Аналіз проєктування та будівництва гідротехнічних споруд транспортного будівництва у вигляді водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах

Вступ. Застосування сучасних матеріалів  в дорожній галузі все частіше зустрічається при будівництві автомобільних доріг, одним із сучасних матеріалів є застосування полімерних водопропускних труб. У роботі проведено аналіз застосування пластикових водопропускних труб на автомобільних дорогах. Наведено загальні положення проєктування та будівництва гідротехнічних споруд у вигляді водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. Наведено існуючий гідравлічний розрахунок, міцністні розрахунки водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах.

Проблематика. Із літературного аналізу встановлено, що водопропускні труби з полімерних матеріалів  на автомобільних дорогах перебувають у складних умовах експлуатації, які відрізняються від умов експлуатації залізобетонних та металевих труб.

Мета. Полягає в дослідженні ефективності застосування водопропускних труб з полімерних матеріалів.

Результати. Проведено аналіз фізико-механічних властивостей водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. Наведено методи розрахунку водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. У результаті проведених досліджень виконано аналіз ефективності застосування водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах.

На основі проведених досліджень встановлено основні вимоги до водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах.

Висновки. Результати досліджень знайшли застосування при розробленні плану експериментальних досліджень для удосконалення нормативних документів для проєктування, будівництва та ремонту водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. Застосування полімерних труб дозволить приймати в проєктах автомобільних доріг прогресивні технічні рішення з влаштування водовідводу.

1. Водопропускные трубы под насыпями / Под ред. О.А. Янковского. М.: Транспорт, 1982. 232 с.
2. Обзорная информация Автомобильные дороги. Трубы под насыпями автомобильных дорог. Обзорная информация. Выпуск 6, 01.01.1988. URL: www.polyplastic.ua.
3. Reynold K. Watkins, Ronald C. Reeve, and James B. Goddard. Effect of Heavy Loads on Buried Corrugated Polyethylene Pipe. Transportation Research Record 903. 1983 pp. 99 — 108.
4. Джим Годдард. Полимерные трубы в дорожном строительстве: 50 лет эволюции и роста. Полимерные трубы №1(43) / апрель 2014. С. 58 — 61.
5. ASTM F405, 2013 Edition, August 1, 2013 - Standard Specification for Corrugated Polyethylene (PE) Pipe and Fittings.
6. AASHTO M 252, 2020 Edition, 2020 - Standard Specification for Corrugated Polyethylene Drainage Pipe.
7. Gassman SL, Schroeder AJ, Ray RP. Field performance of high density polyethylene culvert pipe. ASCE J Transport Eng 2005.
8. Sargand SM, Masada T, White K, Altarawneh B. Profile-wall high-density polyethylene pipes 1050 mm in diameter under deep soil cover: comparisons of field performance data and analytical predictions. In: Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board No. 1814. TRB. National Research Council; 2002. p. 186 — 196.
9. Navid H. Jafari, H. Omar Ulloa. Literature Search on Use of Flexible Pipes in Highway Engineering for DOTD’s Needs. FHWA/LA.17/638. Dept. of Civil and Environmental Engineering Louisiana State University. 2020 р. 63.
10. Suleiman, Muhannad Taher, The structural performance of flexible pipes (2002). Retrospective Theses and Dissertations. 1033. Р. 143. URL: https://lib.dr.iastate.edu/rtd/1033.
11. Phares, Brent Matthew, High density polyethylene pipe in highway applications (1996). Retrospective Theses and Dissertations. 17278. https://lib.dr.iastate.edu/rtd/17278
12. ASTM International. C76-19b. Standard Specification for Reinforced Concrete Culvert, Storm Drain, and Sewer Pipe. 2019. URL: https://doi.org/https://doi.org/10.1520/C0076-19B.
13. ASTM D3034 - 00 Standard Specification for Type PSM Poly(Vinyl Chloride) (PVC) Sewer Pipe and Fittings.
14. ASTM International. F794-03. Standard Specification for Poly(Vinyl Chloride) (PVC) Profile Gravity Sewer Pipe and Fittings Based on Controlled Inside Diameter. 2014. URL: https://doi.org/https://doi.org/10.1520/F0794-03R14.
15. AASHTO M 294. Standard Specification for Corrugated Polyethylene Pipe, 300- to 1500-Mm (12- to 60-in.) Diameter. 2018, p. 22.
16. AS/NZS 1254 Stormwater.
17. AS/NZS 1260 Drain, waste and vent.
18. AS 1273 Rainwater downpipes.
19. AS 5100:2017 Bridge Design.
20. AS / NZS 3500 Plumbing and Drainage.
21. AS / NZS 3572:1997 Plastics - Glass Filament Reinforced Plastics (Grp).
22. AS 1597.1-2010, AS 1597.2-2013 Precast Reinforced Concrete Box Culverts – Small Culverts, Large Culverts.
23. Austroads (2013), Guide to Road Design Part 5, 5A, 5B: Drainage - General and Hydrology Considerations, Road Surface, Networks, Basins and Subsurface, Open Channels, Culverts and Floodways.
24. Roads and Maritime Services (RMS) QA Specification R11 Stormwater Drainage.
25. Roads and Maritime Services (RMS) QA Specification R16 Precast Reinforced Concrete Box Culverts.
26. Roads and Maritime Services (RMS) QA Specification R23 Plastic Flexible Pipes.
27. Roads and Maritime Services (RMS) QA Specification R53 Concrete (for General Use), Mortar and Grout.
28. Roads and Maritime Services (RMS) QA Specification B80 Concrete Work for Bridges.
29. Roads and Traffic Authority (RTA) Rehabilitation Guideline for Corrugated Steel Culverts.
30. Specifi cation NZTA F/2: 2013 Specification for Pipe Subsoil Drain Construction.
31. Specifi cation TNZ F/3: 2010 Specifi cation for pipe culvert construction.
32. AS 2439 Perforated plastics drainage and effluent pipe and fittings.
33. Code of Practice for Land Development and Subdivision: Chapter 4 – Stormwater.
34. Manual Road Drainage Chapter 9: Culvert Design. Department of Transport and Main Roads). September 2019.
35. Kang J, Jung Y and Ahn Y (2013a) Cover requirements of thermoplastic pipes used under highways. Composites Part B — Engineering 55: 184 — 192.
36. Normann JM, Houghtalen RJ, Johnston WJ. Hydrualic design of highway culverts. 2nd ed. FHWA-NHI-01-020. HDS No. 5; 2001.
37. Gabriel LH, Goddard JR. Curved-beam stiffness for thermoplastic gravity-flow drainage pipes. In: Transportation research record: journal of the transportation research board. No. 1656. TRB, National Research Council; 1999. p 51 — 7.
38. Pauli Kolisoja1, Antti Kalliainen. Modelling of Plastic Culvert and Road Embankment Interaction in 3D. Advances in Transportation Geotechnics 3 . The 3rd International Conference on Transportation Geotechnics (ICTG 2016). Volume 143, 2016, Pages 427 — 434.
39. ATV-DVWK-A 127-2000-08 Statische Berechnung von Abwasserkanälen und -leitungen; 3. Auflage
40. ДБН В.2.3-14:2006 Сооружения транспорта. Мосты и трубы. Правила проектирования.
41. ДБН В.2.3-4:2015 Автомобільні дороги. Частина І. Проектування. Частина II. Будівництво.
42. СОУ 45.2-00018112-045:2010. Споруди транспорту. Проектування та будівництво споруд з пластикових труб на автомобільних дорогах загального користування.
43. Marston, Anson, and A. O. Anderson, 1913. « The Theory of Loads on Pipes in Ditches and Tests of Cement and Clay Drain Tile and Sewer Pipe,» Bulletin 31, Iowa Engineering Experiment Station, Ames, Iowa.
44. Marston, A. and A. Anderson 1930. «The Theory of External Loads on Closed Conduits inthe Light of the Latest Experiments,» The Iowa State College bulletin, No. 96, volXXVIH, Iowa Engineering Experiment Station, Iowa State College.
45. Spangler, M.G, 1941. The Structural Design of Flexible Pipe Culverts». Iowa Engineering Experiment Station. Bulletin 153. Ames, Iowa.
46. Watkins, Reynold K. and Spangler, M.G. 1958. «Some Characteristics of the Modulus of Passive Resistance of Soil: A Study in Similitude,» Highway Research Board Proceedings,Vol. 37, pp. 576-583.
47. ASTM D2412 Plastic Pipe Deflection Testing.
48. Sargand, S.M., Hazen, G.A., and Masadda, T. 1998. «Structural Evaluation and Performance of Plastic Pipe». Report FHWA-OH-98-O11. FHWA, U.S. Department of Transportation.
49. Moser, A. P.1990. «Buried Pipe Designs». McGraw Hill, Inc., New York.
50. Rogers, C.D.F., Fleming, P.T., and Talby R„ 1996. «Use of Visual Methods to Investigate The Influence of Installation Procedure on Pipe-Soil Interaction». Transportation Research Record 1541, pp 76-85. Washington DC.
51. Greenwood, Mark E. and Lang, Dennis C., 1990. «Vertical Deflection of Buried Flexible Pipes». Buried Plastic Pipe Technology. Philadelphia, PA: ASTM.
52. Spangler M. G., and Handy R. L. 1982. Soil Engineering. Harper and Row, New York, NY, 4 Edition.
53. Schluter C. J. and Shade J.W, 1999, « Flexibility Factor or Pipe Stiffness, Significant Stiffness Considerations. Transportation Research Record 1656, pp 45-50. Washington D C.
54. Rankine, W. M. J. 1857. «On Stability on Loose Earth,» Philosophic Transactions of Royal Society, London, Part 1,9-27.
55. Meyerhof, G. G. and Baike, L. D. 1963. «Strength of Steel Culvert Sheets Bearing against Compacted Sand Backfill». Highway Research Board Proceedings, vol. 30.
56. П-Г.1-218-113:2009 Технічні правила ремонту та утримання автомобільних доріг загального користування України.
57. ДБН В.2.3-22-2009 Мости та труби. Основні вимоги проектування.
58. Study of the Stress-Strain State in Defective Railway Reinforced-Concrete Pipes Restored with Corrugated Metal Structures / V. Kovalchuk, R. Markul, A. Pentsak [and others] // EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2017. N 5 (1–89). P. 37–44. doi: 10.15587/1729-4061.2017.109611.
59. Онищенко А. М. Аналіз перспективи застосування ремонту, методом гільзування, водопропускних труб, як різновиду гідротехнічних споруд транспортного будівництва / Онищенко А. М., Гаркуша М. В. // Збірник наукових праць видається за підсумками щорічної Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні технології та досягнення інженерних наук в галузі гідротехнічного будівництва та водної інженерії». Херсон: ХДАЕУ, 2021. Вип. 3. C. 147 – 150.