметра, используемых в качестве наружных инженерных коммуникаций. По результатам динамических испытаний установлено поведение трубопровода из полипропиленовых труб с двухслойной профилированной стенкой марки «Polytron-ProКan» при резонансе, а также в частотно-амплитудном диапазоне, соответствующем 7–9 баллов.

Ключевые слова

гофрированные двухслойные трубы , полимерные материалы , сейсмические воздействия , трубопровод

 

Скачать журнальную верстку в PDF

За последние десятилетия традиционные материалы, из которых изготавливались трубопроводы для наружных инженерных сетей, – сталь, чугун, железобетон, стали вытесняться современными полимерными. Полимерные материалы обладают рядом ощутимых преимуществ, важнейшими из которых являются полное отсутствие коррозии, длительный срок эксплуатации, высокая эластичность и легкость. При этом последние два параметра полимерных труб играют важную роль при использования трубопроводов в сейсмических зонах.

Компания «Эгопласт» является одним из лидеров в России по поставке труб для инженерных сетей. Отличительные особенности гофрированных двухслойных труб – эластичность, малая масса и высокая жесткость. По данным специалистов фирмы, указанные трубы можно применять для строительства наружных инженерных сетей, расположенных под дорогами, с динамической нагрузкой 11,5 т на ось транспортного средства.

В Центре исследований сейсмостойкости сооружений ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко на виброплатформе маятникового типа (рис. 1) были проведены экспериментальные исследования по оценке сейсмостойкости гофрированных двухслойных труб различного диаметра (150–800 мм) и фитингов из полипропилена, выпускаемых компанией «Эгопласт» на заводе «Политрон». На рис. 2 показана схема расположения элементов трубопровода на платформе с указанием использованных в эксперименте диаметров труб.

Соединение труб различного диаметра выполнено с помощью специальных переходов (рис. 3). Свободный конец трубы оснащен уплотнительным резиновым кольцом. Соединение труб осуществляется установкой трубы в муфту до упора. Уплотнительное резиновое кольцо размещается в паз первого гофра. При испытаниях трубопровод был заполнен водой.

Под руководством доктора технических наук А. М. Курзанова был разработан испытательный стенд (рис. 1), который позволил моделировать динамические нагрузки на сооружение, соответствующие силовым воздействиям на сооружение при землетрясениях различной интенсивности (7–9 баллов). Колебания платформы-маятника, на который установлен трубопровод, возбуждаются с помощью вибромашины ВИД-12, закрепленной на платформе. За счет инерционной силы, развиваемой вибромашиной, обеспечиваются тот или иной спектр воздействий на конструкции трубопровода и определенный уровень амплитуды колебаний платформы. В процессе испытаний частотный диапазон может меняться от 0 до 18 Гц, величина амплитуды – от 0 до 150 мм; для заданного значения амплитуды изменяется частота в указанном выше диапазоне.

Измерение, регистрация и первичная обработка сигналов, полученных в результате испытаний, осуществлялись с помощью специализированного измерительно-вычислительного комплекса МIС-036, включающего ноутбук с пакетом прикладных программ и периферийное устройство для автоматизированного процесса обработки сигналов (рис. 4). Для измерения ускорений, частоты колебаний и перемещений платформы и элементов трубопровода использовались однокомпонентные датчики-акселерометры АТ 1105-10м (рис. 5). Общее количество контролируемых точек, включая платформу, составляло 4.

В таблице приведены отдельные значения параметров динамического нагружения виброплатформы, по цветовой гамме соответствующие зонам сейсмичности, указанным на карте сейсмического районирования территории России (рис. 6).

Анализ результатов лабораторных динамических испытаний трубопроводов системы водоотведения из полипропиленовых труб «Polytron-ProКan» с двухслойной профилированной стенкой показал следующее.

1. Ускорение виброплатформы, по данным акселерометров, установленных на ней, изменялось в интервале 1,54–7,38 м/с², что эквивалентно сейсмическому воздействию 7,5–9,9 баллов. Частота колебаний платформы изменялась от 2,6 до 14,8 Гц, амплитуда колебаний – от 3,6 до 14,6 мм. При этом ускорение в разных точках трубопровода (по его высоте) изменялось от 2,5 до 8,2 м/с².

2. При амплитуде колебаний платформы А = 4,1 мм и частоте f = 4,8 Гц имело место совпадение величины собственной частоты колебаний трубопровода с частотой колебаний платформы, т. е. наблюдался эффект резонанса. Как показал последующий осмотр трубопровода, его эксплуатационная надежность не была нарушена: протечек в стыках трубопровода и повреждений его элементов не установлено.

3. Трубопроводы «Polytron-ProКan» производства фирмы «Эгопласт» могут применяться в районах с сейсмическим воздействием 7–9 баллов.