Расчет внутренних водостоков

В водосточные воронки вода попадает в результате выпадения дождя или таяния снега, выпавшего на кровлю здания. Наиболее обильными атмосферными осадками являются дожди, поэтому внутренние водостоки должны обеспечить отвод максимальных расходов дождевых вод, которые можно ожидать в данной местности.

Определение расчетных расходов дождевых вод

При расчете внутренних водостоков расчетные расходы дождевых вод, л/с, определяют по формулам:

для плоских кровель с уклоном менее 1,5% -

для скатных кровель с уклоном более 1,5% -

где - площадь водосбора, мг; и - интенсивность дождя продолжительностью 20 и 5 мин, л/с с 1 га (значения приведены на рис. 22.5); - коэффициент, учитывающий период однократного превышения интенсивности и аккумулирующую способность кровли, принимают в зависимости от величины интенсивности, л/с с 1 га:

= 1 для районов 90

= 1,5 для районов 90

2 для районов 150

Величину можно определить по формуле

где n – показатель степени:

в средней полосе европейской части страны – 0,7-0,75,

в южных районах – 0,5-0,7;

в азиатской части страны – 0,65-0,7.

Значения интенсивности приведены в табл. 22.1.

Таблица 22.1

Интенсивность дождя , л/с 1 га	Интенсивность дождя , л/с с 1 га при показателе n
0,5	0,6	0,7	0,75

Рис. 22.5. Распределение интенсивности дождей

Гидравлический расчет внутренних водостоков

Гидравлический расчет выполняют при максимальном стоке дождевых вод с крыши здания.

При расчете внутренних водостоков необходимо учитывать режим движения воды у отдельных элементов. Весь расчет сводится к определению пропускной способности отдельных элементов и всей системы внутренних водостоков в целом.

Водосточные воронки с точки зрения гидравлики можно представить как кольцевой водослив или длинный насадок, из которого происходит истечение жидкости. Действительно, у выпускного патрубка водосточной воронки длиной 3-5 его диаметра при малом слое воды на крыше образуется безнапорный кольцевой режим движения воды. Расход зависит от высоты слоя воды h, внутреннего диаметра воронки и коэффициента расхода m, зависящего от конструкции воронки:

Водосточная воронка присоединена к стояку, поэтому при увеличении слоя воды на стояке, начиная с длины, равной (10+12) , кольцевой поток смыкается, образуется сплошной напорный поток водовоздушной смеси, при

котором расход воды будет уже зависеть от высоты стояка и гидравлических сопротивлений в стояке.

С увеличением слоя воды перед воронкой в ней создается вихревой поток, движущийся вниз в стояк и увлекающий с собой атмосферный воздух. Образуется водовоздушная смесь, которая по мере движения вниз по стояку периодически смыкаясь, создает сплошной поток, пока не произойдет сновак подсос воздуха. Этот вид движения характеризуется наличием вихревой воронки, образованием вибрационных толчков и как следствие – снижением пропускной способности стояка.

С дальнейшим увеличением слоя воды на крыше у водосточной воронки до некоторого критического уровня засасывание воздуха прекращается и вихревая воронка исчезает, начинается напорный режим движения воды по всему тракту водостока; при этом расход дождевых вод увеличивается до максимальной величины, причем при дальнейшем повышении слоя воды над приемной воронкой практически увеличения расхода не происходит.

При достижении критической глубины слоя воды перед воронкой вся сеть (стояк и выпуск) начинает работать в напорном режиме.

Расчетный критический расход дождевых вод, л/с, который способна пропустить система воронка-стояк-выпуск, можно определить по формуле

где H – напор, равный разности отметок кровли у воронки и выпуска, м; –длина трубопровода (стояка и выпуска), м; i – гидравлический уклон; − сумма коэффициентов местных сопротивлений фасонных частей, воронки, выпуска; − удельное местное сопротивление, (м ∙ с)/ при = 1, в зависимости от диаметра условного прохода, мм, имеет следующие значения; − расход ливневой воды.

……………… 75 80 100 125 150 200 250

∙ ………260 102 83 34 16,5 5,2 2,1

Критический слой воды над приемной воронкой можно определить по формуле

– 18 мм.

Расход дождевых вод (критический) на одну воронку, л/с, при этом определяется по формуле

= 635

Где − расчетный уровень атмосферных осадков (критический напор для труб диаметром = 85, 100, 150, 200 мм соответственно = = 38, 49, 81, 115 мм); g – ускорение свободного падения 9,81 м/с², − внутренний диаметр стояка, мм.

Допустимый максимальный расход дождевых вод составляет 30% критического, и его можно принимать на одну водосточную воронку в зависимости от диаметра стояка = 85, 100, 150, 200 мм, соответственно = 4,0; 9,6 и 19,5 л/с.

Пропуская способность внутренних водостоков может определяться двумя методами

1. Определяют ожидаемый расчетный расход дождевых вод, приходящийся на одну водосточную воронку:

= Q/

где Q – общий расход дождевых вод на всю кровлю: − число воронок, предполагаемых к установке.

Расход сравнивают с критическим максимальным расходом , который может пропустить система.

Система запроектирована правильно, если удовлетворяется неравенство

Если , то требуется увеличить диаметры стояков и отводных трубопроводов или уменьшать водосборную площадь, приходящуюся на одну воронку, т. е. увеличить число воронок.

2. Определяют ожидаемый расход дождевых вод . Затем подсчитывают потери напора при напорном движении вод по тракту водостока по формуле

или

Система запроектирована правильно, если потеря напора меньше напора в системе (разность отметок кровли и выпуска), т.е. h < H. Если h > H, то увеличивают диаметры стояка и отводных трубопроводов.