Кирпичная кладка водонапорной башни

Обновлено: 16.05.2024

Строительство и расчёт 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 всём 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

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.
При наличии значительных площадей, подлежащих поливу. Запас воды позволит обеспечить своевременный полив и выдержать технологию выращивания растений.
При занятии животноводством. Этот вид деятельности требует постоянного расхода чистой воды. В резервуаре вода будет отстаиваться и подогреваться естественным образом.
При нестабильном водо- и электроснабжении. Вы сможете наполнять собственную башню во время наилучшего давления (напряжения), например, ночью. Установка простой автоматики обеспечит работу системы водоснабжения в автономном режиме.
При использовании собственной скважины. ВБ позволит сэкономить электроэнергию и ресурс насосной станции благодаря оптимальному режиму работы.

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 1 метр. 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 ( Нст1 ) будет равна:

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

Расчётная высота столба для второй ветки ( Нст2 ) будет равна:

Нст2 = 25/15 + 1 = 2,66 м

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 Нст = 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/с²)
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:

V² = 2gh , где V — скорость потока, и h — высота столба получаем:
V² = 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 = Пr² :

S = 3,14 х 0,0252 = 0,0019625 кв. м

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.

Жизнь под давлением: как устроены водонапорные башни

Этим летом в городе Слободском Кировской области частнику продали местную достопримечательность — водонапорную башню, которую больше ста лет назад возвел знаменитый вятский архитектор Иван Чарушин. В советское время в ней располагались магазины, а в начале 2000-х работало местное телевидение. Новый владелец планирует открыть там музей, а часть помещений перепрофилировать под гостиничные номера.

Таких сооружений по всей России очень много. Водонапорные башни можно найти и в больших городах — Москве, Екатеринбурге, Санкт-Петербурге, и в деревнях. Многие из них до сих пор выполняют свое прямое назначение. А этот пост о том, как они работают, какие типы башен бывают, ну и еще немного про судьбу Слободской.

Текст ниже — редакционная переработка одного из выпусков ток-шоу «Разберем на атомы», которое провел в августе Информационный центр по атомной энергии Кирова при поддержке нашей кировской Точки кипения при ВятГУ.

В нем приняли участие Анатолий Курбатов — новый хозяин Слободской башни, кандидат технических наук Денис Суворов, кандидат исторических наук Антон Касанов и инженер-проектировщик Александр Анущенко, рассказавшие про инженерные аспекты и архитектурные особенности водонапорных башен. Полную запись ток-шоу можно найти в описании мероприятия на Leader-ID.

История о том, как Анатолий Курбатов купил эту башню, тоже интересна, но, чтобы не загромождать текст, уберу ее под спойлер.

История Слободской башни

В 35 километрах от Кирова, на правом берегу Вятки, стоит небольшой городок — Слободской. Старинный купеческий город, в котором, к слову, родился автор «Алых парусов» Александр Грин. В прошлом именно отсюда уходили первые торговые экспедиции на Аляску. В городе есть ряд интересных старинных зданий, которые все еще напоминают о его купеческом прошлом.

Панорама Слободского: вид на Благовещенский храм и реку Вятку

Одно из таких зданий в 2015 году в рамках программы приватизации администрация города выставила на торги. Это была одна из визитных карточек города — старинная водонапорная башня, построенная в 1911 году, видное четырехэтажное здание по 50 квадратных метров на этаж. Начальная цена — 941 тысяча рублей. Вопреки ожиданиям, покупателей не было, исходную цену снижали несколько раз.

Когда новость дошла до Курбатова, он был поражен. Красивейшее здание, построенное одним из самых талантливых архитекторов России — Иваном Чарушиным, уходило буквально даром!

Та самая водонапорная башня в Слободском

Недолго думая, общественный активист Анатолий принял несколько импульсивное, но благородное решение — выкупить здание за собственные средства и отреставрировать. В пользу покупки говорил и ряд благоприятных обстоятельств. Несмотря на то что это сооружение — уникальный исторический памятник, официально башня не имела статуса ОКН («объект культурного наследия»). Это значительно упрощало процедуру оформления покупки. Если бы у объекта был этот статус, все реставрационные и ремонтные работы автоматически выросли бы в цене в несколько раз.

Перед тем как принять окончательное решение в пользу покупки, Курбатов посоветовался с друзьями, стараясь взвешенно оценить риски такого вложения. Что примечательно, никто не высказался против.

Поэтому Анатолий сделал первый взнос и за две недели оформил все необходимые документы. Цена сделки — 625 тысяч рублей.

Зачем нужны водонапорные башни

Идея водонапорных башен настолько простая и гениальная, что по сей день в самых разных местах планеты можно встретить современные сооружения, выполняющие те же функции. В начале XX века насосы, способные перекачивать воду по трубам, уже существовали и даже отчасти использовались в коммунальном хозяйстве. А вот изобретение гидравлических помп, работающих на электричестве, было настоящим достижением инженерии того времени. Ведь после их установки жителям не нужно было крутить ручку у колодца — вода сама поднималась по трубам и лилась в ведра. Однако для сооружения мощного городского водопровода производительности таких насосов было недостаточно. Почему же не построить систему для прокачки воды с более мощным насосом? Теоретически это было возможно, но экономически нецелесообразно.

Другая проблема, которая послужила стимулом для создания технологии водонапорных башен, заключалась в том, что люди используют воду крайне неравномерно. Ранним утром, когда мы только-только просыпаемся, а также ночью, когда спим, вода особо не нужна. Возможно, есть один-два местных жителя, которые используют по каким-то причинам водопровод в это время, но это исключение.

Около 6–8 часов утра люди просыпаются, умываются, завтракают, и нагрузка на водопровод увеличивается. Ну а днем начинают работать предприятия, включаются системы полива, и потребление воды возрастает в несколько раз. И в этот момент при использовании маломощного насоса передача воды практически прекратится, так как он просто не будет успевать закачивать воду в систему.

Нецелесообразность использования мощных насосов была еще в том, что тогда не было «умных» контроллеров, которые бы следили за регулировкой мощности. Если взглянуть на конструкцию насосных систем, используемых в большинстве старых водонапорных башен, можно увидеть, что старые насосы имеют всего два режима работы — «включено» и «выключено». А это означает, что мощный насос очень нерационально расходовал бы ресурсы.

Самый большой горизонтальный насос с разъемным картером, изготовленный индийской компанией Kirloskar Brothers Limited (KBL). Способен создавать поток 7000 литров в секунду при напоре 27,5 метра

В итоге водонапорные башни стали быстро возводить в самых разных местах.

Водонапорная башня в Зарайске, 1916 год

Водонапорная башня архитектора Геппенера в Москве, 1901 год

Что находится внутри водонапорной башни

В верхней части башни размещается большой резервуар для воды. Уровень, на который устанавливается этот бак, должен быть выше самого высокого здания, в которое будет подаваться вода. Разница высот очень важна, поскольку весь принцип работы водонапорной башни основан на давлении, которое создает столб жидкости.

К резервуару ведут трубы от насосной станции, где обычно используют маломощный насос, постепенно наполняющий резервный бак.

Функциональность водонапорных башен проста. Однако если мы посмотрим на архитектуру таких сооружений в Европе, особенно начала XX века, то увидим, что облик многих из подобных строений нередко напоминает средневековые замки.

Более современные башни могут иметь футуристический дизайн, как Ройхувуори в Хельсинки — одна из самых крупных водонапорных башен в мире.

Водонапорная башня Ройхувуори, 1977 г. В данный момент не эксплуатируется

Эта башня построена в виде гриба, ее максимальный диаметр — 66,7 м при высоте 52 м, а объем резервуара — 12 600 м 3 .

В США, где бизнес известен своим прагматизмом, даже старые водонапорные сооружения имеют строгий облик — резервуар с опорами. Ничего лишнего, никаких удорожающих «красот», лишь бы конструкция выполняла свое предназначение.

Водонапорная башня на крыше бывшего предприятия Ford в Омахе, штат Небраска

На территории России популярнее всего были так называемые башни Рожновского. Они не блещут изящным дизайном, но исключительно надежны, особенно учитывая наши суровые климатические условия.

Башня Рожновского сконструирована таким образом, что вода в ней не замерзает даже при –30 градусах по Цельсию. При этом очень важна правильная эксплуатация: при такой низкой температуре забор воды должен происходить со скоростью два резервуара в сутки. Если напор уменьшится, вода действительно превратится в лед.

Башня Рожновского и ее внутреннее устройство

При возведении водонапорных башен в старой России часто использовали комбинированные материалы — кирпич и древесину. Из кирпича, как из более прочного материала, строили ствол водонапорной башни, а из древесины — верхний этаж. Древесина была легче, а еще ее использование обуславливалось наличием в России холодных зим. Современные водонапорные башни, как и конструкция Рожновского, выполнены исключительно из металла.

Обычные водонапорные башни строили по полгода, но конструкцию Рожновского устанавливали в несколько раз быстрее. Башни возводили вдоль железнодорожных путей, потому что изначально их разработали, чтобы быстро заправлять водой паровозы. Согласно стандартам, срок эксплуатации такой башни — 30 лет, но благодаря надежной конструкции фактический срок службы намного больше.

Главные составляющие водонапорной башни Рожновского мало чем отличаются от прочих конструкций водонапорных башен: бак для воды, водонапорная металлическая опора, крышки бака с люком для осмотра. Толщина стенок ствола и купола таких водонапорных конструкций одинакова — около 5 мм. Конструкция башни Рожновского предусматривала вариант установки сразу двух резервуаров, расположенных по отношению друг к другу на разной высоте. Необходимость в использовании двух резервуаров могла возникнуть в том случае, если требовалось обеспечить несколько водонапорных сетей с разным напором воды в каждой. Максимальная высота башни редко превышает 30 метров.

Установка современной водонапорной башни

На внутренней стенке резервуара приварены скобы льдоудерживателя, а также скобы для спуска обслуживающего персонала. Для подъема на башню используют наружную лестницу с предохранительным ограждением.

Раз в три-четыре года необходимо проводить плановое обслуживание — выявлять и заделывать трещины и течи, удалять ржавчину, делать дезинфекцию резервуара, красить, заменять крепежное металлическое кольцо.

Шуховская водонапорная башня в Полибино, Липецкая обл., 1896 г.

Из всех конструкций выделяется легендарная Шуховская башня. Владимир Шухов изобрел первые в мире гиперболоидные конструкции и придумал способ возведения сетчатых оболочек. Благодаря новой форме и технологии крепления такие металлические башни имели высокую прочность при меньшем весе. Сегодня о таких конструкциях вспоминают редко, тем не менее в разных городах все еще можно встретить водонапорные башни в узнаваемом «шуховском» стиле.

Лестница на «шуховской» башне

Плюсы и минусы

Водонапорные башни были очень удачным решением. Они имеют массу достоинств и до сих пор используются в тех районах, где необходимо обеспечить передачу воды по трубам при минимальном вложении средств.

Расчет давления в водонапорной башне может сделать даже школьник. Вначале следует определить высоту подъема воды, используя формулу h=n*h_э, где n — число этажей в здании, а h_э — высота этажа. Вспоминаем формулу Паскаля для определения давления на уровне Земли:

где ρ — плотность воды, g — ускорение свободного падения, а H — высота водонапорной башни. Так можно легко вычислить давление в водонапорной башне на любом этаже здания.

В современных зданиях напор воды обычно не превышает 6–8 атмосфер (по СНиП 2.04.01-85 от 0,3 до 6 атм для холодной и от 0,3 до 4,5 атм для горячей). Для зданий выше 40 метров дополнительно используются регуляторы давления (и вода может подаваться сверху вниз), а для высотных сооружаются целые технические этажи с насосными станциями.

Недостатки у башен тоже есть, хотя их немного. Главный минус — привязка к высоте. Как показывает опыт использования водонапорных башен, в населенных пунктах рано или поздно возводят все более высокие здания, для которых давления, создаваемого высотой труб в башне, уже недостаточно. Тут или новую башню нужно сооружать, или полностью пересматривать конструкцию водопровода. Так как оба решения слишком дорогие, обычно в таких случаях в высотных зданиях резервуар устанавливают прямо на крышу.

Башня в Новосибирске, 1938 г.

Водонапорные башни очень легко «приспосабливаются» в условиях нового времени. Старые сооружения проходят реконструкцию и превращаются в офисы или магазины. А еще лучше — в музеи, ведь многие из таких сооружений имеют богатую историю.

Ок, купил. А что теперь делать с «водокачкой»?

Курбатов признался, что поначалу ему было трудно принять сам факт того, что «все это» теперь его ответственность. Отныне ему нужно решать, как будет выглядеть здание и что в нем будет.

Удивительно, но еще тридцать лет назад, пока башня находилась в распоряжении АО «Кировские коммунальные системы», она выполняла свою основную функцию. Позже ее уже не использовали по прямому назначению и она много раз переходила из рук в руки. Когда-то тут располагался магазин «Охотник и рыболов», а в начале нулевых было представительство региональной телекомпании. О том, чтобы использовать водонапорную станцию по прямому назначению, речь не идет — в этом нет необходимости, да и технически это сделать сложно. Значит, нужно искать новые варианты использования сооружения.

Курбатов планирует разделить здание на две части. На нижних этажах открыть музей, а верхний, четвертый этаж, откуда открывается потрясающий вид на город, отдать под гостиницу с номерами для любителей романтики.

Что касается тематики музейной экспозиции, тут еще нет определенности. С одной стороны, музей может быть посвящен Ивану Чарушину — главному зодчему Вятской губернии. С другой — можно сделать современный музей водонапорных сооружений с интерактивными трехмерными презентациями, иллюстрирующими архитектуру водонапорных башен разных мест на планете.

Окончательное решение относительно будущего здания примут, когда отреставрируют фасад и начнут восстанавливать внутренние помещения. Все-таки выбор варианта — это вторично, а главное — спасти здание, остановить разрушение и вернуть ему былое очарование. К сожалению, известно много примеров, когда после небрежного ремонта и «восстановления» исторически ценных зданий, переданных властью в частную собственность, от первоначального облика не оставалось и следа. Но Анатолий решил, что приложит все усилия, чтобы спасти башню.

Уже проведено техобследование, составлена смета и опреден фронт работ. По предварительной оценке, на восстановление здания потребуется около 1,8 млн рублей.

Часть задач взяли на себя волонтеры. Прежде всего, необходимо было убрать поросль, включая ту, что покрывает верхний этаж здания. Такие случайно проросшие растения очень опасны: их корневая система медленно, но неуклонно разрушает здание. Другая большая забота — очистить дом от гор мусора, который там скапливался долгими годами, и вывезти его.

Все проблемы и вопросы: «как лучше организовать работы», «с какими подводными камнями можно столкнуться» и другие — приходится решать самостоятельно, потому что спросить просто не у кого. Если посмотреть на всю Россию, то окажется, что опыта по восстановлению объектов такого рода у нас не так много. Рассчитывать можно только на собственные силы. Впрочем, есть надежда на грант — как президентский, так и частных или госкомпаний, что существенно снизит собственные затраты.

Анатолий Курбатов на одном из этажей башни. Как видно, печное отопление все еще в строю

Для реставрации наружного фасада водонапорной башни Анатолий решил задействовать потенциал движения по восстановлению городской исторической среды Том Сойер Фест. Настойчивость членов этой группы в конце концов начала приносить плоды: сегодня у команды волонтеров появились более или менее постоянные спонсоры, в числе которых такие компании, как МТС, Stanley, Black & Decker, «Леруа Мерлен».

Еще одна немного подзабытая, но очень правильная традиция — субботники. На настоящий момент новый владелец уже провел несколько таких мероприятий, благодаря чему дело сдвинулось с мертвой точки. К слову сказать, позитивный пример всегда заразителен. Свою помощь предложили даже главный архитектор Слободского и глава департамента благоустройства города, много людей приехали из Кирова.

О применении бетонных пустотелых камней к постройке водонапорных башен и дымовых труб

В сборнике «Труды XIV Съезда русских техников и заводчиков по цементному, бетонному и железобетонному делу в Москве, 11, 12, 13, 14 и 15 марта 1912 года» был опубликован доклад инженера Вильяма Якоби «О применении бетонных пустотелых камней к постройке водонапорных башен и дымовых труб».

Приведение текста к современной орфографии и подготовка поста: Татьяна Киселева. Пунктуация в тексте соответствует оригиналу.

Первые робкие опыты, произведенные несколько лет тому назад, и имевшие целью ввести в России новый строительный материал, закончились победоносным шествием бетонных камней. С каждым годом все больше и больше строят из пустотелых камней и область их применения непрерывно увеличивается. Простота производства, ничтожные расходы на первоначальное оборудование, возможность изготовления в любое время и в любом месте, значительная крепость — при сравнительно малой стоимости, более спокойный для глаз цвет и возможность связаться с любым архитектурным фасадом — вот те факторы, которые способствовали усилению производства бетонных камней. Параллельное изучение их свойств и благоприятные результаты в свою очередь сыграли не малую роль. И тем не менее на мой взгляд есть еще много областей, где бетонные камни могли бы с успехом конкурировать с другими искусственными материалами.

О постройке из них водонапорных башен и фабричных дымовых труб я позволю себе сказать в дальнейшем.

Моя многолетняя практика по постройке фабричных дымовых труб поставила меня лицом к лицу с вопросом о подыскании такого строительного материала, который мог бы заменить собою радиальный пустотелый кирпич. Клинкерный хороший кирпич у нас имеется далеко не везде, радиальный пустотелый кирпич почти не доступен, т. к. его изготовляют очень немногие заводы и по очень высокой цене; кроме того, перевозка их на большие расстояния стоит дороже самих кирпичей, т. к. они перевозятся по высокому тарифу — огнеупорных кирпичей, и при перевозках получается значительное число боя.

Бетонные же пустотелые камни имели на своей стороне все преимущества, и потому применение их при постройке водонапорных башен и дымовых труб оказалось очень удачным. Это доказывается тем, что в сравнительно короткое время (5 лет) мною построено в разных местах России свыше 40 водонапорных и водоемных башен и более десятка дымовых труб из бетонных пустотелых камней, которые все стоят совершенно благополучно.

Раньше чем продемонстрировать перед Вами некоторые из наиболее типичных, произведенных мною работ, я позволю себе вкратце припомнить Вам те детали из моего старого доклада XXII-му цементному съезду, которые могут оказаться интересными для настоящего случая.

Из всех типов водонапорных башен наибольшего интереса с технической точки зрения заслуживают те сооружения, которые предназначены держать водопроводную линию под напором на случай пожара на фабриках, и которые призваны обслуживать автоматические пожаротушители.

Пожарная безопасность, получаемая от введения этой системы, и экономия в страховке до 5%, заставляет фабрики обзаводиться противопожарным устройством. Более практично ставить башню над существующим фабричным корпусом, пользуясь им как готовым основанием, но тут приходится часто считаться со слабым грунтом, слабыми стенами корпуса, слабым кирпичом, дороговизной лесных материалов и целым рядом других факторов. Т. к. при этом вес водонапорной башни велик, то естественно, что при таких условиях добавочный груз на стены от возводимой башни должен быть по возможности меньше. Раз кирпич, как строительный материал, может быть применен в редких случаях — остается выбор между железобетоном и бетоном. Железобетонные набивные башни мало пригодны для требуемых построек, так как требуют двойные и тройные стены и совершенно непроизводительный расход на устройство палубы и подмостей (лесов) и, кроме того, лишают возможности следить за отвесностью стен здания

Для круглой формы башен — кладка из бетонных радиальных пустотелых камней с горизонтальной и вертикальной арматурой дает гораздо больше гарантий в отвесности выполняемой работы. Камни приготовляются обыкновенно на месте постройки из следующего раствора: 1 ч. цемента, 3—4 ч. песку и для большей плотности берут немного известкового молока. Радиальная форма камня выбрана для того, чтобы сообщить башне круглую форму. За этой геометрической формой много преимуществ: она обеспечивает наименьший вес сооружения, т. к. объем круглого тела, из всех возможных, получается наименьшим, и наоборот, устойчивость против давления ветра наибольшая; кроме того, круглая башня на 20% дешевле прямоугольной и самая изящная по внешнему виду. Коэффициент устойчивости, т. е. отношение момента от собственного веса башни к опрокидывающему моменту от действия ветра, при пустом баке получается около 6, при наполненном же водой доходит до 8.

Как я уже упомянул, камни пустотелы. Сделано это с двоякой целью: во-первых, желательно связать отдельные ряды кладки в горизонтальном и вертикальном направлении железными прутьями; вертикальная арматура, толщиною 3/4", ставится в пустотах камней через 50—60 см и заливается бетоном, горизонтальная толщиною 1/16"—1/4", вяжется по окружности. Вторая задача состоит в том, чтобы создать не менее двух воздушных прослоек, предохраняющих стены от промерзания. Благодаря такому выбору камней вес башни с баком, наполненным водой, при высоте от 8,50 до 18,00 метров колеблется в пределах от 150—200 тонн. Кирпичная башня, при тех же условиях, по подсчету весит приблизительно в 4 раза больше. Несмотря на такой вес бетонных башен, напряжения нигде не превосходят допускаемых. В самом опасном сечении, т. е. у основания башни, напряжение сжатия на существующую кирпичную кладку не превосходит 8 кг на кв. см. Растягивающие же усилия в кладке воспринимаются арматурой. В некоторых случаях, особенно когда груз велик, а кладка слаба, малые напряжения достигаются разгрузкой башни, передачей давления при помощи железобетонных балок, плит и т. д. на большую площадь и введениям новых точек опоры, в виде железобетонных колонн, проходящих через всю высоту здания. Выбор места постановки башни усложняется, кроме всего сказанного, еще также и соображениями от удобства эксплуатации и близости машинного отделения, т. к. является возможность пользоваться излишком тепла последнего, а необходимость постановки специального прибора для обогревания будки, вмещающей бак, увеличило бы первоначальную стоимость сооружения.

Постройка водонапорной башни с установкой бака для воды, смотря по местным условиям, продолжается от двух до четырех месяцев.

Стоимость же башни колеблется в зависимости от местных условий от 2000 до 7000 рублей.

Сообщенных данных, мне думается, более чем достаточно для того, чтобы разобраться в дальнейшем, а потому позвольте перейти к описанию исполненных башен разных типов.

На рис. 1 представлена водонапорная башня, построенная в 1910 году над ткацким корпусом на фабрике Я. Н. Фокина в г. Иваново-Вознесенске.

Фото: Михаил Воблин

Она стоит на трех стенах и прочной железобетонной балке, перекинутой через две поперечные стены; нижняя часть башни до бака высотой 13,2 метра сделана из радиальных пустотелых бетонных камней с железной арматурой внутри. Бак емкостью 1200 куб. фут. назначен для обслуживания противопожарного устройства системы Гринеля. Шатер кругом бака восьмигранной формы — опирается на нижнюю часть башни посредством восьми радиально расположенных железобетонных балок и кронштейнов; оба конца балок соединяются кольцевыми железобетонными балками. Железобетонная крыша шатра поддерживается восемью колоннами, образованным из бетонных камней, нанизанных на железную арматуру; колонны соединяются двумя стенками из бетонных пустотелых камней, расставленных на расстояние 5 см друг от друга; верх железобетонной крыши покрывается по деревянным стропилам рубероидом или кровельным железом, так что крыша получается двойная с прослойкой воздуха.

На фотографии 2 представлена круглая башня с восьмиугольным шатром вокруг бака емкостью 4 000 ведер; построена она в 1910 году над старой каменной дымовой трубой на фабрике Товарищества Пушкинской мануфактуры близ ст. «Пушкино» Московско-Ярославской железной дороги.

В настоящее время дымовая труба работает только как вентиляционная, а для пропуска этих газов через башню, внутри бака имеется внутренняя железная труба. Сбоку показана пристройка, в коей поставлены железные лестницы для прохода к баку из чердака фабричного корпуса.

Чертеж 3 представляет круглую башню, высотою 10,25 метра над карнизом корпуса до низа железного бака емкостью 1200 куб. фут, построенного по системе проф. «Интце» в 1907 г. на свеклосахарном заводе Боткиных Т-ва Ново-Таволжанского завода.

Шатер кругом бака также круглый грушевидной формы.

Фото: Артем Калашников

Чертеж 4 представляет также круглую водонапорную башню, построенную в прошлом году на новом кабельном заводе товарищества М. М. Подобедова и Ко, в Москве близ Рогожской заставы.

Башня поставлена над насосным помещением высотою 10 саж. = 21,4 метра от земли до низа бака; бак емкостью 4 500 ведер, из коих одна часть около 3 000 ведер назначена для обслуживания противопожарного приспособления, а другая часть в 1500 ведер служит для заводских целей. Посреди самой башни в середине ее пропущена железная труба диаметром 0,90 метра; такой комбинацией выигрывается место и в то же время обогревается вода в баке и трубах.

Чертеж 5 показывает наружный вид этой башни, верхняя часть высотой 7,00 саж. до бака сделана круглая из бетонных пустотелых камней, шатер также круглой формы с наружным видом под гранит.

Фотография 6 представляет цилиндрическую башню из радиальных бетонных пустотелых камней с фасадом под гранит, построенную в 1911 году в городе Ростове Ярославской губернии на фабрике т-ва И. Вахромеев и Ко. Она сделана цилиндрическая, вследствие небольшой высоты башни - всего 4,53 метра до низа бака; применить здесь нижнюю коническую форму казалось неудобным по эстетическим соображениям.

Производственный корпус Кофецикорной фабрики, 1929 год.
Номер в Госкаталоге: 8335771; номер по ГИК (КП): РЯМЗ КП-32966

Фотография 7 представляет прямоугольный тип башни из пустотелых бетонных камней, построенная в 1910 году в фабрике Никона Гарелина в городе Иваново-Вознесенске. Высота ее 8,12 метра от карниза четырехэтажного корпуса до низа бака: прямоугольная форма обусловлена близким расположением двух продольных стен. При круглой форме стены башни свисали бы с продольных стен корпуса.

Фото: Михаил Воблин

С правой стороны видна пыльная камера, высотою 25 аршин, также из бетонных пустотелых камней с железной арматурой внутри.

Фотография 8 представляет башню высотою 10 сажен прямо от земли до низа бака; она построена в прошлом году на столярной фабрике А. Э. Ганзен в Москве, на Даниловской улице, близ Щипка.

Она поставлена на четырех прочных железобетонных колоннах, из коих две примыкают вплотную к столярной мастерской; колонны соединяются между собой железобетонными балками, в первом этаже имеется железобетонная лестница, ведущая во второй этаж столярной мастерской. На уровне второго этажа начинается кладка самой башни из бетонных пустотелых камней с железной арматурой внутри.

Фотография из сообщества VK «Культ Водонапорной Башни»

Все описанные башни назначены для обслуживания при фабриках противопожарного устройства системы «Гринеля».

Наконец приводим еще описание фотографии 9 водонапорной башни Балашовской городской управы с железным баком емкостью 16 000 ведер; т. к. старая башня была очень низкая и потребовалось увеличить напор в городе на 4,2 сажен, то сделана надстройка восьмигранной башни на высоту 4,20 сажен с одновременным подъемом бака, без его разборки на ту же высоту 4,20 сажени.

Фото: Nordprod

Старый шатер кругом бака деревянный — заменен круглым железобетонным из бетонных пустотелых камней; верхняя часть шатра служит в то же время пожарной каланчей.

Старая башня, вследствие своей небольшой высоты едва ли была заметна; построенная же башня служит теперь украшением города.

В начале моего доклада я имел честь объяснить Вам, что главной целью при введении мною в употребление радиальных камней была возможность постройки из них дымовых труб. Изучение материалов, касающихся различных пожаров, с достаточной ясностью показало мне, что бетон прекрасно сопротивляется разрушающему так сказать динамическому действию тепла, потому я предположил, что он еще лучше должен выдерживать так сказать статическое его действие, в форме влияния газов, температура которых при входе в дымовую трубу уже значительно понижена. Если это так, то появляется возможность сооружать дымовые трубы значительно экономичнее, чем до сих пор, так как основание может быть сделано и меньше, и легче, как и вся труба, а в таком случае многие могут заменить свои старые железные трубы — бетонными.

Сейчас я покажу на экране несколько исполненных труб и думаю, что пояснительный текст к ним убедит Вас в том, что я не ошибся в своих предположениях.

Фотография 10 представляет дымовую трубу высотою 17 метров, верхнего просвета 0,71 метра, построенную в 1908 году на кожевенном заводе Ивана Скворцова С–Я в Кожевниках; труба поставлена на высоком кирпичном цоколе высотою около 8 метров, на котором раньше стояла железная труба. Заводские котлы отапливаются нефтяными остатками и железные трубы служили не более 8 лет, что главным образом и заставило владельца завода перейти к трубе из бетонных пустотелых камней, тем более что кирпичную, вследствие большого веса ставить нельзя было. Труба работает 4 года и никаких дефектов не обнаружилось!

Фотография 11. Недалеко от этой трубы в следующем 1909 году построена на столярной фабрики А. Э. Ганзен дымовая труба также из пустотелых камней высотою 20,70 метра, верхнего просвета 1,00 метр; она также поставлена на высоком кирпичном цоколе (высотою около 6 метров). Труба эта представляет тот интерес, что в мае текущего года на фабрике был пожар и она находилась посреди огня, пламя шло внутри ее и окружало ее снаружи — и хотя пожарными обильно поливалась водой и только с одной стороны, но тем не менее никаких искривлений или трещин в ней не оказалось.

После пожара фабрике пришлось усиленно работать и т. к. труба обслуживает кроме котлов еще главным образом сушилки, которые отапливаются опилками, и через трубу выносило массу несгоревших частей, причем наблюдалось, что по ночам из трубы показывался громадный огненный столб; после этого лишь в верхней части трубы обнаружилась вертикальная трещина на небольшом расстоянии.

На этой же фабрике построена водонапорная башня, раньше описанная. Осмотр трубы и водонапорной башни доступен во время экскурсии 14 марта.

Фотография 12 — наибольшая дымовая труба как по высоте, так и по диаметру построена мною в прошлом году на Цементном заводе Товарищества Эмиль Липгард и Ко при станции «Щурово» Московско-Казанской железной дороги для обслуживания печей. Высота ее 45 метров, верхний просвет 3,00 метра.

В настоящее время находятся в постройке 5 дымовых труб высотою от 28 до 50 метров.

Во всяком случае думаю, что все лица, кому близко строительство из бетонных камней, и кто ревностно следит за процветанием этой новой области строительного искусства, вместе со мною от души пожелают, чтобы специалисты в ближайшем будущем занялись исследованием о пригодности бетонных камней для тех частей построек и сооружений, где встречается высокая температура.

Практика постройки дымовых труб из железобетона за границей указывает на постепенный рост этого рода строительства; как и всегда, Америка идет впереди всех стран, сооружая ежегодно более тысячи железобетонных труб. Позвольте выразить уверенность, что в ближайшем будущем и мы в России, конкурируя с Америкой, сумеем поднять нашу промышленность и технику на должную высоту и в строительстве не отстанем от Заокеанских штатов.

На сегодняшний день (июль 2018 года) из описанных в докладе сооружений сохранились водонапорная башня в Балашове, башня Новотаволжанского сахарного комбината, а также две башни и пылевая камера в Иваново.

Ни одна из дымовых труб, упомянутых в докладе Якоби, не сохранилась.

Усиление кирпичной стены водонапорной башни.

Имеется кирпичная водонапорная башня, вверху которой, образовалась сквозная вертикальная трещина, длиной почти 8 метров, ширина до 70мм, внизу она “упирается” в оконный проем. Скорее всего, трещина образовалась из-за постоянной протечки воды из резервуара башни и последующих циклов заморозки и оттаивания.

Как лучше всего бороться в этой трещиной? (внешний диаметр башни – 6 метров, толщина стен 380мм, армирования нет)
На дымовых трубах устанавливают стяжные кольца, будут ли они эффективны здесь? Имеет ли смысл устраивать ж/б обойму?

Последний раз редактировалось Skovorodker, 21.09.2009 в 20:03 . Щелково МО я за бандаж из колец. три штуки (над проемом, под площадкой лестницы и на самом верху). бандаж из колец 5 штук! и плюс
1. проникающая пропитка в щель
2. Цементно-церезитовый или могу ошибаться - короче фасадный раствор герметизирующий щель в стене.

Крепи не крепи, все равно получится вот это:

Тут, извиняюсь, не кровати переставлять надо, а б***ей менять.
В смысле либо башню вообще менять на электронику, либо для начала сделать в ней нормальную автоматику. Потому как если даже кирпич стянете, его либо повторно размоет, либо бак зимой сосулькой свернет, и никакие кольща не помогут, либо сама рухнет. Потому как фундамент уже скорее всего подмыт. Последний раз редактировалось Кулик Алексей aka kpblc, 22.09.2009 в 09:22 . Подмосковье В посте №3 истина + кольца анкерить к стене химическими анкерами + вертикальные связи между кольцами по кругу.

Спасибо за ответы!

В посте №3 истина + кольца анкерить к стене химическими анкерами + вертикальные связи между кольцами по кругу.

Мне кажется, это не совсем правильно, т.к. стяжное (бандажное) кольцо работает на растяжение и при его затяжке должно создаваться некоторое предварительное напряжение (и крепится оно только за счет сил трения, как я понимаю), а анкера будут этому мешать. Вертикальные связи плохи тем, что тогда на кольце должны быть поперечные сварные швы, а это очень уменьшит способность кольца воспринимать нагрузки.

Склоняюсь к комбинации – бандажные кольца + дополнительно саму трещину стянуть несколькими планками со сквозными шпильками, ну и инъекция раствора, естественно.

Кстати, кто-нибудь может подсказать сечение планки бандажного кольца и усилие затяжки (в инете не нашел материала)?

Main Urod
Очень согласный с Вами, но не я решаю этот вопрос. (Протечку обещают устранить, автоматику поставить.)

Кандидат непонятных наук

поезд Краснодар - Магнитогорск

ммм.
таки, стягивать трещину планками обычно бессмысленно - трещина пойдёт по шпилькам.
хм.
В общем, я за бандажные кольца с шагом 1500 мм, такие, которыми дымовые кирпичные трубы армируют. Саму трещину зачеканить ремонтной смесью типа ЭМАКО.
Фундамент-не фундамент, трещины появились от возникновения растягивающих напряжений. Кольца предназначены для восприятия этих напряжений.

з.ы. бандажное кольцо от 80х8 до 100х10. Ещё раз повторю - возьмите стандартные стяжные кольцо для труб - типовое решение, которому более 100 лет.

Кирпич - силикатный? При таких замачиваниях? У него вообще осталась несущая способность? Фундамент-не фундамент, трещины появились от возникновения растягивающих напряжений. Скорее от сжимающих.
У башен Рожновского очень поганая поплавковая автоматика. Через некоторое время она перестает срабатывать и начинается перелив. То есть с башни постоянно в одном месте течет вода. Что и приводит к падению башни по одной из следующих причин:
1) Стена все время мокрая, а кладка паршивая (что кстати заметно на второй фотографии) то есть в холодное время года ведет к постоянным циклам заморозки/разморозки воды в щелях кладки.
2) Зимой с одной из сторон башни намерзает сосулька. Иногда до земли и шириной в несколько метров. Башня такой неравномерной нагрузки не выдерживается и опрокидывается.
3) Постоянно текущая с одной стороны вода размывает фундамент и башня падает.
И вообще все эти башни прошлый век. Сейчас вся эту дура заменяется небольшим навесным шкафчиком в насосной. Башня (только железо, без стройки и монтажа) стоит около 1.4 млн. рублей. Шкафчик 200 тыс. рублей. Сдается мне ремонт будет стоить не намного меньше

Действительно, подумав от планок отказался.

Нашел я рекомендуемое натяжение колец в зимнее время – 50–60 МПа (книга Ельшина А.М. - Дымовые трубы, выложена на этом сайте), т.е. как понимаю, предполагается, что летом они не упадут от несоответствия теплового расширения кирпича и стали.
Там же написано, что данное напряжение соответствует затянутому болту с крутящим моментом 20кг с плечом 0,6м, но ведь это должно зависит от сечения кольца, а они бывают разными.
Хотелось бы узнать, как определить зависимость натяжения от крутящего момента. Здесь на форуме в старых темах нашел некую формулу:
Р*0,18*d=Мкр
Р – усилие натяжения болта
d – диаметр болта
Мкр – крутящий момент
Кто-нибудь сталкивался с этой зависимостью, верна ли она? Что за коэффициент 0,18?

Т.о. если сечение кольца 6см2, то усилия в нем должны быть порядка 3х тонн (50МПа – 0.5т/см2). Пусть затяжной болт – 24М
=> 3*0,18*0,024= 13кг*м как-то маловато (по ощущениям), но с книгой совпадает.

Кирпич - силикатный? При таких замачиваниях? У него вообще осталась несущая способность?

Башня сейчас вовсю эксплуатируется (вода в бак набирается), значит - еще несущая способность есть.

Читайте также: