Uitgangspunten ontwikkeling grafieken

De minimale (veilige) wanddikten zijn beschikbaar voor bestaande ondergrondse afvalwater- en drinkwaterpersleidingen van asbestcement (AC), nodulair gietijzer (NGIJ) en polyethyleen (PE80 en PE100). Hier vindt u de uitgangspunten waarmee de grafieken tot stand zijn gekomen.

Materiaalsoorten en omgevingskenmerken

Bij leidingen van asbestcement en nodulair gietijzer kan de wanddikte afnemen door uitloging en corrosie. Bij polyethyleen buizen kunnen ook beschadigingen de wand aantasten. De minimale (veilige) wanddikten zijn daarom beschikbaar voor bestaande ondergrondse afvalwater- en drinkwaterpersleidingen van asbestcement (AC), nodulair gietijzer (NGIJ) en polyetheen (PE80 en PE100) met: 

• een nominale middellijn van 80 tot en met 700 millimeter; 
• een inwendige druk van 0 tot en met 10 bar; 
• een gronddekking op de leiding van 0,8 meter, 1,0 meter, 1,5 meter of 2,5 meter; 
• een ondergrond van zand, klei of veen; 
• een belasting door alle verkeersklassen, van geen tot zwaar verkeer. 

Normen

NEN3650:2020-Eisen voor buisleidingsystemen en de Pijpleidingencode 1972 (voor AC) zijn van toepassing. 

Afname wanddikte

Uitgangspunt is dat de wanddikte vanuit de binnenkant van de leiding gelijkmatig afneemt, omdat dit maatgevend is voor de minimaal benodigde wanddikte ¹. 

(Uitwendige) diameter

Voor de grafieken zijn de veelvoorkomende leidingdiameters aangehouden met een nominale diameter of middellijn van 80 millimeter tot en met 700 millimeter. Bij PE is de nominale diameter gelijk aan de buitendiameter. Bij NGIJ en AC zijn de nominale diameter en de buitendiameter verschillend ²  (zie tabel A).

Tabel A Nominale en uitwendige diameters (in mm) voor AC (10 ato³) en NGIJ

Nominale diameter	Uitwendige diameter AC	Uitwendige diameter NGIJ
80	102	98
100	124	118
125	149	144
150	180	170
200	236	222
250	288	274
300	346	326
350	402	378
400	460	429
450	518	-
500	576	532
600	690	635
700	800	738

Materiaaleigenschappen

De toelaatbare zuivere trekspanning van de materialen bedraagt: 

• AC: 10 N/mm² volgens hoofdstuk III.5.c.3 van de Pijpleidingcode. 
• PE80: 6,4 N/mm² (langeduurtreksterkte) volgens hoofdstuk 8.6.2 van NEN3650-3:2020. PE100: 8,0 N/mm2 (langeduurtreksterkte) volgens hoofdstuk 8.6.2 van NEN3650-3:2020. 
• NGIJ: 168 N/mm² volgens hoofdstuk 8.3.2.2 van NEN3650-5:2020. 

Voor toelaatbare buigtrekspanning in omtreksrichting is de toelaatbare zuivere trekspanning gedeeld door de verhoudingscoëfficiënt van het materiaal. Deze coëfficiënt bedraagt voor: 

• AC: 0,5 volgens hoofdstuk III.5.c.3 van de Pijpleidingcode. 
• PE80: 0,65 volgens tabel 5 van NEN3650-3:2020. 
• PE100: 0,65 volgens tabel 5 van NEN3650-3:2020. 
• NGIJ: 0,556 volgens hoofdstuk 8.3.2.3 van NEN3650-5:2020.
• Verwerkingsrichtlijn & productinformatie PE drukleidingen, 4/2011 voor PE.

Belastingen

Voor berekening van de minimale wanddikte zijn twee belastingsituaties maatgevend. Bij een vrijgegraven buis is de maatgevende belasting gelijk aan de inwendige druk. Bij een drukloze buis is de maatgevende belasting gelijk aan de gronddruk, inclusief de belasting van eventueel verkeer.

Inwendige druk

Voor de inwendige druk is een range aangehouden van 0 barg (drukloze situatie) tot en met 10 barg, oftewel 1,0 Mpa. barg = ten opzichte van de atmosferische druk.

Eigen gewicht

Het eigen gewicht van de leiding bestaat uit het gewicht van de omhullende buis + het product in de leiding. De invloed van het eigen gewicht van de leiding is nihil (bijlage D.3.1 van NEN3650-1:2020) en is daarom niet meegenomen in de berekeningen.

Grondbelasting

Uitgangspunt is dat de leiding langer dan twee jaar in de (ongeroerde)grond ligt en niet verplaatst ten opzichte van de omliggende grond. Daarom is gerekend met de neutrale grondbelasting volgens bijlage C.4.2.2 van NEN3650-1:2020. 

Verkeersbelasting

Boven de leiding is verkeersbelasting volgens NEN 3650, figuur C.17 toegepast (zonder ontlastende invloed van de wegfundering). In de berekeningen zijn de volgende vier verkeerssituaties gehanteerd:

• Grafiek I als de leiding onder een weg ligt met zwaar verkeer (bijv. rijksweg);
• Grafiek II als de leiding in de berm ligt of in een weg met minder zwaar verkeer (bijv. provinciale weg);
• Verkeersbelasting volgens 0,5*grafiek II. 
• Geen verkeersbelasting. 

Belasting- en ondersteuningshoek

De belastinghoek bedraagt voor alle leidingen 180° en de ondersteuningshoek 120° voor tangentieel flexibele buizen in een drukloze situatie volgens bijlage C.4.1.3 van NEN3650-1:2020. 

Grond

In de berekeningen is uitgegaan van een homogeen grondmassief rondom de leiding. 

De berekeningen zijn uitgevoerd met de grondsoorten zand, klei en veen. De aan de grafieken ten grondslag liggende berekeningen zijn uitgevoerd met vier verschillende hoeveelheden gronddekking op de buis: 0,8 meter, 1,0 meter, 1,5 meter of 2,5 meter. Tussenliggende waarden zijn in de grafieken lineair geïnterpoleerd.

In de berekeningen is het grondwaterniveau buiten beschouwing gelaten, omdat dit maatgevend is voor de grondbelastingen. (met grondwater is de grondbelasting minder) 

Belastingcombinaties

In de berekeningen zijn alléén de spanningen in omtrekrichting beschouwd. Belastingen zoals zetting- en temperatuurverschillen zijn hierdoor niet meegenomen. 

De volgende twee belastingscombinaties zijn gehanteerd: 

• Alléén inwendige druk (BC2 volgens bijlage D NEN 3650-2:2020). 
• Uitwendige belastingen waarbij de inwendige druk nul is (BC3 volgens bijlage D NEN 3650-2:2020). 

De leiding moet voldoen aan beide belastingcombinaties. 

Factoren

Importantiefactor⁴ = 1,0. 
Partiële factor neutrale gronddruk = 1,1 volgens tabel B.3 van NEN 3650-1:2020.

Bochten

In de berekeningen is uitgegaan van een rechte leiding. Bij bochten zijn het type bocht en de bochtstraal van invloed op de spanning in de leiding. Deze parameters zijn sterk afhankelijk van de situatie ter plaatse. Daarom is de invloed van bochten op de spanningen in de leiding buiten beschouwing gelaten. 

Rerounding effect

Vanwege het positieve effect is in de berekeningen het ‘rerounding effect’ niet meegenomen. De leidingen van AC, NGIJ en PE worden beschouwd als tangentieel flexibel, zoals beschreven in de Pijpleidingencode 1972. Volgens bijlage D.3.1 van de NEN 3650 mag u voor tangentieel flexibele buizen het rerounding effect in rekening brengen om de spanningen in omtrekrichting te bepalen. Deze factor reduceert de optredende spanning. Hoe hoger de inwendige druk, hoe groter dit effect. Deze factor heeft tot gevolg dat u in enkele situaties geen minimale wanddikte vindt in omtrekrichting. De spanningen in axiale richting of de deflectie zijn dan maatgevend. 

Horizontale steundruk

Het positieve effect van de horizontale steundruk is buiten beschouwing gelaten. 

Inwendige druk

In de berekeningen van de minimaal benodigde wanddikte als gevolg van inwendige druk is onderscheid gemaakt in dun- en dikwandige leidingen. Voor dunwandige leidingen (Dg / dn > 20) geldt de ketelformule en voor dikwandige leidingen (Dg / dn < 20) de formule van Lamé volgens D.1.1 van NEN 3650-1:2020. 

Drukloos en uitwendige belastingen

De minimaal benodigde wanddikte is in deze belastingcombinatie berekend volgens bijlage D.3.1 van NEN 3650-1:2020. 10 (10).
 

---

¹ Bij een sterkteberekening is er verschil of de wanddikte van een leiding afneemt aan de binnen- of de buitenkant van de buis. Een afname aan de buitenkant leidt tot een kleinere gemiddelde diameter en lagere spanning. Een afname aan de binnenkant leidt tot een grotere gemiddelde diameter en een hogere spanning in de buiswand.

² Voor de berekeningen zijn de uitwendige diameters (du) van de materialen AC (10 ATO), NGIJ en PE aangehouden die zijn ontleend aan: 
•    ‘Productcatalogus Eternit B.V., 9/1980’ voor AC drinkwaterpersleiding 10 ATO. 
•    ‘Leidingen voor drinkwatertoepassingen, Saint-Gobain Pipe Systems, 12/2006’ voor NGIJ
•    ‘Productcatalogus Düker, fittings and valves, 5/2019’ voor NGIJ. 

³ 10 ato is de in de berekeningen gebruikte drukklasse aanduiding van asbestcementbuizen

⁴ Reductiefactor bij het bepalen van de toelaatbare spanningen en vervormingen, gebaseerd op het belang van het waterstaatswerk (conform NEN 3651). De waarde ”1” van de importantiefactor kan ook worden gelezen, als dat er in deze analyse geen rekening wordt gehouden met deze factor oftewel ligging in of nabij waterstaatwerken.