Армирование труб высокопрочными материалами - стальной проволокой, лентой, стекловолокном или синтетическими нитями - преследует две основные цели: увеличение прочности, обеспечивающей повышение рабочего давления трубопровода, или, при сохранении его эксплуатационных параметров (рабочее давление, температура эксплуатации, срок службы), снижение материалоемкости и, как следствие, стоимости труб.

Ниже изложен принцип прочностного расчета на примере конструкции трубы, предназначенной для систем горячего водоснабжения и теплоснабжения. Труба состоит из внутренней герметизирующей полимерной оболочки (в нашем случае из сшитого полиэтилена), на внешнюю поверхность которой нанесено два слоя армирующей нити под углом ±ф к оси трубы. Поверх армировки положен еще один полимерный слой, защищающий армирующую систему от механических повреждений и обеспечивающий монолитность конструкции.

В условиях, когда в качестве армирующей системы применяется высокопрочный высокомодульный материал (арамидная нить), армирующая система воспринимает на себя всю возникающую от действия внутреннего давления нагрузку, полимерные слои, в силу малой деформации системы, нагружены незначительными по величине напряжениями. В связи с этим, прочностные (кратковременные и долговременные) свойства таких труб в первую очередь определяются соответствующими характеристиками нити, а выбор параметров армирующей системы (прочность нити и ее количество) может быть проведен без учета прочностных и деформационных характеристик полимерных слоев. Схема расчета представлена на рисунке 1.

Известно, что при условии:

tg²(ф) = 2;   tg(ф)=√2 и ф = 54°44',

два слоя нити, уложенные во взаимно противоположных направлениях, обеспечивают равнопрочность системы армирования к действию внутреннего давления в осевом и радиальном направлении.

Давление, которое выдержит армирующая система, определяется прочностью и числом нитей: 

Возможно применение и неравновесной системы армирования. При этом, в целях повышения прочности армирования, имеет смысл только увеличивать угол укладки нити, то есть выбирать ф> 54°44'. При этом радиальная составляющая (V) прочности армировки увеличивается, а осевая (Н) - уменьшается. Для компенсации уменьшения осевой составляющей прочности армировки необходимо ввести дополнительные нити, уложенные по продольной оси трубы, минимальное число которых (X) определяется следующим образом:

Рассмотренный метод расчета армированных труб позволяет рассчитывать «разрушающее» давление, т. е. величину, определяемую при испытании образца, нагружаемого давлением, возрастающим с постоянной скоростью.