Фундамент под водонапорную башню расчет

Водонапорная башня. Чертеж фундамента башни Рожновского, фото

Башня для воды — специальное сооружение у источника водоснабжения, предназначенное для регулирования напора и расхода воды, создания её запаса. В прошлом их строили из натурального камня, полнотелого кирпича, из железобетонных конструкций (в основном строившиеся в СССР), сооружения часто отличались вычурной архитектурной красотой, отнесшей их позднее к достопримечательностям, памятникам истории.

Современные водонапорные башни типа Рожновского полностью состоят из металла, изготавливаются по типовому проекту. Из-за унификации комплекта водонапорной башни, которую несложно доставить на новую промышленную площадку, территорию сельскохозяйственного предприятия, строящегося жилого поселка, коттеджного городка; быстро смонтировать, установив на бетонное фундаментное основание, они востребованы в районах, где централизованное строительство наружных сетей водоснабжения отсутстует и в ближайшие годы не планируется.

Резервуар водонапорной башни делают круглым в плане диаметром 2,6 метров. Высота резервуара определяет его объем 15 м3, 25 м3, 50 м3 и зависит от характера и режима водопотребления, графика работы насоса подачи воды. Полезная емкость резервуара должна быть достаточной, чтобы в часы малого разбора собрать излишек воды, которая подается насосами, а в часы наибольшего потребления, когда расход превышает подачу, пополнить недостачу воды. Однако, чтобы водонапорная система не замерзала зимой, нужно обеспечить двух-, трехкратный водообмен в сутки.

Водонапорные башни и резервуары

В часы, когда подача воды насосами превышает ее потребление, накопительный резервуар наполняется. В часы перерывов работы насосов или в часы, когда расход в систему превышает производительность насосов, недостающее количество воды поступает в сеть из резервуара или башни Рожновского. Согласно ТП 901-5-29 существует следующий ряд объемов накопительных резервуаров 15 кубов, 25 куб.м., 50 м3, и различные технические характеристики башни Рожновского, рабочее давление, размеры по высоте, см. чертеж водонапорной башни ВБР-15, ВБР-25, чертеж башни Рожновского ВБР-50, ВБР-160.

Режим водопотребления в дачных поселках, деревнях характеризуется большой неравномерностью расходов воды, с коэффициентом часовой неравномерности, достигающим 2,5. Это значит, что днем в период максимального потребления воды (на полив) ее часовой расход может в 2,5 раза превышать среднее значение (1/24 часть) суточного расхода на питьевое водоснабжение и технические нужды. Ночью, наоборот, водорасход резко сокращается. Непосредственное включение насоса в сеть водоснабжения без башни или накопительного резервуара в условиях сильной неравномерности расхода воды привело бы к ненормальному режиму работы насоса с чрезмерным давлением. На такие режимы работы насос, и сеть водоснабжения не рассчитаны, при этом в водопроводной сети происходили бы глубокие перепады давления, возросло бы потребление электроэнергии.

Включая в сеть резервуары и водонапорные башни вы позволите насосу и водопотребителям действовать по своиму графику подачи воды, причем насос всегда работает в расчетном, наиболее выгодном и правильном режиме.

Водонапорная башня Рожновского служит водонакопителем для достижения соответствия водопотребления и подачи воды насосом. Регулирующий объем бака с водой можно определять по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам потребления воды в системе.

На любом объекте должен храниться противопожарный запас воды — необходимое количество воды для тушения пожара в первые минуты после его возникновения. Таким образом, противопожарный резервуар должен вмещать запас воды для тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров в течение 10 мин. Функцию пожарного резервуара может заменить водонапорная башня Рожновского, так как в ней постоянно есть вода.

Гидротехническое сооружение состоит (см. чертежи и фото) из водонакопительного бака, поддерживающей конструкции (ствола) и утепляющего шатра вокруг бака. В районах с мягким климатом шатры можно не устраивать, но в этом случае бак должен иметь перекрытие. Водонапорный бак оборудуют уровнемером с сигнализацией.
Водонапорные башни производство и монтаж выполняется специалистами компании «Схид-будконструкция», Киев. Различают железобетонные, кирпичные, металлические башни для воды. Железобетонные водонапорные башни различают двух типов: со стволом в виде сплошного железобетонного цилиндрического стакана и со стволом из опорных колонн. Баки также железобетонные с вогнутым днищем. В кирпичных водонапорных башнях ствол выполняют из кирпича в виде цилиндра или многогранника, а накопительные баки с днищем — из стали. Металлические водонапорные башни Рожнова получили распространение в сельских населенных пунктах.

В крупных городах ввиду большого и сравнительно равномерного потребления воды отпадает необходимость в водонапорной башне Рожнова, так как соответствия режима работы насосов режиму водопотребления можно добиться ступенчатой работой насосов при достаточно высоком коэффициенте их использования.

Где располагается водонапорная башня?

Область применения водонапорных башен: небольшие населенные пункты, дачные и деревенские поселения, базы отдыха, комплексы сельхоз назначения, удаленные от городской инфраструктуры производственные объекты. Располагают их на наивысших точках местности при непосредственной близости к потребителям.

В районах Украины с низкими температурами зимой, при необходимости нужно отапливать башню, отогревать, для этого устраивают печной обогрев, электрическим нагревательным кабелем или центральное отопление. Вода может и не замерзать в зимний период; в этих случаях ограничиваются только утеплением труб, размещая их в кожухе, а пространство между стенками трубы и кожуха заполняют теплоизоляционным материалом (торфом, опилками и т. п.). При этом необходимо, чтобы теплоизоляционный материал всегда оставался сухим; с этой целью короб обивают толем или кровельной сталью.

Водонапорная башня (см. фото 3d схему) располагается на монолитном основании и приваривается к закладным изделиям, расположение которых представлено на чертеже фундамента. Монтаж башни Рожновского выполняется работниками ООО «Схид-будконструкция», Украина на предварительно изготовленный фундамент. Железобетонная плита после заливки должна выстояться в течении 30 дней и набрать необходимую прочность. После этого производится возведение и монтаж металлоконструкции.

ООО «Схид-будконструкция», Киев оказывает строительные услуги по возведению и реконструкции водонапорных башен (демонтаж башни, изготовление, монтаж системы водоснабжения), расположенных по всей Украине. Если чертежи и паспорт башни Рожновского не сохранились, возможен выезд нашего специалиста для снятия размеров и последующего изготовления конструкции аналогичной существующей. Это позволит сэкономить на устройстве фундамента т.к. как новая башня устанавливается на старое основание. При этом предварительно производится обследование фундамента на возможность его применения в новом строительстве. Возможно, что потребуется усиление фундамента и разработка монтажных чертежей для реконструкции старого фундамента.

Чертеж фундамента водонапорной башни Рожновского приведен для III географического района.

Башня для воды устанавливается на железобетонный фундамент (см. фото) таким образом, чтобы нижний уровень воды в ней создавал давление, при котором все потребители обеспечиваются водой. Т.е. выбор места расположения фундамента должно быть выполнено на наивысшей отметке местности при максимальной близости во-допотребителей. В таком случае работа системы водоснабжения будет самой эффективной.

Наиболее распространенными типами фундаментов являются монолитные фундаменты в виде сплошных круглых плит. Железобетонный фундамент жестко соединяется непосредственно с опорой бака посредством закладных деталей башни (на фото пластины расположены по кругу). При большой высоте сооружения башенного водоснабжения и слабых грунтах наружный диаметр фундаментной плиты может значительно превышать размеры основания башни Рожнова, представленного на чертеже.

Устройство фундамента башни Рожновского

Устройство водонапорной башни состоит из резервуара (водопроводного бака), поддерживающей опоры — трубы диаметром 1200 — 1500 мм, фундамента (см. фото и чертеж), утепления (теплоизоляции) и сети водопроводов, которые подают и отводят воду потребителям.

Устройство фундамента производится с выездом наших специалистов к месту монтажа. Железобетонный фундамент водонапорной башни сооружают силами строительной организации со своими разрешительными документами, чтобы она не рухнула от вашей самодеятельности.

Закладные изделия закладываются в бетон при бетонировании основания водонапорной башни. Перед заливкой фундамента башни Рожновского изготавливается армокаркас и опалубка (см. на фото). Фундамент может быть круглым (экономия бетона) или квадратным (простота устройства опалубки).

Размеры фундамента представлены для башен Рожновского 15, 25, 50 кубических метров. Выбор водонапорной башни от минимальных размеров до максимальной вместимости, производится по максимальному водопотреблению в сутки и рабочему давлению, которое необходимо в системе водоснабжения.

• для ВБР-15 — Д = 2.8 м, Н = 1.0 м;
• для ВБР-25, высота ствола 12 м и 15 м — Д = 3.5м, Н = 1.0 м;
• для ВБР-50, высота ствола 15 м — Д = 4.0 м, Н = 1.25 м;
• для ВБР-50, высота ствола 18 м — Д = 4.0 м, Н = 1.5 м .

Источник

Строительство и расчет водонапорной башни для хозяйственных нужд

Насколько целесообразно устанавливать индивидуальный накопительный бак? Как построить водонапорную башню на собственном участке? Какие формулы следует применять для расчёта диаметра трубы и расхода воды? Какой выбрать фундамент? Обо всем этом расскажет наша статья.

В предыдущей статье мы рассказали о конструкциях, типах и функциях водонапорных башен (ВБ). Когда речь идёт о водоснабжении целого района или посёлка, установка такого серьёзного сооружения безусловно оправдана. Но будет ли она полезна частнику?

В каких случаях целесообразна установка собственной водонапорной башни

1. При подключении к городскому водопроводу. Частный сектор с садами и огородами — стабильный и мощный потребитель воды, поэтому в пик сезона часто наблюдается падение давления в трубах.
2. При наличии значительных площадей, подлежащих поливу. Запас воды позволит обеспечить своевременный полив и выдержать технологию выращивания растений.
3. При занятии животноводством. Этот вид деятельности требует постоянного расхода чистой воды. В резервуаре вода будет отстаиваться и подогреваться естественным образом.
4. При нестабильном водо- и электроснабжении. Вы сможете наполнять собственную башню во время наилучшего давления (напряжения), например, ночью.

Простой анализ показывает, что своя водонапорная башня не странная прихоть, а во многих случаях — насущная необходимость. Уменьшенная в десятки раз, она станет залогом надёжной работы насосов и постоянного бесперебойного водоснабжения отдельно взятого хозяйства или дома.

Как рассчитать водонапорную башню

Речь пойдёт скорее не о полноценной водонапорной башне, а о гравитационной гидравлической системе на её основе. Известное нам правило — «дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления» — говорит о том, что достаточно установить резервуар на определённом уровне, который нетрудно вычислить.

Примечание. Исходным условием является наличие источника — собственной скважины с установленной насосной станцией или подключения к городскому водопроводу.

Допустим, имеется два потребителя — огород и коровник. Первый находится в 35, а второй в 25 м от источника. При этом поилки в коровнике установлены на уровне 1метр. Полив огорода осуществляется с уровня земли. Ветки трубопровода имеют минимальный общий участок магистрали (т. е. расходятся близко к резервуару).

Выясняем потребление воды

От этого показателя напрямую зависит объём резервуара. Здесь имеют место скорее не расчёты, а наблюдения. Необходимо установить счётчик воды на насосную станцию (источник) и опытным путём установить ежедневный расход. Допустим, средний расход составил 5 куб. м/сутки. Объём резервуара должен быть на 20% больше, принимаем 6 куб. м.

Рассчитываем высоту установки резервуара

Для выдержки давления значение имеет не только перепад высот, но и отдалённость потребителя от источника. 1 м перемещения воды по вертикали равен 15 м по горизонтали. То есть, для того, чтобы эффективно переместить «самотёком» воду на 15 м по горизонтали, необходим перепад в 1 м. В этом случае по совокупности вычисляется не длина, а сечение трубы. За расчётную берётся максимальная длина одной ветки трубопровода.

Расчётная высота столба для первой ветки (Н_ст1) будет равна:

Вторая ветка (коровник) имеет перепад уровня на повышение (поилки) и это необходимо учесть.

Расчётная высота столба для второй ветки (Н_ст2) будет равна:

Несмотря на то что второй потребитель располагается ближе, ему требуется более высокий столб из-за перепада уровней. Общее расчётное значение — наибольший показатель, т. е. 2,66 м. Добавляем 15% запаса и принимаем Н_ст = 3 м.

Расчёт показывает, что при данных условиях дно резервуара должно находиться на уровне 3 м, при этом начальное давление в системе (на дне бака) будет равно:

• Р=рхgхh, где
• р — плотность воды (1000 кг/куб. м)
• g — ускорение (9,8 м/ с 2 )
• h — высота водяного столба
• Р = 1000 х 9,8 х 3 = 29400 Па = 0,294 Мпа = 0,3 бар

Рассчитываем диаметр трубы

Здесь всё немного сложнее. Необходимый диаметр вычисляется через скорость потока и расход воды. По закону Торичелли:

• V 2 = 2gh, где V — скорость потока, и h — высота столба получаем:
• V 2 = 2 х 9,8 х 3 = 58,8
• V = квадр. корень из 58,8 = 7,66 м/сек

Вычисляем сечение трубы 50 мм по формуле S = Пr 2 :

Вычисляем расход воды (R) по формуле R = SV:

• R = 0,0019625 х 7,66 = 0,015 куб. м/сек = 15 л/сек = 900 л/мин

Если расход воды в час известен заранее, то диаметр трубы можно рассчитать по формуле:

• D = 2 квадр.корень из S/П, где S = R/квадр.корень из 2gh

В нашем случае расход воды 900 л/мин вполне приемлем — весь запас можно сбросить за 6–10 мин. При этом диаметр трубы 50 мм не должен уменьшаться.

Внимание! Каждое колено 900 даёт потерю давления 5–7%. Конструируйте систему с минимальным количеством углов.

Подбираем насос для резервуаров

Как правило, насосные станции устанавливают в кессоне скважины. Водонапорную башню разумно построить прямо над кессоном. Это позволит совместить все узлы в одном месте, что в свою очередь упростит ремонт и обслуживание. О том, как подобрать скважинный насос, мы рассказали в одной из предыдущих статей. Объём подачи воды средней насосной станции колеблется от 4 до 9 куб. м/мин, что полностью удовлетворяет потребностям условного хозяйства. Стоимость оборудования (насос, фильтры, фитинги) будет составлять примерно 15 000 руб.

Подбираем резервуары

Ёмкости для воды могут быть любыми, но должны соответствовать требованиям герметичности и быть пригодными для питьевой воды:

1. Лучшее решение — кубические резервуары объёмом 1 куб. м в металлическом каркасе. Их называют «еврокуб». В них, как правило, предусмотрены переливные, донные и боковые отверстия для объединения нескольких цистерн в одну систему. Благодаря кубической форме они устойчивы и занимают минимум площади. Каркас позволяет устанавливать их друг на друга, что даст увеличение столба. Стоимость одного нового еврокуба составляет 8000 руб., б/у — 4500 руб. Таких кубов понадобится 6 шт. — 48 000 и 27 000 руб. соответственно.
2. Сплошной самодельный резервуар. Его можно изготовить на месте из листов металла с рёбрами жёсткости. Такой вариант может оказаться неприемлем из-за ухудшения свойств воды при окислении металла. Либо нужно использовать сталь более высоких марок.
3. Сопряжённые бочки. Обычные металлические бочки 200–240 л могут стать выходом в условиях скромного бюджета. Они также позволяют многоэтажную компоновку и стоят недорого — 500 руб./шт. (новая). На 6 т понадобится 12 шт. общей стоимостью 6000 руб.

Подбираем систему опор для резервуаров

В любом из вышеописанных случаев подбора резервуара нам понадобится площадка 2х2 м на высоте 3 м. Расчётная масса воды при максимальной загрузке составляет 6 т. Для удержания такой массы необходима фундаментная конструкция и здесь есть два приемлемых варианта.

Стальная рама

Создаётся из металлических труб. Состоит из фундамента, стоек, диагональных тяг, материала плоскости площадки и по возможности козырька. Стойки из труб диаметром не менее 75 мм бетонируются с шагом 500 мм по всей плоскости площадки. Диагональными тягам (труба 1 дюйм, полоса, арматура и т. д.) создаётся пространственная жёсткость. Площадка должна быть сварена из металлического уголка 45х45 мм и более. От края площадки до стенки резервуара оставьте запас 250–400 мм для возможного утепления.

Стены (коробка)

Вокруг кессона устраивается ленточный фундамент примерно 2,5х2,5 м, в который по углам забетонированы трубы 75 мм. Затем выкладываются стены из шлакоблока или кирпича (толщиной в 1 кирпич). На углах выкладываются каменные столбы. В качестве балок перекрытия используйте швеллер 85–100 мм с шагом 500–600 мм. Впоследствии конструкцию можно оборудовать для подсобных нужд.

Трубы

Как видно из условий задачи, общая длина основной магистрали составляет 25 + 35 = 60 м. 20% на расходы, итого принимаем 75 м. Цена полиэтиленовой трубы составляет примерно 60 руб./кв. м. Итого 4500 руб. за трубу + 500 руб. за фитинги = 5000 руб.

Обустраивая водонапорную башню для круглогодичного использования, помните об утеплении. Даже если зимой она будет пустовать, некоторый слой утеплителя убережёт резервуары (если только они не стальные) от температурных деформаций.

В следующей статье мы расскажем, как обустроить гидравлическую систему дома и как создать комбинированную водонапорную башню для дома и хозяйства.

Источник