Большинство пластиковых труб, установленных в настоящее время в России, изготавливаются с использованием сплошного профиля стены (кстати, купить профильную трубу в СПб можно по ссылке). Технология, используемая для производства труб с твердой стеной, относительно проста, и производственное оборудование, необходимое для производства твердого трубного изделия, доступно у широкого круга производителей. Маленькие затраты на исследования и разработки необходимы для выхода на рынок с использованием твердого стенного продукта. Как правило, уже существуют существующие спецификации продукта и дизайна, которые можно использовать для минимизации затрат на маркетинг и продажу продукта. Наконец, количество поставщиков, доступных для предоставления вспомогательных продуктов, таких как фитинги и соединения с люком, намного больше при работе с сплошной стеновой трубкой по сравнению с профильным стеновым изделием.
Поэтому почему производитель хочет потратить дополнительное время и средства на разработку и продажу продукта на стене профиля? Ответ заключается в том, что хорошо спроектированная профильная стеновая труба может более эффективно использовать материал, тем самым уменьшая материальные затраты и потенциально обеспечивая продукт конкурентным преимуществом на рынке. Трубы профильных стен определяются как «конструкция стенки трубы, которая представляет собой гладкую внутреннюю стенку на водном пути, но включает в себя ребра, гофры или другие формы, которые могут быть сплошными или полыми, что помогает прикрепить трубку к диаметральной деформации» (ASTM F2306 / F2306M). Благодаря включению ребер, гофров или других форм желаемая площадь стенки трубы, момент инерции и моментная способность секции стенки могут быть достигнуты за счет меньшего количества материала, чем для сопоставимого профиля сплошной стенки трубы.
Для труб с гравитационным потоком часто основным требованием к производительности, предъявляемым к пластиковым трубам для принятия на рынке, является жесткость трубы. Жесткость трубы обычно измеряется с использованием методики, описанной в стандарте ASTM D2412, «Стандартный метод испытаний для определения внешних нагрузочных характеристик пластиковой трубы путем параллельной загрузки пластины». Этот метод испытаний требует, чтобы образец трубы был кондиционирован до комнатной температуры 73 ° F и помещался между параллельными пластинами, управляемыми гидравлическим тензодатчиком. Затем труба отклоняется со стандартной скоростью 0,5 дюйма в минуту. Записывается нагрузка, необходимая для отклонения трубы на заданное количество, обычно 5 процентов от диаметра. Жесткость трубы (PS)рассчитывается с использованием уравнения 1:
Уравнение 1:
Где:
F — нагрузка на единицу длины, необходимая для отклонения трубы до уровня отклонения в фунтах на дюйм (фунт / дюйм);
? y — отклонение трубы в дюймах.
Для небольших отклонений производительность данной стенки трубы в тесте на жесткость трубы тесно коррелирует с ее относительной жесткостью на поверхности, EI . Жесткость стенки является продуктом жесткости материала, измеренного его модулем упругости при изгибе ( Е ) и жесткостью геометрического профиля стенки ( I ). Для термопластов модуль данного материала изменяется по своей температуре и скорости, с которой материал напрягается. Даже в рамках общей классификации термопластов, таких как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), модуль упругости при изгибе может значительно варьироваться в зависимости от плотности материала.
Момент инерции элемента является строго функцией геометрии. Для твердой стенки трубы, то момент инерции равен кубе толщины стенки ( т ) , деленная на 12 ( т 3 /12). Для профильных стеновых труб вклад каждого стенового элемента должен определяться отдельно, а затем надлежащим образом комбинироваться для достижения теоретического момента инерции поперечного сечения стенки трубы. Типичное поперечное сечение может быть разбито на отдельные элементы, как показано на рисунке 1.
Вклады каждого отдельного элемента суммируются вместе для вычисления момента инерции для сечения с использованием уравнения 2:
Уравнение 2:
В этой формуле общий момент инерции ( I ) рассчитывается путем суммирования момента инерции каждого элемента вокруг его собственного центроида плюс произведение площади поперечного сечения элемента (A) и квадрата расстояния от собственного центра тяжести элемента к центру тяжести полного сечения ( d ). Ключевым моментом здесь является то, что площадь каждого отдельного элемента способствует общему моменту инерции квадратом расстояния от собственного центроида до центра тяжести сечения. Создавая высокий профиль стены, который имеет элементы, находящиеся далеко от центра тяжести поперечного сечения, может быть разработан очень высокий момент инерции с гораздо меньшей площадью стены по сравнению с профилем профиля сплошной стены.
Поскольку жесткость трубы тесно коррелирует с жесткостью EI профиля стенки, если предположить, что секции труб выполнены из того же материала, профильная стенка, которая достигает того же момента инерции, что и сплошная стеновая труба с меньшей площадью стенки, обеспечит более эффективное поперечное сечение и снизить материальные затраты производителя.
