1

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра гидравлики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Гидравлический расчет осушения строительного котлована

Нижний Новгород

2010

Содержание

Цель работы

1 Фильтрационные расчёты

1.1 Построение кривой депрессии

1.2 Расчёт притока воды в котлован

2 Расчёт водосборной системы

2.1 Конструкция разбора внутри котлована

2.2 Выбор местоположения и конструкции зумпфа

3 Расчёт насосной установки

3.1 Расчёт системы всасывающей и напорной линии

3.2 Подбор марки насоса

4 Расчёт ливневого коллектора

Литература

Цель работы

В соответствии с индивидуальным заданием на курсовую работу (таблица 1) студенту, необходимо выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована для схемы, указанной на рисунке 1.

Таблица 1 - Исходные данные к курсовой работе.

№ варианта	Характеристики строительного объекта	Материалы инженерно - геологических изысканий
	Отметка верха строительного котлована, Zв, м	Глубина строительного котлована, Hк, м	Размеры котлована по дну	Грунты	Отметки
			Ширина B, м	Длина L, м	Водо-прони-цаемые	Водо-упор	Грунт-товых вод, Zг.в., м	Водо-упора Zв.у., м
19	63,00	4,5	30	90	Песок крупно-зернистый	Глина	62,50	50,0

Рисунок 1 - Схема строительного котлована.

1 - строительный котлован защищается от затопления фильтрационными и инфильтрационными водами.

2 - водосборная система фильтрующихся вод - для сбора воды.

3 - водосборный колодец (зумпф).

4 - всасывающая линия насоса.

5 - центробежный насос.

6 - напорный трубопровод - служит для отвода вод в коллектор.

7 - ливневой коллектор - отводит воду в очисные сооружения.

L - длина строительного котлована

B - ширина строительного котлована

H - глубина строительного котлована

z_в - отметка верха строительного котлована.

z_гв - отметка уровня грунтовых вод.

z_дн - отметка уровня дна строительного котлована.

z_ву - отметка водоупора.

1. Фильтрационный расчет

По заданию имеется строительный котлован (L?B?H), который разработан в водоносном пласте. Котлован необходимо защитить от заполнения фильтрационными и инфильтрационными водами, так как в направлении к нему происходит движение грунтовых вод по образованной кривой дипрессии (рис.2). Расчетом определяется приток воды в котлован.

1.1 Построение кривой дипрессии

1. Глубина строительного котлована H_к=4,5 м

2. Радиус влияния завис от рода грунта и выбирается по приложению 1

R=600 м для песка крупного. котлован зумпф насосный коллектор

3. Расстояние между дном котлована и водоупором T=8,5 м

4. Определяется вспомогательная величина h

, м

где: m - заложение откоса строительного котлована принимается в зависимости от грунта и выбирается по приложению 2.

м

5. Определяется высота зоны всасывания

,м

м

6. Определяется форма кривой депрессии АВ для сориентированного по координатным осям чертежа.

y² = 156,25 - 0,139*x

где Н₁ - расстояние между УГВ и уровнем водоупора, Н₁= 12,5 м.

Н₂ - расстояние между точкой всасывания и водоупором

Н₂ = h_выс+T, Н₂=0,032+8,5 = 8,532 м

Расчет сводится в таблицу 2. для ряда задаваемых значений x определяется координата y.

Таблица 2- Определение координат кривой депрессии.

x	75	150	225	300	375	450	525	600
y2	145,83	135,40	124,98	114,55	104,13	93,70	83,28	72,85
y	12,08	11,64	11,18	10,70	10,20	9,68	9,13	8,54

Рисунок 2 - Построение кривой депрессии.

1.2 Расчет притока воды в котлован

Определяется величина расхода фильтрационных вод на 1 погонный метр периметра дна котлована по формуле

Принимаем К_ф= 0,000579 м/с

, м²/с

м²/с

где l- расстояние между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами соответственно H₁ и H₂

, м

м

Полный расход фильтрационный вод определяется

Q_ф= q (2B+2L) , м³/с

Q_ф= 9,6610^-3 м³/с

где (2B+2L) - фронт сбора фильтрационных вод

Определяем расход фильтрационных вод, притекающих в котлован:

Q_инф. = 5Q_ф.

Q_инф. = 59,6610^-3= 0,0483 м³/с

3) Величина общего расхода притекающего в котлован равна:

Q_пр= Q_ф + Q_инф

Q_пр= 0,05796 м³/с

2. Расчет водосборной системы

2.1 Конструкция водосбора внутри котлована

В основании откоса котлована по его периметру прокладываются две ветви водосборных каналов. Каждый из них имеет протяженность L+B, рассредоточена по всей длине принимает и отводит в зумпф фильтрат с расходом:

Q_расч.= 0,5Q_пр, м³/с

Q_расч.= 0,50,05796=0,02898 м³/с

Условно принимается, что весь расчетный расход сосредоточенно приходит в начало каждого канала (рис.1).

1. Принимаем прямоугольное гидравлически наивыгоднейшее сечение канала, при нем допускается максимальная пропускная способность.

2. По выбранному каналу прокладываются нестроганные доски шероховатостью n = 0,012

3. Расчет проводится графоаналитическим способом: задаваясь глубиной котлована, определяем расход воды, на основании этого строим график связи глубины канала и расхода воды в нем, расчет сводится в таблицу 3.

Расчетные формулы :

, м

, м/с

, м/с³

Таблица 3 - Определение наполнения глубины канала.

h, м	, м	, м	R, м	C, м/с2	Q, м3/с
0,010	0,000	0,040	0,005	0,000	0,000
0,030	0,002	0,120	0,015	413,841	0,003
0,040	0,003	0,160	0,020	434,167	0,006
0,050	0,005	0,200	0,025	450,618	0,011
0,060	0,007	0,240	0,030	464,521	0,018
0,070	0,010	0,280	0,035	476,610	0,028
0,080	0,013	0,320	0,040	487,336	0,039
0,090	0,016	0,360	0,045	496,997	0,054
0,100	0,020	0,400	0,050	505,802	0,072

Рисунок 3 - График зависимости Q = f(h)

По результатам построенного графика зависимости Q=f(h) определяем истинное значение величины h; h=0,07 м = 7 см. Принимаем b=0,3 м.

Рисунок 4 - Развертка по трассе от истока до зумпфа.

2.2 Выбор местоположения и конструкции зумпфа

Зумпф принимается прямоугольный, вместимость определяется из расчета заполнения его не менее пятиминутного притока воды. Размер назначается конструктивно h=2 м.

, м³

где t=5 минут - время наполнения.

м³

м

3. Расчёт насосной установки

3.1 Расчёт системы всасывающей и напорной линии

1 Из уравнения неразрывности потока определяется диаметр напорного трубопровода.

, м

м

Принимаем стандартный диаметр по таблицам d = 250 мм.

Определяем фактическую скорость в трубопроводе:

, м/с

м/с

где V_ф - фактическая скорость в напорном трубопроводе.

2 Определяем потери напора по длине по формуле Дарси - Вейсбаха:

,м

м

где - коэффициент гидравлического трения;

? - длина напорного трубопровода;

d - стандартный диаметр трубопровода;

V - фактическая скорость движения воды;

g - ускорение свободного падения;

Строится пьезометрическая линия p-p рис.5 для чего назначается величина свободного напора.

H_св= 7 м. - запас из практики строительного производства.

3 Всасывающая линия

Потери в местном сопротивлении определяются по формуле Вейсбаха

, м

где - коэффициент местного сопротивления.

; ; ;

м м м

Линейные потери определяем отдельно для вертикального и горизонтального участка.

м

,м

м

l_гор=7,375 м

,м

Строятся напорная E-E и пьезометрическая p-p линия

м

Рисунок 5 - Схема насосной установки.

3.2 Подбор марки насоса

Насос назначается исходя из трёх характеристик :

1) Производительность:

Q_нас>1.5Q_пр

Q_нас>3,12,98 м³/час

2) Напора :

H=H_моном+h_нас=8,7+5,15=13,85 м

H_моном= H_св+h_l=7,0+1,7=8,7 м

3) Вакуум насоса:

H_вак=h_нас+h_f

Определяется фактический вакуум с помощью уравнения Бернулли:

Для плоскости сравнения 0-0 и выбранных сечений I-I и II-II (рис.5) будем иметь:

z₁=0 z₂=h_нас

p₁=p_атм p₂=?

a₁=1 a₂=1

х₁=0 х₂=х_ф

h_f=h_l+h_j=1,7+0,262+0,0106+0,039=2,012 м

H_вак=5,15+2,012+(1,18²/2•9,81)=7,23 м

Насос подбирается для полученных значений по [7]

Насос марки 1Д200-90 центробежный

Q=100 м³/час

H_вак=7 м

H=22 м

4. Расчёт ливневого коллектора

Ливневой коллектор служит для транспортирования отведённых вод в очистные сооружения. Принимается уклон i = 0,001 и расход Q = Q_насоса. Используются железобетонные трубы, с коэффициентом шероховатости n=0,013. Из практики строительного производства принимаем степень наполнение a = 0,7.

1. Определяем коэффициент расхода воды в коллекторе по графику “Рыбка”, при а = 0,7:А=0,85.

2. Определяем по расчету модуль расхода коллектора K_п при полном его заполнении:

, м³/с

Q = 350 м³/ч = 0,0875 м³/с;

м³/с

3. По коэффициенту шероховатости (n=0,013) и расчетному модулю расхода (К_п), используя табличные данные, определяем диаметр коллектора и соответствующие ему модули скорости и расхода:

d_ст = 500 мм,

W_п^табл = 19,3 м/с ,

К_п^табл = 3,79 м³/с.

4. Уточняем истинное значение коэффициента расхода:

,

5. По графику “Рыбка” по значению полученного определяем:

а = 0,63 и В=1,10

6. Определяем глубину наполнения коллектора:

,м

h = 0,630,5 = 0,315 м.

7. Определяем скорость воды в трубе по формуле

, м/с

V== 067 м/с.

Литература

1 Журавлёв Б.А. Справочник молодого слесаря-сантехника. - М.:Высшая школа, 1977 - 240 c.

2 Калицун В.И. Гидравлика, водоснабжение, канализация. -М.: Стройиздат, 1980 - 360 c.

3 Киселёв П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам. - Ленинград: Энергия, 1976 - 312 c.

4 Козин В.Н. Расчёт каналов, имеющих замкнутый поперечный прфиль в условиях безнапорного течения/Методические указания. Горький: ГИСИ, 1984 - 74 c.

5 Курганов А.М. , Фёдоров Н.Ф. Гидравлический расчёт систем водоснабжения и водоотведения.- Л.: Стройиздат, 1986 - 340 c.

6 Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.: Энергия, 1982 - 380 c.

7 Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. Справочник монтажника /Под ред. А.К. Перешивкина - М.: Стройиздат, 1987 - 576 c.

8 СНиП 3.02.01.-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.

Размещено на Allbest.ru