Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения
DEVICE OF THE ENCLOSING MODULAR STRUCTURE OF THE HYDRAULIC STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства морских гидротехнических сооружений, а именно к строительству искусственных островов в различных климатических условиях, размещенных как на удалении от берега, так и в прибрежной зоне.
Из уровня техники известен опорный блок морской стационарной платформы (см. патент РФ №2259445 С1, МПК Е02В 17/00, 27.08.2005), состоящий из последовательно соединенных сборочных элементов с образованием плоских конструкций - панелей и диафрагм, жестко соединенных друг с другом с помощью трубных вставок и трубных звеньев с образованием пространственной решетчатой конструкции.
Недостатком известной конструкции является недостаточная жесткость конструкции, отсутствие противоледовой защиты, а также сложность сборки.
Задачей, на решение которой направлено изобретение является:
- снижение трудоемкости сборки модулей в открытом море, с возможностью проведения сборки каждого отдельного модуля на суше и дальнейшей транспортировки его к месту установки;
- снижение времени строительства ограждающих сооружений искусственных островов в открытом море;
- прочность и надежность устройства;
- устойчивость к различным внешним нагрузкам (внешним условиям), особенно в открытых акваториях и условиях крайнего севера.
Техническим результатом заявляемого изобретения является: создание прочной и устойчивой конструкции, предназначенной для использования в любых климатических условиях, обеспечивающей безопасность, а также снижение трудоемкости и продолжительности сборки ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения в условиях открытого моря, а также уменьшение количества сборочных операций за счет снижения количества соединяемых деталей.
Технический результат достигается тем, что устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, содержащее опорные модули в виде треугольных пространственных металлических ферм, установленных на опорных сваях, при этом каждый опорный модуль выполнен из трубчатых элементов жестко соединенных друг с другом в узлах с помощью сварки с образованием пространственной решетчатой конструкции. При этом, каждый отдельный опорный модуль выполнен из прогонов, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля, стоек, расположенных перпендикулярно прогонам, раскосов, наклонных к прогонам и соединяющих узлы пересечения прогонов и стоек, при этом на одной из граней модульной конструкции установлено покрытие, выполненное из двутавров.
Кроме того, двутавры установлены с наклоном 60 градусов к горизонту, относительно их продольной оси.
Кроме того, треугольная пространственная ферма выполнена с углом наклона плоскостей, образованных прогонами и раскосами, друг к другу, равным 60 градусов.
Кроме того, каждый опорный модуль снабжен двумя рядами свай, закрепленных при помощи направляющих гильз, к прогонам фермы.
Выполнение каждого отдельного опорного модуля из прогонов, расположенных горизонтально по всей длине опорного модуля, стоек, расположенных перпендикулярно прогонам, раскосов, наклонных к прогонам и соединяющих узлы пересечения прогонов и стоек, образующих треугольную пространственную ферму, позволяет повысить жесткость ограждающей модульной конструкции.
Треугольная пространственная ферма ограждающей модульной конструкции выполнена с углом между прогонами и раскосами составляющим 60 градусов. Такое расположение позволяет существенно снизить внешние нагрузки (волновые, ледовые) на ограждающую конструкцию.
Наличие раскосов в конструкции устройства, увеличивает общую жесткость конструкции.
Использование свай, позволяет выровнять устанавливаемые модули относительно друг друга и повысить общую устойчивость сооружения.
Расположение на внешней грани модульной конструкции покрытия, выполненное из двутавров, установленного с наклоном 60 градусов к горизонту относительно своей продольной оси, позволяет обеспечить прочность конструкции и защиты от внешнего воздействия, а в частности от ледовой нагрузки.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 - общий вид устройства в целом:
Фиг. 2 - вид отдельного опорного модуля ограждающей конструкции, без покрытия;
Фиг. 3 - разрез А-А (угловое соединение модулей).
Устройство ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, состоит из собранных в единую конструкцию опорных модулей 1, выполненных в виде пространственных треугольных металлических ферм (фиг.1). В частном случае реализации изобретения, ограждающая модульная конструкция образует замкнутый контур. В иных случаях, изобретение может быть реализовано ограждающей дамбы.
Все элементы жестко соединены друг с другом в узлах сваркой с образованием пространственной решетчатой конструкции - металлической фермы, следующим образом.
Каждый опорный модуль 1 представляет собой треугольную пространственную ферму, собранную из труб 2 (фиг. 2).
Треугольная пространственная ферма собрана из прогонов 3, расположенных горизонтально, по всей длине модуля 1, стоек 4, расположенных перпендикулярно прогонам 3 и раскосов 5, наклонных к прогонам 3 и соединяющих узлы пересечения прогонов 3 и стоек 4. При этом угол наклона плоскостей, образованных прогонами и раскосами, друг к другу, равен 60 градусов.
Все элементы пространственной треугольной фермы выполнены из труб различных диаметров. Места соединения труб (узлы) жестко сварены друг с другом.
На внешней (со стороны нагрузки) грани пространственной треугольной фермы расположено сплошное покрытие из двутавров 6, сваренных друг с другом и жестко присоединенное к ферме с помощью хомутов (на фиг. не показаны), и установленных с наклоном 60 градусов к горизонту, относительно своей продольной оси.
Для обеспечения устойчивости ограждающей модульной конструкции, каждый опорный модуль 1 фиксируется двумя рядами свай 7, 8, закрепленных через направляющую гильзу к верхнему и нижнему поясу металлической фермы.
Два прогона 3, горизонтально расположенных по всей длине модуля 1 и параллельно друг другу, образуют нижний пояс металлической фермы. Между ними закреплен плоский перфорированный металлический лист 9, позволяющий увеличить общий вес конструкции.
Прогон 3, расположенный в вершине треугольной пространственной фермы, образует верхний пояс.
Первый ряд свай 7 - внешний. Сваи 7 выполнены в виде металлических труб, закрепленных к нижнему поясу металлической фермы при помощи направляющих гильз 10. Количество закрепленных свай, в частном случае реализации изобретения, выбирают равным 3.
Второй ряд свай 8 - внутренний. Сваи 8 выполнены в виде металлических труб, проходят через (сквозь) перфорированный металлический лист 9 и закреплены на верхнем поясе металлической фермы, при помощи направляющих гильз 11 и образуют внутренний ряд свай.
Угловые модули 12 в устройстве ограждающей модульной конструкции гидротехнического сооружения, соединены с основными опорными модулями 1 следующим образом (фиг. 3).
Боковые стыковочные грани 13 основного опорного модуля 1 и боковые стыковочные грани 14 угловых секций, установлены друг относительно друга, под углом 45 градусов. Для обеспечения грунтонепроницаемости в углах сооружения металлической фермы, прогоны, расположенные на внешней грани модульной конструкции, выполнены длиннее, чем общая длина сплошного внешнего покрытия из двутавров.
Дополнительно, ограждающая модульная конструкция гидротехнического сооружения содержит монолитное (железобетонное) покрытие толщиной, в частном случае реализации, 1 м по всему периметру, предназначенное для защиты грунтовой засыпки искусственного острова от воздействия волнового заплеска и наползания льдов. Плиты выполняются из бетона, уложенных на грунтовое основание.
Устройство работает следующим образом.
Основным назначением устройства является снижение сроков строительства ограждающих конструкций при строительстве искусственных островов, расположенных на открытых акваториях морей, особенной для арктической зоны, где время безледного режима чрезвычайно мало.
Ограждающая конструкция собирается из отдельных модулей 1, представляющих из себя треугольную пространственную ферму с углом наклона плоскостей друг к другу равным 60 градусов. Такое расположение граней позволяет существенно снизить внешние нагрузки (волновые, ледовые) на ограждающую конструкцию.
Диаметры труб выбирают исходя из размеров пространственной треугольной фермы и величин нагрузок, воздействующих на ограждающее сооружение.
Фермы изготавливаются на берегу в количестве, достаточном для строительства ограждающей конструкции острова, и в готовом виде доставляются к месту установки.
Фермы устанавливаются плавкранами и закрепляются на месте установки сваями 8, 9. Сваи 8, расположенные на внешней стороне увеличивают устойчивость конструкции. Внутренний ряд свай позволяет выравнивать модульную конструкцию.
Использование модульных сборных элементов при создании ограждающей конструкции искусственного острова позволяет выполнить эти работы в короткий безледный период.