Стройка под водой – как они это делают? секреты инженерной мысли

Предки

Если так ничтожна современная научная мысль, то древние мастера, которые вручную делали каменные топоры и кремневые наконечники для копий и стрел, добывали огонь с помощью палки – вот они и были настоящими академиками. Древние люди, не имея ничего кроме собственных рук и ума, научились очень хорошо обрабатывать камни.

Прежде чем рассказать, как это всё происходило, надо заметить, что жизнь наших предков была много труднее. В те времена ещё не было накоплено больших знаний. Люди напрягали больше разум, чем полагались на память. В повседневных делах пользовались доступными простыми материалами. А современная «псевдо научная галиматья ученых в мантии и шапочке» (по выражению французского комедиографа XVII века Мольера) не смогла затмить природный ум и смекалку людей.

Всё же, как люди в древности достигали такого совершенства в кладке? Вы когда-нибудь катали из сырого снега большие круглые комки, строили из них крепость или хотя бы снеговика? Что вы при этом делали? Вы клали вниз самые большие комья, а на них ставили поменьше, которые было легче поднимать. А чтобы верхние не падали, вы их чуть-чуть друг к другу притирали, двигая взад и вперед.

Ещё пример. Возьмите и слепите два плотных снежка, которыми дети играют зимой, бросая друг в друга, и потрите их между собой. У вас между комочками получится соединение без зазора. Эту же бесхитростную технологию использовали и древние люди, когда работали с камнями.

Если вы возьмете в руки два камня и попробуете их притереть, как снежки, то у вас, конечно же, ничего не получится. Потому, что камень много прочнее, чем прилагаемое усилие от ваших рук. Но, если же на камни приложить давление в несколько тонн, то процесс тёса и притирки пойдет быстрее. Материал каменных блоков полигональной кладки у инков – мелко-кристаллический известняк (один кубический метр камня весит 2,5-2,9 тонны).

Как строятся коффердамы?

В целом, строительство подобных конструкций делится на несколько этапов. В первую очередь, на нужном участке выполняются геодезические исследования, анализируется рельеф дна и морской грунт. Инженеры оценивают вероятность штормов, учитывают температурные колебания. Когда экспертиза завершится, специалисты приступают к выполнению проектных работ.

Далее согласно проекту в нужном месте забиваются огромные сваи. Положение свай определяет специальная сварная металлоконструкция, которая установлена на дне. Ж\б опоры каркаса закладываются с учетом глубины водоема. На требуемую глубину сваи забиваются в подводный грунт для обеспечения надежной фиксации будущей конструкции после сборки. Никаких ошибок быть не должно: если нарушить технологию или ошибиться в расчетах, то коффердам в будущем может разрушиться под давлением воды!

В нужных местах забиваются сваи

После забивки свай начинается непосредственно сборка коффердама. Последний может быть цельным, собранным заранее, либо состоящим из нескольких частей, которые поочередно опускаются на дно. Погруженная в воду оболочка крепится к бетонным сваям. В конце мощные насосы откачивают из огромного «сундука» воду, после чего можно приступать к целевым работам – строительству моста, ремонту судна, ликвидации нефтяной аварии или прокладке трубопровода.

Коффердамы могут заранее полностью собирать

Когда работы закончатся, конструкцию затопят или демонтируют.

Затопление конструкции после завершения работКоффердамы в строительстве

Коффердамы на данный момент широко используются как в военном, так и в гражданском строительстве. Именно так строился Керченский мост, расширялся Панамский канал, ликвидировались разливы нефти в мексиканском заливе, возводились мосты через реки Гудзон и Огайо…

Реконструкция бетонных сооружений водосливной плотины на Новосибирской ГЭС

Однако это далеко не все! При помощи коффердамов построили несколько подводных отелей и ресторанов!

Плотина Гувера.

На протяжении всей истории цивилизации человек пытался поставить себе на службу силу воды тех рек, возле которых он селился.

В конце 30-х годов XX века очередь на «улучшение» природы встали западные штаты США. Помочь в этом должна была река Колорадо, быстрая и глубокая, которая снабдила бы водой целую систему плотин и каналов. Без этой воды огромные территории в Аризоне, Неваде, Калифорнии, Нью-Мексико, Вайоминге и Юте были малопригодны для земледелия, да и просто для нормальной жизни. Непредсказуемые наводнения чередовались с сильными засухами. Также насущно стояла проблема электроэнергии, которой катастрофически не хватало в этом слабоосвоенном районе. Несмотря на Великую Депрессию, которая буквально парализовала мировую экономику, в 1931 году обуздание Колорадо началось. Пять тысяч человек вместе с семьями, со всех концов Соединённых Штатов переселялись сюда, ведь несмотря на очень скромные заработки и тяжелейшие условия труда и жизни здесь была работа, с которой в стране были большие проблемы. Место для строительства было выбрано исключительно удачно – Чёрный каньон, узкий и глубокий, на границе между Аризоной и Невадой. Для отвода вод Колорадо в стенах каньона чуть выше по течению были пробиты четыре туннеля. Затем рабочие с помощью специального снаряжения чистили стены каньона от камней. Только после этого приступили к основному этапу строительства. За два года круглосуточной работы в плотину было уложено 3360 тыс. кубометров бетона. В итоге, высота плотины получилась равной 221 метру, длина – 379 метрам, а толщина у основания – 200 метрам! Искусственное озеро Мид, образовавшееся в результате строительства, стало самым большим водохранилищем в США, вмещающим 37 миллиардов кубометров воды. Длина озера – 185 километров, а глубина без малого двести метров. Семнадцать генераторов плотины Гувера в состоянии вырабатывать более 2000 мегаватт электроэнергии для соседних штатов.

Но не только и не столько из-за своих размеров является плотина Гувера подлинным инженерным шедевром. Поражает система управления этим грандиозным сооружением. Инженеры, наблюдающие за работой плотины Гувера, могут контролировать сток Колорадо, что позволяет полностью исключить вероятность наводнения ниже по течению реки. Раньше подобные наводнения регулярно губили посевы на прибрежных фермах. С помощью электроники удалось добиться того, чтобы нагрузка на каждый из семнадцати генераторов зависела от электропотребления и корректировалась… каждые две секунды! Также центр управления плотины Гувера регулирует уровень воды, а следовательно и выработку электроэнергии на плотинах Дэйвис-Дам и Паркер-Дам, расположенных ниже по течению. При расчёте потоков, проходящих через плотину Гувера, учитывается потребность в воде на всём протяжении Колорадо вниз от электростанции, а это расстояние вода проходит более, чем за пять дней! И пусть размеры плотины давно уже не рекордные, она всё равно остаётся подлинным достижением человеческого гения.

Останкинская телебашня.

К середине 50-х годов XX века стало ясно, что знаменитая Шаболовская радиопередающая станция, верно прослужившая стране более 30 лет, морально и технически устарела. Радио медленно, но верно уступало дорогу телевидению, а башня на Шаболовке была слишком низкой для передачи качественного телесигнала на значительные расстояния. Кроме того, на инженерных сооружениях Шаболовки было просто невозможно разместить современную электронную «начинку». И вот, во второй половине 50-х годов Совет Министров СССР ставит перед инженерами, архитекторами, геодезистами, строителями сложную и интересную задачу – спроектировать и построить новую радиопередающую станцию, оснащённую по последнему слову техники и являющуюся украшением столицы государства.

В марте 1959 года было найдено место для строительной площадки – в Останкино. Проект будущей телевизионной башни не был ещё готов, когда в июле 1960 года в Останкино начались работы по заливке фундамента. А 22 марта 1963 года был окончательно утверждён проект башни, разработанный сотрудниками Центрального научно-исследовательского института экспериментального проектирования (ЦНИИЭП). Главным конструктором проекта был Николай Васильевич Никитин.

Высота Останкинской башни должна была равняться 520 метрам, более полукилометра, поэтому главной проблемой, которую пришлось решать проектировщикам, стала проблема устойчивости сооружения. Башня такой высоты неизбежно будет раскачиваться на ветру. Расчёты показывали, что при сильном ветре вершина башни может отклоняться более чем на 12 метров. Казалось бы, наилучшим решением стало бы максимальное увеличение, как площади основания башни, так и глубины подведённого под неё фундамента. Но проектировщики нашли гораздо более изящное, более простое, а следовательно и более дешёвое решение. В итоге было решено сделать толщину фундамента всего 3,5 метра, что для башни таких размеров является просто ничтожной величиной. Оригинальность решения заключалась в том, что сведённые конусом 10 ног-опор Останкинской телебашни должны были играть роль наземной части фундамента. Диаметр окружности, образованной основаниями опор, тоже очень мал и составляет всего 60 метров. Центр тяжести сооружения архитекторы предусмотрели на высоте в 110 метров, и он никогда не выйдет за пределы этих 60 метров. Для большей прочности сверху донизу натянуты 150 стальных тросов, которые сжимают башню с силой в десять с половиной тысяч тонн. В целом, проект был так удачен, что даже сильный пожар 2000 года не повлиял на устойчивость башни.

Самой сложной операцией стал подъём 150-метровой антенны, которая увенчала башню в феврале 1967 года. Первая очередь строительства была завершена в ноябре 1967 года и Останкинская телебашня начала своё вещание. В течение двух месяцев, пока все московские приёмные антенны не были переориентированы на новый передатчик, сигнал шёл одновременно из Останкино и с Шаболовки. А строительство всё продолжалось… Вводилось в строй новое оборудование, началась передача цветного изображения. Акт о государственной приёмке второй очереди строительства был подписан 26 декабря 1968 года. Открылся знаменитый ресторан «Седьмое небо», три этажа которого вращаются на высоте 330 метров со скоростью 1–3 метра в час. Создатели Останкинской телебашни были награждены высокими правительственными наградами.

За последние 40 лет Останкинская телебашня неоднократно «подрастала» за счёт увеличения длинны антенны, и в настоящее время её высота равна 562 метрам. И хотя в настоящее время она не является самым высоким зданием в мире, башня всё равно остаётся одним из выдающихся произведений инженерной мысли.

Конструктивные особенности Эресуннского моста

Ежедневно Эресуннский мост пересекает почти 100 000 различных транспортных средств. Он входит в Топ-3 самых протяженных переправ Европы.

Общие сведения

Эресуннский мост является вантовым. Каждые 140 м его поддерживают мощные бетонные опоры, а створ центрального судоходного пролета образуют две пары пилонов высотой 204 м. От них к дорожному полотну идут стальные тросы, принимающие на себя большую часть статических и динамических нагрузок.

Протяженность моста по частям (от Швеции к Дании):

• Надводная часть — 7 845 м.
• Наземная часть на острове Пеберхольм — 4 055 м.
• Тоннель (подводная часть) — 4 050 м.
• Наземная часть на полуострове Каструп — 430 м.

В Дании мост «выходит» в восточной части Копенгагена и находится недалеко от аэропорта.

Эресуннский мост между Данией и Швецией в цифрах:

• вес — 82 000 т;
• максимально допустимая нагрузка — 13 602 т;
• высота судоходного пролета — 57 м;
• ширина — 24 м.

Стоимость проекта Эресуннского моста составила около 4 миллиардов евро! Окупить себя он должен примерно к 2035 году.

Остров Пеберхольм

Искусственный остров Пеберхольм имеет длину чуть больше 4 км и ширину около 500 м. Строительным материалом для него послужили обломки скальных пород и грунт, добытые со дна пролива.

За годы существования моста на этом рукотворном острове уже сформировалась своя экосистема. Здесь с успехом прижилось больше 500 видов растений, а также появились мелкие грызуны, три десятка различных птиц.

Ученые прикладывают немало усилий по поддержанию и изучению местной флоры и фауны. Раз в год биологи имеют право посетить Пеберхольм и выйти за пределы Эресуннского моста. Остальным людям это категорически запрещено.

Тоннель Drogden

Длина подводного тоннеля — 3 510 м, еще по 270 м занимают мостовые подходы. Для его строительства в канал на дне пролива опустили 20 отдельных секций весом 55 000 тонн каждая.

Тоннель состоит из 5 «труб»: две — для автотранспорта, еще две — для ж/д транспорта и одна — для чрезвычайных ситуаций.

Проехать по Эресуннскому мосту от одного берега до другого можно всего за 50 минут на машине и за 25 минут на скоростном поезде. Но за проезд придется заплатить независимо от вида транспорта, будь то велосипед, автобус или грузовик. Именно за счет этих средств окупается строительство переправы и поддерживается ее рабочее состояние.

Варианты дизайна домов, которые на воде

Итак, как построить дом на воде? Огромный рост популярности таких построек стимулировал интерес архитекторов, а еще дизайнеров к разработке конструкций этого вида. В сети можно отыскать множество фото особых домов на воде на любую сумму и вкус. В галерее есть обычные незамысловатые постройки для сезонного проживания, а также отдыха.

Вы сможете увидеть в них даже оригинальные полноценные дома, которые могут обеспечивать комфортабельное проживания для семьи. Огромный плавучий домик может стать отличным местом для отдыха. Многообразие вариантов дает возможность всем делать отличный выбор. Фото домов, построенных на воде, можно применять в роли основы, сделать планировку на свой вкус, а еще обустраивать дополнительные архитектурные элементы.

Плавучие домики:

• Могут быть выполнены во всех стилях.
• Они включают от 2 до 6 полноценных комнат.
• Могут быть одноуровневыми и двухуровневыми.
• Можно оборудовать их террасами открытого вида, кровельными палубами и пр.

На фото представлен двухэтажный плавучий дом. У владельца такого дома есть возможность отражать в проекте все личные пожелания и требования.

Строительство коробки частного дома

Любая литература с учетом выбранного материала, предусматривает основные этапы строительства дома из бруса, кирпича или пеноблока.

Возведение фундамента

Сначала определяют из чего будет сделан фундамент. Обычно применяют блоки или осуществляют заливку бетоном. Толщина определяется в зависимости от высоты цоколя и наличия подвала. Поэтому, если есть подвал и высокий цоколь, толщина фундамента будет больше. Фундамент из блоков делают в случае, когда предполагается строительство дома из кирпича или другого тяжелого материала. Также его возводят при строительстве малоэтажных домов. Чтобы заложить такой фундамент требуется серьезная строительная техника, но возводится он за короткое время.

Монолитный фундамент заливается из смеси из гравия, щебня, цемента и прутьев арматуры. Такой фундамент считается более дешевым, а его заливка не требует много времени и большого количества специальной строительной техники.

Когда определено, из чего планируется возводить основание дома, осуществляется расчет самого фундамента. Полученная цифра зависит от площади строения. Учитывая этот показатель, производятся расчеты количества материалов для строительства. Под тяжестью готовой конструкции произойдет усадка земли, поэтому нужно произвести ее расчет и только после этого возводить фундамент, учитывая сопротивление почв под строением.

Цоколь и перекрытия

Возведение цоколя необходимо для того, чтобы создать своеобразный буфер. Он предохраняет нижнюю часть стен от перепадов температур, влаги и прочих климатических особенностей региона. Если цоколь не возвести, то стены очень быстро разрушатся, ведь материалы, используемые для их строительства, не выдержат перепадов температуры и излишней влаги. Часто, при строительстве дома, цоколь строят из красного кирпича. Возводя цоколь, на уровне земли нужно проложить гидроизоляцию, например, при помощи рубероида. Если этого не сделать, то могут возникнуть проблемы, в результате которых влага из земли будет подыматься вверх по кирпичу и в доме будет сыро. Также стоить сделать проходы в дом, гараж и огород с учетом проекта.

Перекрытие дома может быть деревянным или бетонным. Укладка балок осуществляется примерно через 1 метр, чтобы это не мешало вести остальные работы. Балки укладываются не только на цоколь, но и на остальные уровни дома.

Распространенные ошибки на этом этапе допускаются, когда в процессе строительства применяют деревянные балки и сразу застилают перекрытие нормальными досками. Этого делать не следует, так как при последующем использовании цементного раствора перекрытие просто зальется им, в результате, придется заново его перестилать.

Поднятие стен

Перед началом работ понадобится выбор и правильный расчет материала для стен. Самыми распространенными считаются:

• кирпич;
• пенобетонные блоки;
• керамзитобетонные блоки;
• бревна;
• брус;
• дерево;
• каркасная технология.

В последнее время начали набирать популярность быстровозводимые дома (щитовые и каркасные, из сип-панелей или из пенобетона). Изготавливают сборные дома на заводах по канадской или иным технологиям. Они разработаны с учетом всех требований теплосбережения, пожарной безопасности и экологичности.

Возведение крыши

После возведения стен, можно приступать к следующему этапу строительства — крыше. В роли основного материла здесь выступает брус, используемый для изготовления стропил и каркаса мансардного этажа, а также для обрешетки, которая устанавливается поперек стропил. При этом, между решеткой и стропилами должна быть уложена пароизоляционная ткань для вентиляции кровли. Иначе, при перепадах температуры на кровле внутри может образоваться иней, а в период потепления увеличивается уровень влажности. Если для кровли это не так опасно, то на деревянные элементы это может пагубно сказаться. Если при строительстве крышу делать из мягкой кровли, то поверх пароизоляционной ткани укладывают специальные влагостойкие плиты.

Когда каркас готов, можно накрывать крышу. Для этого подойдет мягкая кровля, профлист, металлочерепица и ондулин. Мягкая кровля может использоваться для покрытия крыш любой сложности. Она отличается легкостью, прекрасным внешним видом, поглощает шум в отличие от профлиста и металлочерепицы.

Вы планируете самостоятельно строить дом или нанимать бригаду?

Сам

Бригада

3D печать пластиковых изделий с возможностью самовосстановления

Примерно 10 лет назад в массовое производство поступили 3D принтеры, на которых можно печатать буквально все, и единственное ограничение — это размер самого устройства. На 3D принтерах печатали даже дома из пластика.

В конце 2021 года ученые из Университета Нового Южного Уэльса представили миру 3D принтер, печатающий изделия из пластика, который может восстанавливаться при комнатной температуре, используя для этого только свет. Все дело в добавлении специального порошка к жидкому пластику, используемому в процессе печати.

Ученые заявляют, что достаточно просто посветить светодиодной лампой на напечатанный пластик в течение часа, чтобы вызвать реакцию сплавления двух сломанных частей. Причем после ремонта, в отличие от использования простого клея, отремонтированное место будет еще прочнее, чем до повреждения. В теории это поможет сократить количество пластиковых отходов, ведь процесс ремонта станет простым и не требующим дополнительных затрат.

Стратегические запасы

Для выживания, прежде всего, необходима питьевая вода. Ее норма на человека составляет 2-3 л. в день. На семью ее необходимо запасти минимум 300 литров. Также пригодятся консервы длительного хранения и крупы. Последние нужно содержать так, чтобы к ним раньше вас не добрались грызуны и насекомые. Оптимально если вы владеете навыками сушки и вяления мяса, чтобы, к примеру, сделать такой продукт как пеммикан (брикетик, состоящий из измeльчённoгo cушeнoгo мяca, caлa, cпeций и cуxoфpуктoв), который может храниться в течение 6 месяцев.

Обязательно заготовить аптечку первой помощи, включив в нее:

• антисептики;
• жаропонижающие средства;
• обезболивающие препараты;
• антибиотики широкого спектра;
• средства против диареи;
• противорвотные препараты;
• пластырь;
• бинт;
• йод;
• марлевые повязки;
• грелку;
• ножницы.

Этот список расширяется, исходя из состояния здоровья домочадцев. В него могут быть включены сердечные препараты, инсулин и другие жизненно важные при хронических заболеваниях лекарства.

В бомбоубежище нужно собрать защитные средства для разведывательной вылазки: карту, противогазы, ОЗК, фонари. Для последних необходимо запастись батарейками.

Возможные дизайны для плавучих домов

В подавляющем большинстве сейчас разработкой домов на воде занимаются именно профессиональные дизайнеры и архитекторы. Они помогают создать лаконичный внешний вид и удобный интерьер. Предлагаем изучить несколько популярных вариантов дизайнов, которые уже изготовлены и активно эксплуатируются в разных странах. Каждому из таких сооружений дают официальное название.

Освещение в плавучем доме можно с помощью солнечных батарейИсточник archidom.ru

Прага, Port X

Плавучий дом, который не особо привлекает внимание. Весь экстерьер открывается со стороны реки

Дом оснащен панорамными окнами. В них хорошо виден весь пейзаж водоема и противоположного берега. Установлено строение на лодочном причале. Его решили сдавать для отдыхающих в летний сезон. Все остальное время дом стоит в качестве выставочного объекта.

Великобритания, The Exbury Egg

Данная конструкция — изобретение Стива Тернера — известного художника. Выяснилось, что он поставил себе такое здание для работы, чтобы уединиться и писать картины. Спустя время после построения Тернер стал путешествовать на сооружении по реке. Он записывал, как сильно изменялся ландшафт.

Амстердам, Watervilla de Omval

Плавучие дома здесь пользуются большим спросом, только строительство разрешается проводить лишь в том случае, если высота здания не будет превышать 3 метра над уровнем моря. Одним из таких и является предложенная модель. Строение возведено в два этажа, на нулевом располагаются гостиная, спальня, кухня. Пространство под водой использовано для организации санузла.

Кальмар, Villa Näckros

Этот дом спроектирован специально для индивидуального клиента. В дальнейшем строение превратилось в огромную организацию, которая специализируется на возведении именно таких типов строений. Конструкция получилась довольно увесистой, ее масса — 165 тонн. Поэтому здание достаточно устойчивое и не подвергается качке во время шторма.

Дизайн интерьера небольшой комнаты в плавучем домеИсточник eastlakehouseboat.com

Индия, Butt’s Clermont Houseboats

Этот дом располагается на озере Дал, здесь присутствует большое количество шикарных сооружений на плаву. Все жилища по внешнему виду напоминают индийские лодки. Теперь подобные строения не только используются в качестве жилого дома, но и их используют под магазины, сады, выставочные здания. Нередко здесь останавливаются знаменитости на время отдыха.

Гамбург, Traumfänger

Данный дом был построен на канале Эйльбек и введен в эксплуатацию в 2010 году. В 2011 сооружение получило награду за то, что сочетает в себе и оригинальный дизайн и все необходимые условия для проживания. Соответственно. Столь продуманная конструкция позволяет проживать здесь круглый год.

Древнеримская архитектура

Две тысячи лет спустя их мосты, дороги, здания и акведуки все еще стоят, тогда как правительства сегодняшних супердержав тратят триллионы долларов на инфраструктуру для ремонта или замены сооружений, не продержавшихся и ста лет.

Возьмем для примера Алькантарский арочный мост в Испании, построенный между 104 и 106 годами нашей эры и поврежденный только войной…

… или римский акведук Пон-дю-Гар, Франция, построенный незадолго до христианской эры и внесенный в список всемирного наследия ЮНЕСКО.

Как вообще люди строили огромные соборы тысячу лет назад? Как смогли совершить такой подвиг без использования современных кранов, лифтов и прочей техники?

Взгляните на Солсберийский собор в Англии, построенный в 1220–1320 годах. 135 м в длину, башня высотой почти 69 м, а вершина шпиля в 123 метрах от земли! Потрясающе!

А как насчет аркбутанов, поддерживающих высокие каменные стены? Грандиозные инженерные достижения даже для современного мира, тем более для средних веков! — June Williams