Как крепить гкл к стене без профиля: Как крепить гипсокартон к стене без профиля на саморезы

Способы и методы монтажа гипсокартона к стене с использованием профиля

• Предварительные этапы
• Способы крепления гипсокартона к стене
• Крепление гипсокартона к профилю
• Крепление гипсокартона к стене без профиля
• Монтаж гипсокартона к профилю
• Крепление металлического профиля
• Технология крепления гипсокартона к профилю
• Методика монтажа гипсокартона к стене без профиля
• Резка гипсокартона своими руками, фото
• Снятие фаски на гипсокартоне
• Делаем вырез в гипсокартоне
• Обработка стыков гипсокартонных листов, углов внутренних и наружных
• Обработка соединительных швов на стене из гипсокартона
• Крепление на стену элементов интерьера

Гипсокартон представляет собой отличный современный отделочный материал, с помощью которого можно не только получить идеально ровную поверхность, но и предоставляется возможность делать красивые арки, переходы и ниши.

Гипсокартон, как строительный материал, обладает рядом положительных свойств и качеств, которые собственного говоря, и делают его широко используемым.

Предварительные этапы

 

Каркас из профиля

Прежде чем решить, как крепить гипсокартон к стене, необходимо определить ее структуру и геометрические параметры:

1. Если стена имеет выступы и ниши, которые использоваться не будут, то их лучше заложить кирпичом.
2. Трещины в стенах следует расшить и замазать армирующей смесью. В общем, необходимо подготовить поверхность.
3. Далее, перед тем как крепить гипсокартон к стене без профиля или с профилем, необходимо провести антисептическую подготовку основания. Это предотвратит или прекратит существование грибка и плесени.

Способы крепления гипсокартона к стене

Разобравшись с основанием, рассмотрим существующие способы крепления гипсокартона к стене.

Крепление гипсокартона к профилю

Этот способ применяется там, где существует большое количество неровностей и отклонений на стене.

Они компенсируются при помощи направляющих, которые могут быть:

• деревянные;
• металлические.

Но крепление профиля к стене может потребоваться не только для компенсации неровностей. Под ним можно будет:

1. Свободно провести разного рода коммуникации.
2. Сделать вентиляционные каналы.
3. Проложить дополнительную изоляцию.

Крепление гипсокартона к стене без профиля

Этот способ используется там, где необходимо сохранить пространство помещения, и конечное же, стены должны быть максимально ровными.

Монтаж гипсокартона к профилю

Чтобы начать крепить профиль под гипсокартон, необходимо выбрать сам профиль. Он выбирается исходя из будущей нагрузки на стену и ожидаемой от нее прочности. Если на ней в будущем будет висеть кухонная или другая мебель, то следует применить более толстый профиль, а его крепление производить чаще.

Деревянный брусок в CD-профиле

Вообще, профиль представляет собой жесткую оцинкованную рейку, которая получена методом выгибания на прессе из листового оцинкованного металла. За счет чего и приобретается необходимая ее жесткость и прочность. Применяемый при конструировании обрешетки под ГКЛ профиль может быть двух типов:

1. CD — основной элемент, который придает жесткость конструкции и к нему осуществляется крепление навесных элементов мебели. Он монтируется в виде обрешетки, скрепляясь на пересечениях. К нему и осуществляется крепление гипсокартона.
2. UD–профиль представляет собой более узкий по ширине U–образный брусок без дополнительных ребер жесткости. Используется для закрепления обрешетки и для крепления гипсокартона к стене по периметру, к потолку и полу. В него при необходимости вкладывается CD. Поэтому его размер необходимо выбирать в соответствии с высотой CD.

Чтобы закрепить гипсокартон к стене при себе необходимо иметь соответствующий набор инструментов:

• перфоратор;
• шуруповерт;
• если стена деревянная, то крепить конструкцию можно при помощи стяжек или анкеров, а для этого еще понадобится дрель.

Изоляция

Крепление профилей для гипсокартона к стене осуществляется при помощи дюбелей. Они также выбираются исходя из нагрузки на стену и ее структуры.

Если стена выполнена из блоков ПГС, то:

1. Их длина должна быть достаточно большой, чтобы проникнуть глубоко в структуру.
2. Иногда даже лучшим вариантом станет применение анкеров. Это позволит стене из гипсокартона не только стать жесткой, но и не деформироваться со временем под действием сторонних сил.
3. Чтобы правильно крепить профиль под гипсокартон необходимо выдерживать интервал крепежа не более 50 см по вертикали.

Крепление гипсокартона к стене с применением профиля требует соблюдения определенной технологии:

1. Должны быть как вертикальные, так и горизонтальные элементы конструкции.
2. При этом они скрепляются между собой при помощи дополнительных элементов или способов.

Существует два типа соединения CD-профилей:

1. Т–образное. Применяется на местах поперечных стыков листов гипсокартона.
2. Крестообразное соединение при помощи крабов. Эти крепления для профиля представляет собой металлический элемент с четырьмя сторонами и множеством дополнительных отводов — лепестков для огибания CD–профиля. Соединяется профиль между собой при помощи саморезов по металлу или заклепок, но для придания большей жесткости лучше использовать именно саморезы.

Крепление металлического профиля

Первым делом необходимо нанести разметку на стене для будущего каркаса. Это можно выполнить при помощи двух инструментов:

• шнура;
• уровня.

Чтобы прикрепить гипсокартон к стене правильно, необходимо выдерживать вертикальное положение этих участков, а горизонтальные должны быть строго перпендикулярны им. Для этого необходимо:

1. При помощи уровня наметить места крепления торцевых элементов–UD, отступить небольшое расстояние от его середины и натянуть шнур.
2. Далее, по меткам и шнурку монтируются вертикальные стойки. Этот профиль для крепления гипсокартона должен размещаться в конструкции с шагом не более 60 см. UD–профиль крепится к стенам, потолку и полу саморезами или кронштейнами с шагом не более 40 см.

Важно помнить, что на этом этапе, если планируется крепление на гипсокартонную стену тяжелой мебели или техники, то в CD–профиль необходимо вложить деревянный брусок. А в него уже смело можно закручивать большие саморезы и кронштейны.

Технология крепления гипсокартона к профилю

Крепление гипсокартона к профилю

Разобравшись с  конструкцией, необходимо начинать монтаж самих листов.

На этом этапе необходимо:

1. Произвести разметку и разводку всей коммуникации
2. В листах гипсокартона вырезать отверстия под вентиляционные входы, розетки и выключатели.
3. Далее необходимо решить, чем крепить гипсокартон к профилю.

Но задача не столь сложна, потому что крепеж осуществляется при помощи шурупов с конусными шляпками и мелкой резьбой. Это позволяет им спокойно погружаться на 2–3 мм в структуру листа, не создавая неровностей на плоскости. Размер их выбирается исходя из толщины листа, обычно хватает 4–3 см.

Чтобы правильно крепить гипсокартон к стене, необходимо выдерживать расстояние между шурупами не более 30 см.

Также в качестве крепления для гипсокартона могут быть саморезы или винты. Но предварительно требуется:

1. Просверлить отверстия сверлом меньшего диаметра в профиле для винтов.
2. Крепление для гипсокартона нужно выбрать исходя из материала опорной конструкции и толщины листа.

Чтобы намного облегчить процесс в дальнейшем, нужно:

1. Все стыки листов гипсокартона должны осуществляться на широком CD–профиле.
2. Если листы выбраны с заводской фаской, то швы можно будет более качественно заделать при помощи армирующей сетки и шпатлевки.
3. Также необходимо помнить о том, чтобы крепление листов происходило строго в вертикальном и горизонтальном положении.

Методика монтажа гипсокартона к стене без профиля

Крепление гипсокартона бескаркасным методом

Если необходимо максимально сохранить пространство, то применяется крепление листов без профиля. Для этого может использоваться специальный клей и дюбеля.

Прежде чем разбираться, как закрепить гипсокартон к стене без профиля, необходимо:

1. Измерять стену.
2. Выяснить, где присутствует наибольшее отклонение.
3. На том месте необходимо будет подложить тот же гипсокартон и побольше клея.
4. Перед нанесением клеевого состава обе поверхности необходимо предварительно грунтовать.

Важно помнить, что при приклеивании листов снизу необходимо отступать расстояние не менее 5 мм. Это необходимо для возможности его температурного расширения из-за изменения влажности. Также, чтобы прикрепить гипсокартон к стене без профиля максимально качественно, его необходимо подпереть какой-нибудь подставкой на время высыхания.

Резка гипсокартона своими руками, фото

Разобравшись, как крепится гипсокартон к стене, можно приступать непосредственно к его монтажу. Но в процессе работы то и дело придется отрезать от него куски самых разных длин и форм. Для этого можно воспользоваться следующими инструментами:

Разрез гипсокартона

1. Электролобзик. Применяется для криволинейных вырезов при необходимости.
2. Монтажный нож. Основной инструмент для отрезания.
3. Ножовочная пила. Применяется для отрезания больших прямолинейных элементов.

Для ровного отрезания куска необходимо:

1. Использовать металлическую линейку.
2. Плотно прижав ее к поверхности и сильно надавливая на монтажный нож, надрезается верхний слой картона вместе с гипсовым составом.
3. Далее, отрезаемый кусок аккуратно отгибается в обратную сторону и надрезается ножом бумага со второй стороны.
4. После выреза необходимого куска, гипсокартон крепится на стену без профиля или с ним, как было задумано ранее.

Снятие фаски на гипсокартоне

Многие элементы стены требуют идеально ровных углов и поверхностей. Часто требуется, чтобы угловые элементы идеально сходились между собой. Для этого необходимо снимать фаску с листа. Это можно сделать при помощи монтажного ножа:

1. Нужно отметить расстояние от края листа в 10 мм.
2. Под металлическую линейку или уровень аккуратно обрезать уголок под углом в 45°.

Делаем вырез в гипсокартоне

Гипсокартон представляет собой трехслойный листовой материал, который легко подвергается обработке любым инструментом для различных целей:

1. Для того чтобы вырезать в нем круглое отверстие под розетки и выключатели используют фрезы и насадки на дрели.
2. Для выреза больших криволинейных отверстий используют электролобзик, прямолинейных квадратных отверстий – ножовку по дереву с мелким зубом. Для этого предварительно делают продольные при помощи ножовочной пилы, затем оставшаяся сторона надрезается монтажным ножом и лист надламывается. С другой стороны надрезается второй слой бумаги.

Обработка стыков гипсокартонных листов, углов внутренних и наружных

Часто, чтобы крепить гипсокартон к профилю качественно в труднодоступных местах, необходимо производить подгонку углов и стыков.

Для этих целей можно воспользоваться специальным рубанком по гипсокартону или напильником по дереву.

Обработка соединительных швов на стене из гипсокартона

Обработка стыков листов гипсокартона проводится в следующей последовательности:

1. Потолочные листы для этого имеют специальное утончение к краю.
2. В него вкладывается армирующая сетка, но предварительно необходимо замазать глубокие швы и ямки от шурупов шпатлевкой или гипсовым составом. Он наиболее быстро застывает, что позволяет произвести все работы за один раз.
3. Сетка приклеивается этим же составом, а затем покрывается финишным слоем шпатлевки. Сетка продается стандартной ширины 80–100 мм или можно вырезать ее из рулона.
4. Заключительным этапом является замазывание шпатлевкой. Для замазывания швов и углублений лучше использовать шпатель шириной 60–80 мм.

Крепление на стену элементов интерьера

Дюбель-бабочка

Как крепить к гипсокартону предметы интерьера? Необходимо использовать так называемые крепежи–бабочки, если необходимо произвести крепление к гипсокартону элементов интерьера небольшого веса, например:

• светильник;
• полочка;
• вешалка.

Они представляют собой дюбеля с пластмассовыми обоймами, которые при закручивании винта раскрываются, как крылья у бабочки, надежно фиксируясь в листе. Может быть использовано также другое крепление в гипсокартон, действующее по этому же принципу.

Также смотрите наглядные видеоролики на данную тему:

как выравнивать поверхности с каркасом и без каркаса

Поистине уникальным строительным материалом является гипсокартон. Он обладает теплоизолирующими свойствами, способностью поглощать влагу, прочностью и огнестойкостью. С его помощью можно выровнять любые поверхности и создавать удивительные конструкции. И при всех этих отличных характеристиках стоит гипсокартон достаточно дешево, а выравнивать им стены просто и удобно.

• Методы выравнивания стен гипсокартоном
  • Способы крепления гипсокартона, их достоинства и недостатки
  • Подготовка стен
• Каркасная технология выравнивания стен
  • Установка каркаса из оцинкованного профиля
  • Монтирование гипсокартона
• Выравнивание стен гипсокартоном без каркаса
  • Завершающий этап
• Несколько полезных советов

Методы выравнивания стен гипсокартоном

Обшивка гипсокартонными листами позволяет довольно быстро провести качественное выравнивание стен в помещении. Небольшая потеря площади комнаты с лихвой компенсируется звуко- и теплоизоляционными свойствами материала.

Способы крепления гипсокартона, их достоинства и недостатки

Каркасный метод.

Из деревянных брусков или металлического профиля выстраивается каркас, к которому потом крепятся листы гипсокартона.

• Это самый простой и в то же время надежный способ возведения стен из гипсокартонных листов.
• Проще всего собирается металлический профиль, который к тому же не боится влаги.
• Подходит такой способ обшивки для стен любой степени искривления.
• Недостатком такого метода крепления является достаточно большое уменьшение полезной площади комнаты.

Бескаркасный метод.

ГКЛ крепится к поверхности с помощью специального клея.

• Самое главное достоинство такого вида крепления гипсокартона – малое уменьшение площади помещения.
• Кроме этого, не требуется сверления и бурения в основу, а также крепления ребер жесткости и подвесов.
• Недостатком является отсутствие возможности скрыть объемные коммуникации и дополнительно утеплить стены.
• Применяется такой способ в основном на тонких стенах, которые не выдерживают работы перфоратора.
• Удобно использовать ГКЛ без каркаса в различных нишах или при отделке откосов окон и дверей.

Иногда для нормальной стыковки стен и потолка, или оштукатуренной стены и стены из гипсокартона, эти два варианта могут комбинироваться.

Подготовка стен

Перед началом работ по выравниванию стен гипсокартоном, их следует до основания освободить от старого покрытия. В первую очередь это касается дранки и штукатурки, которые уже сами легко отходят от поверхности.

Стены обязательно нужно обработать антисептическими средствами.

Рекомендуется также поверхность прогрунтовать. Хотя это и необязательно.

На потолке и полу необходимо отметить линии, по которым будет проходить будущая стена.

Каркасная технология выравнивания стен

Гипсокартонные листы достаточно большие, поэтому для работы с ними следует вооружиться специальным инструментом:

• перфоратором;
• шуруповертом;
• электролобзиком или специальным ножом;
• большими и маленькими ножницами;
• рубанком или наждачной бумагой;
• строительным уровнем;
• карандашом и рулеткой.

Нужно также подготовить такие стандартные приспособления, как, лестница, молоток, шпатели, плоскогубцы.

Установка каркаса из оцинкованного профиля

Это самый важный этап работы, потому что от него будет зависеть дальнейшее выравнивание стен. Используется для установки каркаса два профиля: вертикальный и горизонтальный. Вертикальный будет крепиться к стене, а горизонтальный – к потолку и полу. Монтировать их можно на саморезы и клей. Для надежности конструкции рекомендуется воспользоваться саморезами.

1. С помощью перфоратора по разметке на потолке, полу и соседних стенах сделать отверстия и прикрепить горизонтальный профиль, который центральной своей частью должен опираться на поверхность.
2. Подрезать ребра вертикального профиля, оставив только спинку и за крылья прикрепить его кромками к поверхности.
3. Монтировать вертикальный профиль следует с шагом в пятьдесят сантиметров. К стене он крепится с помощью специальных подвесов. Они сгибаются в виде буквы П и в центре прикручиваются под устанавливаемый профиль. Их ушки прикрепляются к самому профилю.
4. Если длины листа не хватает по высоте помещения, то по горизонтали снизу или сверху крепится дополнительный вертикальный профиль. Следует это сделать так, чтобы дополнительный лист лег на середину его спинки.

Оба вида применяемого профиля довольно хорошо гнутся, поэтому их можно использовать для изготовления арок или каких-либо дополнительных элементов.

Монтирование гипсокартона

После того как каркас установлен, можно на него монтировать листы гипсокартона.

• ГКЛ крепится к профилю с помощью шуруповерта и закаленных тридцати пяти миллиметровых саморезов. Головки саморезов следует слегка утопить в лист, чтобы впоследствии заделать шпаклевкой.
• Первый лист прикладывается к краю стены и прикручивается к каркасу по центру и по периметру. Расстояние между саморезами должно быть десять — пятнадцать сантиметров. Иногда на листах гипсокартона имеется специальная линия, которая может существенно облегчить процесс.
• Если в какой-то промежуток поверхности ГКЛ не входит, то его нужно обрезать. Для этого обычным строительным ножом вдоль линии куска надрезается бумага, лист переламывается и разрезается бумага на второй стороне.

Выравнивание поверхности с помощью каркаса выполнено.

Выравнивание стен гипсокартоном без каркаса

При этом способе монтажа ГКЛ не надо будет мучиться с созданием каркаса, однако поверхность подготовить следует более тщательно, убрав все выступающие неровности.

1. Листы гипсокартона нарезаются заранее. Длина их должна равняться высоте стен минус один-два сантиметра, которые необходимо будет оставить для зазоров снизу и сверху листа. В этом случае клей быстрее просохнет.
2. Для обеспечения ровного расположения материала по вертикали рекомендуется поставить маяки, в качестве которых используются саморезы.
3. Чтобы после подклейки гипсокартонные листы не сползали, необходимо подготовить для них подставку или строительные обрезки подходящей толщины.
4. Замешанный по инструкции клей должен напоминать творожную массу. Наносить на полотна его нужно будет объемными кучками.
5. На тыльную сторону ГКЛ по краям и центру нанести клей, приставить полотно к стене и плотно состыковать, постукивая резиновым молотком.
6. Каждый лист обязательно выравнивается в вертикальной плоскости с помощью уровня.
7. Если поверхность довольно кривая, то сначала можно приклеить полоски, которые будут являться промежуточным слоем. После того как клей под ними высохнет, на них можно приклеивать полные полотна.

После полного высыхания клея под гипсокартоном, можно приступать к следующему этапу – шпатлевке.

Завершающий этап

• Чтобы зашпаклевать швы, необходимо вдоль всех мест стыковки полотен приклеить армированную сетку.
• Для выравнивания углубления швов на сетку наносится шпатлевка. Этого будет достаточно, если финишная отделка новой поверхности будет из плитки или какого-либо толстого материала.
• Под обои или покраску всю площадь стен нужно будет дополнительно слоем в два миллиметра покрыть шпаклевкой.
• После того как шпаклевка высохнет, поверхность шлифуется до идеальной гладкости.

Теперь стены готовы к финишной отделке.

Несколько полезных советов

• Прежде чем приступать к работам по выравниванию стен, необходимо закончить все работы по замене коммуникаций.
• За кухонными раковинами, в оконных рамах и дверных проемах гипсокартонные полотна следует приклеивать не точечно, а полной поверхностью.
• Следует знать, что гипсокартон боится воды, поэтому он не должен контактировать с поверхностями, от которых сможет впитать влагу.
• Во влажных помещениях (на кухне и в ванной) обшивка стен ГКЛ производится с помощью специальных влагостойких листов. Их поверхности обработаны гидроизоляционной мастикой, а на стыки приклеена водоотталкивающая лента.
• Перед монтажом гипсокартона следует определиться с максимальной нагрузкой, которая планируется на поверхность. Если предполагается, что на стене будет висеть что-то тяжелое, то ее необходимо будет предварительно укрепить закладными из фанеры или досок. Иначе новая поверхность может не выдержать нагрузок.

В итоге, какой бы способ выравнивания стен ни был выбран, получится идеальная поверхность. И для этого не потребуется тратить много времени и нервов, а также нанимать специальную бригаду.

Как укладывать PERINSUL HL у основания наружных стен

Свен Долезал — Технический консультант

Будь то каменная пустотелая стена, стена с деревянным или легким стальным каркасом, применяются одни и те же основные принципы укладки PERINSUL HL. Уложите блоки PERINSUL HL на опорную основу, на 10-миллиметровый слой раствора, чтобы убедиться, что они выровнены и полностью поддерживаются. Блоки PERINSUL HL следует укладывать встык, плотно встык, без вертикального раствора (без прямых швов).

Внешняя стена и цокольный этаж

требования к изоляции

Чтобы блоки PERINSUL HL служили эффективным связующим звеном между изоляцией первого этажа и наружной стеновой изоляцией, их следует укладывать с прокладкой из стекловолокна вверху и внизу, соприкасаясь со слоями раствора.

Для обеспечения надлежащей непрерывности тепловой оболочки также необходимо правильно установить изоляцию в цокольном этаже и наружной стене.

Установите изоляцию первого этажа так, чтобы она плотно примыкала к несущей конструкции из кирпичной кладки. Обеспечьте утепление по периметру между кирпичной кладкой и бетонной плитой перекрытия или стяжкой; изоляционная стойка должна быть достаточно толстой, чтобы обеспечить минимальное тепловое сопротивление (значение R) 0,8 м²K/Вт.

Изоляция полых стен каменной кладки должна быть установлена ​​в соответствии с действующим сертификатом BBA и внахлест с изоляцией пола. Изоляция деревянного и легкого стального каркаса должна быть установлена ​​в соответствии с инструкциями производителя и всеми сопутствующими сертификатами.

Блоки PERINSUL HL не заменяют гидроизоляционные меры. Влагостойкие слои и мембраны в полу и стенах должны быть детализированы и установлены в обычном порядке.

FOAMGLAS® PERINSUL в растворе

Возведение наружной стены

выше PERINSUL HL

Выравнивание FOAMGLAS® PERINSUL

В стенах с каменной кладкой внутренняя листовая кладка может продолжаться из блоков PERINSUL HL, как обычно, в соответствии с передовой практикой.

Блоки PERINSUL HL рассчитаны на стандартные размеры блоков кладки, поэтому на их верхнюю часть можно нанести слой раствора толщиной 10 мм. Блоковая кладка должна быть толщиной 100 мм, а прочности на сжатие PERINSUL HL достаточно, чтобы выдержать нагрузку двух этажей над ней.

Если первый ряд кладки состоит из пустотелых или рифленых кирпичей или блоков, любые пустоты должны быть заполнены раствором, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на нижележащий слой PERINSUL HL.

Для стены с деревянным каркасом блоки PERINSUL HL следует укладывать на мягкий раствор и проверять уровень до того, как раствор схватится. Продукт теперь является базой для разметки деревянного каркаса. Перед укладкой подошвы, обработанной консервантом, наложите влагозащитную мембрану с пола на блоки PERINSUL HL. Нет необходимости закреплять через PERINSUL HL — подошва крепится с помощью ремня или крепления L-профиля, указанного поставщиком/проектировщиком деревянного каркаса.

Как крепится легкая стальная рама

к блокам PERINSUL HL?

Установка блоков PERINSUL HL и укладка швеллера стального каркаса выполняются так же, как установка подошвы деревянного каркаса. Трасса канала обычно фиксируется механически в соответствии с расчетами конкретного проекта.

Крепление через блоки PERINSUL HL не рекомендуется, так как это отрицательно сказывается на их функции терморазрыва. Крепление может быть выполнено через прямоугольное соединение, поэтому рекомендуется проконсультироваться с поставщиком стальной рамы и FOAMGLAS 9.0049 ® для согласования соответствующего метода крепления в соответствии с требованиями проекта.

подробнее о

PERINSUL HL в основании наружных стен?

перейти к этому решению

Нужен

CPD?

заказать cpd

Профили поверхности воды для ливневой канализации – Learn Stormwater Studio

Сколько раз вы рассчитывали линию энергоэффективности для системы ливневой канализации… вручную? Это то, о чем я думал. Я работаю в этом бизнесе уже более 30 лет и могу пересчитать по пальцам одной руки, сколько раз я это делал. Вы можете это сделать, но зачем? У нас есть настольные ПК на наших рабочих столах. Но на всякий случай, если вы из группы «Вот что я подумал» или вы полагались на электронную таблицу для этого, тогда пожалуйста прочитайте эту статью. Его цель:

1. Обучить вас, чтобы вы знали, о чем говорите, и рецензенты знали это.
2. Обучите рецензента, чтобы рецензенты знали, что вы знаете, о чем говорите.
3. Расширение возможностей. Знания – сила в области моделирования ливневых стоков.

Когда вы закончите читать это, вы опередите своих сверстников, лучше разбираясь в гидравлике ливневой канализации. Вы сможете узнать, правильно ли спроектирована ливневая канализация, просто взглянув на гидравлические профили.

Течет ли поток по этой трубе выше, ниже или ниже пропускной способности?

Мы начнем с обзора гидромеханики (извините, это обязательное условие) и закончим изучением правильного расчета профилей водной поверхности (HGL и EGL) для ливневой канализации. Не волнуйтесь, мы не собираемся делать это вручную. Но вы поймете это так, как если бы делали это своими руками. Давайте начнем…

Три вещи, которые имеют значение

У меня есть совет для всех, кто работает в сфере гражданского строительства, особенно для тех, кто занимается застройкой или заканчивает колледж со степенью бакалавра. Если вы помните только три вещи из своего курса «Механика жидкости», пусть это будут они. Без них в вашем наборе инструментов для проектирования дренажа вы будете хромать.

1. Уравнение непрерывности

Где:

Q = расход (cfs)
V = скорость (фут/с)
A = площадь поперечного сечения потока (кв.фут)

никогда не подведет тебя. Вы найдете его наиболее удобным при проектировании или анализе ливневых коллекторов или открытых каналов. В первые годы моей работы в программном бизнесе редко проходил день без звонка в службу технической поддержки по поводу скорости в ливневой канализационной трубе. И, конечно же, мой стандартный ответ включал еще одно введение в уравнение непрерывности.

Скорость = Q/Площадь

Несмотря ни на что, скорость всегда, всегда равна расходу, деленному на площадь поперечного сечения. Не полагайтесь на уравнение Мэннинга. Убери это. Если вы ищете скорость, смотрите не дальше фактической площади поперечного сечения трубы. Разделите Q на это и альт… правильная скорость гарантирована.

Как вы узнаете ниже, площадь поперечного сечения редко соответствует тому, что говорит ваш калькулятор Мэннинга. Чтобы знать Район, нужно знать гидравлическую линию уровня (HGL). Продолжайте читать…

2. Уравнение энергии

Это дедушка всех уравнений H&H. Вы можете так много сделать с уравнением энергии, что это ошеломляет. Объяснить его полностью выходит за рамки данного урока. Но пока давайте придерживаться H&H для инженеров-строителей. Уравнения отверстия, уравнения плотины, уравнение Бернулли и т. д. — все они выводятся из уравнения энергии.

И эта энергия состоит из двух частей: потенциальной и кинетической. В нашем мире потенциальная энергия равна высоте подъема (HGL) в футах (Y), а кинетическая энергия равна V 9. 0049 2 /2g, он же Velocity Head. Красиво и просто.

Полная энергия, которую мы называем EGL, представляет собой сумму HGL и скорости напора.

3. Уравнение Мэннинга

Я знаю, я только что сказал тебе убрать эту штуку. Вы можете получить его обратно сейчас.

Каждый инженер-строитель встречал это уравнение раз или два, и оно не нуждается в особом представлении, но нуждается в объяснении. Удивительно, но в моем 650-страничном учебнике по гидромеханике его описанию посвящена всего полстраницы. Он был назван в честь ирландца Роберта Мэннинга, который никогда не посещал занятия по гидромеханике. Он не получил никакого образования или формальной подготовки в области гидромеханики или инженерии. У него было бухгалтерское образование.

Уравнение Мэннинга используется в основном для определения потерь энергии из-за трения, подразумеваемых членом n, коэффициентом шероховатости. Термин А представляет собой фактическую площадь поперечного сечения потока. R представляет собой гидравлический радиус, который равен A, деленному на смоченный периметр этого A. Уравнение надежно до 6-процентного уклона. Это достаточно просто.

Многих инженеров озадачивает термин S. S — наклон. Но это не уклон русла или изгиб трубы. Всегда помните об этом… Это наклон линии энергетического класса (EGL). Период.

Выберите любые две точки, например, вдоль трубы или открытого канала. Сложите кинетическую энергию и потенциальную энергию (Y) в каждой точке. Эта сумма представляет собой полную энергию в этой точке или EGL. S — наклон линии между этими двумя точками. Разница между двумя EGL представляет собой потерю энергии из-за трения, HL. Для проектировщиков ливневой канализации разумно установить уклон трубы равным S. Таким образом, EGL проходит параллельно верхней части трубы. Возможно, но не всегда практично.

Уравнение Мэннинга определяет HL. Обратите внимание, что наклон Invert отличается от наклона EGL.

Понимание полной пропускной способности

Это один из самых неправильно понимаемых терминов в гидравлике ливневой канализации. Итак, давайте установим это прямо. Полная пропускная способность — это просто расход (Q), вычисленный по уравнению Мэннинга, при котором наклон S равен наклону обратной стороны трубы и площади поперечного сечения на полной глубине. Это не означает, что трубка не может передавать больше или меньше. Трубы могут проходить Q выше, чем «полная пропускная способность». Как показано на рисунке выше, по этой трубе проходит более высокий поток. Контрольным признаком является то, что наклон EGL больше обратного наклона. Опять же, S в уравнении Мэннинга — это наклон EGL.

Расчет профиля поверхности воды

Теперь, когда мы прошли базовую гидромеханику, пришло время применить эти знания для расчета профилей поверхности воды в типичной ливневой канализации. Нам нужно знать, не срывают ли наши системы крышки люков или пробивают входные отверстия, верно?

Ниже представлен профиль существующей трехлинейной ливневой канализации. Он уже спроектирован, установлены скорости потока и т. д., но для более сильного шторма требуется профиль водной поверхности. Мы будем использовать так называемый метод стандартных шагов.

Мы собираемся рассчитать профиль водной поверхности для этой системы.

По сути, процесс включает 4 шага в указанном порядке, начиная с нисходящего конца и работая вверх по течению, построчно. («Линия» — это отрезок трубы с соединением на ее переднем конце.)

1. Установите начальную высоту энергии (EGL Dn).
2. Расчет энергетического профиля трубы (EGL Up).
3. Рассчитайте потери напора на стыке вверх по течению.
4. Добавьте потерю напора из шага 3 к EGL Up из шага 2. (Это становится начальной энергией (EGL Dn) для следующей восходящей линии.)

Повторяйте шаги 1–4 для каждой строки, пока не дойдете до конца. Звучит довольно просто. Давайте пройдемся по этим шагам один за другим.

Шаг 1 – Установите начальный EGL

Для начальной линии этот шаг довольно прост. Большую часть времени известна поверхность воды ниже по течению, HGL, обычно называемая нижним бьефом (Tw). Стартовый EGL — это просто HGL + Velocity Head (V ² /2g). Здесь вы разбиваете свое уравнение непрерывности, Q = VA, и вычисляете V на основе площади поперечного сечения A потока в трубе.

Если Tw неизвестно, можно с уверенностью принять одно из следующих значений:

1. Нормальная глубина — это глубина, определяемая уравнением Мэннинга, где S и наклон обратной считаются равными. Уравнение Мэннинга можно представить в виде: Qn / 1,49S ^1/2 = AR ^2/3 , где левая часть уравнения представляет собой константу, которую можно вычислить по заданным значениям Q, n и S. На крутых склонах нормальная глубина может быть меньше критической. В этих случаях вместо этого используйте Критическая глубина.
2. Критическая глубина — на этой глубине Энергия (EGL) для вашего конкретного Q минимальна. Другими словами, для всех возможных комбинаций глубины и результирующего скоростного напора это представляет наименьший EGL. Вода не предпочитает находиться на такой глубине, так как она нестабильна и имеет тенденцию быстро перемещаться на большую или меньшую глубину. По этой причине критическая глубина в качестве начального Tw — не лучший выбор.
3. Полная глубина — Предположим, что глубина находится на вершине или вершине трубы. Всегда безопасный и консервативный выбор.

Выше показан начальный EGL в устье, основанный на известной высоте Tw. Для остальных труб определить не так просто. Мы вернемся к этому шагу позже… в конце шага 3.

Шаг 2. Расчет ЭГН для трубы

Здесь мы используем уравнение энергии, но с изюминкой. Мы собираемся добавить потерю головы (HL). То есть потери энергии из-за трения о стенки трубы. Из-за этого мы используем уникальную форму уравнения энергии, полученную из Бернулли, которая включает уравнение Мэннинга.

Где все термины слева от знака равенства относятся к восходящему концу (EGL Up), а справа относятся к нисходящему концу (EGL Dn). HL дается нам Мэннингом как наклон EGL (S) x длина трубы (L), где:

Мы уже знаем EGL Dn из шага 1. Теперь цель состоит в том, чтобы найти EGL Up, используя наше новое уравнение энергии. Здесь он в полной форме с S x L вместо HL.

Где:

n = коэффициент шероховатости Мэннинга n
A = площадь поперечного сечения потока 92/2г. Отсюда и EGL Up. Сравните с EGL Dn + HL. Если они не совпадают в пределах желаемого допуска, например, 0,01 фута, предположение было неверным. Повторите с новым предполагаемым значением Y.

Когда глубина потока меньше полной, используйте среднее значение S (наклон EGL), вычислив его для входного и нижнего концов и усреднив его, Sa = (S1 + S2)/2 .

Ваш ключевой вывод здесь заключается в том, что все дело в EGL, а не в HGL, и знать, что правильный профиль поверхности воды в трубе требует решения уравнения энергии Бернулли.

Должен быть баланс энергии между двумя концами трубы. EGL в точке 1 должен равняться EGL в точке 2 плюс HL из уравнения Мэннинга. Если наклон EGL больше обратного наклона, это говорит о том, что Q больше, чем «Пропускная способность при полном потоке». Если наклон EGL меньше, вы будете знать, что Q ниже допустимой. В последнем случае вам следует подумать об уменьшении размера трубы, если это новая конструкция.

Шаг 3. Расчет потерь в соединении

Расчет потерь напора в соединении вверх по течению может быть более сложным, чем расчет потерь в трубе. Современный анализ предполагает рассмотрение множества компонентов потоков внутри конструкции. Они подробно описаны в HEC-22 и AASHTO и выходят за рамки данной статьи. Эти потери обычно являются функцией скорости. К ним относятся пошаговые вычисления в направлении вверх по течению:

1. Потери на входе – Определяет начальный уровень энергии на основе уравнений управления на входе (водослив и отверстие) или на выходе (частичный и полный поток).

2. Дополнительные потери – вносят коррективы в потери на входе и основаны на уступах (форма нижней части конструкции), углах входящих линий и падающих потоках (потоках, выпадающих из впускных отверстий и входящих трубах, расположенных выше коронка отходящей трубы).

Эти корректировки могут быть положительными или отрицательными. Например, бенчмаркинг имеет тенденцию уменьшать потери энергии, и в этом случае вы можете увидеть уменьшение линии EGL на пересечении. Во всех случаях скорректированный уровень энергии не может быть ниже начального уровня энергии, рассчитанного на шаге 1. Извините!

3. Потери на выходе – Потери на выходе рассчитываются для каждой входной трубы и добавляются к скорректированному EGL на шаге 2. Этот вновь вычисленный уровень энергии используется в качестве начальной энергии (EGL) для входной линии (линий). .

Вместо ручного подсчета потерь здесь более важно представить, что входит в определение потерь на стыках. Помните, что эти потери являются «энергетическими» потерями, а не прямыми изменениями поверхности воды (HGL).

Как вы видите на перекрестке выше, EGL увеличивается по всей конструкции по мере движения вверх по течению. На самом деле их два. Первый удар, с которым вы столкнетесь, связан с потерями на входе и дополнительными потерями (корректировками). Второй подъем — это потеря на выходе, которая, наконец, приводит вас к EGL в верхнем конце перекрестка.

Шаг 4. Установка EGL Dn для входящей линии

Только что вычисленный EGL становится начальным EGL для входящих линий. Все они будут использовать этот один EGL. Именно из этого EGL определяется HGL входящей трубы. А не наоборот! Вы можете наткнуться на некоторую онлайн-литературу, в которой описывается иное. Не поддавайтесь на это. Потому что, если вы это сделаете, вы, скорее всего, увидите падение EGL вверх по течению. Отрицательная потеря энергии наверняка вызовет недоумение у критического рецензента.

HGL является компонентом EGL. Помните, что полная энергия равна потенциальному напору плюс кинетический напор в любой заданной точке. HGL — это EGL минус скоростная головка.

Возвращаясь к изображению выше, вы замечаете, что EGL идет немного другим путем вверх по течению, чем HGL. Взглянув на это, вы можете легко определить, что восходящая труба имеет более высокую скорость, чем исходящая труба. Это верно, потому что он имеет меньшую площадь поперечного сечения. Входная труба 15 дюймов. Исходящий — 18-дюймовый.

Резюме

Вот и все. Базовые навыки и знания о том, как рассчитать профиль зеркала воды для ливневой канализации. Это просто повторение 4-этапного процесса, который начинается на нисходящем конце вашей системы и движется к восходящему концу. Уравнение энергии Бернулли используется для расчета EGL в трубе, а отдельная процедура используется для расчета потерь в соединении.

Весь процесс регулируется линией энергетического уровня (EGL), а не поверхностью воды. Поверхность воды (HGL) является побочным продуктом EGL, т. е. EGL за вычетом скоростного напора.

Когда уравнение энергии не работает

Существуют исключения или особые случаи, когда описанная выше процедура расчета EGL в трубе не работает. Будут времена, когда уравнение энергии не сможет сбалансироваться, независимо от того, сколько испытаний или итераций вы выполните. Это происходит с трубами с крутым уклоном, и глубина ниже по течению является докритической, а фактическая глубина потока вверх по течению является сверхкритической, как показано ниже. Другими словами, HL настолько велико, что уравнение Мэннинга не может все это учесть.

HGL в этом случае не может быть найден нашим традиционным решением, поэтому мы должны принять критическую глубину вверх по течению и возобновить нашу обычную процедуру. (Обратите внимание, что в соответствии с HEC-22 потери в соединении игнорируются, когда достигается критическая глубина.)

Мы не можем перепрыгнуть пространство, разделяющее A и A’. Мы должны пройти через точку B.

Для пояснения рассмотрим эту кривую зависимости энергии от Y, где Y — глубина потока в трубе, а Yc — критическая глубина. E представляет наш EGL. Точка A — это наша глубина вниз по течению, а точка A’ — это глубина вверх по течению, до которой мы пытаемся добраться, как в приведенном выше примере профиля.

Наша глубина потока должна следовать вдоль кривой E vs. Y. Мы не можем перепрыгнуть пространство, разделяющее А и А’. Мы должны пройти через точку B. Но всякий раз, когда поверхность воды проходит через критическую глубину, уравнение энергии неприменимо. Он применим только к ситуациям с постепенно меняющимся потоком, а это быстро изменяющееся состояние потока. Таким образом, мы можем рассчитать EGL только в верхней части критической глубины или в нижней части. Но не то и другое одновременно. Их нужно выполнять отдельно.

Чтобы решить эту проблему, мы предполагаем критическую глубину на верхнем конце. Это относится к профилю Subcritical выше Yc. Далее мы выполняем точную процедуру, как в шаге 2, но в обратном порядке. Расчеты продвигаются от восходящего потока к нисходящему, потому что наша известная Tw теперь находится на верхнем конце, критической глубине. Этот профиль остается ниже линии Yc и называется профилем сверхкритического .

Оставаясь по обе стороны от Yc, мы не нарушаем правило «постепенно изменяющегося» потока. Но теперь у нас два профиля! Какой из них правильный?

У нас действительно есть конфликт между вышестоящим и нижестоящим элементами управления, оба из которых влияют на один и тот же канал.

Управление выше по потоку вызывает сверхкритический поток, тогда как управление ниже по потоку определяет докритический поток. Этот конфликт может быть разрешен только в том случае, если есть какие-то средства для перехода потока от одного режима к другому.

Знакомство с гидравлическим прыжком

Как вы уже узнали, уравнение Мэннинга может учитывать потери энергии из-за трения в трубах, то есть значение n. Но он не может учитывать потери, возникающие при переходе между режимами течения. Экспериментальные данные показывают, что есть способ пройти через этот переход с помощью явления, известного как гидравлический прыжок. Думайте о гидравлических прыжках как о звуковых ударах, когда реактивный самолет преодолевает звуковой барьер. Процесс, часто сопровождающийся сильной турбулентностью и большими потерями энергии. Как только мы пройдем через это, все вернется на круги своя.

Задача состоит в том, чтобы смоделировать эту большую потерю энергии. Поскольку уравнение Мэннинга сошло со сцены, нам нужно использовать другую концепцию объединения этих двух профилей… Импульс .

Ниже по течению и выше по течению
Принцип импульса идеально подходит для определения глубины и местоположения гидравлических прыжков. Думайте об этом как о соревновании между парнями вверх по течению и парнями вниз по течению. Каждая команда пытается вытолкнуть другую из трубы. Конкурс обычно заканчивается ничьей, где-то посередине.

Процедура вычисляет импульс (М) в определенных точках трубы, скажем, через каждые 5 футов. Один для докритического профиля (M1) и один для сверхкритического профиля (M2). Оба в одних и тех же местах охвата. По мере продвижения вниз по трубе эти импульсы сравниваются друг с другом. При М1 > = М2 установлено, что в этой точке должен произойти гидравлический скачок.

Импульс M1 докритического профиля должен быть больше или равен импульсу M2 сверхкритического профиля.

Где:

Q = расход
A = площадь поперечного сечения потока
Y = расстояние по вертикали от поверхности воды до центра тяжести A

Место скачка где-то по длине трубы, когда M1 = M2 .