Защита от наводнений

Журнал  «Проектирование и инженерные изыскания»      №1 2011 стр.55–57

В последние годы нашу планету все чаще сотрясают природные катаклизмы, затрагивая даже те регионы, где ранее подобные явления не встречались. Разрушительные землетрясения, ураганы, наводнения, пожары и цунами ежегодно лишают крыши над головой сотни тысяч людей. Всех их необходимо в кратчайшие сроки обеспечить жильем. (особенно в зимний период).

В подобных ситуациях требуется большое количество средне- и большепролетных быстровозводимых сооружений, способных воспринимать мгновенно-переменные по направлению и силе воздействия нагрузки. Мы должны озаботиться приобретением опыта скоростного развертывания производства и возведения подобных сооружений в экстремальных условиях. Возможно также, что предложенные автором разработки, подвигнут коллег на создание новых конструктивных систем, отвечающих решению задач. Так или иначе, необходимо научиться строить сооружения, способные воспринимать воздействия, числовые значения которых значительно выше ныне принимаемых в расчетах. По мнению автора, бесполезно наращивать армирование жестких железобетонных или увеличение сечения жестких металлических узлов в условиях предполагаемого роста динамических нагрузок. Наиболее соответствовать такой задаче будут не традиционные жесткие, а шарнирные подпружиненные узлы.

Ограждающие конструкции также должны претерпеть качественные изменения: из маломерных штучных - в конструктивно-формообразующие. По всей вероятности, в новых климатических условиях изменится и наш взгляд на архитектуру. Внешний вид сооружений должен будет отвечать новым условиям повышенной агрессивности окружающей среды. Возможно, архитектура приобретет еще большие черты техно-машинерии, а слова Ле Корбюзье  «архитектура - машина для жилья»  будут реально соответствовать ситуации.

В крупнейших Университетах США, Великобритании, Франции, Германии, Японии проводятся исследования экспериментальные разработки и испытания сооружений в условиях ЧС (землетрясений, ураганов и т.д.). Очевидна необходимость в разработке новых строительных технологий и в России.

Понятно, что государства не могут в короткие сроки обеспечить пострадавших от катастроф комфортным жильем традиционного типа. Многие годы люди вынуждены жить в палаточных городках. В некоторых странах к ним добавилась группа людей, не способных оплачивать проживание в городских квартирах, а также беженцы. Возведение же многоэтажных домов в поселках с высокой плотностью жилого фонда связано со значительными материальными затратами, сроками строительства, дорогой инженерной подготовкой территории.

Для ликвидации последствий стихийных бедствий требуется время и огромные финансовые затраты. Создание же быстровозводимых конструкций на свободных территориях жилых поселков с комплектом социальных, бытовых и технических сооружений обеспечит комфортное проживание пострадавших на все время ликвидации ЧС. Для оперативного же решения подобных задач необходимо иметь значительный резерв мобильных быстровозводимых сооружений.

1. ТРАНСФОРМИРУЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ Г.М. ТРУБИЦЫНА

Изобретение относится к трансформируемым самовозводящимся конструкциям. Область применения: производственные и складские помещения, ангары, эллинги, выставочные, торговые, спортивные и другие большепролетные сооружения. Инвентарные самовозводящиеся конструкции могут быть эффективны в зонах ЧС для быстрого возведения укрытий, складов продовольствия, полевых госпиталей.

Сущность разработки заключается в создании конструктивных систем, сохраняющих пространственную устойчивость в любой промежуточной фазе возведения.

Сооружение возводится рядом последовательных операций, включающих три основных этапа:

• подготовка площадки, возведение инвентарных стационарных опор, укладка направляющих, установка привода,подвижных опор, монтажных тяг, стоек, гидросистемы, систем управления, сигнализации и автоматики;
  
  
• монтаж несущих и ограждающих конструкций стен и покрытий в уровне земли, создание плеча тяговому тросу с помощью гидросистемы, транспортировка с помощью лебедки подвижных опор к местам их установки на стационарных опорах;
  
  
• демонтаж гидросистемы, подвижных опор, направляющих, монтажных тяг, систем управления, сигнализации и автоматики.

Достоинство, заключающееся в хороших антисейсмических характеристиках, обеспечивается конструктивными особенностями: конструкция в проектном положении представляет собой покрытие, опирающееся одной стороной на шарнирный треугольник, другой - на шарнирно закрепленную  «качающуюся»  стену (см. принципиальную схему). Монтаж покрытия и стен ведется в уровне земли, что исключает необходимость в башенных кранах, лесах и подмостях (их монтаже, демонтаже, прямом и возвратном транспортировании), т.е. сберегаются ресурсы.

Возможным рынком готовой продукции могут стать крупнейшие города России, требующие реконструкции старых и строительства новых (в том числе и международных) аэропортов. Проект Трансконтинентальной магистрали Европа-Россия-Азия-Америка, а также строительство супермегаполисов на базе семи крупнейших городов России также потребует значительного количества быстровозводимых большепролетных сооружений.

Полносборность большепролетной конструкции из комплекта маломерных деталей заводского изготовления, возведение с помощью специального (для этого метода) малогабаритного оборудования, средств малой механизации и автоматики являются факторами в пользу ее применения в горных и труднодоступных районах, а также удаленных от крупных баз строительной индустрии местах. Высокая скорость возведения обеспечит также экологическую чистоту производства монтажных работ.

Здания, составленные из самовозводящихся секций, будут иметь определенное преимущество и в противопожарном отношении. Потеря устойчивости и возможное обрушение одной из секций (при огневом или ином воздействии) не повлияет на общую устойчивость здания. Восстановление целостности сооружения ограничится лишь заменой поврежденной секции.

Перспективным представляется также использование самовозводящихся конструкций в зонах ЧС при отсутствии электроэнергии для привода возводящих механизмов. Конструкции позволяют использовать ручной привод с полиспастами, либо тяжелую транспортную технику (тягачи, тракторы и пр.).

Безкрановый метод возведения сейсмически устойчивых сооружений будет, вероятно, наиболее оправданным (в соответствии с прогнозом сейсмической активности) на Дальнем Востоке и в Японии.

2. ТРАНСФОРМИРУЕМАЯ (СЕЙСМОСТОЙКАЯ) КОНСТРУКЦИЯ

Особенностью конструкции является ее способность попеременно изменять пролет и высоту сооружения. Это дает возможность выбрать геометрическое сочетание высоты и пролета, в зависимости от изменяющихся технологических требований, не перестраивая само сооружение, а лишь передвигая одну из опор.

Шарнирное соединение покрытия и стен по данной схеме придает сооружению сейсмостойкие свойства. Трансформация конструкции (передвижение опоры) в пользу увеличения пролета, автоматически снижает парусность сооружения, что может быть эффективно использовано при угрозе возрастания ветровой нагрузки.

Конструкция допускает устройство опор в разных уровнях, что позволяет использовать ее на участках с активным рельефом. Шарнирное соединение крыши и стен с возможностью возвратно-поступательного перемещения подвижной опоры позволяет использовать конструкцию над водной поверхностью.

3. САМОВОЗВОДЯЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Особенностью разработки является шарнирное соединение секций свода в цилиндрический свод. В разрезе конструкция представляет собой многошарнирную арку, состоящую из секций-хорд. Концевые секции крепятся к стационарной и подвижным опорам. Возведение свода производятся натяжением тросов, проходящих в нижнем поясе оболочки, что при одной подвижной опоре (с возможностью ее возвратно-поступательного перемещения) позволяет отказаться от затяжки - конструктивного элемента, воспринимающего распор. Подобное достоинство конструкции было бы полезно при создании т.н. "надвижного" саркофага, например ЧАЭС, т.к. не требует создания тяжелых фундаментов глубокого заложения для восприятия распора. Быстровозводимые самовозводящиеся своды могут быть использованы в качестве опалубок (как оставляемых в качестве нижнего пояса, так и разборных) с последующим их обетонированием.

Многошарнирные своды способны воспринимать неравномерно-распределенную и переменную нагрузки (ветер, снег, вулканический пепел, воздушная ударная волна, гидравлический удар и др.).

Создание инвентарных (в т.ч. сборно-разборных) комплектов позволит оперативно строить дамбы для пропуска ливневых и паводковых вод, отказавшись от производства больших объемов земляных работ.

В Великобритании проводятся опыты по созданию устройств для конденсации воды из влагонасыщенного воздуха бризов, муссонов (пресная вода без опреснителей).Использование быстровозводимых оболочек для таких конденсаторов представляется перспективным.

Поскольку четвертый шарнир в большинстве известных строительных систем превращает их в механизм, данные изобретения относятся к механическим устройствам и не подлежат расчету методами строительной механики. Очевидно что тема ближе к "Теории машин и механизмов", хотя по функциональному назначению изделия имеют все признаки строительных объектов.