Способ возведения купола над водоемом Советский патент 1993 года по МПК E04H15/20 

Игобретенкг; относится к области стро- 1пельстиа i-i может применяться для устрой- сг(зз премсм;ных укрытий, складов, холодильников, катков, газохранилищ и т.п.

Цель изобретения - снижение стоимости строительства путем использования формования льда давлением воздуха.

На фиг. 1 приведена схема возводимого купола; фиг. 2 поясняет выкладки.

Способ основан на свойстве льда пла- Ci / -iecKM деформироваться под нагрузкой и заключается в накачивании воздуха под определенным дзвмением под ледяной покров замерзшего аодоема 1. Под действием воздушной нагрузки ледяная пластинз 2 проги- б.-зетсл rjpepx и принимает форму Бозмоментмой оболочки.

Ппгрейьое для возведения купола дав- г,. воздуха определяется условием воз- . нокеппг; is оболочке напряжений те1;у1 С Сти яь.пз.

Сила, с которой воздух действует на

круглую пластину Yp Дрл R2.

(1)

Здесь Др - давление воздуха под пластиной, избыточное по отношению к атмосферному; R - радиус пластины.

По периметру оболочки возникает погонное радиальное натяжение Т. Суммарная вертикальная составляющая этого натяжения

Yr 2 .RTsin o ,(2) где ро - краевой угол наклона касательной к линии меридионального сечения оболочки (фиг. 1).

Условие равновесия оболочки

YP-YT-G 0.(3)

Здесь

G vdjr.R - вес оболочки,(4)

у - удельный вес льда. 6 - начальная толщина оболочки.

Подставив (1), (2), (4) п (3), получим:

Д p 2Tsln po /R + уд.. (5) Нормальные напряжения в оболочке по ее периметру будут

откуда

.(6) Подставив (6) в (5), получим Ap(2asin,/R+y)a. (7) Чтобы лед потек, надо нагрузить его так чтобы в нем развились нормальные на- пряжения )кгс/см2.

Подставив в: (7) а 0твк, получим следующую формулу для формовочного давле- ния, котороенеобходимоподдерживать под куполом во время его возведения:

Д Рформ : {2 Отек/а.+ У ) 5 г(8)

где a R/sin#)b .

Форму оболочки с достаточной точностью можно считать сферической. Тогда, согласно фиг. 2, с рЈК a -h), откуда )/2Ь Подставив это в выражение (8), исключим из него (fa .введя прогиб (высоту) оболочки h:

. Ј РфоРм 4Н « /(R2+h2)+Hd . (9)

Эту форму легко обобщить на случай оболочки произвольной формы в плане (эллиптической, квадратной). Для этого в (9) достаточно положить я, где S - площадь оболочки в плане: ДРформ44п №ек /{S/Я (10)

Меньшее давление не обеспечивает пластических деформаций, а большее может привести к .хрупкому разрушению : льда. , .:- . ;. ... , . .,.-.- .. -

После возведения купола под ним поддерживается эксплуатационное давление Д Рэксп, уравновешивающее вес оболочки: Д.РЭ КСЯ - . Чтобы ледяная пластина была не монокрйсталлической, а поликристалди- ческой и обладала текучестью во всех направлениях, в водоем перед замерзанием в нем воды может быть добавлен снег или мелко битый лед. В этом случае деформации ледяной оболочки значительно возрастают (за счет подвижки льда во всех направлениях) и купол можно возвести большей высоты

и за меньшее время, чем без добавления в воду снега и льда.

После возведения купола вода из водоемалибо откачивается, либо снова покрывается ледяной коркой, образующей ледяной пол сооружения.

Возведенный купол для надежности может быть упрочен арматурой. Например, к нему можно приморозить металлическую

0 сетку или деревянные планки.

Если засыпать купол древесной стружкой, его можно сохранить и на лето как холодильник,

Ф о р м у л а и з о б р ете р и я

5 1. Способ возведения купола над водоемом, включающий накачивание между размещенным на поверхности воды слоем твердеющего материала и поверхностью воды газа под давлением до образования не0 обходимой высоты оболочки, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения эксплуатационных возможностей за счет увеличения перекрываемой площади и использования природного материала, в каче5

0

стве слоя твердеющего материала использован ледяной покров замерзшего водоема, при этом воздух накачивают под давлением

4hoveK

Д Рформ- (+ у)д ,

где S - площадь купола в плане; h - высота купола; у-удельный вес льда;

n .. .. толщина ледяного покрова водо- . -ема:; . : ;.;.. ..

Отек -нормальноенапряжение, вызывающее текучесть льда.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я д тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счёт увеличения текучести льда, в воду перед ее замерзанием добавляют снег или битый лед.

3. Способ по п.2 или 3, О тли ч а ю- g щ и и с я тем, что, с целью упрочнения купола, после его возведения на него намораживают арматуру,

Фиг .а