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SISTEMI DI FOGNATURA

Release. 2

Data: Luglio 1998

Iniziative Industriali S.p.A. IN PRFV Pagina 1 di 46

2 01/2000 revisione generale FF GG CZ

REV DATA DESCRIZIONE EMESSO UT VISTO UT APPROVATO DT

SISTEMI di FOGNATURA

in

PRFV


Release. 2

Data: Luglio 1998


Iniziative Industriali S.p.AIniziative Industriali S.p.A Santa Luce (PI) ITALY

www.sarplast.com e-mail: [email protected]

INDICE

1. GENERALITÀ ...................................................................................................... 4

2. TUBAZIONI IN PRFV........................................................................................... 6

3. NORME DI RIFERIMENTO.................................................................................. 6

4. COSTRUZIONE ................................................................................................... 7

4.1 STRATO INTERNO (LINER) ................................................................................... 7 4.2 STRATO MECCANICO RESISTENTE ....................................................................... 7 4.3 STRATO ESTERNO.............................................................................................. 7

5. MATERIE PRIME................................................................................................. 7

5.1 RESINE PER IL LINER .......................................................................................... 8 5.2 RESINE PER LO STRATO MECCANICO RESISTENTE ................................................. 8 5.3 RESINA PER IL GEL-COAT.................................................................................... 8 5.4 INERTI .............................................................................................................. 9 5.5 CATALIZZATORI E ACCELERANTI .......................................................................... 9

6. GIUNTO A BICCHIERE CON GUARNIZIONE DI TENUTA A LABBRO............. 9

7. DIMENSIONI ........................................................................................................ 9

8. GIUNTO A BICCHIERE CON DOPPIO O-RING ............................................... 11

9. DIMENSIONI ...................................................................................................... 12

10. POZZETTI ........................................................................................................ 13

10.1 POZZETTO DI ISPEZIONE ................................................................................. 13 10.2 POZZETTO DI ISPEZIONE DI LINEA .................................................................... 14 10.3 POZZETTO DI SALTO....................................................................................... 17 10.4 POZZETTO PER DEVIAZIONI PLANIMETRICHE ..................................................... 18 10.5 POZZETTI DI IMMISSIONE................................................................................. 20 10.6 POZZETTI IN CALCESTRUZZO GETTATO IN OPERA .............................................. 21

11. CARATTERISTICHE IDRAULICHE................................................................. 22

11.1 CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO................................................................ 22 11.2 SCALE DI DEFLUSSO....................................................................................... 23 11.3 TABELLE ....................................................................................................... 23

12. FOGNATURE IN PRESSIONE ........................................................................ 31

12.1 TUBI E RACCORDI PER FOGNATURE IN PRESSIONE ........................................... 32


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12.2 CARATTERISTICHE IDRAULICHE............................................................ 33 12.2.1 Calcolo delle perdite di carico............................................................... 33 12.2.2 Colpo d’ariete........................................................................................ 36

13. TUBAZIONI IN PRFV INTERRATE ................................................................. 37

13.1 FORMAZIONE DELLA TRINCEA ......................................................................... 38 13.1.1 Trincea in terreno stabile ...................................................................... 38 13.1.2 Trincea in terreno instabile ................................................................... 38 13.1.3 Trincea in terreni granulari .................................................................... 39 13.1.4 Trincea in terreni soffici......................................................................... 39

13.2 LARGHEZZA E PROFONDITÀ DELLA TRINCEA...................................................... 40 13.3 SCAVO DELLA TRINCEA IN PRESENZA DI FALDA ................................................. 40 13.4 LETTO DI POSA .............................................................................................. 40 13.5 RINFIANCO .................................................................................................... 40 13.6 COMPATTAZIONE ........................................................................................... 41 13.7 FONDAZIONE ................................................................................................. 41 13.8 TABELLE PROFONDITÀ DI POSA ....................................................................... 42

14. CONTROLLO QUALITA’ ................................................................................. 44

14.1 MATERIE PRIME ............................................................................................. 44 14.2 CONTROLLI IN LINEA....................................................................................... 45 14.3 PRODOTTI FINITI ............................................................................................ 45

15. RESISTENZA DEL PRFV ALLE SOSTANZE CHIMICHE............................... 51


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1. GENERALITÀ

RETI FOGNARIE

Per rete di fognatura si intende il complesso di canalizzazioni, generalmente interrate, atte a raccogliere ed allontanare da un complesso urbano le acque superficiali (meteoriche, di lavaggio, ecc. generalmente definite “acque bianche”) e quelle reflue provenienti dalle varie attività umane (“acque nere”).

Generalmente le canalizzazioni funzionano a pelo libero; in qualche caso, per tratti di breve lunghezza, il loro funzionamento può essere in pressione (condotte di mandata in stazioni di sollevamento, sifoni, ecc.).

Una rete di fognatura si definisce a sistema misto quando raccoglie nella stessa canalizzazione le acque nere e bianche. Si definisce a sistema separato quando le acque nere vengono raccolte in una rete distinta da quella che raccoglie le acque bianche.

Le reti di fognatura sono completate dagli impianti di trattamento dei liquami e dai canali emissari che adducono i reflui al recapito finale.

Le reti fognarie devono essere ispezionabili, quindi l’elemento pozzetto di ispezione va considerato come facente parte del sistema di canalizzazione e deve possedere caratteristiche di tenuta coerenti con la parte tubo-giunto.

Le caratteristiche principali da tenere in considerazione nella scelta del materiale per una condotta fognaria sono le seguenti:

• TENUTA

l’intero sistema fognante (tubo, giunto, pozzetto, immissione, ecc.) deve essere a tenuta, sia dall’interno verso l’esterno (inquinamento ambientale diffuso), che viceversa (posa in falda, drenaggio di portate parassite)

• RESISTENZA ALLA CORROSIONE

il sistema fognante deve avere una elevata resistenza alla corrosione rispetto

all’ambiente nel quale è posato (pile geologiche, correnti vaganti, ecc.)

• RESISTENZA ALLE AGGRESSIONI CHIMICHE

Il sistema fognante deve avere elevata resistenza rispetto agli inquinanti trasportati (civili e industriali), con particolare riguardo all’acido solforico, e deve resistere ad un ampio campo di PH

• CARATTERISTICHE IDRAULICHE


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Il sistema fognante deve possedere un favorevole coefficiente di scabrezza per consentire una sufficiente velocità di autopulizia anche in caso di bassa pendenza e per minimizzare il rischio di aderenza delle incrostazioni.

• RESISTENZA ALL’ABRASIONE

Il sistema fognante deve possedere una buona resistenza all’abrasione nel campo delle velocità massime usuali (~ 4m/sec).

• DURATA

Tutte le caratteristiche meccaniche, fisiche, chimiche e di tenuta del sistema fognante devono essere mantenute per tutta la durata di vita utile dell’opera. La durata rappresenta anche un fondamentale parametro di economicità dell’opera in funzione dei costi di ammortamento dell’opera stessa.

• VELOCITÀ DI POSA

La velocità di posa del sistema fognante è una caratteristica fondamentale per ridurre i disagi ed i pericoli connessi con gli scavi aperti che interferiscono con il traffico stradale, la stabilità degli edifici, le attività economico sociali della zona interessata. La velocità di posa, con la chiusura anticipata dei cantieri, si traduce in un risparmio globale dell’opera, in quanto minimizza i cosiddetti costi sociali.

• RESISTENZA MECCANICA

Il sistema fognante deve possedere buone caratteristiche meccaniche, a breve e a lungo termine, che consentono pose non onerose sotto i carichi statici e dinamici. Il sistema deve inoltre reagire senza danni strutturali alle onde sismiche.

• MANUTENZIONE

Il sistema fognante deve consentire una minimizzazione degli interventi manutentivi e, comunque, una agevole esecuzione degli stessi, tenendo conto che trattandosi di una rete a maglie aperte, non è, di fatto, possibile interrompere il servizio.

• POZZETTI

Il pozzetto di ispezione è un elemento fondamentale del sistema fognante, in quanto presente ogni 25÷50 m secondo il DN del collettore e normalmente utilizzato per realizzare le immissioni. Deve quindi possedere caratteristiche meccaniche, chimiche, fisiche e di tenuta coerenti con il sistema tubo-giunto utilizzato. Deve inoltre possedere una flessibilità di utilizzo che consenta facilmente, anche in cantiere, la realizzazione di pozzetti in curva, di salto, di immissione, ecc.


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• GAMMA

Per avere un sistema fognante il più possibile coerente, che consenta di minimizzare i costi di magazzino, istruzione del personale ecc., è importante utilizzare un materiale che abbia una gamma molto ampia di DN utilizzabili nell’uso sia gravitario che a pressione, con una adeguata possibilità di utilizzo di pezzi speciali.

• COSTO CONCORRENZIALE

Il costo globale dell’opera finita, considerando tutti i parametri che influenzano questo parametro, quali durata, ammortamento, efficienza, velocità di posa, costi sociali, ecc., ed espresso quindi in termini di costi-benefici, deve essere concorrenziale.

Le tubazioni ed i pozzetti di resine termoindurenti rinforzate con fibra di vetro (P.R.F.V.) rispondono pienamente alle esigenze sopra descritte.

Iniziative Industriali SpA mette a disposizione di progettisti e utilizzatori il proprio ufficio tecnico per calcoli idraulici, statici, confronti tecnico-economici, ecc. per la scelta della soluzione più idonea al problema da affrontare.

2. TUBAZIONI IN PRFV

Nel presente manuale sono riportate le caratteristiche tecniche, norme di accettazione e modalità di posa per tubazioni in PRFV, prodotte per avvolgimento di fili (filament winding), previste per condotte di fognature civili.

Le tubazioni in PRFV per fognature devono possedere una adeguata resistenza meccanica trasversale (resistenza allo schiacciamento), caratterizzata dall’indice di rigidità trasversale RG = EI / D3., la quale è una misura di come la sezione trasversale della tubazione reagisce ai carichi verticali, costituiti dal peso del terreno di ricoprimento e da eventuali sovraccarichi accidentali, i quali tendono ad ovalizzarla. Per effetto dello schiacciamento la tubazione esercita una spinta sul terreno circostante, la cui reazione si oppone alla ovalizzazione del tubo contribuendo a migliorarne la stabilità.

3. NORME DI RIFERIMENTO

Si fa riferimento alla Norma UNI 9032 “Tubi di resine termoindurenti rinforzate con fibre di vetro (PRFV)”.

I tubi, oggetto del presente manuale, rientrano nella Classe C della suddetta norma:

Classe C: Tubi in "aggregato", ottenuti per avvolgimento, nei quali oltre alle fibre di vetro di rinforzo è incorporata nella parete una certa quantità di un data carica minerale (generalmente sabbia).


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4. COSTRUZIONE

La parete delle tubazioni in PRFV, prodotte su mandrino per avvolgimento di fili, è costituita da tre strati, perfettamente aderenti uno all'altro, che formano un unico elemento strutturale.

4.1 STRATO INTERNO (LINER)

La funzione dello strato interno (liner) è di garantire la massima resistenza chimica e la massima impermeabilità nei confronti del fluido convogliato.

Il “liner” è a sua volta costituito da:

• strato interno a diretto contatto con il fluido, rinforzato con un velo di superficie di vetro "C", per uno spessore di 0.3 mm e con un contenuto di resina superiore al 90% in peso;

• strato esterno rinforzato con un mat di vetro "E" da 375 g/m2, per uno spessore di circa 1 mm e con un contenuto di resina di circa il 70% in peso.

Lo spessore totale del liner è quindi di circa 1.3 mm e il contenuto di resina medio del 75% in peso. Il liner non deve presentare zone scarsamente impregnate di resina o prive di rinforzo.

4.2 STRATO MECCANICO RESISTENTE

Lo strato meccanico resistente è costituito da filamenti continui di vetro (rovings), impregnati di resina, avvolti elicoidalmente (filament winding) in lamine di uniforme spessore e densità, secondo angolazioni predeterminate, tali da garantire caratteristiche meccaniche circonferenziali ed assiali conformi alle esigenze progettuali e a quanto in seguito specificato. Questo strato, una volta polimerizzato, deve essere privo di difetti evidenti di lavorazione, nei limiti di quanto specificato dalle prescrizioni per il collaudo visivo. Possono essere presenti in questo strato materiali inerti in sostituzione di parte delle fibre di vetro, al fine di aumentare la rigidità trasversale della tubazione.

4.3 STRATO ESTERNO

Questo strato, con uno spessore di ca. 0.3 mm, generalmente non rinforzato, è costituito da resina additivata con inibitori di raggi UV.

5. MATERIE PRIME

Norme di collaudo e valori di accettazione, se non diversamente indicato, devono corrispondere a quelli stabiliti dal produttore delle materie prime.


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5.1 RESINE PER IL LINER

Si utilizzano resine di tipo poliestere isoftalico, le quali devono soddisfare i seguenti requisiti minimi, misurati su provini non rinforzati:

CCaarraatttteerriissttiiccaa NNoorrmmaa VVaalloorree UU..MM..

AAlllluunnggaammeennttoo aa ttrraazziioonnee AASSTTMM DD 663388 mmiinn 44 %%

RReessiisstteennzzaa aa ttrraazziioonnee AASSTTMM DD 663388 mmiinn 4400 MMPPaa

AAcciiddiittàà DDIINN 5533440022 mmaaxx 3300 mmgg KKOOHH//gg

VViissccoossiittàà aa 2255°°CC AASSTTMM DD 22339933 mmaaxx 550000 ccppss

TTeemmpp..ddiissttoorrss..tteerrmmiiccaa [[HHDDTT]] AASSTTMM DD 664488 mmiinn 8800 °°CC

AAssssoorrbbiimmeennttoo dd''aaccqquuaa AASSTTMM DD557700 mmaaxx 00..55 %%

5.2 RESINE PER LO STRATO MECCANICO RESISTENTE

Si utilizzano resine di tipo poliestere isoftalico, le quali devono soddisfare i seguenti requisiti minimi, misurati su provini non rinforzati:

CCaarraatttteerriissttiiccaa NNoorrmmaa VVaalloorree UU..MM..

AAlllluunnggaammeennttoo aa ttrraazziioonnee AASSTTMM DD 663388 mmiinn 22..55 %%

RReessiisstteennzzaa aa ttrraazziioonnee AASSTTMM DD 663388 mmiinn 5500 MMPPaa

MMoodduulloo eellaassttiiccoo aa ttrraazziioonnee AASSTTMM DD 663388 mmiinn 3300000000

MMPPaa

RReessiisstteennzzaa aa fflleessssiioonnee AASSTTMM DD 779900 mmiinn 9900 MMPPaa

MMoodduulloo eellaassttiiccoo aa fflleessssiioonnee AASSTTMM DD 779900 mmiinn 3300000000

MMPPaa

AAcciiddiittàà DDIINN 5533440022 mmaaxx 3355 mmgg

mmgg KKOOHH//gg

VViissccoossiittàà aa 2255°°CC AASSTTMM DD 22339933 mmaaxx 550000 ccppss

TTeemmpp..ddii ddiissttoorrss..tteerrmmiiccaa [[HHDDTT]] AASSTTMM DD 664488 mmiinn 9900 °°CC

AAssssoorrbbiimmeennttoo dd''aaccqquuaa AASSTTMM DD557700 mmaaxx 00..55 %%

%%

5.3 RESINA PER IL GEL-COAT

Viene impiegata la stessa resina prescritta per lo strato meccanico resistente.


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5.4 INERTI

Gli inerti sono conformi alla norma ASTM D3517. Il contenuto di ferro è inferiore allo 0.4%.

Il contenuto d'acqua (umidità) è al di sotto dell' 1% prima dell'impiego.

5.5 CATALIZZATORI E ACCELERANTI

Sono impiegati prodotti che portano alla completa polimerizzazione della resina, secondo le prescrizioni del produttore della resina, per le condizioni ambientali in cui avviene la reazione.

FOGNATURE A GRAVITA’

6. GIUNTO A BICCHIERE CON GUARNIZIONE DI TENUTA A LABBRO

Le tubazioni sono collegate mediante giunti a bicchiere con tenuta idraulica assicurata da guarnizione elastomerica a labbro.

Il bicchiere, di cui ogni barra è dotata, è integrale con la barra e costruito monoliticamente, contemporaneamente alla stessa.

La sede per la guarnizione di tenuta è ricavata in un gola dell'estremità a bicchiere.

La guarnizione elastomerica a labbro è in gomma sintetica.

Questo tipo di giunzione viene utilizzato per FOGNATURE a GRAVITA’ nella gamma di DN da 200 a 1200 mm.

7. DIMENSIONI

TUBAZIONI in PRFV con Giunto a BICCHIERE con TENUTA a LABBRO LUNGHEZZA di BARRA (L) 12 e 6 m


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RIGIDITÀ TRASVERSALE 5000 N/m2 (*)

DN

Lu

t

L

DN mm

Lu mm

t mm

peso kg/m

200 11860 / 5860 3.7 4.3

250 11860 / 5860 4.3 6.2

300 11860 / 5860 4.9 8.9

350 11860 / 5860 5.6 12.1

400 11860 / 5860 6.6 16.4

450 11860 / 5860 7.0 19.6

500 11860 / 5860 8.3 26.1

600 11860 / 5860 10.1 38.7

700 11860 / 5860 11.4 51.0

800 11860 / 5860 12.9 66.1

900 11860 / 5860 14.8 85.6

1000 11860 / 5860 16.7 108.0

1200 11860 / 5860 19.7 153.0

N.B. Il DIAMETRO NOMINALE coincide con il DIAMETRO EFFETTIVO.

(*) A richiesta sono disponibili altre classi di rigidezza.


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8. GIUNTO A BICCHIERE CON DOPPIO O-RING

Il bicchiere ed il maschio sono monolitici con le estremità della tubazione. La tenuta idraulica è realizzata da due O-ring, alloggiati dentro cave circonferenziali parallele ricavate sul maschio.

Questo tipo di giunzione viene utilizzato per FOGNATURE a GRAVITA’ nella gamma di DN dal 1300 al 3000 mm.


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9. DIMENSIONI

TUBAZIONI in PRFV con Giunto a BICCHIERE con DOPPIO O-RING LUNGHEZZA di BARRA (L) 12 m

RIGIDITÀ TRASVERSALE 2500 e 5000 N/m2 (*)

N.B. Il DIAMETRO NOMINALE coincide con il DIAMETRO EFFETTIVO.

(*) A richiesta sono disponibili altre classi di rigidezza.

2500 N/m2 5000 N/m2 DN mm

Lu mm

t mm

Peso kg/m

t mm

peso kg/m

1300 11680 16.2 141.7 21.0 183.2

1400 11680 17.7 166.0 22.9 215.0

1500 11680 19.0 189.7 24.7 246.2

1600 11640 20.5 222.3 26.6 287.7

1800 11640 23.3 283.4 30.3 367.7

2000 11615 25.1 339.9 33.0 445.1

2200 11615 27.9 414.9 36.7 543.5

2400 11615 30.8 497.0 40.3 649.2

2500 11615 32.3 542.8 42.4 711.5

2600 11615 33.8 590.8 44.2 769.5

2800 11615 35.4 661.3 45.9 856.5

3000 11615 39.0 787.3 50.6 1021.8


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10 POZZETTI

10.1 POZZETTO DI ISPEZIONE

I pozzetti di ispezione di linea sono posizionati lungo la rete fognaria, ad una distanza tra due successivi corrispondente indicativamente ai seguenti valori:

DN [mm] Distanza

DN <600

600 < DN <1200

30 - 40 m

40 - 60 m

DN > 1200 100 - 150 m

I pozzetti di ispezione vanno inoltre previsti sul tracciato della fognatura in tutti i seguenti casi:

• deviazioni planimetriche (curve) • cambio di livelletta • cambio diametro del collettore • confluenza • immissione • sifoni di cacciata

Il pozzetto è costituito da un tronco di tubo di diametro variabile (vedi tabella), avente rigidità trasversale RG 5000 N/m2. Sulla parete laterale sono praticati in cantiere, per mezzo di una apparecchiatura di semplice utilizzo, i fori corrispondenti alle tubazioni convergenti nel pozzetto. La tenuta tra le tubazioni ed il pozzetto è realizzata mediante guarnizioni a labbro. Il collegamento tramite le guarnizioni a labbro consente una rotazione nel foro di circa 3° permettendo di assorbire un eventuale cedimento del pozzetto.Alla base del pozzetto è realizzato l’inghisaggio in calcestruzzo. In caso di presenza di falda, per migliorare la tenuta, è possibile incollare sulla parete interna e su quella esterna del pozzetto, in corrispondenza del contatto con il getto di calcestruzzo, due cordoni di guarnizione idroespansibile.

Pozzetto DN [mm]

Collettore DN [mm]

Immissari max n. 2 N [mm]

1200 fino 600 150 - 200

1400 fino 700 150 - 200

1600 fino 800 150 - 200

1800 fino 900 200 - 250

2000 fino 1000 200 - 250

2400 fino 1200 250 - 300


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10.2 POZZETTO DI ISPEZIONE DI LINEA

POZZETTO DI ISPEZIONE


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POZZETTO DI ISPEZIONE


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10.3 POZZETTO DI SALTO

I pozzetti di salto, inseriti in una rete fognaria, nascono dall’esigenza di limitare la velocità massima nelle tubazioni e di consentire la costruzione di rami secondari in posizione più superficiale rispetto alla condotta principale. La figura illustra un tipico pozzetto di salto, realizzato in PRFV.

POZZETTO DI SALTO


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10.4 POZZETTO PER DEVIAZIONI PLANIMETRICHE

Con il sistema di pozzetti Iniziative Industriali SpA è possibile, direttamente in cantiere, realizzare curve di qualsiasi raggio posizionando opportunamente sulla parete del pozzetto il foro e la guarnizione e realizzando la cunetta di scolo nel calcestruzzo. (Un esempio è riportato nelle figure seguenti.)

POZZETTO DI DEVIAZIONE PLANIMETRICA


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10.5 POZZETTI DI IMMISSIONE

Il sistema pozzetto in PRFV consente di realizzare, direttamente in cantiere e sullo stesso pozzetto di ispezione, le immissioni sia bianche che nere a qualsiasi altezza e da qualunque angolazione provengano.

E’ inoltre possibile realizzare le immissioni anche in altri materiali (PVC) garantendo sempre la tenuta sul corpo del pozzetto.


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10.6 POZZETTI IN CALCESTRUZZO GETTATO IN OPERA

In casi particolari è possibile utilizzare il tubo in PRFV nel modo tradizionale realizzando la connessione con la parete del pozzetto realizzato in cls gettato in opera. Per ottenere buoni risultati statici e di tenuta, è bene avvolgere attorno al tubo una fascia di gomma (larga 100-200 mm ed avente spessore di 10-20 mm in funzione del diametro) nella zona di ingresso nella struttura in cls. In aggiunta è opportuno che siano realizzate le seguenti condizioni: a) minima profondità del sottofondo non inferiore a 1 DN, per una lunghezza >

2 DN;

b) larghezza minima di trincea 3 DN, per una lunghezza > 3 DN.

Le figure seguenti illustrano la sezione e la pianta del collegamento con la parete in calcestruzzo.

fascia in gomma

spessore letto

SEZIONE

trincea allargata

fascia in gomma

PIANTA


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11. CARATTERISTICHE IDRAULICHE

I tubi in PRFV, grazie alla superficie interna estremamente liscia, alla loro resistenza alla corrosione ed alla assenza del fenomeno di incrostazione, hanno eccellenti caratteristiche idrauliche ed offrono vantaggi economici nei confronti dei materiali tradizionali.

11.1 CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO

Sono numerose le formule per calcolare le perdite di carico nelle tubazioni. Tra le più utilizzate troviamo la formula di Darcy-Weisbach con il fattore d’attrito di Colebrook e le formule di Hazen-Williams e di Manning. La superficie interna della tubazione in PRFV ha una scabrezza assoluta pari a 25 µm. Con il giunto a bicchiere la scabrezza assoluta equivalente della linea è pari a 70 µm.

Formula di Darcy-Weisbach

J = (f v2) / (2 g D)

g = accelerazione di gravità, 9.81 m/s2 J = perdita di carico, m/m v = velocità, m/s D = diametro, m

f = fattore di attrito (Colebrook): 1

f2 l og

3.71 D2.51

Re f= − +

ε

ε = scabrezza (70 µm) Re = vD / ν = numero di Reynolds ν = viscosità cinematica, m2/s (1.14 * 10-6 per acqua a 15°C)

Formula di Hazen-Williams

v = 0.85 C R0.63 J0.54 v = velocità, m/s J = gradiente idraulico, m/m C = coefficiente di Hazen-Williams, (145 per il PRFV) R = raggio idraulico, m

Formula di Manning

v = 1/n R2/3 J1/2 v = velocità, m/s n = coefficiente di Manning, (0.01 per il PRFV) R = raggio idraulico, m J = gradiente idraulico, m/m


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11.2 SCALE DI DEFLUSSO

Nelle fognature a gravità, grazie alle elevate caratteristiche meccaniche e di tenuta del SISTEMA IN PRFV è possibile progettare i collettori con un rapporto di riempimento (H/D) del 70-80 %, anche in relazione al tempo di ritorno del massimo evento meteorologico considerato.

11.3 TABELLE

A titolo orientativo riportiamo nelle pagine seguenti le tabelle, con i valori di portata (m3/s) e velocità (m/s) per tubazioni in PRFV con pendenza 5/1000, relative ai seguenti diametri (mm) :

- 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800, 3000.

I valori riportati sono stati calcolati con la formula di Colebrook con e = 70 mm.


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12. FOGNATURE IN PRESSIONE

Nelle reti fognarie in pressione (sollevamenti) è necessario disporre di un prodotto che abbia elevate caratteristiche meccaniche, di resistenza sia chimica che alla corrosione, con un favorevole coefficiente di scabrezza che rimanga costante nel tempo.

Le tubazioni in PRFV prodotte da Iniziative Industriali SpA rispondono pienamente a queste esigenze, grazie anche al tipo di giunto con doppio O-ring, sistema antisfilamento e nipplo per la prova idraulica.

Questo giunto, unito alla leggerezza del tubo, velocizza e minimizza i costi di posa ed i costi complessivi consentendo di evitare blocchi di ancoraggio, saldature e facilitando il collaudo idraulico.

Giunto a bicchiere con doppio O-ring e cavetto antisfilante

nipplo di pressatura

antisfilante

Bicchiere Maschio

Doppio O-ring


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12.1 TUBI E RACCORDI PER FOGNATURE IN PRESSIONE

Diametro Nominale

Le dimensioni nominali dei tubi e raccordi sono basate sul diametro interno. L’elenco completo dei diametri prodotti da Iniziative Industriali SpA è contenuto in tabella.

Classi di Pressione Nominale

Tubi e raccordi sono classificati in accordo alla Pressione Nominale. Le classi di pressione standard sono 4, 6, 10, 16, 20 e 25 bar. Classi intermedie o superiori di pressione intermedie sono considerate su richiesta o in funzione delle effettive condizioni di progetto.

Classi di Rigidezza trasversale

Le tubazioni sono classificate anche secondo la rigidezza trasversale. Le classi di rigidezza trasversale standard sono 1250, 2500, 5000 e 10000 Pa. Classi di rigidezza intermedie o superiori sono disponibili su richiesta o in funzione delle condizioni di progetto.

Tabella dei Diametri Nominali prodotti da Iniziative Industriali SpA

Mm inch mm inch mm inch Mm inch mm inch

25 1 200 8 600 24 1000 40 1900 76

40 1 1/2 250 10 650 26 1100 44 2000 80

50 2 300 12 700 28 1200 48 2200 88

65 2 1/2 350 14 750 30 1300 52 2400 96

75 3 400 16 800 32 1400 56 2500 100

100 4 450 18 850 34 1500 60 2600 104

125 5 500 20 900 36 1600 64 2800 112

150 6 550 22 950 38 1800 72 3050 120

Lunghezza Nominale

Le barre di tubo sono lunghe 6 m fino al DN 150 mm e 12 m per i diametri superiori.

Raccordi

E’ disponibile un’ampia gamma di raccordi come curve, flange, T, croci, riduzioni, fondi bombati, ecc.


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Data: Luglio 1998




12.2 CARATTERISTICHE IDRAULICHE

I tubi in PRFV, grazie alla superficie interna estremamente liscia, alla loro resistenza alla corrosione ed alla assenza del fenomeno di incrostazione, hanno eccellenti caratteristiche idrauliche ed offrono vantaggi economici nei confronti dei materiali tradizionali.

12.2.1 Calcolo delle perdite di carico

Sono numerose le formule per calcolare le perdite di carico nelle tubazioni. Tra le più utilizzate troviamo la formula di Darcy-Weisbach con il fattore d’attrito di Colebrook e le formule di Hazen-Williams e di Manning. La superficie interna della tubazione in PRFV ha una scabrezza assoluta pari a 25 µm. Con il giunto a bicchiere la scabrezza assoluta equivalente della linea è pari a 70 µm.

Formula di Darcy-Weisbach

J = (f v2) / (2 g D)

g = accelerazione di gravità, 9.81 m/s2 J = perdita di carico, m/m v = velocità, m/s D = diametro, m

f = fattore di attrito (Colebrook): 1

f2 l og

3.71 D2.51

Re f= − +

ε

ε = scabrezza (70 µm) Re = vD / ν = numero di Reynolds ν = viscosità cinematica, m2/s (1.14 * 10-6 per acqua a 15°C)

Formula di Hazen-Williams

v = 0.85 C R0.63 J0.54 v = velocità, m/s J = gradiente idraulico, m/m C = coefficiente di Hazen-Williams, (145 per il PRFV) R = raggio idraulico, m

Formula di Manning

v = 1/n R2/3 J1/2 v = velocità, m/s n = coefficiente di Manning, (0.01 per il PRFV) R = raggio idraulico, m J = gradiente idraulico, m/m


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Velocità massima raccomandata Fluido pulito fino a 4.0 m/s Fluidi corrosivi o erosivi fino a 2.0 m/s

Perdita di carico nei raccordi

La perdita di carico H (m) nei raccordi può essere calcolata usando il fattore K nella formula:

H = k v2 g

2

Valori tipici di K per raccordi in PRFV sono indicati in tabella.

Valori K per raccordi in PRFV

Tipo di raccordo fattore K

curva a 90° 0.5

curva a 90°, spicchio singolo 1.4

curva a 90° a due spicchi 0.8

curva a 90° a tre spicchi 0.6

curva a 45° 0.3

curva a 45°, spicchio singolo 0.5

tee, flusso diretto 0.4

tee, flusso alla derivazione 1.4

tee, flusso dalla derivazione 1.7

riduzione (di un solo diametro) 0.7

I diagrammi della pagina seguente consentono di ottenere le perdite di carico della tubazione, data la velocità del fluido, per il campo dei diametri da DN 50 a DN 700, e da DN 800 a DN 3000.


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0

1

10

100

1000

Per

dite

di C

aric

o [m

/km

]

V [m

/s]

1.00 10.00 100.00 1,000.00 10,000.00 Portata Q [l/s]

50

100

150

2.0

2.5

3.0

1.0

1.5

3.5

200 250

300

350

400

450

500

600

700

Perdite di CaricoDN 50 - DN 700

0

1

10

100

Per

dite

di C

aric

o [m

/km

]

V [m

/s]

100 1,000 10,000 100,000 Portata Q [l/s]

800

900

1000

2.0

2.5

3.0

1.0

1.5

3.5

1200 1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

3000

Perdite di CaricoND 800 - ND3000


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12.2.2 Colpo d’ariete

Il colpo d’ariete è funzione del modulo elastico circonferenziale e del rapporto spessore/diametro (t/D). Minore è il modulo elastico, più bassa è la sovrappressione. Si hanno valori più bassi di colpo d’ariete in tubi in PRFV che hanno un modulo di elasticità più basso. La celerità della perturbazione "c" è funzione delle caratteristiche del tubo e delle proprietà di flusso del fluido.

Il valore di "c" è dato da:

cK /

1KE

Dt

=+

ρ

dove:

ρ = densità dell’acqua = 1000 N s2 / m4

K = modulo di comprimibilità dell’acqua = 2200x106 Pa (a 15 oC e fino a 10 bar) D = diametro interno, mm E = modulo elastico circonferenziale del tubo, Pa t = spessore meccanico resistente, mm

Il valore teorico della massima/minima sovrapressione si ottiene con la formula:

∆H = ± c ∆v / g dove :

∆H = sovrappressione, m

∆v = variazione di velocità del liquido, m/s

Nei casi di cambiamenti improvvisi della portata (avviamento o interruzione della pompa, rapida chiusura della valvola), ∆v è uguale alla velocità media del fluido.

E’ comunemente ammesso per il tubo in PRFV (AWWA C 950/95) : Pw < NP Pw + Ps < 1.4 NP

dove: Pw = pressione operativa Ps = sovrapressione di colpo d’ariete NP = pressione nominale

Ciò significa che la massima pressione ammessa nelle linee con tubi in PRFV (inclusa la sovrappressione da colpo d’ariete) può superare del 40% il valore della pressione nominale.


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13. TUBAZIONI IN PRFV INTERRATE

Le tubazioni in PRFV sono classificate come tubazioni flessibili in quanto, in esercizio, possono essere deflesse sotto l'azione dei carichi esterni del terreno e/o accidentali, fino al 5 % del diametro (valore a lungo termine), nel rispetto delle condizioni di sicurezza.

Proprio a causa della flessibilità delle tubazioni, i carichi del terreno e accidentali, che su di esse gravano, vengono sostenuti attraverso una collaborazione tra la rigidezza del tubo e la rigidezza del terreno che lo circonda.

La figura seguente illustra significato e posizione dei termini adoperati, come fondazione, letto di posa, rinfianco primario, rinfianco secondario, ecc.


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Le condizioni dei terreni attraversati dalle linee da posare devono essere determinate prima della installazione. Se queste informazioni non sono disponibili o sono incomplete, dovrà essere condotta una campagna di indagini sui suoli. Il risultato della campagna di indagine non solo fornirà informazioni utili per definire le opportune procedure di rinfianco e compattazione, ma delimiterà le eventuali aree di materiali non idonei, così da minimizzare l'impiego di materiale selezionato.

Terre a grana fine con plasticità da media ad alta, come argille ad alta plasticità e limi, e le terre organiche, sono generalmente inadeguate per la zona del rinfianco della tubazione.

I parametri che definiscono il comportamento del terreno intervengono con influenza determinante nelle formule di dimensionamento e verifica delle tubazioni interrate in PRFV.

13.1 FORMAZIONE DELLA TRINCEA

Nella maggior parte dei casi è desiderabile avere le fasi di scavo della trincea, posa del tubo, rinfianco e ricoprimento del medesimo l'una subito di seguito all'altra per minimizzare i problemi logistici e ridurre i costi di supervisione. Lo scavo della trincea varia a seconda del tipo di terreno che si incontra (stabile, instabile, granulare, soffice, ecc.). In ogni caso il fondo della trincea deve essere livellato e uniforme.

13.1.1 Trincea in terreno stabile

Il terreno è considerato stabile, relativamente alla formazione della trincea, se la stessa può essere scavata con pareti verticali senza che si richiedano puntellamenti. Il tubo sarà posato e ricoperto come indicato in figura 1.

13.1.2 Trincea in terreno instabile

In questo caso la trincea potrà essere scavata con pareti che seguono l'angolo naturale di riposo del terreno, oppure a pareti verticale facendo uso di palancole, paratie e puntelli, secondo gli schemi delle figure 2 e 3.


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Nel secondo caso (Fig.3), le paratie dovranno essere preferibilmente di piccolo spessore e si dovrà avere la precauzione di rimuoverle parallelamente alla formazione del rinfianco. I singoli strati del rinfianco dovranno essere compattati dopo aver sfilato la paratia per un'altezza pari all'altezza dello strato, al fine di non ridurre il grado di costipamento dello stesso.

13.1.3 Trincea in terreni granulari

In questo caso le pareti della trincea saranno secondo l'angolo naturale di riposo del terreno. Il tubo sarà installato come in figura 4.

13.1.4 Trincea in terreni soffici

Quando il terreno nativo è costituito da terreni ad elevata plasticità, molto compressibili, con limite di liquidità superiore a 50, quali argille molli, limi molto sciolti ecc., il terreno granulare usato per il letto di posa e il rinfianco può venire assorbito dal terreno nativo. In questo caso è opportuno rivestire il fondo della trincea e le pareti con un tessuto non tessuto (geotessile), con funzione di strato separatore che evita il mescolamento e l'infossamento del materiale costituente il letto e il rinfianco.


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13.2 LARGHEZZA E PROFONDITÀ DELLA TRINCEA

La larghezza della trincea deve essere tale da garantire una distanza minima tra il tubo e le pareti della trincea stessa che consenta di compattare il terreno di rinfianco al grado richiesto, in dipendenza del tipo di materiale usato e del metodo di compattazione. Inoltre, nel caso di installazione in terreni che non sono in grado di fornire il supporto laterale richiesto dal progetto, la trincea sarà allargata, allo scopo di bonificare i fianchi della trincea stessa.

I valori minimi suggeriti per la larghezza della trincea sono i seguenti: DN <= 400 mm L= DN + 400 mm

400 < DN <= 1000 mm L= DN + 600 mm DN > 1000 mm L= DN + 800 mm

La profondità della trincea deve essere tale da accogliere il letto di posa delle dimensioni previste ai paragrafi successivi. Se il terreno non è in grado di fornire il supporto verticale richiesto dal progetto, la trincea sarà approfondita di 20 cm o più, allo scopo di realizzare una stabilizzazione del terreno stesso.

13.3 SCAVO DELLA TRINCEA IN PRESENZA DI FALDA

Quando si deve posare una tubazione in presenza di falda, il fondo della trincea deve essere drenato prima della posa del tubo.

13.4 LETTO DI POSA

Sul fondo della trincea deve essere posato un letto costituito dai materiali sotto descritti. Detto letto avrà uno spessore pari al 15% del diametro del tubo e comunque non inferiore a 15 cm, e darà al tubo un supporto continuo lungo la sua intera lunghezza. A questo scopo la superficie del letto deve essere uniforme e dovrà presentare dei vani in corrispondenza delle giunzioni. Questi vani saranno poi riempiti dopo l'installazione dei tubi.

Per la formazione del letto di posa si raccomanda l'uso di ghiaietto di fiume, ghiaia di frantoio, sabbia o pietrisco, con un contenuto di fini non superiore al 12%. Per fini si intendono i materiali passanti al setaccio ASTM 200. Le dimensioni massime del materiale costituente il letto non dovranno superare i 20 mm.

Il letto deve essere compattato fino a raggiungere il 70% della sua densità massima, prima dell'installazione del tubo (90% Proctor Standard).

Tipi diversi di materiale e gradi di compattazione diversi possono essere autorizzati dal Progettista.

13.5 RINFIANCO

Il rinfianco si divide idealmente in due zone (vedere Fig.1):

• Rinfianco primario

Rinfianco primario, che si estende verticalmente dalla generatrice inferiore del tubo fino al 70% del diametro; deve essere realizzato preferibilmente con lo stesso materiale utilizzato per la formazione del letto di posa (massimo contenuto di fini 12% e massima dimensione 20 mm), disposto


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simmetricamente a strati alternati di 20-25 cm compattati singolarmente, fino a raggiungere il 70% della densità massima del materiale utilizzato (90% Proctor Standard). Assicurarsi che siano accuratamente riempite e compattate le zone al di sotto del tubo, per garantire un valido appoggio per un arco di almeno 60°.

• Rinfianco secondario

Si estende fino a 15 cm sopra la generatrice superiore del tubo; può essere realizzato con il materiale di risulta degli scavi, anche se è preferibile quello usato per il letto e il rinfianco primario, disposto simmetricamente a strati alternati di 30-40 cm compattati singolarmente.

Evitare che pietre o altri oggetti colpiscano il tubo danneggiandolo. Se il rinfianco viene disposto in maniera non simmetrica e con compattazione disuniforme. l'allineamento dei tubi potrebbe venir alterato, con pregiudizio per la tenuta del tubo.

Uso di materiali diversi

Materiali diversi da quelli sopra indicati, ma approvati dal Progettista, possono essere usati per la formazione del letto di posa e del rinfianco, purché il contenuto di materiali granulari (trattenuti al setaccio ASTM 200) sia superiore al 25% e il limite di liquidità inferiore a 50. Con l'aumentare del contenuto di fini nel materiale aumenta l'energia richiesta per il costipamento dello stesso.

13.6 COMPATTAZIONE

La compattazione può essere eseguita usando un compattatore ad impulsi o qualunque altro sistema idoneo. Nel caso in cui il rinfianco sia costituito con sabbia, la compattazione può essere ottenuta per saturazione. Se viene utilizzato questo metodo, verificare le capacità drenanti del fondo della trincea e del terreno nativo; prevedere eventualmente idonei sistemi di drenaggio e dosare la quantità di acqua utilizzata in modo da evitare il galleggiamento della tubazione.

Il cavo di posa deve poi essere riempito al più presto con il terreno di risulta, fino a quota terreno o per una altezza di 1.3 diametri, per prevenire il galleggiamento del tubo, in caso di posa in presenza di falda o in terreni poco drenanti.

13.7 FONDAZIONE La fondazione che compare nelle figure è richiesta quando il fondo della trincea è instabile, con elevati cedimenti differenziali. A seconda del grado di instabilità del fondo della trincea, si potranno richiedere diversi tipi di fondazione, quali:

• ⋅stabilizzazione e bonifica del fondo della trincea, aumentando la profondità della stessa di 20 cm o più, e realizzando uno strato di materiale stabilizzato sotto il letto di posa, che distribuisca più uniformemente le pressioni verticali (portanza del terreno 0.7-0.9 kg/cm2);

• ⋅getto di un magrone di fondazione con spessore minimo di 15 cm (portanza del terreno 0.5-0.7 kg/cm2);


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• ⋅realizzazione di una fondazione continua su pali o micropali (portanza del terreno <0.5 kg/cm2).

Quanto sopra riportato deve essere rispettato tanto più strettamente quanto maggiore è il diametro dei tubi da installare.

13.8 TABELLE PROFONDITÀ DI POSA

A titolo esemplificativo, di sèguito, vengono proposte due tabelle per valutare la profondità di posa di un tubo in PRFV in funzione della rigidezza (1250, 2500, 5000 e 10000 N/m2) e del modulo di reazione del terreno che avvolge il tubo, con e senza carico veicolare.

a) con carico veicolare 10000 kg/ruota

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

1 2 3 4 5 6

Ricoprimento del Tubo [m]

Mo

du

lo d

el T

erre

no

E' [

MP

a]

1250 2500 5000 10000


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b) senza carico veicolare

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

1 2 3 4 5 6

Ricoprimento del Tubo [m]

Mo

du

lo d

el T

erre

no

E' [

MP

a]

1250 2500 5000 10000

Nella seguente tabella si riportano i valori medi del modulo di reazione del terreno E’ (MPa) che avvolge il tubo in PRFV.


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Gruppi tipo di terreni

avvolgenti il tubo in PRFV

scaricato

alla rinfusa

costipamento leggero

<85% Proctor <40% densità

rel.

costipamento moderato

85-95% Proctor 40-70% dens.rel.

costipamento elevato

>95% Proctor >70%

dens.rel.

I Terreni a grana fine con particelle a grana grossolana <25%; plasticità da media a nulla.

0.34

1.4

2.8

6.9

II Terreni a grana fine con particelle a grana grossolana >25%; plasticità da media a nulla. Terreni a grana grossolana con fini >12%.

0.69

2.8

6.9

13.8

III Terreni a grana grossolana con pochi fini o nessuno (<12% di fini).

1.4

6.9

13.8

20.7

IV Roccia frantumata. 6.9 -- 20.7 --

Gruppo I: argille inorganiche con plasticità da bassa a media; limo inorganico;

sabbia molto fine. Gruppo II: terreni del gruppo I con particelle a grana grossolana > 25%; miscele di

ghiaia; sabbia e limo (o argilla) mal graduate; sabbie con limo. Gruppo III: miscele di ghiaia e sabbia con pochi fini o nessuno; sabbie ghiaiose

con pochi fini o nessuno.

14. CONTROLLO QUALITA’

Il Piano di Ispezioni e Prove del Controllo Qualità prevede l'esecuzione delle seguenti attività ispettive.

14.1 MATERIE PRIME

• Resine Per ogni partita di resina approvvigionata si esegue il controllo della viscosità (ASTM D 2393) e della reattività. I valori misurati devono rientrare nelle tolleranze previste dalle schede tecniche della resina adoperata.

• Fibre di vetro Per ogni partita di fibre di vetro si provvede all'ispezione visiva ed al controllo dell'umidità (ISO3344, ASTM D2654) e del peso (ISO 3374).


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14.2 CONTROLLI IN LINEA

I controlli delle fasi di produzione ed i dati relativi alla rintracciabilità sono registrati dagli operatori sulla apposita scheda prodotto.

14.3 PRODOTTI FINITI

Sono eseguiti i seguenti controlli sui prodotti finiti.

Esame visivo : viene eseguito sul 100% dei pezzi.

Le tubazioni devono risultare prive da tutti quei difetti (scheggiature, delaminazioni, bolle d'aria, porosità superficiali, fessurazioni, inclusione di oggetti estranei, zone scarsamente impregnate di resina o prive di rinforzo) che, per la loro natura, grado od estensione, possano in modo determinante inficiare la resistenza e l'affidabilità delle tubazioni. Per quanto ottenibile commercialmente, le tubazioni devono essere uniformi in colore, opacità, densità, ed altre caratteristiche fisiche.

Controllo dimensionale : viene eseguito sul 10% dei pezzi.

• Diametro Per diametro si intende la misura del diametro interno e/o esterno, che si ricava come media di n. 4 misure a 45° tra di loro, effettuate con tubo posato su un piano orizzontale, con appoggio uniforme, e mantenuto in posizione fissa durante le misurazioni.

• Spessore La misura dello spessore di un tubo o di parte di esso è la media di n.10 o più misure eseguite in punti diversi scelti casualmente, a giudizio del collaudatore, fuori dalle zone a spessore variato per esigenza di montaggio o per altri motivi.

Lo strumento deve aver precisione di 0.2 mm per spessori inferiori a 10 mm, e di 0.3 mm per spessori superiori. Se si utilizzano comparatori, le punte devono avere raggio di curvatura R>12.5 mm.

Rigidezza trasversale

Viene eseguita su n. 1 campione per lotto di fornitura, in accordo alla norma ASTM D 2412, a meno della termostatazione. Dalla prova si ricaverà l'indice di rigidità trasversale.


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15. RESISTENZA DEL PRFV ALLE SOSTANZE CHIMICHE

Il sistema di fognatura in PRFV possiede, in generale, elevate caratteristiche di resistenza alle sostanze chimiche presenti negli scarichi civili ed industriali, anche a temperature elevate.

Le tabelle seguenti consentono al progettista un buon orientamento sulla risposta del sistema in PRFV rispetto agli inquinanti trasportati.

In caso di dubbi o di affluenti particolarmente aggressivi, l’Ufficio Tecnico di Iniziative Industriali SpA è a disposizione per proporre le soluzioni più idonee per qualsiasi tipo di problema.

Una analisi chimica dello scarico da trasportare è utile per ottimizzare la soluzione tecnico-economica più idonea.

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