Częstość pytania o dobór sztywność kształtek odpowiedniej do rur systemu kanalizacji zewnętrznej z PVC-U wskazuje, że zagadnienie to budzi wiele wątpliwości. Sprawa jest prosta w przypadku systemów kanalizacyjnych z rur gładkościennych takich jak KG2000 z PP-MD czy Acaro z PP, a także z rur strukturalnych ze ścianką profilowaną - X-Stream z PP. W każdym z tych systemów istnieje tylko jeden rodzaj kształtek.
Natomiast w systemie kanalizacji zewnętrznej z PVC-U sytuacja jest bardziej skomplikowana. Występują tu trzy różne klasy sztywności rur, a mianowicie SN8, SN4, SN2. Dla rur wiąże się to ze zdefiniowanym parametrem SDR*, który wynosi dla rur odpowiednio: SDR 34, 41 i 51, co dla każdej klasy sztywności i każdej ze średnic wiąże się z zadaną w normie grubością ścianki.
O ile w przypadku rur powiązanie grubości ścianki ze średnicą i klasą jest zasadne, to dla kształtek okazało się nie praktyczne, a wręcz mylące. Kształtki o grubości ścianki takiej samej jak rury w tej samej średnicy są dużo sztywniejsze niż rury. Taka informacja jest wprost zapisana w normie PN-EN 1401. To określenie jest prawdziwe, ale jednak mało pomocne. Badania rzeczywistej sztywności kształtek o grubości ścianek jak rury SN4 (SDR 41) wykazują wartości znacznie przekraczające 8 kN/m2. Mówimy tu o wartościach dużo powyżej 10 kN/m2 i sięgających nawet do 60 kN/m2 w zależności od kształtu i średnicy. Przy takich wartościach rzeczywistej sztywności stwierdzić należy, że są to kształtki klasy SN8. W oparciu o pomiary rzeczywistej sztywności obwodowej okazało się zatem, że kształtki SDR 41 są zupełnie wystarczające dla rur klasy sztywności SN8.
Konstruowanie kształtek ze ściankami SDR 34 mija się zupełnie z celem – są to kształtki zbyt sztywne dla rur klasy SN8, a nawet tych, które w tej klasie mają podwyższoną sztywność rzeczywistą do poziomu 10, czy nawet 12 kN/m2.
Mając na uwadze powyższe doświadczenia w Warunkach technicznych wykonania i odbioru systemów z termoplastycznych tworzyw sztucznych PVC-U, PE i PP (PN-C-89224) zawarto zalecenia wskazujące powiązanie sztywności rur i kształtek, co pokazuje poniższy wyciąg z normatywnej Tablicy.
Wyciąg z Tablicy 5 w normie PN-C-89224
- Minimalne serie rurowe/klasy sztywności kształtek do stosowania z rurami
W oparciu o powyższe wskazania jednoznacznie widać, że wraz z rurami kanalizacji zewnętrznej z PVC-U klasy sztywności SN8 należy stosować:
- kształtki z PVC-U zgodne z PN-EN 1401, SDR41 – tzn. odpowiadające grubością ścianek rur w klasie sztywności SN4 (dawniej zwanej kl. N**),
- kształtki z PVC-U zgodne z PN-EN 13476-3 w klasie sztywności SN8.
Kształtki takie są uniwersalne – mogą być stosowane z rurami wszystkich klas sztywności. Z uwagi na zawsze wyższą sztywność obwodową od rur nie osłabiają systemu. Kształtki ze ściankami SDR 34 – tzn. odpowiadające grubością ścianek rur w klasie sztywności SN8 (dawniej zwanej kl. S**) są w świetle tych zaleceń zbędne i właściwie przeznaczone są do wycofania. Wyjątkiem jest średnica 110, dla której norma PN-EN 1401 ustala minimalną grubość ścianki na takim poziomie, że odpowiada ona SDR 34 i klasie sztywności SN8.
Rury o sztywności SN8 wraz z kształtkami uniwersalnymi tworzą przewód o sztywności obwodowej minimum 8 kN/m2.
Z tablicy można wyciągnąć również wniosek, że rury klas SN4 i SN2 mogłyby być stosowane z kształtkami o jeszcze cieńszych ściankach (SDR 51), jednak przyjęło się, że kształtki takie nie są produkowane. Ponieważ norma PN-C-89224 w powołanej tablicy wskazuje minimalne klasy sztywności, to oczywiście zastosowanie kształtek wyższej klasy sztywności, jest możliwe. Zatem i w tym wypadku wymienione powyżej kształtki SDR 41 lub klasy sztywności SN8 są odpowiednie.
Zastosowanie kształtek uniwersalnych dla wszystkich klas sztywności rur znacznie upraszcza zagadnienie i jednocześnie realizuje założenie, że kształtki powinny być co najmniej tak samo mocne, jak rury z którymi występują by zapewnić, aby zrealizowany przewód była tak samo wytrzymały i trwały na całej swojej długości.
Zgłębiając jeszcze temat doboru kształtek warto poznać inne aspekty tego zagadnienia.
Stosowanie kiedyś kształtek klasy N i klasy S poparte było uzasadnieniem,
1) Obecnie rzeczywistą sztywność obwodową kształtek ustalić można na podstawie pomiaru wykonywanego zgodnie z PN-EN ISO 13967. Badaniom poddaje się kształtki, które mają korpus „pracujący samodzielnie”, tj. taki, który nie pokrywa się z rurą. Zatem pomiar dotyczy kształtek takich jak kolana, czy też trójniki. W przypadku kształtek bez korpusu (nasuwek, dwuzłączek czy korków, itd.) badanie to jest niecelowe. Kształtki takie nie „pracują samodzielnie”, tj. zawsze pokrywają się z rurą, a sztywność przewodu kanalizacyjnego w miejscach takich kształtek jest większa niż rzeczywista sztywność obwodowa rur montowanych z tymi kształtkami.
2) Obecnie istnieje również możliwość konstruowania kształtek przez producentów w taki sposób, żeby nie były one znacznie przewymiarowane w stosunku rur, z którymi mają być stosowane. Taką możliwość stwarzają normy serii PN-EN 13476 czy PN-EN 14598. Są to normy opracowane później, niż normy, a mianowicie normy dla rur gładkościennych litych (PN-EN 1401 czy PN-EN 1852) najwcześniejsze dla tworzyw w tym. Zezwalają one na takie skonstruowanie ścianek oraz dobór surowca, żeby kształtki sztywnością pasowały do rur. Narzucają one jedynie pewne nieprzekraczalne minima, które należy zachować. Do takich ograniczeń normatywnych należą:
- najmniejsza możliwa grubość ścianki (min 3,2 mm), która obowiązuje dla rur i kształtek o średnicy 110 mm,
- najmniejsza możliwa warstwa wewnętrzna w rurach z rdzeniem spienionym.
Zachowanie tych minimów odpowiada za trwałość konstrukcyjną rur oraz odporność na odziaływanie ścieków, w tym odporność na ścieranie oraz czynności eksploatacyjne, jak np. mycie ciśnieniowe.
Z pewnością znane i za słuszne uznane jest powiedzenie, że system jest tak mocny jak jego najsłabszy element. Właśnie z powodu takiego stwierdzenia kształtki klasy N wydawały się nieodpowiednie dla rur klasy S.
Wprowadzenie pomiarów sztywności kształtek i możliwości bardziej zaawansowanego konstruowania kształtek w oparciu o nowe zasady w normach doprowadziło do bardziej adekwatnego stosowania kształtek do rur.
Podsumowanie, które znalazło miejsce w normie PN-C-89224 ma zatem olbrzymie znaczenia praktyczne.
*
SDR = en / DN
SDR - znormalizowany stosunek wymiarów
en - nominalna grubość ścianki
DN wymiar nominalny
**
Informujemy, że stoswane kiedyś powszechnie literowe oznaczneie klas zostało już wycofane i zgodnie z normami posłygujemy się klasami sztywności, parametracmi SDR lub czasem rzeczywistą sztywnosicą
Zastosowane skróty (wg PN-C 89224)
• S serie rurowe
• SDR znormalizowany stosunek wymiarów
• SN klasa sztywności
• SR rzeczywista sztywność obwodowa
Normy
PN-C-89224, Systemy przewodów rurowych z termoplastycznych tworzyw sztucznych - Zewnętrzne systemy bezciśnieniowe i ciśnieniowe do przesyłania wody, odwadniania i kanalizacji z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) - Warunki techniczne wykonania i odbioru
PN-EN 1401-1, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji - Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC-U) - Część 1: Specyfikacje rur, kształtek i systemu
PN-EN 1852-1, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji - Polipropylen (PP) - Część 1: Specyfikacje rur, kształtek i systemu
PN-EN 13476-1, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji - Systemy przewodów rurowych o ściankach strukturalnych z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) - Część 1: Wymagania ogólne i właściwości użytkowe
PN-EN 13476-2, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji - Systemy przewodów rurowych o ściankach strukturalnych z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) - Część 2: Specyfikacje rur i kształtek o gładkich powierzchniach wewnętrznych i zewnętrznych oraz systemu, typ A
PN-EN 13476-3, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji - Systemy przewodów rurowych o ściankach strukturalnych z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) - Część 3: Specyfikacje rur i kształtek o gładkiej powierzchni wewnętrznej i profilowanej powierzchni zewnętrznej
oraz systemu, typ B
PN-EN 14758-1, Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej sanitarnej - Polipropylen z modyfikatorami mineralnymi (PP-MD) - Część 1: Specyfikacje rur, kształtek i systemu
PN-EN ISO 13967, Kształtki z tworzyw termoplastycznych - Oznaczanie sztywności obwodowej