REKLAMA
Drogi Inż. Bezwykopowa Kolej Tunele Wod-Kan Archiwum NBI Tematy Specjalne
11 Minut czytania

O kluczowej roli rur w infrastrukturze i budownictwie

Rury znajdują się przeważnie tam, gdzie ich nie widać. Mimo że zazwyczaj są ukryte, to spełniają niezwykle ważne zadania – służą do transportu różnych substancji, stanowiąc elementy konstrukcyjne i części obiektów budowlanych, a także maszyn i innych urządzeń technicznych. Wykonywane z różnych materiałów, znajdują szerokie zastosowanie zarówno w sektorze infrastrukturalnym, jak i budowlanym.

fot. fot. lapeepon, Adobe Stock
Spis treści

Podstawowa klasyfikacja materiałowa rur 

Asortyment rur jest różnorodny pod względem stosowanych wariantów materiałowych. Poszczególne rozwiązania technologiczne charakteryzują się specyficznymi właściwościami, dzięki którym gotowe rury mogą mieć uniwersalne lub ściśle przypisane zastosowanie.

Rury stalowe 

Parametry rur stalowych są determinowane przez gatunek stali. Elementy tego typu zazwyczaj charakteryzują się znaczną rozpiętością konstrukcyjną w stosunku do niewielkiej wagi materiału, odpornością, wytrzymałością temperaturową oraz podatnością na obróbkę (w szczególności spawanie).

Rury ze stali znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, m.in. sieciach i instalacjach, przemyśle konstrukcyjnym, a także w sektorze infrastrukturalnym. Kształtowniki tego typu wyróżniają się wysokimi parametrami wytrzymałościowymi zarówno na obciążenia rozciągające, jak i ściskające. Dla zapewnienia ochrony przed agresywnym oddziaływaniem czynników eksploatacyjnych rury stalowe zabezpiecza się powłokami ochronnymi.

Rury Weholite PE SN10 o średnicy DN1200 mm produkcji Uponor Infra wykorzystane do budowy syfonu w Biebrzańskim Parku Narodowym, fot. Uponor Infra Sp. z o.o.

Rury z tworzyw sztucznych

Podstawową zaletą rur z tworzyw sztucznych jest obojętność na wodę i zawarte w niej związki, a także agresywne substancje. Układy z PVC, PE, PB czy PP mogą tworzyć systemy kanalizacyjne, instalacje ciepłej i zimnej wody oraz centralnego ogrzewania. Wśród zalet rur na bazie tworzyw sztucznych wymienia się przede wszystkim znaczną odporność chemiczną, niski ciężar własny, ograniczoną chropowatość oraz długoodcinkową formę. Elementy tworzywowe są dostępne w różnych opcjach sztywności obwodowych. Dzięki temu mogą być ściśle dopasowane do danego rodzaju obciążeń.

Rury kamionkowe

Rury ceramiczne produkowane są z mieszanki na bazie gliny zawierającej dodatek szamotu. Podczas wytwarzania elementy są poddawane wypalaniu, a w końcowym procesie szkliwione. Szkliwo zapewnia znaczną gładkość hydrauliczną. Wykończenie to minimalizuje filtrację oraz poprawia odporność na czyszczenie pod wysokim ciśnieniem.

Wśród charakterystycznych cech rur kamionkowych wymienia się ograniczoną ścieralność oraz znaczną wytrzymałość na wzdłużne obciążenia ściskające. Układy ceramiczne najczęściej są stosowane do budowy kanalizacji, przy czym mogą być wykorzystywane także w tunelach wieloprzewodowych. Instalacja rur kamionkowych może odbywać się zarówno wykopowo, jak i bezwykopowo.

Rury betonowe

Rury betonowe są wytwarzane w procesie łączenia cementu portlandzkiego, wody i kruszywa o odpowiednim uziarnieniu. Wytrzymałość na ściskanie elementów na bazie mieszanki cementowej zazwyczaj zawiera się w zakresie 40–100 MPa. Podstawowe zalety rur z betonu to przede wszystkim znaczna wytrzymałość i sztywność, długowieczność oraz relatywnie niska energochłonność w procesie produkcji.

W razie konieczności przeniesienia większych sił rozciągających (np. w przypadku rur do przecisków) rury betonowe wykonuje się w wariancie zbrojonym. Powszechnie stosowanym rozwiązaniem w celu osiągnięcia lepszej struktury i parametrów mieszanki betonowej oraz ograniczenia jednostkowego ciężaru rur jest włączenie dodatków i domieszek.

Rury z niezbrojonego i zbrojonego betonu mają zastosowanie przede wszystkim w układach grawitacyjnego odprowadzania ścieków bytowych, deszczowych i ogólnospławnych, systemach doprowadzających i odprowadzających wody przemysłowe oraz jako przepusty drogowe i kolejowe.

Rury betonowe, fot. Pink Badger, Adobe Stock

Rury z żeliwa sferoidalnego

Rury z żeliwa sferoidalnego wytwarza się ze stopu żelaza z domieszkami węgla, krzemu i magnezu. Elementy tego typu znajdują zastosowanie przede wszystkim w budowie sieci wodociągowych. Ich popularność wynika ze znacznej wytrzymałości, odporności na korozję, sztywności oraz długowieczności.

Rury żeliwne są wykorzystywane także do budowania instalacji sanitarnych, grzewczych i gazowych. Nadają się do systemów, które muszą wytrzymać ekstremalne warunki, takie jak niskie temperatury lub duże ciśnienie.

Rury kompozytowe

Rury kompozytowe, które z zasady łączą w sobie cechy różnych materiałów, są stosunkowo nowym rodzajem rur. Ich podstawowe cechy to trwałość, lekkość i odporność na korozję.

Rury kompozytowe są wykorzystywane w różnych dziedzinach, m.in. w przemyśle, petrochemii oraz w systemach wodociągowych. Dzięki wysokiej odporności na korozję nadają się do przesyłania substancji chemicznych w postaci ciekłej lub gazowej. Elementy kompozytowe są cenione za łatwość montażu.

Rury bazaltowe

Bazalt należy do najtwardszych skał magmowych i wyróżnia się wyjątkowo niską nasiąkliwością, nieprzekraczającą zazwyczaj 1%. Jest odporny na wietrzenie chemiczne i fizyczne, a także na korozję chemiczną wywołaną przepływem medium lub wpływem środowiska gruntowego (zakres odporności pH od 3 do 13).

Rury bazaltowe są niewrażliwe na działanie rozpuszczalników organicznych, kwasów oraz roztworów alkalicznych, w tym nieorganicznych. Wysoka wytrzymałość na ściskanie, sięgająca 450 MPa, oraz wyjątkowa twardość zapewniają im niską ścieralność. Ze względu na te właściwości rury bazaltowe są wykorzystywane m.in. w technologiach mikrotunelowych i pokrewnych. Sprawdzają się tam, gdzie występują duże obciążenia statyczne i dynamiczne, a także trudne warunki środowiskowe.

Rury w kontekście wymagań branżowych 

Rury ze względu na kształt i parametry umożliwiają sprawny przesył mediów do procesów i odbiorców. Mogą też funkcjonować jako przepusty oraz sieci transportujące ścieki. Ze względu na bardzo korzystny stosunek parametrów wytrzymałościowych do ciężaru elementy te są chętnie wykorzystywane w konstrukcjach budowlanych. Należy jednak pamiętać, że dany sposób zastosowania wiąże się z koniecznością spełnienia określonych wymagań wytrzymałościowo-funkcjonalnych.

Branża wodociągowo-kanalizacyjna

Rury wykorzystywane w zewnętrznych sieciach wodociągowych i znajdujących się wewnątrz budynków instalacjach ze względu na kontakt z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi muszą spełniać szereg specyficznych wymogów. Wśród najważniejszych kryteriów, którym podlegają, można wskazać niepodatność materiału na czynniki korozyjne i powstawanie osadów kamiennych. Równie ważne jest, aby rury wodociągowe były odporne na czynniki zewnętrze i wykazywały się odpowiednią trwałością.

Nieco innym wymaganiom podlegają materiały wykorzystywane do budowy sieci i instalacji kanalizacyjnych. Rury z nich wykonane mają być odporne na zmiany struktury wewnętrznej, a zarazem zachowywać nienaruszoną powłokę zewnętrzną mimo upływu czasu. Elementy te muszą być także odpowiednio wytrzymałe – niepodatne na obciążenia ściskające wywołane naciskami zewnętrznymi (stałymi i zmiennymi). Od rur kanalizacyjnych wymaga się również odporności na ścieranie i wpływy termiczne. Ich materiał powinien być gładki, nieprzepuszczalny oraz możliwie jak najmniej nasiąkliwy. Rury kanalizacyjne muszą charakteryzować się odpornością na wpływy korozyjne pochodzące od wód gruntowych i ścieków.

Gazownictwo

Materiały stosowane do budowy sieci przesyłowych i dystrybucyjnych oraz przyłączy gazu podlegają wymaganiom prawa polskiego i europejskiego. Materiałem powszechnie stosowanym do budowy sieci gazowych niskiego, średniego i wysokiego ciśnienia jest stal. Zgodnie z obowiązującymi przepisami w przypadku układów pracujących na niskim i średnim ciśnieniu istnieje możliwość zastąpienia elementów stalowych materiałami z polietylenu.

Branża ciepłownicza

Decydującym warunkiem branym pod uwagę w projektowaniu i wykonawstwie sieci ciepłowniczych jest maksymalne ograniczenie strat ciepła przy zachowaniu pełnej sprawności całego układu. Zwyczajowo stosowanym w tym kontekście rozwiązaniem jest projektowanie sieci ciepłowniczych podziemnych w technologii rur preizolowanych, układanych bezpośrednio w gruncie.

Przemysł

W kategorii rurociągów przemysłowych mówimy przede wszystkim o rurach, armaturze i zaworach wykorzystywanych do przesyłu płynów, gazów i innych substancji potrzebnych do realizacji określonych procesów. Układy rurowe stanowią kluczowy element różnych gałęzi przemysłu, m.in. sektorów produkcyjnego, przetwórczego i dystrybucyjnego. W projektowaniu rur przemysłowych uwzględnia się przede wszystkim wytrzymałość na wysokie ciśnienie, skrajne temperatury i warunki sprzyjające korozji.

Branża konstrukcyjna

Branża konstrukcyjna chętnie wykorzystuje rury stalowe. Standaryzowane wymiary elementów dostępnych w różnych średnicach wewnętrznych i zewnętrznych oraz grubościach ścianki umożliwiają szybkie wymiarowanie w kontekście założonej wytrzymałości i trwałości. W zależności od wymagań projektowych rury mogą być wykonane ze stali węglowej lub stali nierdzewnej (materiał decyduje przede wszystkim o odporności na działanie środowiska korozyjnego). Co ważne, konstrukcyjne rury ze stali są dostępne w różnych kształtach – okrągłym, kwadratowym, prostokątnym i wielobocznym. To umożliwia ich pełne dostosowanie do specyficznych wymagań konstrukcyjnych. 

Powszechność stosowania rur stalowych w konstrukcjach obiektów budowlanych wynika m.in. z łatwości łączenia za pomocą różnych metod (spawanie, nitowanie, klejenie lub z zastosowaniem połączeń gwintowanych). Elementy tego typu mogą być wykorzystywane m.in. jako słupy, podpory, ramy lub jako części wykończeń.

Technologie bezwykopowe

Technologie bezwykopowe dotyczą przede wszystkim budowy rurociągów i przewodów podziemnych oraz ich renowacji i wymiany. Zasadniczym czynnikiem decydującym o doborze rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych dla technologii bezwykopowych są własności materiału rur. Równie istotnym kryterium jest całkowita długość rurociągu możliwa do wykonania w jednym etapie (kwestia ta zależy od wytrzymałości materiału rur na ściskanie lub rozciąganie, w zależności od założonych obciążeń). Ważnym parametrem w technologiach bezwykopowych jest także średnica możliwych do zastosowania rur. Jest ona zależna przede wszystkim od specyfiki danej technologii oraz przyjętego sposobu transportu urabianego gruntu.

Branża inżynieryjna

Jednym z kluczowych, choć często niedocenianych elementów infrastruktury drogowej są przepusty rurowe. Wybór odpowiednich rozwiązań w tym zakresie jest istotny dla trwałości i funkcjonalności całego obiektu. Mianem przepustu drogowego określa się układ o zamkniętym przekroju poprzecznym, który umożliwia przepływ wody pod koroną drogi. Jako układy tego typu kwalifikuje się także przejścia dla zwierząt i instalacje techniczne. Wymagania stawiane przepustom to przede wszystkim odpowiednia sztywność i wytrzymałość. W zależności od wielkości przekroju rury tego typu są traktowane jako elementy wyposażenia obiektu lub oddzielne konstrukcje.

Rury w drogownictwie wykorzystuje się również jako elementy wsporcze służące do montowania potrzebnego oznakowania, najczęściej znaków pionowych i sygnalizatorów. Można je znaleźć także w konstrukcjach barier energochłonnych i balustrad. Podczas wymiarowania elementów tego typu bierze się pod uwagę podobne warunki jak w przypadku konstrukcji budynków.

Kryteria wyboru systemów rurowych

Dobór systemu rurowego każdorazowo powinien być poprzedzony wielokryterialną analizą. W jej ramach, oprócz odporności na wskazane wcześniej specyficzne warunki eksploatacyjne (m.in. korozję, podwyższoną temperaturę czy ścieranie), powinno uwzględniać się przede wszystkim koszt materiału użytego do produkcji systemu, a także wymagane parametry trwałości.

Istotnym elementem etapu projektowego jest dopasowanie rurociągu do warunków lokalizacyjnych. Kryterium to w praktyce dotyczy kosztów budowy i eksploatacji systemu rurowego, a także wydatków związanych z usunięciem i utylizacją zastosowanych elementów. Dosyć powszechnie stosowaną metodyką w tym zakresie jest kompleksowa analiza całkowitego kosztu posiadania (TCO). Technika ta pozwala ustalić koszty inwestora (dotyczące m.in. ilości i kosztów nabycia materiałów, wbudowania i innych kosztów towarzyszących), odroczone koszty operacyjne eksploatatora (związane m.in. z eksploatacją, konserwacją, energią pompowania i potencjalnymi awariami) oraz koszty utylizacji (usunięcie, recykling). Dzięki zastosowaniu wskazanego podejścia można oszacować wielkość energii i nakładów odpowiadających każdemu etapowi życia produktu oraz skutki jego wpływu na środowisko naturalne.

Trendy w branży rur

Zarówno w całym sektorze instalacyjnym, jak i w branży rur można zaobserwować dynamiczny rozwój wynikający z postępu w zakresie materiałów, technologii i zapotrzebowania rynku.

Zrównoważony rozwój i kwestie środowiskowe

Jednym z najbardziej widocznych trendów w branży rur jest rosnący nacisk na zrównoważony rozwój i zarządzanie aspektami środowiskowymi. Producenci w coraz większym stopniu skupiają się na produkcji przyjaznych dla środowiska materiałów i przyjmowaniu zrównoważonych praktyk produkcyjnych. Działania te mają na celu przede wszystkim minimalizację wpływu na środowisko. Kluczowymi czynnikami branymi pod uwagę przy opracowywaniu produktów i procesów produkcyjnych stają się możliwość recyklingu, efektywność energetyczna i mniejszy ślad węglowy.

Innowacje technologiczne

Postęp technologiczny koncentruje się na poprawie trwałości i wydajności produktów. Innowacje, takie jak ulepszone techniki łączenia, bardziej zaawansowana formuła materiałów i precyzyjne procesy produkcyjne, napędzają rozwój wysokiej jakości niezawodnych rur, które z nadwyżką spełniają rygorystyczne normy branżowe i wymagania regulacyjne.

Integracja inteligentnych technologii 

Inteligentne rury wyposażone w czujniki, łączność IoT (internet rzeczy) i możliwości analizy danych mogą być wykorzystywane do monitorowania w czasie rzeczywistym przepływu, ciśnienia i jakości medium, umożliwiając proaktywne wykrywanie wycieków, anomalii i potencjalnych problemów, a tym samym poprawiając wydajność operacyjną i ograniczając potencjalne straty.

Podsumowanie

Rury są jednym z najpopularniejszych rozwiązań zarówno w infrastrukturze, jak i budownictwie. Trudno nawet wskazać wszystkie możliwości ich zastosowania. Obecnie produkowane rury spełniają rygorystyczne wymogi wytrzymałościowe, a także zapewniają wieloletnią trwałość i niezawodność układów. Szeroka paleta materiałów, z których produkuje się rury, daje wręcz nieograniczony wybór, uwzględniający kwestie technologiczne, ekonomiczne i środowiskowe. W rezultacie rozwoju różnych branż elementy rurowe stale zyskują nowe obszary zastosowań, a dzięki temu stają się coraz bardziej uniwersalne i niezawodne.

XI Międzynarodowa Konferencja Technologie Bezwykopowe NO-DIG POLAND 2025 – kup bilet

Kalendarium wydarzeń
Sklep internetowy NBI
REKLAMA