Технологические особенности возведения водонапорной башни

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Водонапорная башня -- сооружение в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций.

Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, обычно цилиндрической формы, и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления.

Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки -- преимущественно из железобетона и стали. Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Одной из наиболее распространенных систем водонапорных башен является "Башня Рожновского", которая предназначена для регулирования расхода и напора воды в водонапорной сети, создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций. Башня Рожновского состоит из: бака, водонапорной опоры, крышки бака с люком для осмотра. Внутри стенки бака приварены скобы льдоудерживателя, а также скобы для спуска обслуживающего персонала. Для подъёма на башню существует наружная лестница с предохранительным ограждением. Объём башни - от 10 до 150 м. куб. Чаще всего резервуар водонапорной башни изготавливается прямоугольной или округлой формы, соотношение между диаметром и высотой которого зависит от индивидуальных архитектурно-строительных и технологических параметров. Объем резервуара, как и высота опоры, определяется согласно результатам расчётов водораспределительной сети. Для предохранения запаса воды от загрязнения и замерзания резервуар башни окружен специальной защитой. Поступление воды в башню осуществляется при помощи насосов.

Вода качается насосами из-под земли.

1. Технические данные, конструктивные решения

1.1 Назначение и область применения

Унифицированные водонапорные башни предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также для водопроводов небольших предприятий и населенных пунктов.

Башни предназначены для регулирования неравномерного водопотребления, хранения ограниченного резервного и противопожарного запасов воды.

Выбор объема башни и высоты ствола обосновывается технологическим расчетом при проектировании систем водопровода.

Башни рассчитаны для строительства в районах c следующими характеристиками:

· расчетная зимняя температура наружного воздуха не ниже минус 40°С;

· вес снегового покрова до 100 кг/м2;- скоростной напор ветра до 45 кг/м;

· сейсмичность - не выше 6 баллов. Не допускается применение башен в районах с особыми условиями строительства (вечная мерзлота, карстовые явления, высокая сейсмичность и т.д.).

Башни предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6°С преимущественно из буровых скважин. Для эксплуатации башен в районах с расчетной зимней температурой ниже минус 20°С необходимо обеспечивать, как минимум, двукратный водообмен в сутки.

1.2 Оборудование

Водонапорные башни оборудуют:

· центральным подводяще-разводящим стояком диаметром 300...400 мм, используемым для наполнения и опорожнения бака;

· переливным стояком диаметром 150...200 мм, предназначенным для предотвращения переполнения бака;

· запорной арматурой (ручные или электрифицированные задвижки, тип которых определяется в зависимости от назначения башни и местных условий), устанавливаемой в утепленной подземной камере или в специальном колодце;

· датчиками уровня воды в баке, передающими информацию на диспетчерский пункт.

· В качестве молниеприемника используют стальной бак, соответствующим образом заземленный.

Водонапорные башни, будучи высотными сооружениями, играют важную роль в создании архитектурного облика промышленного предприятия, промышленного узла или населенного пункта. При удачном решении башня может быть архитектурным акцентом, улучшающим облик всей окружающей застройки.

1.3 Конструктивное решение

Основные конструктивные элементы водонапорной башни -- бак, ствол и фундамент. Практика эксплуатации водонапорных башен показала, что устройство шатра необязательно: при наличии обмена воды в баке она не промерзает; если начинает замерзать, то на внутренней поверхности бака образуется слой льда, служащий теплоизоляцией и препятствующий дальнейшему замерзанию ее.

Наиболее опасные для промерзания места -- центральный подводяще-разводящий стояк и узел его соединения с баком. Вследствие этого стояк проектируется утепленным. Теплоизоляцию стояков выполняют из минераловатных плит.

Бак применяется стальной сварной, цилиндрический с коническим днищем. В составе проекта бака предусматриваются: наружная лестница (с ограждением из дуг) для подъема на покрытие бака, люк и стремянка для спуска в бак, перильное ограждение по периметру покрытия бака; в баке -- трубы для вентиляции.

Наружная и внутренняя поверхность бака защищаются от коррозии. Внутренняя поверхность покрывается противокоррозионными составами.

Бак изготовляют из стали марки ВСтЗпс2 по ГОСТ 380--71* по ТУ 14-1-3023-80*, принимая для них листовую сталь толщиной 10 мм (в зависимости от расчета).

Ствол выполняется из монолитного железобетона. Башни с монолитным железобетонным стволом представляют собой вертикальную цилиндрическую оболочку, возводимую в подвижной или переставной опалубке. Форма ствола -- вертикальная цилиндрическая оболочка. Фундамент выполняется из монолитного железобетона, состоит из полой цилиндрической части, в объеме которой размещается камера для запорной арматуры и кольцевой (для малых башен) фундаментной плиты. Для башни с баком небольшой вместимости камеру для запорной арматуры располагают в специальном колодце рядом с башней.

Подземная камера не отапливается, но перекрытие над ней проектируюется утепленным. В камере предусматриваются две трубы для вентиляции -- приточной и вытяжной, с заслонками, закрываемыми в зимнее время.

Расчет башен производится на следующие нагрузки:

· постоянную, включающую в себя вес конструкции бака, ствола, фундамента и грунтовой засыпки над консольной частью фундаментной плиты;

· длительную - от воздействия воды, заполняющей бак;

· кратковременные - от воздействия ветра и снега.

Мною выбран типовой проект Водонапорная башня "Рожновского" ВБР-25-9. объём бака составляет 300 м3 , диаметр - 2600 мм. Высота опоры составляет 24 м, диаметр 1020 мм.

Рисунок 1 - Общий вид башни со монолитным железобетонным стволом системы Рожновского. 1 - напорно-разводящий стояк. 2 - железобетонный ствол. 3 - стальной бак. 4 - стальные лестницы. 5 - переливная труба. 6 - фундамент. 7 - напорный трубопровод. 8, 9 - переливная и сливная труба соответственно.

2. Устройство фундамента

2.1 Технические рекомендации по подготовке фундаментов и закладным деталям

Подготовку фундамента водонапорной башни необходимо осуществить согласно действующему типовоу проекту 901-5-29, «УНИФИЦИРОВАННЫЕ ВОДОНАПОРНЫЕ СТАЛЬНЫЕ БАШНИ Заводского изготовления (системы Рожновского) Вместимостью 15, 25, 50 м3, высотой опоры 12, 15, 18 м».

При подготовке фундамента необходимо учитывать особенности грунта и рекомендуется предварительно провести самостоятельные геологические изыскания, с привлечением проектной организации.

Фундамент круглый, диаметр - 5 м. Глубина - 2,0 м.

Выстойка фундамента должна осуществляться не менее 25-28 дней, для набора необходимой прочности. При подготовке армирования в армокаркас должны быть конструктивно включены закладные детали. Диаметр фундамента водонапорной башни - 5 000 мм. Размер закладных - 200х350 мм. Закладные располагать таким образом, чтобы ствол водонапорной башни по дуге проходил через условную середину закладных.

Рисунок 2 - План фундамента водонапорной башни

3. Водонапорная башня

Водонапорная башня состоит из следующих основных элементов: водонапорного бака 1 и поддерживающей конструкции 2.

Полезную емкость бака W и высоту поддерживающей конструкции, или высоту башни Н (измеряемую от поверхности земли до низа днища бака), определяют путем расчета. Эта высота зависит от рельефа местности, этажности обслуживаемых зданий и гидравлических потерь напора в водопроводной сети. Величины W и Н меняются в широких пределах. Емкость резервуара может быть от нескольких десятков до нескольких сотен кубических метров. Высоту водонапорной башни обычно принимаем 24 м. Башню строят на естественной возвышенности, и высоту башни тогда можно снизить до нескольких метров, а в ряде случаев водонапорную башню можно заменить водонапорными резервуарами.

Рис. 3. Варианты водонапорной а -- шатровая; б и в -- бесшатровые; 1 -- резервуар; 2 -- поддерживающая конструкция; 3 - шатер; 4 -- проход; 5 -- лестница; 6 -- поддон; 7--фундамент

Для наблюдения за исправностью соединений труб и за состоянием теплоизоляционного материала в кожухе делаем смотровые люки. Для спуска в бак с целью его осмотра устраиваем лестницы.

Поддерживающие конструкции водонапорных башен сооружают из различных материалов: железобетона, металла, кирпича и дерева.

Наиболее распространены в настоящее время железобетонные башни. Опорная часть имеет форму или сплошного железобетонного цилиндра или колонн, соединенных для жесткости поперечными связями. Резервуары в них выполняют чаще всего железобетонные, реже стальные. По типовым проектам института «Гипротрансстрой» сооружают железобетонные водонапорные башни из сборных элементов для емкостей в 80, 120, 160, 200, 250 и 300 м3. высотой 10, 12, 14, 16 и 20 ж.

Необходимую емкость водонапорного бака W определяют по формуле:

W6 = Wак + Wн,

где Wак -- аккумулирующая емкость; Wн -- емкость для хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды.

Аккумулирующую емкость баков: бак в системах водопроводов определяют в зависимости от режима поступления воды в бак и расхода воды из него. Вода в водонапорные баки подается насосами.

Режим потребления воды характеризуется изменением расхода воды по часам суток.

Аккумулирующая емкость баков определяется посредством таблиц или совмещенных графиков водопотребления и подачи воды насосами.

Ниже дается пример определения аккумулирующей емкости водонапорных баков этими методами.

При определении объема водонапорного бака к аккумулирующей его емкости необходимо прибавлять неприкосновенный противопожарный запас воды, рассчитанный для населенных мест: на 10-минутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Для промышленных предприятий должен содержаться запас воды на 10-минутный период тушения пожара внутренними пожарными кранами, а также спринклерами и дренчерными установками при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Рис. 4 . Схема определения высоты водонапорной башни и напора

По данным расчетов водопроводной сети определяют напор, который должны развивать насосы и высоту водонапорной башни.

Высоту водопроводной башни определяют, исходя из условия! чтобы при питании из башни был обеспечен требуемый свободный напор в наиболее удаленной (диктующей) точке при низком уровне воды в баке.

где Нб -- высота водонапорной башни от поверхности земли до днища бака, м; Zа и Z6 -- геодезические отметки поверхности земли соответственно в точке а и месте расположения водонапорной башни 6"; в процессе проектирования эти отметки определяют по горизонталям, нанесенным на генплане объекта; Z -- сумма потерь напора в участках сети по направлению от б водонапорной башни до точки а в период наибольшего расчетного водопотребления, м вод. ст.

Сумму потерь напора определяют путем расчета водопроводной сети; Нсв -- требуемый свободный напор, м вод. ст.; это наименьший допускаемый свободный напор над поверхностью земли в диктующей точке, определяемый по СНиПу. Для сетей промышленных водопроводов требуемые свободные напоры определяют путем расчета внутренних водопроводных систем.

Диктующей точкой называют точку, ориентируясь на которую, получают наибольшую расчетную высоту водонапорной башни, а в безбашенной системе -- высоту подъема воды насосами. Чтобы найти диктующую точку и определить необходимую высоту водонапорной башни по формуле, необходимо производить расчеты с последовательной ориентировкой на различные точки объекта.

В простейшем случае, когда территория объекта горизонтальная и наибольший свободный напор требуется в точке, наиболее удаленной от водонапорной башни.

Необходимую высоту водонапорной башни можно определить путем построения профилей и пьезометрических линий по трассам водопроводных линий сети.

Для определения полной высоты подъема воды насосами Нп пользуются формулой:

,

где Z0 -- геодезическая отметка низкого уровня воды в источнике, из Которого насосы забирают воду, м; Z6 -- геодезическая отметка поверхности земли у водонапорной башни, м; Нв -- высота водонапорной башни от поверхности земли до днища бака, м; Н6 -- высота слоя воды в баке от днища до верхнего уровня воды, м; Нс -- сумма потерь напора для преодоления сопротивлений во всасывающих трубах (с арматурой), м; Нв -- сумма потерь напора в водоводах, м.

водонапорный башенный железобетонный монолитный

где Нг -- наибольшая геодезическая высота подъема воды насосами, равная разности геодезических отметок высокого уровня воды в баке и низкого расчетного уровня воды в источнике R, м.

Вводя обозначение суммы потерь напора в водоводе и во всасывающей трубе Н= Нс + Неи производя замену в формуле (40'), получим расчетную формулу для определения На в более общем виде:

Итак, полная высота подъема воды насосами (или полный напор насосов) слагается из геодезической высоты подъема воды и суммы потерь напора во всасывающих и напорных трубах.

Формулы для определения высоты водонапорной башни и высоты подъема насосов, полученные при рассмотрении схемы, применимы как к более простым, так и к более сложным системам водоснабжения и являются общими.

Список литературы

Прозоров Н.В., Николадзе Г.Н., Минаев А.В., “Гидравлика водоснабжения и канализация”. - М., Высшая школа, 1991 г.

Калицин В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М., “Гидравлика водоснабжения и канализация”. - М.: Стройиздат, 1980 г.

Лукиных А.А., Лукиных Н.А., “Таблица для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров”. - М.,: Стройиздат, 1975 г.

Шевелев Ф.А., Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластиковых и стеклянных водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1973 г.

СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1985 г.

СНиП 2.04.03.-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стойиздат, 1985 г.

Размещено на Allbest.ru