Гидравлический расчёт системы водоотвода с плоской кровли выполняется в соответствии с СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий» и СП 17.13330.2017 «Кровли». Расчёт включает определение расчётного расхода дождевых вод, подбор количества и диаметра водосточных воронок, гидравлический расчёт трубопроводов (горизонтальных и вертикальных участков), проверку системы на пропуск критического расхода. Ключевой параметр — интенсивность дождя q20 для района строительства (для Москвы — 80 л/(с·га)). Минимальный уклон кровли к воронкам — 1,5%, максимальное расстояние между воронками — 25 м.
1. Нормативная база расчёта
Гидравлический расчёт водоотвода регламентируется следующими документами:
- СП 30.13330.2020 — методика расчёта внутренних водостоков, определение расчётных расходов;
- СП 17.13330.2017 — требования к уклонам, расстановке воронок, конструкции водоотвода;
- СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» — параметры дождевых осадков;
- ГОСТ 27751-2014 — требования к надёжности, коэффициент надёжности по нагрузке.
2. Исходные данные для расчёта
| Параметр | Обозначение | Источник | Пример (Москва) |
|---|---|---|---|
| Интенсивность дождя 20-минутной продолжительности | q20, л/(с·га) | СП 32.13330.2018 | 80 |
| Площадь водосбора (кровли) | F, м² | Проект | 1000 |
| Уклон кровли | i, % | СП 17.13330.2017 | 1,5 (мин.) |
| Тип системы | — | Проект | Внутренний водосток |
| Количество стояков | Nст | Проект | Определяется расчётом |
3. Расчёт расчётного расхода дождевых вод
Расчётный расход дождевых вод (СП 30.13330.2020, п. 8.2):
Qрасч = (q20 · F · ψ) / 10000
где q20 — интенсивность дождя, л/(с·га), продолжительностью 20 мин при периоде однократного превышения P = 1 год;
F — водосборная площадь кровли, м²;
ψ — коэффициент стока (для плоских кровель с гидроизоляционным ковром ψ = 1,0; для озеленённых кровель ψ = 0,3–0,5; для гравийной засыпки ψ = 0,7).
Пример расчёта для Москвы, кровля 1000 м²:
Qрасч = (80 · 1000 · 1,0) / 10000 = 8,0 л/с
Расчётный расход с учётом периода однократного превышения (СП 32.13330.2018):
qP = q20 · nP · γ
где nP — коэффициент, учитывающий период однократного превышения P:
P = 1 год → n = 1,0; P = 2 года → n = 1,15; P = 5 лет → n = 1,38;
γ — климатический коэффициент (для европейской части РФ γ = 1,0).
Для объектов повышенной ответственности (P = 5 лет): q5 = 80 · 1,38 · 1,0 = 110,4 л/(с·га).
4. Подбор водосточных воронок
Количество воронок определяется по формуле:
Количество воронок:
Nвор = Qрасч / (Qвор · kзас)
где Qвор — пропускная способность одной воронки, л/с (зависит от диаметра выпуска);
kзас = 0,75–0,85 — коэффициент, учитывающий засорение воронки листвой и мусором.
| Диаметр выпуска воронки, мм | Пропускная способность Qвор, л/с | Максимальная водосборная площадь (Москва), м² |
|---|---|---|
| 75 (DN 70) | 5,0 | 500 |
| 100 (DN 100) | 10,0 | 1000 |
| 150 (DN 150) | 25,0 | 2500 |
| 200 (DN 200) | 50,0 | 5000 |
Пример: Qрасч = 8,0 л/с, воронка DN 100 (Qвор = 10 л/с), kзас = 0,8.
Nвор = 8,0 / (10 · 0,8) = 1,0 → принимаем 1 воронку.
Дополнительные требования СП 17.13330.2017:
- Минимальное количество воронок на кровлю — 2 (для резервирования);
- Максимальное расстояние между воронками — 25 м;
- Воронки устанавливаются в пониженных участках (ендовах);
- На каждую воронку — не более 1000 м² кровли.
5. Гидравлический расчёт трубопроводов
Расчёт ведётся для двух режимов: напорного (при интенсивных ливнях) и безнапорного (при обычных осадках).
5.1. Расчёт горизонтальных участков (подвесных линий)
Расход в подвесной линии (формула Шези):
Q = ω · C · √(R · i)
где ω — площадь живого сечения потока, м²;
C — коэффициент Шези: C = (1/n) · R1/6 (n = 0,012–0,014 для пластиковых труб);
R — гидравлический радиус, м (для полного заполнения R = D/4);
i — уклон трубопровода (рекомендуемый — 0,005–0,02).
5.2. Расчёт вертикальных участков (стояков)
Пропускная способность стояка:
Qст = μ · ω · √(2gH)
где μ = 0,6–0,7 — коэффициент расхода (зависит от конструкции воронки);
ω — площадь сечения стояка, м²;
g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения;
H — высота стояка (гидростатический напор), м.
| Диаметр стояка, мм | Пропускная способность (H=10 м), л/с | Пропускная способность (H=30 м), л/с |
|---|---|---|
| 100 | 12–15 | 20–25 |
| 150 | 30–35 | 50–60 |
| 200 | 60–70 | 100–120 |
6. Проверка системы на критический расход
Критический расход — максимальный расход, при котором не происходит срыва вакуума в системе и сохраняется стабильная работа воронок:
Критический расход (СП 30.13330.2020):
Qкр = 0,25 · π · D² · √(g · D)
где D — диаметр стояка, м.
Условие: Qрасч ≤ Qкр. При превышении критического расхода необходимо увеличить диаметр стояка или количество воронок.
7. Расчёт аварийного водосброса
Согласно СП 17.13330.2017 (п. 4.11), для плоских кровель с внутренним водостоком обязателен аварийный водосброс (парапетные воронки или переливные патрубки). Расчёт аварийного водосброса:
Расход аварийного водосброса:
Qавар = Qрасч · kавар
где kавар = 1,5 — коэффициент запаса (учитывает возможность засорения основных воронок).
Аварийные воронки устанавливаются на 50–100 мм выше уровня гидроизоляционного ковра (но ниже парапета). Количество аварийных воронок — не менее 1 на каждые 500 м² кровли.
8. Пример полного расчёта
Исходные данные: г. Москва, кровля 2000 м², высота здания 30 м, период однократного превышения P = 2 года.
Шаг 1. Расчётный расход:
q2 = 80 · 1,15 · 1,0 = 92 л/(с·га)
Qрасч = (92 · 2000 · 1,0) / 10000 = 18,4 л/с
Шаг 2. Количество воронок:
Воронка DN 100: N = 18,4 / (10 · 0,8) = 2,3 → 3 воронки.
Проверка по площади: 2000 / 3 = 667 м²/воронку (≤ 1000 м² — условие выполнено).
Проверка по расстоянию: при размещении 3 воронок на кровле 40×50 м расстояние между ними ≈ 20 м (≤ 25 м — условие выполнено).
Шаг 3. Диаметр стояков:
Расход на 1 стояк: 18,4 / 3 = 6,13 л/с.
Для DN 100 при H = 30 м: Qст = 20–25 л/с > 6,13 л/с → DN 100 достаточно.
Шаг 4. Аварийный водосброс:
Qавар = 18,4 · 1,5 = 27,6 л/с.
Аварийные воронки DN 100 (Q = 10 л/с): Nавар = 27,6 / 10 = 2,76 → 3 аварийные воронки.
9. Особенности расчёта для эксплуатируемых кровель
Для эксплуатируемых кровель дополнительно учитывается:
- Двухуровневая система водоотвода: основной (по гидроизоляции) и дублирующий (по поверхности покрытия);
- Коэффициент стока для поверхности покрытия: тротуарная плитка ψ = 0,7, асфальтобетон ψ = 0,85, газон ψ = 0,3;
- Увеличенный коэффициент засорения kзас = 0,6–0,7 (из-за большего количества мусора на эксплуатируемой кровле).
Справочно: Системы сифонного водоотвода (Geberit Pluvia, HL и аналоги) позволяют уменьшить количество стояков в 2–3 раза по сравнению с гравитационной системой за счёт работы трубопроводов в напорном режиме с полным заполнением. Расчёт сифонных систем выполняется по методикам производителей (согласованным с СП 30.13330.2020).
Полезные ссылки:
Заключение
Гидравлический расчёт системы водоотвода — обязательный раздел проекта плоской кровли, от которого зависит её надёжность и долговечность. Расчёт выполняется в соответствии с СП 30.13330.2020 и СП 17.13330.2017 и включает: определение расчётного расхода дождевых вод с учётом климатических параметров района строительства, подбор количества и диаметра водосточных воронок, гидравлический расчёт горизонтальных и вертикальных трубопроводов, проверку на критический расход и расчёт аварийного водосброса. Применение водосточных воронок Vilpe с известными гидравлическими характеристиками упрощает расчёт и гарантирует соответствие системы нормативным требованиям.
Нормативные документы
- СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий»
- СП 17.13330.2017 «Кровли»
- СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения»
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»
- ГОСТ 27751-2014 «Надёжность строительных конструкций и оснований»
- ГОСТ Р 56704-2015 «Мембраны кровельные полимерные»
- СТО НОСТРОЙ 2.13.81-2012 «Кровли. Устройство кровель из полимерных мембран»
