16. ZBIORNIKI NA WODĘ - OPIS DO SLAJDÓW

SLAJD 18

Znajdują się na pewnej wysokości ponad terenem po to, aby spływająca woda miała jak największe ciśnienie hydrostatyczne.

Zbiornik wodny napełniany jest nocą, kiedy występuje nadmiar energii elektrycznej i koszt pompowania wody jest stosunkowo niewielki. W ciągu dnia, kiedy jest duże zapotrzebowanie na energię, woda spływa do odbiorców grawitacyjnie.

Zbiornik wody może być ocieplony, jednak z uwagi na ciągły przepływ wody w naszym klimacie ocieplenie nie zawsze jest konieczne.

SLAJD 19

Składają się one z trzonu oraz zbiornika wodnego-wyrównawczego.

Wyposażenie wieży: Trzon (1) podpiera zbiornik (3) i oddziałuje na fundament (2). Zbiornik napełniany jest poprzez rurę (4), podłączoną do sieci wodociągowej (5). Również przez rurę (4) spływa woda poprzez odgałęzienie (6) do sieci odbiorczej. Na tym odgałęzieniu znajduje się zawór zwrotny (6). Zasuwa (9) służy do wyłączenia zbiornika, a zasuwa (10) do wyłączenia odcinków sieci.

W przypadku konieczności zabezpieczenia przed mrozem zbiornik może być obudowany (21).

Drabina (11) umożliwia dostęp do wnętrza zbiornika, a urządzenie pływakowe (12) pozwala na kontrolę poziomu wody. Rura przelewowa (14) zabezpiecza zbiornik przed zbyt intensywnym napełnieniem, przy nadmiarze woda spływa do kanału odpływowego (15). Montuje się także urządzenia do oczyszczania zbiornika z osadów (17). Aby zmiany długości rury zasilającej, spowodowane zmianami temperatury, nie rzutowały na jej bez­pieczną pracę, stosuje się urządzenia dławikowe (18). Gdy zbiornik jest obudowany (obecnie rzadko spotykane), konieczny jest wywietrznik (20). Bezwzględnego ocieplenia wymagają rury (4) i (14).

Trzony wież wodnych wykonuje się z rur o dużej średnicy. Trzony te są mimośrodowo zginane i niektóre z nich wymagają sprawdzenia ogólnej i lokalnej stateczności. Pracują one jak wsporniki mimośrodowo ściskane. Trzon utwierdza się w żelbetowym fundamencie tak ukształtowanym, aby można było w nim umieścić niezbędne urządzenia technologiczne.

Ponieważ wnętrze zbiornika musi być zabezpieczone antykorozyjnie, często korzystniejszym rozwiązaniem jest stosowanie płaszcza aluminiowego.

Zbiornik wodny jest na ogół spawany spoinami czołowymi z uprzednio odpowiednio przygotowanych blach na placu budowy. Najlepiej wykonać go tak, aby trzon wieży był równocześnie masztem do podniesienia go na właściwy poziom.

SLAJD 20

Metalowe, a ściślej stalowe zbiorniki wieżowe, oparte na nie stalowej konstrukcji wsporczej, były szeroko stosowane na przełomie XIX i XX w., obecnie natomiast wykonuje się je rzadko i dlatego omówione są tu skróto­wo. Mogą one być dwojakiego typu: otwarte lub zamknięte.

SLAJD 21

Zbiorniki otwarte mają zastosowanie wówczas, gdy obudowa chroni je przed niską temperaturą; najczęściej wykonuje się je jako cylindryczne z dnami w kształ­cie powłok sferycznych.

SLAJD 22

Jeden ze zbudowanych w Polsce wieżowych zbiorników zamkniętych pokazano na rys ma on kształt stożka ściętego, zmontowany jest na żelbetowym słupie o wysokości 30,73 m. Zbiornik ma pojemność 1500 m³ i jest podzielony na trzy komory przeznaczone na: wodę przemysłową, wodę oczyszczoną i wodę pitną.

Niejednokrotnie jako konstrukcję wsporczą dla zbiorników na wodę wykorzystywano ceglane i żelbetowe kominy kotłowni.

SLAJD 23

Metalowe zbiorniki wieżowe, oparte na stalowej konstrukcji wsporczej, ze względu na znaczne wyniesienie ponad poziom terenu, powinny mieć kształty i rozwiązania konstrukcyjne gwarantujące, że obiekty te oprócz spełniania funkcji technicznej będą stanowić akcenty dekoracyjne. Ponieważ zbiorniki wieżowe powinny być wkomponowane w krajobraz, stąd wielka różnorodność i indywidualny charakter każdego projektu.

SLAJD 25

Na słupie rurowym zamocowanym w fundamencie opiera się na ogół zbiorniki o małej pojemności i kształcie kulistym lub do niego zbliżonym. Kształt kulisty jest optymalny ze względu na zużycie stali, a także na wielkość pola powierz­chni powłoki, które należy zabezpieczyć antykorozyjnie. Jednakże duży koszt wykonania powłoki kulistej — w przypadku braku istniejących matryc do tłoczenia blach — powoduje, że niejednokrotnie czasze zbiorników są tworzone z dwóch lub trzech powłok jednokrzywiznowych.

Korzystniejsze jest więc zastosowanie kształtu (dwa stożki i cylinder lub bez cylindra), gdyż po­wierzchnię stożkową można utworzyć z powtarzalnych segmentów wyginanych na walcach.

SLAJD 26

Jednym z ciekawszych rozwiązań zbiorników opartych na slupie zamocowanym w fundamencie jest typowy zbiornik o pojemności 300 m³, Zbiornik ma kształt bryły obrotowej, stanowią­cej połączenie dwóch stożków ściętych oraz rozdzielającego je walca. Wykonany jest on z powtarzalnych segmentów o kształcie wycinków stożkowych oraz walcowych, ocynkowanych zanurzeniowo, łączących ze sobą za pomocą kołnierzowych złączy śrubowych z zastosowaniem śrub Ml6. Styki kołnierzowe są uszczelnione kitem. Spawanie montażowe zostało w tej konstrukcji wyeliminowane, ze względu na spodziewane trudności z jakościowo dobrym wykonawstwem robót spawalniczych w trudnych warunkach wiejskich.

SLAJD 27

W Polsce został swego czasu opracowany przez „Mostostal" zbiornik na wieżę wodną, montowany na budowie bez spawania. Ma on kształt bryły obrotowej, w której część środkowa jest walcowa, a na górze i na dole znajdują się dwa stożki ścięte. Pojemność zbiornika waha się w granicach od 200 m³ do 500 m³. Poszczególne segmenty o kształtach walcowym i stożkowym łączone są na śruby poprzez odpowiednio przygotowane kątowniki. Między półkulami kątowników umie­szcza się specjalne podkładki z tworzyw sztucznych, zapewniające szczelność styku. Wykonanie takiego zbiornika jest łatwe - wymaga jedynie bardzo starannego sporządzenia łączników (spoin oraz kątowników) i dobrej jakości szczeliwa. Wszystkie elementy są zabezpieczone przed korozją powłoką cyn­kową.

Gdy wzrasta pojemność i wysokość zbiornika, słup może być ukształtowany w kształcie stożka ściętego oraz rozdzielającego je walca.

SLAJD 31 |

Gdy wzrasta pojemność i wysokość zbiornika, słup rurowy musi być zastąpiony słupem w kształcie stożka ściętego, którego rozszerzona część połączona jest z fundamentem. Takie rozwiązanie zastosowano dla zbiornika wieżowego o pojemności 1000 m³ i całkowitej wysokości 84,50 m, wybudowanego w Hucie Katowice. Konstrukcję wsporczą tego zbiornika stanowi stalowa kolumna; ma ona średnicę 10,00 m przy fundamencie i zwęża się do 6,00 m na wysokości 52,50 m. Od tego poziomu średnica kolumny jest stała aż do nasady zbiornika. Kolumna jest usztywniona pionowymi żebrami na całej wysokości.

SLAJD 32

Dla zbiorników o pojemności w granicach 950-7570 m³ prospekty firmy Chicago Bridge and Iron Company zalecają posadowienia na słupach wykonanych z blachy falistej. Dzięki temu słup uzyskuje znaczną sztywność, co jest istotne przy dużej jego średnicy. Wnętrze słupa może być wykorzystane na magazyny lub jako pomieszczenia biurowe i dlatego w uzasadnionych przypadkach przewód pionowy, doprowadzający wodę do zbiornika, może być zlokalizowany przy ścianie słupa. Wewnątrz słupa umieszczona jest drabina, która zapewnia do­stęp na powierzchnię dachu poprzez rurę wspawaną w zbiornik.

Projektując podatną konstrukcję nośną zbiornika (np. słup z odciągami), na­leży sprawdzić, czy fale wodne w zbiorniku, wywołane parciem wiatru, nie są niebezpieczne dla zbiornika. Działanie dynamiczne wody może być częściowo ograniczone przez podzielenie zbiornika przegrodami na mniejsze części. Obli­czenie efektów dynamicznych jest trudne, dlatego często korzysta się z wyników badań modelowych.

SLAJD 34

Przykładami zbiorników opartych na słupowej konstrukcji nośnej, usztywnionej odciągami, mogą być:

1. Stosowane na Węgrzech „Hydrogiobusy'^, — prefabrykowane zbiorniki kuliste o pojemności 50-200 m³, wzniesione ponad poziom terenu od 18,00 do 70,0 m. Rurowy słup nośny jest oparty na fundamencie za po­średnictwem łożyska kulowego i usztywniony sześcioma odciągami, zamocowanymi u nasady zbiornika.

Wybudowany w Polsce zbiornik o pojemności 200 m³, ustawiony na słupie wysokości 70,00 m. Zbiornik składa się z dwóch powłok stożkowych blach grubości 10 mm i walca wewnętrznego (szybu) z blach grubości 8 mm. Zewnętrzna średnica zbiornika wynosi 11,44 m, wysokość zaś 6,14 m. Słup nośny, wykonany z rury średnicy 2,20 m o grubości ścianki 8-12 mm, usztywniony jest na dwóch poziomach odciągami linowymi średnicy 64 mm. Na każdym poziomie zastosowano po trzy odciągi.

SLAJD 37

Konstrukcje wsporcze zbiorników złożone z systemu słupów są bardzo często sto­sowane. W zależności od pojemności zbiornika przyjmuje się różne rozwiązania:

- System słupów wzajemnie słabo powiązanych lub wręcz niezależ­nych. Rozwiązanie pokazane na rys. tzw. „zbiornik tulipa­nowy", wprawdzie jest trudne, ale bardzo efektowne.

PRZYKŁADY:

Metalowe zbiorniki wieżowe opierają się na stalowej konstrukcji wsporczej i ze względu na znaczne wyniesienie ponad poziom terenu powinny mieć estetyczny kształt i wygląd. Dlatego też konstrukcje te cechuje różnorodność i najczęściej są projektowane indywidualnie.

Z polskich realizacji zbiorników wieżowych, opartych na wielosłupowej kon­strukcji wsporczej, należy wymienić zbiorniki w Skoczowie i Ciechanowie.

Zbiornik w Skoczowie, ma pojemność 1.140 m³, średnicę 20,00 m i wysokość powłoki 6,40 m. Eliptyczny kształt zbiornika, o dużej różnicy wymiarów osi głównych elipsy w przekroju pionowym, podyktowany został koniecznością zapewnienia możliwie najmniejszych wahań ciśnienia wody w sieci (różnica poziomów wody wynosi 4,86 m, czyli różnica ciśnienia ok. 0,05 MPa). Zbiornik spoczywa na konstrukcji wsporczej złożonej z 10 slupów rurowych, skratowanych prętami okrągłymi.

Zbiornik w Ciechanowie ma pojemność 1500 m³ i składa się z toroidalnej powłoki, wykonanej z segmentów rury średnicy 6,00 m. Konstrukcję wspor­czą zbiornika stanowi hiperboloidalna podpora wysokości 22,015 m, złożona z 64 prętów prostych, usytuowanych pod odpowiednim kątem do powierzchni terenu. Wykonawstwo samego zbiornika jest proste, składa się on bowiem z segmentów rurowych, natomiast montaż konstrukcji wsporczej wymaga wysokich rusztowań i jest skomplikowany. Bardzo trudne jest ponadto odnawianie powłoki antykoro­zyjnej na konstrukcji wsporczej.

Powyższe względy wpłynęły na zmianę rozwiązania konstrukcji wsporczej przy realizacji podobnego zbiornika w Tarnowie. Składa się ona tu z 24 słupów o prze­kroju poprzecznym dwuteowym spawanym. Osie słupów leżą na powierzchni hiperboloidy prostokreślnej; słupy są usztywnione na czterech poziomach pierścieniami.

W rejonach, gdzie występują szkody górnicze, zbiorniki wieżowe muszą mieć zapewnioną możliwość regulacji posadowienia konstrukcji wsporczej. Interesującym Przykładem z tego zakresu może być zbiornik wieżowy wybudowany w 1980 r. w Czechosłowacji. Zbiornik przeznaczony jest do magazynowania 1500 m³ wody przemysłowej oraz 900 m³ wody pitnej. Zaprojektowano go jako dwa oddzielne zbiorniki cylindryczne z dnami w kształcie stożków ściętych (dna kryta pod przedłużonymi blachami płaszcza); każdy ze zbiorników posadowiony Jest na rurowym słupie stalowym 0 1800 mm. Konstrukcję wsporczą uzupełniono trzecią rurą 0 3000 mm, w której znajduje się winda osobowa i drabina awaryjna. Trzy rury konstrukcji wsporczej połączone są trójkątnymi poziomymi ramami wysokości +2,80 m, +20,00 m i +33,15 m. Ramy składają się z prętów skrzynkowych wysokości 2,00 m na poziomach dolnym i pośrednim oraz 2,80 m na poziomie górnym (+33,15 m). Rura komunikacyjna (0 3000 mm) połączona Jest ponadto z konstrukcjami dachowymi obu zbiorników. Omówione rozwiązanie zapewnia sztywność konstrukcji wsporczej zarówno przy przenoszeniu obciążeń pionowych, jak i poziomych. Zbiornik oparty jest na fundamencie za pośrednictwem trzech pierścieniowych belek stalowych, umieszczonych pod każdą z rur konstruk­cji wsporczej. Belki te połączono z odpowiednimi rurami konstrukcji wsporczej (każdą) ośmioma śrubami M90 lub M120. Regulację posadowienia zbiorników wykonuje się dźwignikami hydraulicznymi, umieszczonymi pomiędzy dolną ramą Poziomą łączącą rury konstrukcji wsporczej a stalowymi belkami pierścieniowymi znajdującymi się na wierzchołku fundamentu.

W tablicy przedstawiono dane pozwalające ocenić, jaka konstrukcja jest najbardziej odpowiednia dla danej pojemności.

Najczęściej występujący w praktyce zakres stosowania poszcze­gólnych typów zbiorników wieżowych na wodę podano w tabl. 2-6. Oczywiście, w zależności od wymagań eksploatacyjnych i warunków estetycz­nych możliwe są także rozwiązania znacznie różniące się od przedstawionych w tej tablicy.

DODOATEK (Z OPISÓW ZDJĘC ZAMIESZCZONYCH W PREZENTACJI):

Wieża ciśnień (wieża wodna) - zbiornik wody służący do wyrównywania ciśnienia w wodociągu. Pokrywa chwilowy wzrost zapotrzebowania. Zbiornik musi być umieszczony powyżej odbiorców ponieważ działa na zasadzie grawitacji. Umieszczony jest zwykle na szczycie wieży, lub góry. Na stacjach kolejowych była używana do zasilania parowozów.

Wieża Ciśnień przy ul. Płockiej (1972 r. - obecnie nieczynna)- Czy ta wieża kiedyś była czynna? Ktoś mi opowiadał, że po wybudowaniu jak próbowano tam wpompować wodę to zaczęła się skręcać i na tym się skończyło.

Bez fantazji (lub funkcjonalną) zewnętrzną konstrukcję, aby ustawić je od siebie, kilka wież będą malowane wyglądać innymi, lub wzorów funkcja identyfikacji wspólnoty. Jadąc wzdłuż autostrad w Ameryce można zobaczyć wiele jabłka, pomarańcze, brzoskwinie i truskawki w górę, a tradycyjne Smiley Face to popularne elewacji. Niektóre społeczności funkcja "gorące" i "zimny" wież, ale w rzeczywistości cała woda jest taka sama. Nie wieże ciśnień są ogrzewane.

Wysokość wieży stanowi ciśnienie hydrostatyczne dla systemu zaopatrzenia w wodę i może być uzupełniony o pompy. Objętość zbiornika i średnicy rurociągu zapewnienia i utrzymania przepływu. Jednakże, opierając się na pompy w celu zapewnienia ciśnienie jest drogie; na bieżąco ze zmieniającymi się popyt, pompa musiałaby być tak dobrana, aby spełnić wymagania szczyt. W okresach niskiego popytu, pompy jockey są wykorzystywane do zaspokojenia niższych potrzeb w zakresie przepływów wody. Wieżę wodną zmniejsza zapotrzebowanie na zużycie energii elektrycznej pompy rowerowych, a tym samym drogich pompy systemu kontroli, ponieważ system musi być dobrany odpowiednio dać taki sam nacisk na wysokie przepływy.

Bardzo duże ilości i natężenia przepływu są niezbędne do walki z pożarami. W obecnej wieży ciśnień, pompy mogą być dobierane pod średnie zapotrzebowanie nie szczytowego popytu; wieży ciśnień może zapewnić ciśnienie wody w ciągu dnia i pompy będą napełniać wieży ciśnień, gdy wymagania są mniejsze.

Korzystanie z bezprzewodowych sieci czujników do monitorowania poziomu wody w wieży zezwala gminom do automatycznego monitorowania i sterowania pomp bez konieczności instalowania i utrzymywania drogich kabli do transmisji danych.[1]

Wieże ciśnień może być otoczony ozdobną pokrycia w tym dekoracyjne cegły, duży bluszczpokryte krata lub mogą być po prostu malowane. Niektóre wieże ciśnień miasto ma nazwę miasta malowane dużymi literami na dachu, jak nawigacyjne pomocy pilotów i kierowców. Czasami dekoracji można humorystyczny, jak Granger, Iowa ma dwie wieże, oznaczone HOT i zimno. House w chmurach w Thorpeness, znajduje się w angielskim hrabstwie Suffolk, został zbudowany na wzór domu w celu ukrycia paskudztwo, podczas gdy na niższych piętrach były wykorzystywane do zakwaterowania. Gdy miasto zostało podłączone do sieci wodociągowej dostaw, wieża ciśnień została rozebrana i zamienione na dodatkowe miejsce zamieszkania.

Sapp Bros zatrzymuje się ciężarówka używać wieżą ciśnień w ucho i szyję - wygląda jak dzbanek do kawy - jak logo firmy. Wiele z tych obiektów są urządzone rzeczywistych wieże ciśnień (prawdopodobnie niefunkcjonalne) na miejscu.