Как определить отверстие трубы

Обновлено: 07.07.2024

Как определить отверстие водопропускной трубы

В разделе 2 «Пересечение малого водотока» курсового проекта рассматриваются вопросы проектирования круглых водопропускных труб. В настоящее время широко применяют железобетонные трубы с оголовками или без них отверстием 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6м. в последнее время начали применять металлические (гофрированные) трубы с отверстием 1,8…3,8м.

Водопропускные трубы на автомобильных дорогах проектируют на безнапорный режим прохождения воды в трубе. Для определения отверстия трубы пользуются таблицами пропускной способности труб или рассчитывают отверстие трубы по формулам.

В таблице 2.4 приведены расчетный расход Q, критическая глубина h_кр, критический уклон J_кр, глубина воды перед трубой Н, скорость на выходе V_вых для одноочковых оголовочных круглых железобетонных труб отверстием 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6м. В случае многоочковых оголовочных труб пропускная способность трубы увеличивается пропорционально количеству очков. Например, одноочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при глубине воды перед трубой 1,50м пропускает расход 2,50м 3 /с. Двухочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при той же глубине воды 1,50м пропускает 2х2,50м 3 /с. Остальные показатели (h_кр, J_кр, V_вых) одинаковы как для одноочковой трубы.

В случае безоголовочных труб пропускная способность их снижается. При пользовании таблицей 2.4 следует вводить понижающий коэффициент 0,83. Так, безоголовочная труба отверстием 1,20м при глубине воды 1,50м пропускает расход 0,83х2,50=2,08м 3 /с.

Таблица 2.4 пропускной способности составлена для незатопленного истечения воды из трубы, поэтому при пользовании таблицей 2.4 следует проверять критерий такого истечения:

(2.4.1)

Величина отверстия трубы зависит от значения расчетного расхода при паводках от ливня летом и от таяния снега весною.

Если расход ливневых вод, определенный по формуле (2.2.1), окажется больше расхода от снеготаяния по (2.1.1), то величину сбросного расхода во время ливня устанавливают с учетом аккумуляции ливневых вод. В курсовом проекте в учебных целях для случая, когда расход от снеготаяния больше расхода от ливня условно меняют эти расходы местами, рассчитывают аккумуляцию стока ливневых вод.

Аккумуляция ливневых вод перед дорогой происходит вследствие уменьшения живого сечения водотока насыпью автомобильной дороги. Живое сечение водопропускной трубы меньше живого сечения нестесненного потока. Перед дорогой образуется пруд объемом:

, м 3 (2.4.2)

J_с – уклон лога у сооружения, в долях единицы.

Сбросной расход, проходящий через водопропускное сооружение при уровне Н, определяют по формуле:

, м 3 /с (2.4.3)

где Q_л – максимальный расчетный расход без учета аккумуляции, м 3 /с;

W – общий объем стока за паводок:

, м 3 (2.4.4)

где F – площадь водосбора, км 2 ;

, мм (2.4.5)

Для определения отверстия трубы на пропуск паводка от ливня необходимо сначала построить график зависимости сбросного расхода от глубины пруда аккумуляции, пользуясь формулой (2.4.3).

Для этого задаются различными значениями глубины пруда перед трубой, вычисляют по (2.4.2) объем пруда W_пр и по (2.4.3) сбросной расход. Строят зависимость сбросного расхода от глубины пруда (кривая 1 на рис. 2.4.1).

При расчете по формуле (2.4.3) может быть получено отрицательное значение Q_с при объеме пруда, превышающем значение объема стока. Это значение Q_с не принимать для дальнейших расчетов.

Далее используют таблицу 2.4 пропускной способности круглых труб.

Определение отверстия водопропускной трубы

В таблице 2.4 приведены расчетный расход Q, критическая глубина h_кр, критический уклон J_кр, глубина воды перед трубой Н, скорость на выходе V_вых для одноочковых оголовочных круглых железобетонных труб отверстием 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6м. В случае многоочковых оголовочных труб пропускная способность трубы увеличивается пропорционально количеству очков. Например, одноочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при глубине воды перед трубой 1,50м пропускает расход 2,50м 3 /с. Двухочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при той же глубине воды 1,50м пропускает 2х2,50м 3 /с. Остальные показатели (h_кр, J_кр, V_вых) одинаковы как для одноочковой трубы.

где h_б, h_кр – бытовая и критическая глубина.

где m₁ и m₂ – крутизна склонов водосбора;

J_с – уклон лога у сооружения, в долях единицы.

Сбросной расход, проходящий через водопропускное сооружение при уровне Н, определяют по формуле:

где Q_л – максимальный расчетный расход без учета аккумуляции, м 3 /с;

W – общий объем стока за паводок:

где F – площадь водосбора, км 2 ;

h₁ – слой стока при паводке:

Для этого задаются различными значениями глубины пруда перед трубой, вычисляют по (2.4.2) объем пруда W_пр и по (2.4.3) сбросной расход. Строят зависимость сбросного расхода от глубины пруда (кривая 1 на рис. 2.4.1).

При расчете по формуле (2.4.3) может быть получено отрицательное значение Q_с при объеме пруда, превышающем значение объема стока. Это значение Q_с не принимать для дальнейших расчетов.

Далее используют таблицу 2.4 пропускной способности круглых труб.

Назначают конкурентоспособные варианты труб. По данным таблицы 2.4 строят графики пропускной способности труб с различными отверстиями (кривые 2 и 3 на рис. 2.4)

Рисунок 2.4 Графическое определение расчетного расхода с учетом аккумуляции: 1 – зависимость Q_с=f(Н); 2, 3 – зависимости пропускной способности труб от подпора Н

На графике (рис. 2.4) наносят данные всех одно-, двух- и трехочковых труб отверстием d, максимальная пропускная способность которых находится выше кривой 1, а минимальная ниже кривой 1. На пересечении кривых 1 и 2 получают величину сбросного расхода Q_с для данного отверстия.

По СНиП 2.05.03.-84 «Мосты и трубы» допускается снижать сбросной расход за счет аккумуляции не более чем в три раза. Если вариант конкурентоспособной трубы не выполняет это условие, то его отбрасывают. Из всех вариантов труб принимают для дальнейшего рассмотрения вариант с меньшей стоимостью. Для него по графику 2.4 получают сбросной расход Q_с при паводке от ливня.

На малом водотоке весной имеет место паводок от таяния снега, для которого расчетный расход воды Q_сн. Если окажется, что сбросной расход от ливня Q_с меньше расчетного расхода от таяния снега Q_сн, то отверстие водопропускной трубы следует назначать исходя из пропуска талых вод с расчетным расходом Q_сн. Тогда сбросным расходом для водопропускной трубы будет Q _с=Q_сн

По сбросному расходу, пользуясь таблицей пропускной способности труб определяют критический уклон J_кр, критическую глубину h_кр, глубину воды перед трубой и скорость на выходе V_вых, приняв продольный уклон трубы i равным уклону лога у сооружения , т.е. i=J_c. Для сбросного расхода Q_с по графику Q_c=f(h) (рис.2.3.2) определяют бытовую глубину h_б и проверяют режимы истечения по условию 2.4.1. Необходимо, чтобы истечение из трубы было свободным (h_б£1,3h_кр) для которого составлена таблица пропускной способности труб.

Определение длины трубы

В курсовой работе проектируют круглые безоголовочные трубы. Предварительно проверяют достаточность заданной насыпи по двум условиям: по засыпке над трубой; по возвышению над уровнем воды перед трубой в расчетный паводок.

где d, t – диаметр и толщина стенки круглой трубы (таблица 2.5.1);

h_qm – толщина монолитных слоев дорожной одежды, (по заданию);

i_п, i_о – поперечный уклон проезжей части, обочин;

с – ширина укрепленной или остановочной полосы;

b – ширина проезжей части двухполосной дороги или одного направления дороги I категории;

Н – глубина воды перед трубой, определяется по заданному расходу и заданному отверстию трубы по таблице 2.4.

Если окажется, что полученная по формуле (2.5.1) высота насыпи больше, чем по заданию, то для дальнейших расчетов принимают большую высоту.

Длина трубы зависит от ширины дорожного полотна, высоты h_он и заложения откосов m насыпи.

По ТКП [ ] заложение откоса принимается 1:4 для дороги категории I-а, 1:3 для категорий I-б, I-в, II, III, IV при высоте насыпи до 3м на дорогах I и II категорий и до 2м на дорогах III, IV категорий. При большей высоте насыпи (до 6м) заложение откоса принимается равным m=1,5 при мелких и пылеватых песках и m=1,75 при супесях, суглинках. При высоте откоса насыпи более 6м заложение откоса в нижней части принимается 1:2 при суглинках и супесях и не изменяется (m=1,5) при мелких и пылеватых песках.

При применении звеньев труб длиной 2,5м необходимо обеспечить засыпку стыка крайних звеньев грунтом насыпи.

В связи с этим для труб с отверстием 1,6 и 1,4м заложение откоса на входе и выходе трубы должно быть 1:1,5.

Для труб с отверстием 1,0м заложение откоса на входе или на выходе может быть принято не круче 1:2,1, для труб с отверстием 1,2м не круче 1:1,8.

2.5.1 Определение длины трубы при заложении откоса насыпи m=1,5

Рисунок 2.5.1 Схема к определению длины трубы при заложении откоса m=1,5: а) теоретической; б) фактической: 1 – звено трубы; 2 – противофильтрационный экран

Теоретическая длина трубы (рис.2.5.1) с откосом насыпи 1:1,5 вычисляется по формуле:

где – ширина дорожного полотна, зависит от категории дороги;

h_он – высота откоса насыпи, определятся по формуле (2.5.2);

Длина трубы определяется по формуле:

где n – число звеньев трубы.

n
L_тр	10,12	12,62	15,12	17,62	20,12	22,02	25,12

Число звеньев трубы назначается из условия, чтобы фактическая длина трубы была равна или больше теоретической.

Если L_тр > L_T, то принимают длину трубы равной фактической L_тр, полученной по формуле (2.5.4), отодвигая противофильтрационный экран от подошвы насыпи на входе на величину (рисунок 2.5.1), равную

Если полученное значение больше 1,5м, то целесообразно вход и выход трубы отодвинуть от подошвы насыпи на расстояние :

Вычислим верховую и низовую часть трубы. При смещении трубы на входе длина трубы от оси дороги до входа определяется по формуле (2.5.7), а до выхода по формуле (2.5.8) с учетом продольного уклона трубы i и заложения откосов.

где i – продольный уклон трубы (по заданию);

m – заложение откоса насыпи у трубы.

При смещении трубы от подошвы на входе и на выходе верховая и низовая части трубы вычисляются по формулам:

Исходные данные: дорога III технической категории ( =12,0м). Высота насыпи 4,16м. Заложение откоса 1:1,5. Уклон трубы 0,010.

Требуется определить общую длину трубы и ее составляющие (верховую и низовую).

По формуле (2.5.2) вычислим высоту откоса насыпи:

Теоретическую длину трубы по формуле (2.5.3):

Из формулы (2.5.4) следует, что при 9 звеньях длина трубы L_тр = 22,02м , что недостаточно. При n=10 длина трубы L_тр = 25,12м, что больше теоретической на . Сместим начало трубы от подошвы насыпи на . Тогда длина верховой части трубы L₁ и низовой L₂:

2.5.2 Определение длины трубы при заложении откоса m>1,5

Заложение откосов низких насыпей принимают по безопасности движения m=3 или m=4, высоких насыпей по устойчивости откосов при глинистых грунтах m=1,75 при высоте насыпи до 6м и m=2 при высоких насыпях (нижняя часть).

Предельная крутизна укрепленного откоса m=1,5, поэтому для уменьшения длины трубы перемещаем ее начало и конец от подошвы насыпи к оси дороги (рис. 2.5.2), принимая откос насыпи у трубы с заложением 1:1,5.

Рисунок 2.5.2 Схема к определению длины трубы при m>1,5

Высота укрепления откоса насыпи у трубы на выходе:

где d, t – внутренний диаметр трубы, толщина стенки, определяется по таблице 2.5.1.

Диаметр звена, м	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0
Толщина стенки, см
Толщина раструба, см

Если глубина воды перед трубой , то и на входе высота укрепления откоса определяется по формуле (2.5.10). Если же , то высота укрепленного откоса на входе определяется по формуле:

При вычислении теоретической длины трубы примем . Назначим сопряжение откосов с заложением 1:m и 1:1,5 (точка А на рис.2.5.2) на высоте укрепления откоса с заложением 1:1,5. Тогда теоретическая длина трубы при высоте откоса насыпи до 6м определяется по формуле:

где В_дп – ширина дорожного полотна, зависит от категории дорог;

h_y_,1 – высота укрепления откоса ( ).

Если высота откоса насыпи у трубы h_он>6м, , то теоретическая длина трубы:

где m, m₁ – заложение откоса верхней части насыпи и нижней (m₁=1,75, m₂=2,0).

Если высота откоса насыпи и , то теоретическая длина трубы:

Фактическую длину трубы вычислим по формуле:

где n – число звеньев, определяется подбором.

При подборе числа звеньев возможны два варианта, отличающиеся по длине трубы на 2,5м (на одно звено).

Вариант 1.Длина трубы меньше теоретической . Смещаем точку пересечения откосов вверх (рис. 2.5.3) на величину .

Проверяют достаточность высоты откоса для размещения точки сопряжения А:

Длина верховой части трубы (до оси дороги) и низовой вычисляется по формулам:

Если условие (2.5.17) не выполнено, то рассматривают вариант 2,когда длина трубы больше теоретической, определенной по формуле (2.5.12) .

При варианте 2 и отверстии трубы 1,6 или 1,4м отодвигают противофильтрационный экран к подошве насыпи на величину . Длина части трубы на входе и на выходе считается от оси дороги, определяется по формулам (2.5.9) и (2.5.10).

В случае отверстия 1,0 и 1,2м уполаживают откос от точки А (рис. 2.5.2) до начала (конца) трубы.

Исходные данные: дорога II технической категории. Высота откоса насыпи 3,0м. заложение откоса 1:3. отверстие трубы 1,2м, глубина воды перед трубой 1,2м.

Требуется определить длину трубы.

Высота укрепления откоса насыпи на входе:

Примем заложение откоса на высоту укрепления 1:1,5, а на остальной части 1:3.

Теоретическая длина трубы:

Если принять 10 звеньев, то длина трубы 25,12м. что меньше теоретической на величину . Примем длину трубы 25,12м, придвинув откос с заложением 1:1,5 на величину .

Рисунок 2.5.3 Схема к примеру 2.5.2

Откос с заложением 1:1,5 к оси на величину (рис. 2.5.2). Точка сопряжения откосов с заложением 1:3 и 1:1,5 поднимется на величину :

Расчет отверстия трубы

Расчет отверстия трубы ведем на Q_с = 2,52 м 3 /с.

Площадь водосборного бассейна F = 1,78 км 2 .

Длина лога 1050 м – расстояние от водораздела до пересечения с дорогой.

Средний уклон лога (отношение разности отметок на 200 м выше и 100 м ниже сооружения к заложению).

i_o = 108,56 – 108,69 / 300 = 0,002 = 2 ‰.

Средний уклон лога (отношение разности максимальной и минимальной отметок к длине лога) i_л = 110,00 - 96,8 /2100 = 0,006 = 6‰;

а – коэффициент потерь стока зависит от вида грунта на водосборе;

Объем стока ливневых вод определяют по формуле:

Подпор воды перед трубой значения действительных расходов определяем графоаналитическим методом, воспользуемся графиками пропускной способности круглых труб в системе координат Н З и Q_c. Кривая Q_c = f (Н З ) в принятой системе координат изображается ломаной линией, состоящей из двух отрезков.

Координаты для построения верхнего отрезка, Н 3 = 0, Q_c = 0,62;

Q_л = 0,62 * 7,62 = 4,72 м З /с,

Q_c = 0; Н 3 = W_л / а =12318 / 5000 = 24,6 м З . (2.5)

Координаты для построения нижнего отрезка, Н=0 Q_c = Q_л = 7,62 м 3 /c

Q_c = 0; H 3 = 0,7 W_л / а = 0,7* 12318 / 5000 = 17,24 м З (2.6)

Труба d = 1,5 м обеспечивает работу в безнапорном режиме. При безнапорном режиме работы трубы, минимальная высота для трубы d = 1,5 м составит

Определение отверстия круглой железобетонной водопропускной трубы

В разделе 1 курсового проекта рассматриваются вопросы проектирования круглых водопропускных труб. В настоящее время широко применяют железобетонные трубы типа ТВ отверстием 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6 и 2,0 м. В последнее время начали применять металлические (гофрированные) трубы с отверстием 1,8…3,8 м.

В таблице 1.4 приведены расчетный расход Q, критическая глубина h_кр, критический уклон J_кр, глубина воды перед трубой Н, скорость на выходе V_вых для одноочковых оголовочных круглых железобетонных труб отверстием 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6м. В случае многоочковых оголовочных труб пропускная способность трубы увеличивается пропорционально количеству очков. Например, одноочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при глубине воды перед трубой 1,50м пропускает расход 2,50м 3 /с. Двухочковая оголовочная труба отверстием 1,20м при той же глубине воды 1,50м пропускает 2х2,50м 3 /с. Остальные показатели (h_кр, J_кр, V_вых) одинаковы как для одноочковой трубы.

В случае безоголовочных труб пропускная способность их снижается. При пользовании таблицей 1.4 следует вводить понижающий коэффициент 0,83. Так, безоголовочная труба отверстием 1,20м при глубине воды 1,50м пропускает расход 0,83х2,50=2,08м 3 /с.

Таблица 1.4 пропускной способности составлена для незатопленного истечения воды из трубы. Поэтому при пользовании таблицей 1.4 следует проверять критерий такого истечения:

где h_б, h_кр – бытовая и критическая глубина.

Если расход ливневых вод окажется больше расхода от снеготаяния, то величину сбросного расхода во время ливня устанавливают с учетом аккумуляции ливневых вод. В курсовом проекте в учебных целях для случая, когда расход от снеготаяния больше расхода от ливня условно меняют эти расходы местами, рассчитывают аккумуляцию стока ливневых вод.

где m₁ и m₂ – крутизна склонов водосбора;

J_с – уклон лога у сооружения, в долях единицы.

Сбросной расход, проходящий через водопропускное сооружение при уровне Н, определяют по формуле:

где Q_л – максимальный расчетный расход без учета аккумуляции, м 3 /с;

W – общий объем стока за паводок [3]:

где F – площадь водосбора, км 2 ;

h₁ – слой стока при паводке по [3]:

Для этого задаются различными значениями глубины пруда перед трубой, вычисляют по (1.4.2) объем пруда W_пр и по (1.4.3) сбросной расход. Строят зависимость сбросного расхода от глубины пруда (кривая 1 на рис. 1.4.1).

При расчете по формуле (1.4.3) может быть получено отрицательное значение Q_с при объеме пруда, превышающем значение объема стока. Это значение Q_с не принимать для дальнейших расчетов.

Далее используют таблицу 1.4 пропускной способности круглых труб.

d трубы, м	Q, м 3 /с	h_кр, м	h_сж, м	J_кр	H, м	V_вых
i£ I_кр	i> I_кр
1,00	0,50	0,40	0,36	0,001	0,64	1,4	1,7
1,00	0,57	0,52	0,004	0,94	2,4	2,9
1,40	0,68	0,62	0,004	1,15	2,7	3,3
1,70	0,75	0,68	0,006	1,27	2,7	3,3
1,20	1,00	0,55	0,50	0,004	0,87	2,3	2,8
1,50	0,66	0,60	0,005	1,10	2,7	3,2
2,00	0,77	0,70	0,005	1,29	2,9	3,5
2,50	0,87	0,79	0,006	1,50	3,2	3,8
2,60	0,89	0,81	0,006	1,52	3,9	--
1,40	2,50	0,86	0,78	0,006	1,35	2,8	3,4
2,80	0,91	0,83	0,006	1,46	3,0	3,6
3,00	0,95	0,86	0,006	1,54	3,1	3,7
3,50	1,03	0,94	0,007	1,67	3,2	3,9
3,80	1,06	0,96	0,007	1,78	3,4	4,1
1,60	2,50	0,80	0,73	0,004	1,31	2,9	3,5
3,00	0,87	0,79	0,004	1,47	3,1	3,8
3,50	0,94	0,86	0,004	1,55	3,1	3,8
4,00	1,02	0,92	0,005	1,70	3,3	4,0
4,50	1,08	0,98	0,005	1,82	3,5	4,2
5,00	1,14	1,04	0,005	1,94	3,6	4,3
5,30	1,18	1,07	0,006	2,04	3,7	4,4
Примечания к таблице 1.4: 1) d – отверстие одноочковой трубы; 2) Q – расход; Н – глубина воды перед трубой; i – уклон трубы; 3) h_кр, J_кр – критические глубина и уклон; 4) V_вых – скорость движения воды на выходе из трубы.

Назначают конкурентоспособные варианты труб. По данным таблицы 1.4 строят графики пропускной способности труб с различными отверстиями (кривые 2 и 3 на рис. 1.4)

Рисунок 1.4.1 Графическое определение расчетного расхода с учетом аккумуляции: 1 – зависимость Q_с=f(Н); 2, 3 – зависимости пропускной способности труб от подпора Н

На графике (рис. 1.4) наносят данные всех одно-, двух- и трехочковых труб отверстием d, максимальная пропускная способность которых находится выше кривой 1, а минимальная ниже кривой 1. На пересечении кривых 1 и 2 получают величину сбросного расхода Q_с для данного отверстия.

По [4] допускается снижать сбросной расход за счет аккумуляции не более чем в три раза. Если вариант конкурентоспособной трубы не выполняет это условие, то его отбрасывают. Из всех вариантов труб принимают для дальнейшего рассмотрения вариант с меньшей стоимостью. Для него по графику 1.4 получают сбросной расход Q_с при паводке от ливня.

На малом водотоке весной имеет место паводок от таяния снега, для которого расчетный расход воды Q_сн. Если окажется, что сбросной расход от ливня Q_с меньше расчетного расхода от таяния снега Q_сн, то отверстие водопропускной трубы следует назначать исходя из пропуска талых вод с расчетным расходом Q_сн. Тогда сбросным расходом для водопропускной трубы будет Q _с=Q_сн

По сбросному расходу, пользуясь таблицей пропускной способности труб определяют критический уклон J_кр, критическую глубину h_кр, глубину воды перед трубой и скорость на выходе V_вых, приняв продольный уклон трубы i равным уклону лога у сооружения , т.е. i=J_c. Для сбросного расхода Q_с по графику Q_c=f(h) (рис.1.3.2) определяют бытовую глубину h_б и проверяют режимы истечения по условию (1.4.1). Необходимо, чтобы истечение из трубы было свободным (h_б£1,3h_кр), для которого составлена таблица пропускной способности труб.

Исходные данные. Сечение водотока имеет форму двух плоскостей с заложением откосов 1:150 и 1:100. Уклон лога у сооружения 10‰. Площадь водосбора 6 км 2 . Максимальный расход от ливня 6 м 3 /с, от таяния снега – 4 м 3 /с.

Требуется вычислить сбросной расход с учетом аккумуляции ливневых вод.

Назначаем глубину воды 1,0 м и по (1.4.2) вычисляем объем пруда:

По (1.4.4) с учетом (1.4.5) вычисляем общий объем стока за паводок:

Сбросной расход по (1.4.3):

Принимаем глубину 1,25 м и вычисляем W_пр=8139 м 3 , Q_с=3,12 м 3 /с. Назначаем глубину 1,50 м и вычисляем W_пр=14063 м 3 , Q_с=0,96 м 3 /с. При глубине воды 1,75 м получаем Q_с=-1,99 м 3 /с, т.е. Q_с отрицательно. Необходимо уменьшить глубину воды. При Н=1,58 м получим Q_с=0,18 м 3 /с.

По полученным данным строим график зависимости сбросного расхода от глубины (кривая 1, рис. 1.4.2). На этот график наносим зависимость пропускной способности труб от глубины воды Н перед трубой, пользуясь таблицей 1.4.

Рассмотрим одноочковые безоголовочные трубы. Данные по величинам пропускных расходов при глубине воды Н, приведенные в таблице 1.4, умножаем на 0,83.

Труба отверстием 1,0 м при Н=1,27м пропускает расход 1,7*0,83=1,41м 3 /с и 0,83 м 3 /с при Н=0,94. Нанесем эти точки на график (кривая 2 на рис. 1.4.2). Кривая 2 не пересекается с кривой 1. Следовательно, одноочковая труба отверстием 1,0 не подходит.

Рисунок 1.4.2 Определение сбросного расхода при аккумуляции: 1 – зависимость сбросного расхода от глубины воды (пример 1.4.1); 2, 3, 4, 5, 6, 7 – пропускная способность труб отверстием 1,0; 1,2; 1,4, 1,6 и 2х1,4, 2х1,6

Одноочковая труба с отверстием 1,2 м при глубине Н=1,50 м пропускает максимальный расход 0,83*2,50=2,07 м 3 /с, при Н=1,10 м расход 1,25 м 3 /с. Нанесем эти точки на рисунок 1.4.2 (кривая 3). Кривая 3 пересекается с кривой 1 в точке со сбросным расходом 1,75м 3 . Если примем этот сбросной расход, то уменьшение расхода за счет аккумуляции ливневых вод составляет 6,0/1,75>2, что недопустимо.

Одноочковая труба с отверстием 1,4 м, при Н=1,54 м пропускает 0,83*3,0=2,49м 3 /с, при Н=1,35 м она пропускает 2,07 м 3 /с. Наносим эти точки на график (кривая 4, рисунок 1.4.2). Кривая 4 пересекается с кривой 1 при сбросном расходе 1,90 м 3 /с. Уменьшение расхода за счет аккумуляции больше чем в 2 раза, что недопустимо.

Одноочковая труба с отверстием 1,6 м при Н=1,31 м пропускает расход 2,07 м 3 /с, при Н=1,55 м расход 2,90 м 3 /с. По этим данным построим кривую 5 (рисунок 1.4.2). Она пересекается с кривой 1 при сбросном расходе 2,20м 3 /с. Уменьшение расхода за счет аккумуляции 6,0/2,2=2,72, что также не допустимо. Следовательно, одноочковые трубы не подходят.

Рассмотрим двухочковые трубы отверстием 2х1,4 и 2х1,6. Труба отверстием 2х1,4 при глубине воды Н=1,54 м пропускает 2*2,49 м 3 /с, при Н=1,35 м она пропускает 2х2,07 м 3 /с. По этим точкам наносим на рисунок кривую 6 и получаем сбросной расход 2,8 м 3 /с. Уменьшение расхода за счет аккумуляции 6,0/2,8>2.

Труба отверстием 2х1,6 при глубине воды Н=1,31 м пропускает 4,1 м 3 /с, при Н=1,55 м она пропускает 5,8 м 3 /с. По этим точкам наносим на рисунок кривую 7 и получаем сбросной расход 3,4 м 3 /с. Уменьшение расхода за счет аккумуляции 6,0/3,4<2.

Следовательно можно принять с учетом аккумуляции ливневых вод отверстие трубы 2х1,6 м.

Расчет отверстия водопропускной трубы

Расчет отверстий труб ведут по известному в гидравлике уравнению неразрывности, используя при этом в качестве аналогов различные гидротехнические сооружения. В связи с невысокой точностью определения притока воды к сооружению при расчете отверстий можно ограничиться упрощенными расчетами.

Приведенные ниже приближенные расчетные формулы пропускной способности труб соответствуют трем режимам протекания воды и, соответственно, трем аналогам.

Аналогом трубы , работающей в безнапорном режиме является водослив с широким порогом, для которого пропускная способность определяется для сжатого сечения по формулам:

для круглых труб:

для прямоугольных труб:

где j — скоростной коэффициент, равный 0.85;

В — отверстие трубы;

w — площадь живого сечения при глубине, равной h .

В инженерных расчетах принимается:

Это дает возможность сравнительно быстро определить требуемый диаметр или отверстие трубы методом подбора, используя формулы 8 или 9 и сравнивая Q_h и Q_c. Расчет можно считать законченным, если разница между ними составит менее 5%.

Аналогом трубы, работающей в полунапорном режиме является истечение из под щита, для которого пропускная способность определяется по формуле:

где: h_вх — глубина потока на входе в трубу, принимается равной ее диаметру.

В данной упрощенной формуле сделано следующие приближение:

В остальном расчет аналогичен предыдущему.

Пропускную способность трубы, работающей в напорном режиме определяют как для насадки:

где h_т — диаметр или высота трубы.

Скоростной коэффициент для обтекаемых оголовков принимается равным 0.95.

Чтобы определить по приведенным выше формулам размер отверстия трубы, необходимый для пропуска расчетного расхода, следует, задавшись типовым размером отверстия трубы, найти ее пропускную способность (расход в сооружении Q_c) и сравнить с Q_p. Труба может быть принята, если Q_c больше или равно Q_р.

Вычисления нужно выполнить для 2-3 вариантов отверстия трубы, для их последующего сравнения. Если увеличение диаметра трубы нежелательно или невозможно (например, по условиям проектирования продольного профиля), то можно увеличить пропускную способность трубы меньшего диаметра укладывая рядом несколько труб (2-х или 3-х очковые трубы).

Считается, что укладка более 3-х очков не экономична, хотя на практике существуют и длительное время нормально работают многоочковые трубы. Например, 17-ти очковая труба на трассе Е-95 (Москва — Санкт-Петербург).

При подборе отверстия по таблицам, необходимо чтобы табличный расход был равен или незначительно превышал расчетный и при этом глубина воды перед трубой (подпор) была меньше глубины лога у сооружения.

Наиболее целесообразно, если позволяют условия проектирования, использовать графоаналитический прием для назначения отверстия трубы, разработанный профессором О. В. Андреевым, который дает возможность учесть накопление воды перед сооружением, т. е. неизбежное образование пруда перед насыпью дороги из-за стеснения водного потока. При этом можно решить сразу несколько задач: определить расход в сооружении, величину подпора, целесообразность назначения многоочковой трубы и др.

Учет накопления дает существенный экономический эффект, так как отверстие трубы может быть уменьшено по сравнению с отверстием, рассчитанным на пропуск всего расхода и при этом не потребуется увеличение высоты насыпи из-за подпора перед сооружением. Накопление воды перед сооружением можно не учитывать, если:

— расход водотока сравнительно небольшой, не требующий уменьшения отверстия трубы;

— перед сооружением нельзя создавать пруд (значительный уклон лога или узкий лог с крутыми склонами, ценные земли).

Необходимыми инструментами при использовании графоаналитического метода являются графики пропускной способности труб, построенные в системе координат: ось абсцисс — величина подпора в третьей степени – Н 3 (приложения 19, 20).

Последовательность работы следующая:

а) вычислить величину Н 3 из условия задержки всего объема воды насыпью, т. е. при Q_с=0 по формуле:

где: w — объем стока, м 3 , см. формулу 5;

i_л — средний уклон лога, доли единицы;

m₁, m₂ — коэффициенты заложения откосов для правого и левого склонов водосборного бассейна.

б) на графике пропускной способности труб отметить и попарно соединить точки Н 3 и Q_р .Результаты построений необходимо занести в таблицу гидравлических характеристик вариантов трубы.

Трубы, графики пропускной способности которых будут находиться левее точки пересечения двух прямых, принимать нельзя, т. к. расход в сооружении для них будет меньше 0.33Q_р , что запрещается нормами проектирования.

При необходимости запроектировать 2-х или 3-х очковую трубу, на графике по оси абсцисс нужно отметить точки не Q_р, а 0.5Q_р или 0.33Q_р , а величина Н 3 остается во всех случаях той же.

3.3 Выбор варианта отверстия трубы

Выбор варианта отверстия трубы осуществляется на основе экономических и экологических критериев. Меньший диаметр трубы принимают в том случае, если в зоне затопления перед трубой отсутствуют ценные сельскохозяйственные угодья, которым может быть причинен ущерб, а скорость потока на выходе из трубы незначительно превышает неразмывающую и не потребуется строительство укрепления, размеры и стоимость которого превышают разумные пределы с точки зрения технологии и стоимости строительства.

В пояснительной записке должны быть четко обозначены критерии, по которым осуществлен выбор отверстия и приведены соответствующие аргументы.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Как определить отверстие трубы

Размеры отверстий и борозд для прокладки трубопроводов в перекрытиях, стенах и перегородках зданий и сооружений принимаются по этому приложению в том случае, если другие размеры не предусмотрены проектом.

Назначение трубопровода(воздухопровода)	Размер, мм
	отверстия	борозды
	отверстия	ширина	глубина
Отопление
Стояк однотрубной системы	100х100	130	130
Два стояка двухтрубной системы	150х100	200	130
Подводка к приборам и сцепки	100х100	60	60
Главный стояк	200х200	200	200
Магистраль	250х300	-	-
Водопровод и канализация
Водопроводный стояк:
один	100х100	130	130
два	200х100	200	130
Один водопроводный стояк и один канализационный стояк диаметром, мм:
50	250х150	250	130
100; 150	350х200	350	200
Один канализационный стояк диаметром, мм:
50	150х150	200	130
100; 150	200х200	250	250
Два водопроводных стояка и один канализационный стояк диаметром, мм:
50	200х150	250	130
100; 150	320х200	380	250
Три водопроводных стояка и один канализационный стояк диаметром, мм:
50	450х150	350	130
100; 150	500х200	480	250
Подводка водопроводная:
одна	100х100	60	60
две	100х200	-	-
Подводка канализационная, магистраль водопроводная	200х200	-	-
Канализационный коллектор	250х300	-	-
Вводы и выпуски наружных сетей
Теплоснабжение, не менее	600х400	-	-
Водопровод и канализация, не менее	400х400	-	-
Вентиляция
Воздуховоды:
круглого сечения (D - диаметр воздуховода)	D + 150	-	-
прямоугольного сечения (А и Б - размеры сторон воздуховода)	А + 150 Б + 150	- -	- -

Примечание. Для отверстий в перекрытиях первый размер означает длину отверстия (параллельно стене, к которой крепится трубопровод или воздуховод), второй - ширину. Для отверстий в стенах первый размер означает ширину, второй - высоту.

Материалы приведены из Актуализированной редакции СНиП 3.05.01-85, Приложение 5.

Вырезаем отверстия под трубы в различных материалах

Строительство трубопроводов всегда связано с множеством различных проблем, в числе которых является и проход системы через стены, потолок, пол и иные преграды, имеющиеся в помещении. Как сделать отверстие под трубу в плитке и других материалах, а также какие инструменты потребуются для выполнения работы, читайте далее.

Проведение трубопроводов через стену

Правила прокладки труб в стенах

В соответствии с действующими санитарными нормами и правилами прокладка трубопроводов может быть осуществлена как через внутренние стены (перегородки), так и через несущие конструкции с учетом следующих правил:

канал, проходящий через несущую стену, не должен затрагивать арматуру, предназначенную для усиления конструкции. Повреждение арматуры может привести к полному или частичному разрешению стены (потолка, пола и так далее), и как следствие, дома или иного строения;
при определении места ввода/вывода труб важно учитывать расположение электрической проводки в помещении, чтобы не повредить электрокабель и не получить удар электрическим током, который может привести к летальному исходу;

Если отсутствует схема расположения электрокабеля, то перед разработкой чертежа требуется определить места прохождения электрокабеля самостоятельно. Для выполнения работы потребуется специальное оборудование.

Определение мест расположения электрокабеля

канал для труб также должен располагаться вдали от вентиляционной шахты или вытяжки (при наличии данного оборудования);
отверстие под трубу должно быть изготовлено больших размеров, чем диаметр магистральных труб, так как при прокладке трубопроводов через стены, пол или потолок требуется установка гильзы или защитного кожуха иного вида, например, гофры и утепление (при проходе через внешние стены).

Изготовление отверстий для труб

Инструменты для подготовки отверстий

чтобы просверлить отверстие в ламинате, в гипсокартоне или дереве, в керамограните, в пенобетоне, металле потребуются простые стальные сверла;

Сверла-коронки для изготовления отверстий

чтобы просверлить отверстие в бетоне или кирпичной основе потребуется победитовое сверло, которое отличается от стального инструмента наличием более прочной кромки;

Сверло для бетонных и кирпичных оснований

чтобы аккуратно просверлить отверстие в столешнице или керамической плитке, потребуется алмазное сверло.

Сверла с алмазным напылением

Если керамическая плитка еще не уложена на поверхность стены или пола, то отверстия вырезаются заранее. Сделать работу можно болгаркой или иным режущим инструментом.

Для изготовления каналов под трубы разного диаметра также можно использовать:

болгарку. При помощи режущего инструмента можно самостоятельно прорезать отверстия в металлических конструкциях, бетоне и кирпиче, керамической плитке. Рез производится по ранее нанесенной разметке.

Если отверстие вырезается в отделочном материале, например, керамической плитке, то работа выполняется до фиксации плитки;

Изготовление отверстия в керамической плитке болгаркой

лобзик. При помощи лобзика вырезаются отверстия в дереве, деревоплите и ее налогах (ДСП, ДВП и так далее), гипсокартоне. При использовании прочного лезвия возможно резать керамическую плитку. Работа также выполняется до крепления выбранного отделочного материала.

Вырезание отверстия при помощи лобзика

Технология сверления

Независимо от материала стен и декоративной отделки технология сверления отверстий одинакова:

начальная стадия сверления – это нанесение разметки. В соответствии со схемой будущего трубопровода размечаются места сверления стен (пола или потолка).

Рекомендуется отметить не только центр расположения трубы, но и максимальные размеры окружности, чтобы в случае соскальзывания сверла вернуться в нужную область;

определение диаметра. Если прокладка магистрали через стену (пол, потолок) производится в гильзе и с обязательным утеплением, то размер проходного отверстия должен быть увеличен на толщину дополнительных материалов;
сверление отверстия. Если необходимо изготовить отверстие под углом к стене или иной перегородке, то работа выполняется в аналогичном порядке.

Изготовление отверстия для прохода трубы

Если необходимо просверлить отверстие в бетонной или кирпичной стене, отделанной керамической плиткой, то работа выполняется в следующем порядке:

разметка. Область расположения трубы отмечается маркером или карандашом. Для исключения возможности повреждения плитки, расположенной вблизи, область вокруг предполагаемого отверстия обклеивается малярным скотчем;
сверление начинается коронкой с алмазным напылением на малых оборотах дрели (перфоратора) с постепенным увеличением мощности;

Изготовление отверстий в керамической плитке

после прохождения слоя керамики устанавливается победитовое сверло, при помощи которого проделывается отверстии в стене.

В ходе выполнения работы сверло может перегреваться, что приводит к снижению мощности используемого оборудования. Для снижения температуры инструмент постоянно смачивается холодной водой.

Как еще можно подготовить отверстие для проведения труб в керамической плитке, смотрите на видео.

Чтобы упростить процесс нанесения разметки и снизить риск ошибки, можно воспользоваться специальными шаблонами (лекалами).

Шаблон для отверстий разных диаметров

Дополнительное оборудование можно изготовить самостоятельно или приобрести в специализированных магазинах.

Отверстия в натяжном потолке

Отверстия в тканевом натяжном потолке подготавливаются на стадии изготовления элемента отделки. В выделенной области вставляется специальное пластиковое кольцо, соответствующее диаметру трубы, и удаляется ткань внутри него.

Прохождение труб через натяжной потолок

При выполнении сверления или изготовлении отверстий иными способами важно соблюдать технику безопасности, так как в результате выполнения работы образуются пыль, грязь и мелкие осколки. Руки мастера рекомендуется защитить перчатками, а глаза – специальными очками.

Читайте также: