Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Стройка под водой

Первые роботы в истории

Если верить историческим данным, первые роботы в мире были созданы примерно в 300 году до нашей эры. Тогда, на маяке египетского острова Фарос, были установлены две огромные фигуры в виде женщин. В дневное время они хорошо освещались сами по себе, а ночью загорались искусственным светом.

Время от времени они поворачивались и били в колокол, а ночью издавали громкие звуки. И все это делалось для того, чтобы прибывающие корабли вовремя узнавали о приближении к берегу и готовились к остановке. Ведь иногда, при возникновении тумана или кромешной ночи, берег можно было и не заметить. И этих женщин вполне можно назвать роботами, ведь их действия точно соответствуют значению слова «робот».

Маяк на острове Фарос

Сооружение опор моста через реку Губерля

Впервые пустотелые предварительно напряженные опоры высотой 10.8 м были применены на мосту через р. Губерля. Опору собирали из пустотелых коробчатых блоков, располагая напрягаемую арматуру в закрытых каналах, заполненных цементным раствором.

Конструкция и технология сооружения пустотелых предварительно напряженных сборных железобетонных опор были усовершенствованы на строительстве железнодорожного моста через р. Береш с пролетами по 22.9 м. Нижнюю, цокольную, часть опор в пределах колебания горизонта воды выполнили из монолитного бетона. Сборную часть опоры высотой 18,76 м собирали из 19 блоков четырех типов весом от 6,25 до 11 т.

Основные блоки имели пустотелую коробчатую конструкцию с открытыми вертикальными каналами, в которые пропускали 14 пучков из 38 высокопрочных проволок. Применение сборной предварительно напряженной конструкции опор позволило значительно сократить объемы бетонных работ. Объем бетона сборной части одной опоры составлял 63 м3, а объем монолитной опоры такой же высоты — 232 м3. Пять сборных опор этого моста были сооружены за два месяца.

Бриарский мост-канал

Акведук в Бриаре является одним из старейших во Франции. Многие современные каналы были построены по его аналогии. Это гидротехническое сооружение связало между собой реки Сену и Луару. У Бриарского моста-канала очень солидная длина – 56 км при глубине 1,8 м. Строить его начали ещё в далёком 1604 году, а закончили в 1642 году. Канал стал частью системы, соединяющей с бассейном Роны, после того как были построены Центральный и боковой Луарский канал. Идея построения канала принадлежала герцогу Сюлли, а Генрих IV его поддерживал. Основной задачей канала на тот момент было стремление активизировать торговлю зерновыми, чтобы ослабить проблему нехватки хлеба в регионе. На строительстве канала использовался труд 6-12 тыс. человек.
Технический прогресс в мире заставил в 1890-1896 годах построить через Луару ещё один великолепный водный мост, собранный из стальных конструкций. Он долгое время был самым длинным на континенте – 662 метра при ширине 11,5 м. Акведук опирается на могучие каменные опоры.
С обеих сторон водного моста построено по обелиску с пилястрами, на которых изображены важнейшие французские города. Сверху их украшают красивые фонари, а внизу виден нос корабля. Такие же чугунные фонари распределены по всей длине канала. Когда кто-то плывёт по этому каналу на лодке, то у него возникает ощущение, что он находится в русле крупной реки.

Инсталляция для унитаза своими руками

   Металлическая конструкция со специальными приспособлениями, предназначенная для закрепления сантехнического оборудования, называется инсталляцией. Используется она для монтажа биде, раковин, а также унитазов. Сантехника, прикрепленная к стене, помогает сэкономить свободное место и создать ощущение легкости. Кроме того, монтаж инсталляции помогает спрятать все коммуникации и трубы, которые располагаются в стене, позволяя добиться привлекательного внешнего вида комнаты и гигиеничности.

Как укутывают сталь

Две нитки газопровода состоят из 199 755 двенадцатиметровых труб, сделанных из высокосортной углеродистой стали. Но коль скоро речь идет о соприкосновении с такой химически агрессивной средой, как морская вода, металлу нужна защита. Для начала на внешнюю поверхность трубы наносят трехслойное покрытие из эпоксидного состава и полиэтилена — это делается прямо на заводе-производителе. Там же, кстати, трубу покрывают и изнутри, правда, задача внутреннего покрытия не в защите от коррозии, а в повышении пропускной способности газопровода. Красно-коричневая эпоксидная краска дает очень гладкую, глянцевую поверхность, снижающую, насколько это возможно, трение молекул газа о стенки трубы.

Можно ли укладывать такую трубу на морское дно? Нет, ее требуется дополнительно защищать и усиливать против давления воды и электрохимических процессов. На трубы устанавливают так называемую катодную защиту (наложение отрицательного потенциала на защищаемую поверхность). С определенным шагом к трубам приваривают электроды, соединенные между собой анодным кабелем, который связан с источником постоянного тока. Таким образом, процесс коррозии переносится на аноды, а в защищаемой поверхности проходит только неразрушающий катодный процесс. Но главное, что еще предстоит сделать с трубой, прежде чем она будет готова опуститься на дно, — это обетонирование. На специальных заводах внешнюю поверхность трубы покрывают слоем бетона толщиной 60−110 мм. Покрытие армируется приваренными к корпусу стальными стержнями, в бетон добавляется наполнитель в виде железной руды — для утяжеления. После обетонирования труба приобретает вес около 24 т. У нее появляется серьезная защита против механических воздействий, а дополнительная масса позволяет ей стабильно лежать на дне.


На фото — сварочная станция трубоукладочного судна Castoro Dieci. Сварные стыки пройдут процедуру неразрушающего ультразвукового контроля, затем их защитят с помощью термоусадочного полиэтиленового рукава, металлического кожуха и пеноматериала. Судно Castoro Dieci принадлежит итальянской компании Saipem и предназначено для прокладки участков трубопроводов на прибрежном мелководье. Фактически это плоскодонная несамоходная баржа, которая передвигается только с помощью буксира и якорной лебедки, однако точное позиционирование Castoro Dieci осуществляет самостоятельно за счет восьмиточечной системы якорей.

Робот Леонардо да Винчи

Изобретателем одного из первых роботов считается итальянский ученый Леонардо да Винчи. Судя по документам, обнаруженным в 1950-е годы, художник разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В схемах был изображен каркас робота, который был запрограммирован выполнять человеческие движения.

Он обладал анатомически правильной моделью челюсти и умел садиться, двигать руками и шеей. Записи гласили, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня. Скорее всего, идея создать «искусственного человека» пришла в голову художнику в ходе изучения человеческого тела.

Реконструкция робота-рыцаря

К сожалению, ученым не удалось найти подтверждений тому, что робот Леонардо да Винчи действительно был создан. Скорее всего, идея так и осталась на бумаге и так и не была воплощена в реальность.

Зато робот был воссоздан в современности, спустя сотни лет после разработки чертежа. Сборкой робота занялся итальянский профессор Марио Таддей, который считается экспертом по изобретениям Леонардо да Винчи.

При сборке механизма он строго следовал чертежам художника и в конечном итоге создал то, чего хотел добиться изобретатель. Конечно, широкими возможностями этот робот не блещет, но зато профессор смог написать книгу «Машины Леонардо да Винчи», которая была переведена на 20 языков.

Архитектура мостов

Мост Алькантара в Испании

Многие мосты являются выдающимися памятниками зодчества и инженерного искусства. В некоторых городах, таких как Санкт-Петербург или Прага, мосты являются неотъемлемой частью городской архитектуры.

В классическом стиле выполнены многие древнеримские мосты: почти лишённые декора, они, тем не менее, за счёт своей массивности и выразительной архитектоники создают ощущение прочности и надёжности (мост Алькантара на реке Тахо, Испания).

В Средние века двумя преобладающими типами стали мосты с полуциркульными (или круговыми) арками и мосты со стрельчатыми арками. Первый тип основывался на римской традиции, второй был заимствован из восточной архитектуры и вскоре потерял популярность, так как неоправданно увеличивал высоту моста. Ещё одним явлением в средневековом мостостроении стали мосты-улицы, появившиеся во всех крупных европейских городах (например, Понте Веккио во Флоренции). В Средние века на мостах появился декор (это произошло в конце XIV века): например, оформленный в готическом стиле Карлов мост в Праге.

Средневековый Карлов мост в Праге известен множеством украшающих его статуй

Совершенствование техники мостостроения в Эпоху Возрождения позволило значительно увеличить соотношение толщины свода к высоте пролёта. Благодаря этому мосты стали более высокими и лёгкими по конструкции. Совершенствуется конструкция каменных мостов: появляются круглые и коробовые своды (Новый мост в Париже). В целом же прослеживается тенденция к подражанию античной архитектуре. Чуть позже появилось барокко, тяготевшее к динамичным композициям и пышному декору. Широко известен барочный Мост Вздохов в Венеции.

Мост Аламильо ночью

В XVIII веке популярностью пользовался классицизм. Мосты, построенные в этом стиле, отличали чёткая симметрия, внимательное отношение к пропорциям сооружения, пролёты больших размеров. Классицизм был широко распространён во Франции (Мост Согласия в Париже) и России (Крестовый мост в Пушкине).

К середине XIX века сформировались основные формы металлических мостов. В этот период большое распространение получили решётчатые балконные фермы. Значительное развитие получили конструкции арочных мостов (см., например, виадук Гараби, построенный Густавом Эйфелем). В конце XIX века популярность приобретают висячие мосты: в 1883 году в США был построен Бруклинский мост, чуть позже — Манхэттенский. Висячие мосты сохраняют свою популярность в XX (мост «Золотые ворота») и XXI веке.

Аварии и катастрофы

Катастрофа на Египетском мосту

Причиной самопроизвольного обрушения моста может стать его неправильная конструкция; архитектору при создании проекта моста следует всегда учитывать возможные природные катаклизмы, такие, как сильный ветер или землетрясение.

Самая ранняя известная крупная катастрофа произошла в 1297 году, когда во время битвы у моста Стирлинг (Великобритания) этот мост оказался перегружен атакующей тяжёлой конницей и обрушился.
Позднее от перегрузок обрушились ещё несколько мостов, в частности, мост Ярмуте, (Великобритания, 1845), а также Серебряный мост (США, 1967), «Мост Моранди» в Генуе (2018).

В XIX — начале XX века несколько аварий мостов произошло из-за резонанса, в который входил мост, когда по нему проходили войска: когда частота внешнего воздействия (шаг солдат в ногу) совпадает с собственной частотой колебаний моста — происходит резкое увеличение амплитуды колебаний моста, и конструкция моста не выдерживает этого. Из-за резонанса разрушились: мост в Анжере (Франция, 1850); Такомский мост (США, 1940).

Обрушение Такомского моста

Причиной обрушения может стать естественный катаклизм: в таком случае вина ложится на архитектора, создававшего проект, так как мостостроитель должен принимать во внимание возможность природных бедствий. Железнодорожный мост через Ферт-оф-Тей в Данди, Великобритания, обрушился в из-за сильного шторма, жертвами этой катастрофы стали 75 человек

В году лахар уничтожил мост через реку Вангаэху в Новой Зеландии, погиб 151 человек.
В году во время крупного землетрясения в Калифорнии обрушился виадук в Окленде (42 жертвы) и пострадал мост через залив Сан-Франциско: часть несущих конструкций обрушилась на проезжую часть, погиб один человек.

Нередки случаи террористических атак на мосты: их подрыв также является известным средством ведения партизанской войны. Крупнейшая катастрофа такого рода произошла в Индии в 2002, когда был подорван железнодорожный мост через реку Дхава, было убито 130 человек.

Резонанс

Резонансные явления могут вызывать необратимые разрушения в различных механических системах, например, неправильно спроектированных мостах. Так, в 1940 году разрушился Такомский мост в США, спроектированный без учёта ветровой нагрузки. Ранее, в 1905 году, рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, причиной чего также считают резонанс, хотя расчётами это не подтверждается. Тем не менее, существует правило, заставляющее строй солдат сбивать шаг при прохождении мостов. 20 мая 2010 года в Волгограде . По официальной версии мост вошёл в резонанс под действием ветровых нагрузок. Однако больший резонанс со стороны Счётной палаты вызвали финансовые нарушения, допущенные при строительстве моста.

Мост через Кожуховский затон

Шестиполосный автомобильный мост возведут через Кожуховский затон. Он будет состоять из двух типов пролетных строений: сталежелезобетонного и металлического. Основной металлический пролет расположится над Кожуховским затоном Москвы-реки. На нем обустроят по три полосы движения в каждом направлении. Длина путепровода составит 527 метров.

Новая шестиполосная дорога, включающая мост через Москву-реку, необходима для движения к тематическому парку «Остров мечты» в Нагатинской пойме и транспортного обслуживания бывшей промзоны «ЗИЛ», где активно строится район с жильем, рабочими местами и социальной инфраструктурой.

Трасса пройдет по части территории Нагатинской поймы, пересечет Москву-реку, пройдет в створе 2-го Южнопортового проезда и примкнет к 1-му Южнопортовому проезду.

Под мостом через Кожуховский затон планируется организовать разворот, а на протяжении всей новой трассы обустроить остановки общественного транспорта с заездными карманами.

Основная магистраль обеспечит транспортную связь между набережной от Нагатинского моста до 2-го Южнопортового проезда. Ее длина составит 5,7 км. Уже построено 2,3 км.

Сейчас ведется строительство опор моста и сборка железобетонного пролета. Особенности опор – высокий фундамент на основании из свай, расположенный над водой. Такая технология использовалась при сооружении опор Керченского моста.

Металлический пролет будут строить методом продольной надвижки. Пролетное строение собирают на берегу. Затем его перемещают в пролет с помощью  домкратов по толкающей ленте.

Продольная надвижка широко применяется в отечественном и зарубежном мостостроении. У нее есть  преимущества по сравнению с другими технологиями. Она позволяет сократить сроки строительства за счет одновременного ведения работ по монтажу пролетного строения и сооружению опор.

Завершить строительство моста планируется в 2020 году.

Результат:

  • улучшится транспортная доступность территории Нагатинской поймы: парка «Остров мечты», концертного зала, гостиничного комплекса, детской яхтенной школы и Южного речного вокзала;
  • будут благоустроены заброшенные территории.

Висячий (подвесной) мост Мессинский (стадия проект)

Планы постройки моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, который должен связать Сицилию с континентальной Италией и пересечь Мессинский пролив, существуют уже давно. Мост в этом месте действительно нужен, так как ожидаемая интенсивность движения должна составить 50000 автомобилей и 120 поездов в сутки.

Но стоимость такого моста будет огромной. Поэтому экономическая целесообразность его строительства даже при условии платного проезда остается под вопросом, поскольку окупаемость наступит не скоро. Ранее сама идея реализации такого проекта выглядела фантастической, так как мост казался нереализуемым по следующим причинам:

  • ширина зеркала воды в створе моста составляет 3660 м, глубины более 100 м.
  • мост находится в активной сейсмической зоне, с ускорениями, равными 6 м/с2
  • (измеренными во время катастрофического землетрясения 1908 года)
  • расчетная скорость ветра составляет 216 км / ч (1 раз в 2000 лет)

На рисунке показаны основные инженерные решения из проекта висячего моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, имеющего центральный пролет 3300 м.

Мост перекрывает практически всю акваторию Мессинского пролива и обеспечивает гарантированный судоходный подмостовой габарит 65 м. Балка жесткости поддержана двумя парами кабелей диаметром 1.2 м и длиной 5300 м. Вес каждого кабеля из четырех составляет 41.6 тыс. т. Кабель состоит из 44352 параллельной проволоки диаметром 5.38 мм. Погонный вес одного кабеля 7.85 т/м.

Усилие в каждом из четырех кабелей от действия собственного веса кабеля равно 68 000 т, а усилие в каждом кабеле от полной постоянной нагрузки — 118 000 т. То есть, кабель несет сам себя на 58%, а балку жесткости только на 42%.

Длина парных подвесок, идущих через каждые 30 м от кабеля к балке, колеблется в пределах от 5 до 300 м. Расстояние между парами кабелей поперек моста равно 52 м. Кабели оперты на седла пилонов, расположенные на высоте 376 м над водой.

Конструкция балки жесткости

В отличие от стандартных решений (ферма или балка с аэродинамическим профилем), конструкция балки жесткости в этом проекте весьма оригинальна и подчинена аэродинамической устойчивости сооружения.

Плита проезда поддержана тремя независимыми балками: двумя балками автопроезда и одной балкой под рельсовый транспорт, профиль которых подчинен аэродинамической устойчивости пролетного строения. Эти отдельно идущие балки объединены поперечными балками шириной 52 м, идущие с шагом 30 м.

Подвесной Мессинский мост поперечник

За поперечные балки осуществляется подвес балки жесткости к кабелю парой подвесок. Покрытие проезда по ортотропным плитам балок автопроезда выполнено толщиной 38 мм на битумной основе. Аварийный проезд между балками выполняется по стальной решетчатой плите.

Такая необычная конструкция балки жесткости пролетного строения позволила проектировщикам решить две проблемы:

  1. Удалось создать широкую, поперечно жесткую и относительно легкую балку. Постоянная погонная нагрузка составляет всего 23 т/м, и включает в себя 2.85 т/м — вес балки под рельсовый транспорт, 0.98 т/м — вес верхнего строения пути, 6.37 т/м — вес каждой из балок автопроезда, 1.99 т/м — вес покрытия и 4.91 т/м — вес поперечных балок.
  2. Удалось создать аэродинамически устойчивую балку пролетного строения, позволяющую обеспечивать устойчивость сооружения при скорости ветра 270 км/ч. Это обеспечено за счет конфигурации балок, свободной циркуляции воздуха через плиту между балками, специальных обтекателей и т.п. Поперечное отклонение середины пролетного строения при скорости ветра 80 км/ч равно всего 2.5 м, что составляет менее 1/1320 пролета, а поворот не более 3%.

В этом проекте важен сам факт того, что инженеры в настоящее время способны создать сооружение таких грандиозных размеров, не применяя революционно новых материалов для кабелей.

Несомненно, самым интересным элементом этого сооружения является легкая и аэродинамически устойчивая балка жесткости. Концепция, положенная в ее конструкцию, заслуживает дальнейшего изучения и развития.

Строительство опор моста через реку Смотрич в Каменец-Подольске

Одним из путей сокращения трудоемкости работ и уменьшения числа кранов при сооружении высоких эстакад является метод монтажа опор и пролетных строений одним краном, передвигающимся поверху. Этот метод был успешно применен при сооружении эстакадной части моста.

Эстакадная часть моста имеет опоры высотой до 27 м при очень крутом профиле местности. Пролеты перекрываются железобетонными предварительно напряженными пролетными строениями длиной 22,16 м из 10 балок по ширине.

Опоры высокой части эстакады состоят из двух колонн-оболочек диаметром 1,6 м, опирающихся на фундамент через сборные железобетонные стаканы весом по 18 т. Оболочки по высоте собирали из двух монтажных элементов весом по 19 т, укрупненных из секций длиной по 6 м. На оголовки колонн опирается сборный ригель, имеющий два монтажных элемента весом по 18 т.

На прирельсовой площадке секции колонн соединяли мокрыми стыками, а укрупненные элементы при монтаже — фланцевыми.

Опоры с элементами весом до 20 т и пролетные строения из балок весом по 26 т монтировали стреловым краном ДК-45, последовательно передвигаемым по верху из пролета в пролет после соединения балок по диафрагмам сваркой.


Установка блока ригеля опоры краном ДК-45

Замоноличивание стыков плит вели вслед за монтажным краном. Кран в рабочем положении закрепляли за ригель опоры натяжением пучков из высокопрочной проволоки. Ригель опоры при этом был загружен ранее установленными пролетными строениями.

Строительство опор моста через реку Волга в Костроме

Сборные столбчатые железобетонные опоры под балочные пролетные строения длиной 32 м эстакадной части моста через р. Волгу в Костроме (рис. 4) собирали при помощи козлового крана грузоподъемностью 45 т, передвигающегося по специальной подкрановой эстакаде, построенной вдоль оси моста.

Рис.4
Сборная опора эстакадной части моста через р. Волгу в Костроме

  1. железобетонные предварительно напряженные сваи;
  2. ростверк;
  3. фундамент;
  4. сварка выпусков арматуры колонны и фундамента;
  5. бетон омоноличивания колонны с фундаментом;
  6. водоотводная трубка;
  7. бетон утолщения стенок;
  8. подвижная опалубка;
  9. сборная колонна из оболочек диаметром 160 см;
  10. арматурный каркас утолщения колонн;
  11. хобот из рештаков;
  12. бункер;
  13. бетонная смесь;
  14. бетон омоноличивания ригеля;
  15. арматурный каркас омоноличивания ригеля;
  16. сборный железобетонный ригель;
  17. инвентарные подмости.

Опоры сооружены на монолитных фундаментах, возведенных на основании из железобетонных предварительно напряженных свай сечением 35X35 см.

При ширине моста между перилами 17 м опоры высотой от 10 до 19 м приняты двухстолбчатыми с двухконсольным ригелем. Столбы собраны по высоте из двух-трех пустотелых железобетонных центрифугированных труб-оболочек диаметром 1,6 м со стенками толщиной 12 см, которые после установки столбов утолщаются до 30 см. Внизу колонны-оболочки жестко заделаны в монолитную кладку фундамента за счет сварки и последующего омоноличивания арматурных выпусков из фундамента с обечайкой оболочки.

Для снижения веса до 40 т при монтаже ригель выполнен на заводе с полостью, в которую вставлен арматурный каркас.

До начала сборки опоры секции оболочек укрупняли, сваривая выпуски арматуры, устанавливая дополнительную арматуру в стыки и бетонируя стык с применением наружной металлической и внутренней деревянной опалубки. В укрупненную колонну-оболочку вставляли арматурный каркас, собранный из 28 стержней периодического профиля диаметром 32 мм весом до 2,5 т.

После установки колонны-оболочки с вставленным в нее арматурным каркасом в нишу фундамента глубиной 0,9 м и омоноличпвания ее с фундаментом приступали к утолщению стенок оболочек. При утолщении стенок применяли передвижную металлическую опалубку. Бетонную смесь во внутрь колонны подавали хоботом, состоящим из отдельных рештаков, снимаемых по мере бетонирования. Ригель опоры устанавливали на колонны также при помощи козлового крана грузоподъемностью 45 т и заполняли внутреннюю полость его бетоном (около 29 м3).

Общая трудоемкость работ по сооружению двухстолбчатой опоры, а также затраты труда и времени на выполнение отдельных процессов приведены в табл. 1.

Затраты труда и времени на сооружение двухстолбчатой опоры (на 1 опору)

Наименование работ Измери-тель Кол-тво на опору Затраты трудачел.-час Затраты времени на опору, ч
на измеритель на опору
Укрупнительная сборка колонны из двух секций оболочек Колонна 2 29 58 28
Сборка арматурного каркаса дляутолщения стенок оболочек Каркас 2 63 126 28
Транспортировка колонн оболочек к месту монтажа Колонна 2 7 14 5
Установка арматурного каркасавнутрь колонны Каркас 2 3,3 6,6 2,2
Установка колонн оболочек впроектное положение Колонна 2 9 18 8,8
Электросварка арматурных выпусков из фундамента с обечайкой колонны Колонна 2 25,2 50,4 25,2
Омоноличивание колонн с фундаментом м3 бетона 7,3 4,1 29,8 7,5
Утолщение стенок колонн до30 см м3 бетона 28 13,8 386 64,3
Установка ригеля ригель 14,4 14,4 4,8
Заполнение внутренней полостиригеля бетоном м3 бетона 29 2,9 84,1 14
Прочие работы опора 6,6 6,6 2,2
Итого 794 190
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации