Celem warsztatowej części konferencji było omówienie podstawowych zasad projektowania wykładzin do renowacji technicznej przewodów kanalizacyjnych wg wytycznej DWA-A 143-2 z 2015 r. Tematyka warsztatów rozszerzona została o zagadnienia prac odbiorowo-kontrolnych. Warsztaty poprowadzili dr inż. Tomasz Abel, dr inż. Bogdan Przybyła oraz Beata Nienartowicz z Politechniki Wrocławskiej.

Co to jest wytyczna DWA-A 143-2

Wytyczna DWA-A 143-2 to dokument, w którym określone zostały m.in. informacje na temat obliczeń, analiz, jakie należy wykonać, projektując wykładziny stosowane podczas bezwykopowych renowacji. Znajdują się w niej także wskazania co do tego, jakie informacje powinny być zawarte w dokumencie, w którym zebrane zostaną dane wejściowe do projektowania. Taki wypełniony zgodnie z wytyczną formularz powinien otrzymać projektant i to on powinien być podstawą jego pracy.

Co istotne, wytyczna jest zharmonizowana z eurokodem EN1990: Podstawy projektowania konstrukcji.

Jak wybierać metodę renowacji?

Zgodnie wytyczną kryteria decydujące o metodzie renowacji są różnorodne, dlatego zostały odpowiednio pogrupowane. Wśród nich wymienione są: kryteria techniczne, ekonomiczne, ekologiczne, społeczne oraz prognozy.

Skąd różnice w projektowaniu linerów?

Nie zawsze proces projektowania linerów przebiega tak samo. Mogą występować tu pewne różnice, które wynikają z wielu czynników, m.in. ze specyfiki obciążeń działających na liner, która jest zależna od stanu starego przewodu. Drugą z podstawowych różnic jest konieczność uwzględniania różnych obciążeń, które występują w czasie budowy oraz później, w czasie eksploatacji. Istotne jest to, że liner kontaktuje się albo bezpośrednio ze ścianką przewodu macierzystego, albo z iniektem. Dlatego siły, które pojawiają się na płaszczyźnie styku, muszą zostać uwzględnione w obliczeniach. Dodatkowo, ze względu na to, że wykładzina jest cienka, a siły do niej przyłożone duże, występuje konieczność prowadzenia obliczeń nieliniowych – mówił dr inż. Bogdan Przybyła.

Jakie metody renowacji zostały zawarte w wytycznej?

Wytyczna omawiana podczas warsztatów w ramach Konferencję INŻYNIERIA Bezwykopowa 2017 obejmuje szeroki zakres bezwykopowych metod renowacji. Zostały one podzielone na dwie grupy. Pierwsza z nich to metody z wypełnieniem szczeliny pierścieniowej, czyli relining długimi i krótkimi rurami, renowacje wykładzinami z rur spiralnie zwijanych, renowacje z wykładzin kotwionych oraz wykładzin segmentowych.

Druga grupa metod bezwykopowych to metody bez wypełnienia szczeliny pierścieniowej, czyli m.in. wykładziny CIPP oraz relining z grupy close-fit.

Jakie są kolejne etapy projektowania wykładzin?

W wytycznej DWA-A 143-2 można znaleźć również informacje dotyczące etapów działań związanych z projektowaniem wykładzin stosowanych w bezwykopowych renowacjach. Pierwszy krok to rozpoznanie stanu technicznego przewodu macierzystego. Potem określić należy parametry geometryczne i wytrzymałościowe linera. Następnie wykonuje się zestawienie działających obciążeń oraz wyznacza siły wewnętrzne. Na końcu sprawdza się wymagane warunki potwierdzające poprawność przyjętych parametrów.

Ocena stanu technicznego przewodu macierzystego

Według wytycznej przewód poddawany renowacji może znajdować się w jednym z trzech stanów technicznych (stan techniczny I, II oraz III). Zasadniczą różnicą pomiędzy nimi są rysy podłużne – w przypadku stanu pierwszego takie wady przewodu macierzystego nie występują, w przeciwieństwie do rurociągów znajdujących się w stanie II i III.

W przypadku przewodów o konstrukcji bezpiecznej wykonuje się tylko badania podstawowe (inspekcja TV, pomiar deformacji i uszkodzeń). W sytuacji, której mamy wątpliwości, czy konstrukcja przewodu jest bezpieczna, czy zagrożona, wykonuje się dodatkowe badania: długookresowe pomiary odkształceń pionowych, badania parametrów gruntu czy parametrów materiału rury – mówił dr inż. Bogdan Przybyła.

W wytycznej DWA-A 143-2 pojawia się także stan techniczny III a. Kwalifikują się do niego rurociągi, których korozja jest zaawansowana lub występują bardzo intensywne obrazy pęknięć starego przewodu. W tym stanie przewód może być traktowany jako warstwa zagęszczonego żwiru.

Jak odróżnić stan techniczny II i III? Autorzy wytycznej, zdając sobie sprawę z ważności tego zagadnienia, wskazali dodatkowe kryteria. Wśród nich znalazły się: deformacja pierścienia przegubowego, przekrycie, wpływ obciążeń komunikacyjnych, możliwe zmiany obciążenia w czasie, występujące pustki w gruncie otaczającym przewód – wyjaśnił dr inż. Bogdan Przybyła.

Obliczenia dla stanu eksploatacyjnego

Obliczenia dla stanu eksploatacyjnego, który stanowią kolejny etap projektowania wykładzin, obejmują pięć etapów. Pierwszy z nich to sprawdzenie stateczności układu rura-grunt. Drugi stanowi określenie wartości wstępnych imperfekcji. Kolejnymi są: przyjęcie modelu obliczeniowego oraz wyznaczenia sił przekrojowych. Na końcu wykonujemy wymiarowanie – powiedziała Beata Nienartowicz.

Nie zawsze obliczenia te trzeba wykonywać. Można je pominąć np. w sytuacji, gdy do renowacji wykorzystujemy liner nie większy niż DN250 oraz gdy w strefie ułożenia przewodu nie występuje woda gruntowa.

  1. Sprawdzenie stateczności układu rura-grunt

O układzie rura-grunt mówimy wyłącznie w wypadkach, gdy odnawiamy przewód zakwalifikowany jest do II i III stanu technicznego, czyli wtedy, gdy pęknięcia już wystąpiły. Sprawdzenie stateczności służy do określenia zapasu bezpieczeństwa pomiędzy obciążeniem rzeczywistym a krytycznym i pozwala zweryfikować wstępną klasyfikację stanu technicznego (II i III). Dzięki temu możemy stwierdzić, czy przewód znajduje się jeszcze w II, czy już w III stanie technicznym – tłumaczyła Beata Nienartowicz.

W celu określenia stateczności układu rura-grunt konieczne jest zbadanie mimośrodu działania siły ściskającej. Jednym ze sposobów jest określenie go na podstawie oceny wizualnej. Gdy mamy do czynienia ze stanem dobrym – nie widać pęknięć, korozji czy usterek. Stan poprawny to taki stan, gdzie w strefie wezgłowania występuje odspojenie, przy równoczesnym dobrym stanie konstrukcji na szczycie. W innych przypadkach do czynienia mamy ze złym stanem.

  1. Określenie wartości wstępnych imperfekcji

Do imperfekcji zaliczamy: deformację miejscową, owalizację oraz szczelinę pierścieniową. W przypadku deformacji miejscowej uwzględniany jest fakt, że w rurociągu mogą występować pewne nierówności, że nie ma on idealnej płaszczyzny, a w związku z tym liner, który znajdzie się w jego wnętrzu, przyjmuje te nierówności na siebie.

Owalizacja to efekt deformacji pionowej (na skutek pęknięcia rury macierzystej). Rękaw, który wchodzi w rurę, przejmie kształt rurociągu - jego przekrój nie będzie więc idealnie kołowy.

Jak zbadać wielkość owalizacji? Można w tym celu zastosować kilka metod, m.in. laserowy pomiar, kilkustopniową analizę graficzno-analityczną na podstawie danych z inspekcji wideo oraz wykonanie uproszczonej analizy graficzno-analitycznej.

Szczelina pierścieniowa to sytuacja, w której między linerem a macierzystym rurociągiem powstanie nieplanowana szczelina. Może się tak stać w sytuacji ciasno dopasowanego linera do konstrukcji macierzystego – tłumaczyła Beata Nienartowicz. Wytycznej DWA-A 143-2 podane zostały minimalne wartości dla tych imperfekcji – dodała.

  1. Przyjęcie modelu obliczeniowego

Modele obliczeniowe są ściśle związane z obciążeniami. Są podzielone wg stanów technicznych przewodów macierzystych. I tak, dla I i II stanu technicznego stosuje się model dwumiarowy płaski z założeniami niezmienności geometrii oraz obciążeń na długości przewodu czy z założeniami sztywnego obwodowego podparcia linera przez konstrukcję przewodu macierzystego.

Dla III stanu technicznego mogą to być dwa modele: podparty lub częściowo podparty. Ten drugi przypadek powinien być stosowany dla rurociągów o bardzo niskim przekryciu. Wybór odpowiedniego modelu obliczeniowego zależy od projektanta – powiedziała Beata Nienartowicz.

  1. Wyznaczenie sił przekrojowych

Na tym etapie również punktem wyjścia jest to, jaki jest stan techniczny poddawanego renowacji rurociągu. Wyznaczenie sił przekrojowych jest bowiem zależne od tego, czy przewód macierzysty został sklasyfikowany w I, II czy III stanie technicznym.

  1. Wymiarowanie

Wymiarowanie polega na sprawdzaniu tego, czy spełnione zostały określone w wytycznej warunki (każdy z nich musi zostać spełniony, aby liner został dobrze zaprojektowany). Jeżeli na tym etapie okaże się, że któryś z tych warunków nie zostanie spełniony, należy wrócić do początku i np. przyjąć inną grubość linera. Optymalne projektowanie to takie, w którym chociaż jeden z warunków jest na idealnym poziomie (nie za wysoki, nie za niski) – mówiła Beata Nienartowicz.

Wśród warunków, które badane są na tym etapie znajdują się: warunek naprężenia w ściance linera, naprężenia w ściance rury macierzystej (jeżeli ten warunek nie jest spełniony, powinniśmy wrócić do początku i przyjąć stan techniczny IIIa), deformacja pionowa oraz stateczność linera. Dla I i III stanu technicznego sprawdzeniu podlega stateczność linera pod działaniem ciśnienia wody gruntowej. W stanie technicznym III sprawdzamy działanie ciśnienia wody gruntowej oraz wpływ obciążenia gruntem i wpływ obciążeń komunikacyjnych.

Jakie dane uwzględnić podczas projektowania?

W każdym procesie projektowania musimy zebrać określone dane. W tym przypadku wymienić należy cztery grupy. Pierwszą stanowią informacje dotyczące istniejącego przewodu (ocena stanu technicznego). Druga to parametry materiałowe linera. Pozostałe to warunki gruntowo-wodne i obciążenia, które będą miały wpływ na pracę konstrukcji – powiedział Tomasz Abel, który w ostatniej części warsztatów pokazał na przykładzie, jak wykonywać takie obliczenia.

W przypadku obliczeń dla rurociągów, których stan techniczny został zakwalifikowany jako I i II, bierze się pod uwagę tylko ciśnienie wody gruntowej. Obliczenia te wykonywane dla stanu III są rozszerzone o inne czynniki – dodał.

Sztywność linera?

W wytycznej DWA-A 143-2 wśród warunków, które powinny zostać spełnione podczas wykonywania wymiarowania, nie pojawiła się sztywność linera, która powszechnie występuje w dokumentach przetargowych. To nie oznacza, że jest to nieistotny czynnik – wręcz przeciwnie. Jednak sztywność jest pochodną schematu obliczeń dzisiaj przywołanego – mówił Tomasz Abel.

Śledź informacje dotyczące Konferencji INŻYNIERIA Bezwykopowa

Zapraszamy do obejrzenia fotogalerii z Konferencji Inżynieria Bezwykopowa