Бетоновите и стоманобетоновите тръби са най-здравите и носимоспособни тръби на пазара. Те могат да бъдат проектирани и тествани, да устояват на точно определено натоварване, което е необходимо. За разлика от гъвкавите тръби, бетоновите и стоманобетоновите тръби притежават минимални изисквания към дълбочината на инсталацията и типа на почвата, заради заложените в тях брутна якост още при производството им. Това води до огромна разлика в проектирането, изграждането и дългосрочния успех на проекта между двата типа системи.
Изчислителната якост на натиск на бетона, употребяван за производство на бетонови и стоманобетоновите тръби за безнапорни канализации, варира от 1,7 до 2,2 kN/см², а изчислителната якост на опън 0,12 до 0,14kN/см² или отговарящи на клас на якост B30~B40 (C25/30~C35/40). Реално нормативната якост за тези класове е 1,5~1,7 пъти по-голяма. Тя е функция на други фактори, включително инертни материали, цимент, производствен процес. Заложената проектната якост на бетона следва да се постигне на 28-ия ден от производството. Не е необичайно на 28-ия ден при тест бетона и бетоновите изделия значително да надвишават определената проектна стойност заради заложените коефициенти на сигурност. За сравнение максимално заложената периметрична твърдост при гъвкавите тръби е 16кN/m²=0,0016kN/см², като само натоварването от почвения натиск на дълбочина по-голяма от 1,5м в повечето случаи е по-голяма от 16kN/m², да не говорим наличие на допълнитeлен товар от автомобилен и ЖП транспорт.
Всяка бетонова тръба е необходимо да отговаря на определени условия за здравина и структура. Тръбите трябва да са водонепропускливи при хидростатично налягане 0.05 МРа (50kN/m²). Водопоглъщането на бетона, от който са направени тръбите, трябва да бъде не повече от 8%. Бетоновите тръби трябва да издържат минимален разрушителен товар съгласно таблица 1.
Таблица 1
За изпитване носимоспособността на тръбите се вземат тръби, достигнали проектния клас на бетона и издържали изпитването на водонепропускливост.
Изпитване на носимоспособност на тръбите
При по-големите диаметри тръби, както и в зависимост от условията, в които ще се използват, се увеличават и изискванията за натоварване. Съответно се получават по-големи натискови и опънни усилия. Затова е необходимо използването на армиран бетон за поемането им.
Стоманобетонните тръби, натоварени с вертикален статичен товар, трябва да издържат товарите, предизвикващи образуването на пукнатини до 0.2 mm и разрушение, посочени в таблица 2.
Става ясно, че най-слабата армирана тръба ф800 трябва да може да издържa вертикален статичен товар 55kN/m’ или казано 5,5 тона на метър линеен, най-силната ф1500 – 19 тона на метър.
Стоманобетоновaтa тръбa е комбинирана конструкция и специално проектиранa да използва най-доброто от двата материала – бетон и стомана. Бетонът е предназначен да поеме силата на натиск, а армировката поема опънните усилия. Армирането на тръбата осигурява укрепване при образуването на микропукнатини (до 0.2mm), както и увеличава нейната носимоспособност. Поради това, при стоманобетоновите тръби пукнатините стават видими много преди товарите да достигнат проектните стойности или достигане на разрушение. При стоманобтоновите тръби микропукнатините не са индикация за опасност, големи напрежения или загуба на конструктивната цялост. От своя страна бетоновите тръби са предназначени за канализации на по-малка дълбочина и с по-малки проектни натоварвания и пукнатини при тях не се допускат. Ако все пак пукнатини се появят, те са склонни да се запечатат чрез процес, известен като autogenous healing(автогенно самоизцеление). Представлява способността на бетона да се възстановява в присъствието на влага. Стоманобетонновите и бетоновите тръби , за разлика от стоманобетонни греди и плочи, са поставени в земята във влажни условия и те са подходящи за вторична хидратация и карбонизация на горния напукан слой, благоприятстваща запълването на микропукнатините и недопускане на последващото им компрометиране. Това при условие че канализацията се използва за пренос на канализационни, дъждовни и третирани промишлени отпадъчни води. При наличието на агресивни вещества във водата е необходимо да се вземат мерки още при производството на тръбата и това да бъде заложено в проекта.
Дълготрайност
Съществува голямо разнообразие от продукти и материали, които да предизвикат интереса ни днес, но дали ще продължат да си вършат работата по предназначение в дългосрочен план? Трябва да гледаме на канализационната система като конструкция в цялост, натоварена във времето на различни статични и динамични натоварвания, и продължаваща да изпълнява задачата си дългосрочно, а именно да пренася безопасно отпадните води. Способността на канализационната система да изпълняват функцията си, както се очаква за целия си проектен живот, е основно занимание на инженеринга, особено в икономически рационална среда, където изискванията са определени – да се гарантира устойчива подземна инфраструктура в период поне 50години.
Строителните инженери предричат живот от 70-100 години за бетонови и стоманобетонови тръби. Съществуват много примери за инсталации най-вече в чужбина(Западна Европа и САЩ), които надхвърлят тези числа. Това означава, че очакванията за функционален живот на готовите бетонни елементи достига два пъти проектния. Причините за това са не само в заложената якост и носимоспособност на бетона. Бетонът няма да изгори, ръждяса, скъса, изкоруби, деформира и е недосегаем за атака на повечето химически елементи, независимо дали тръбата е под земя или изложена на атмосферни условия. Плътността на качествената бетонова тръба обикновено варират 2,9-3 тона на куб.м. Обикновено колкото по-висока плътност има, толкова по-голяма е трайността на бетоновата тръба.
Надеждност
Технологията за производство на бетонови и стоманобетоновите тръби е по-надеждна, отколкото когато и да било преди. Дългогодишният опит, научните изследвания, статичния и емпиричен анализ на много аспекти от бетоновите тръби, ни позволи да променим бетоновите смеси, конструирането на тръбите, както и подобряване на производствените процеси, за да предлагаме продукти, които могат да издържат на пълната гама от подземни среди и условия.
Надеждността на канализационната система не е само въпрос на това как бетоновата тръба се произвежда. Тя също има много общо с това колко добре се разбира от хората, които планират, проектират, изграждат и инсталират проекта. Колко добре инженер-проектантът знае и разбира нейните качества? Колко вещ е екипът по проекта, и колко проницателен е в предвиждането и коригирането на потенциални проблеми преди те да се случат? Какъв е опитът на строителите, когато става въпрос за безупречен монтаж и изпълнение? В тази жизнено важна област, никой материал не е по-често използван в областта от бетоновата и стоманобетонова тръба. Това довежда до по-малко грешки и по-високо ниво на комфорт и увереност.
Бетонови и стоманобетоновите тръби срещу пластмасови гъвкави тръби в канализационните системи
Бетоновата тръба е твърд елемент, осигуряващ както конструкция, така и канал за отвеждане на отпадните води. Канализационна система от бетонови и стоманобетонови тръби е устойчива система, зависеща над 85% от заложената якост и носимоспособност във всяка тръба и едва 15% в зависимост от обработване на почвеното легло и изкоп. Тези предимства на бетоновите тръби компенсират недостатъците при строителство – по-тежки елементи, по-голям разход за транспорт на линеен метър тръба и по-високи височини за запълване с обратен насип. Гъвкава тръба е най-малко 95% зависима от подготовката на почвата, изкопа, посипката и от експертното ниво на изпълнителя. Изкопа, леглото и обратния насип трябва да са добре проектирани и изпълнявани внимателно. За съжаление не са малко случаите, когато тези неща се пренебрегват в българската строителна практика и за единия, и за другият тип системи. Въпреки това бетоновите и стоманобетоновите тръби са по-малко податливи на повреда по време на строителството, както и поддържат формата си в целия експлоатационен срок като не допускат несъответствия, както се случват при гъвкавите тръби.
Бетоновите и стоманобетоновите тръби имат голяма обща коравина и якост на огъване. Само те могат да поемат неравностите по леглото без това да повлияе на сечението на тръбата и съответно на хидравличните й способности.
Негорими
Бетоновата и стоманобетоновата тръба е негорима. Това е важно за планирането на водостоци при магистрали, канализации в градските зони и отдалечени места, които са силно залесени. Бетоновата тръба е мъдър избор отнасящ се до безопасността на строителната площадка, обществената безопасност (опасност от огън и токсични газове), както и до националната сигурност.
Стойност
Има разлика от първоначалната цена на тръбите и крайната цена на готовата канализация. Има набор от разходи, които възникват след първоначалната им покупка. Бетоновите и стоманобетонни тръби струват по-малко за инсталиране, инспектиране и тестване. Те имат по-ниски текущи разходи за поддръжка и намаляват риска от ранни ремонти. Разходите за ремонт и подмяна на изградени канализационни системи са огромни и поставят прекомерно бреме върху хората.
Aнализ на разходите във времето е ефективен метод за оценяване на два алтернативни материали с различен живот и икономическа равностойност. Факторите при традиционния анализ са проектния живот на канализацията, дълготрайност на производствения материал, лихвен процент, процент на инфлация, разходи за монтиране и остатъчна стойност. Първоначалната цена е важна за инженера и инвеститора, но не разкрива цялата стойност на тръбопровода. Това, на което не се прави анализ е допълнителни разходи за ремонт, зависещ от реален експлоатационен срок на канализацията, както и разходи на пътуващите и бизнеса поради заобикалянето при подмяна на потенциалните катастрофални грешки.
В случаите на монтирани правилно гъвкави системи, стоманобетоновите тръби могат да ги конкурират успешно на същата или по-ниска първоначална цена! Бетоновата и стоманобетонова тръба е най-здравият канализационен продукт, най-хидравлично ефективен във времето и има голяма настояща и бъдеща стойност като инфраструктурен актив.
Инсталация
Масата и здравина на бетоновата тръба позволява точно, лесно и безопасно поставяне в канала. Наличието на готови стоманобетонни елементи прави тръбните връзки лесно сглобяеми, което спомага за намаляване времето за монтаж. Когато става на въпрос за срокове за инсталация или когато почвата поставя предизвикателства за монтаж, готови бетонни тръби е просто най-логичният и отговорен избор.
Стоманобетоновата канализация е устойчива система, която е над 85% в зависимост от здравината на тръбата едва 15% в зависимост от съдържание в почвеното легло.
Накратко може да се обобщи така:
Проектантът е с по-голям контрол над зададената якост на тръбата, отколкото всяка друга алтернатива.
По-малко се разчита на качествен монтаж от изпълнителя.
По-ниска цена на материала и готов продукт на линеен метър.
По-малко уплътняване на почвата се изисква.
По-малко се влияят от местни слягания на почвите, съответно сечението не се деформира.
По-ниска цена на целият жизнения цикъл на проекта.
По-ниска вероятност за провал.
По-нисък риск за изпълнител, проектант и собственик на проекта, и по-голяма сигурност пред обществеността.
Хидравличнa ефективност
Ключът към дългосрочните резултати и ефективност се състои в способността на материалите да съхранят първоначалната си форма по време на експлоатация. Стоманобетонната тръба като твърда и слабо деформируема запазва сечението през целия срок, за разлика от гъвкавите системи, които променят формата си с течение на времето под влияние на земния натиск.
Хидравличния капацитет (количеството вода, което тръбата може да предаде) на всички видове тръби се определя от гладкостта на вътрешна стена. Колкото е по-гладка е стената, толкова по-голям е хидравличният капацитет на тръбата. В това отношение гъвкавите PVC тръби постигат първоначално по-добри показатели на хидравличен капацитет, което им позволява в някои случаи още в проект да се избира по-малък диаметър. Естествено тези показатели са постигнати в лабораторни условия, изследвани с чиста вода, ненатоварени, при прави дължини без завои, без отвори, без отломки и други препятствия. Лабораторните резултати показват само разликите между гладки стени и грубовати бетонни стени. С течение на времето частиците(кал, глина, фекали), които полепват по най-горния слой на тръбите намалят гладкостта и при двете системи и това води до намаляване на капацитета. При непредвидени големи порои и особено в ситуациите, в които в по-горен район няма добро отводнение цялата водосборна маса се изсипва и затлачва канализациите с кал, глина и други.
Хидравличният анализ за отводнителните системи включва оценка на риска, засягащ водосборните потоци, в зависимост от климатични условия и възможни пикови повратни моменти. В хидравличното оразмеряване на дренажна система трябва да се включва и икономическа оценка. Трябва да се изследва възможността за възникване на непредвиден водосборен поток за целия проектен живот на канализацията. Ползите от изграждането на по-голям капацитет на системата е да се поеме необичайно големи водосборни потоци при бури, преливане на реки, язовири без това да доведе до опустошителни наводнения. Икономическият анализ на алтернативите се извършва с различна степен на усилията и задълбоченост. Анализ на риска балансира разходите по изграждането на канализационна система с вредите, свързани с неточното изпълнение.
Отговорност към околната среда
Готовите бетонни и стоманобетонни тръби за канализация имат репутация за здравина и издръжливост. Те няма да изгорят, корозират преждевременно, отклонят или деформират, с което да намалят хидравличната си мощност или сплескат под товари, за които принципно са проектирани. Състоят се от най-често използваните материали в света за сгради и съоръжения. Готовите бетонови и стоманобетонови елементи бързо се включат в екосистемите. Това е ясно доказано от използването на тристранни сглобяеми кутии водостоци, използвани за преминаване на естествен канал под пътища и магистрали, както и готови бетонни тръби за дъждовна канализация и зауствания в долини и брегови линии.
Бетон се произвежда с качествени естествени материали. Производство на бетон консумира по-малко енергия от производството на пластмаса. При използване на местни ресурси за производство на бетон могат да се предвидят и по-ниски разходи за гориво при доставка.
