Результат интеллектуальной деятельности: Быстровозводимый ангар на базе пневматической опалубки

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для строительства быстровозводимых ангаров на базе пневматической опалубки при создании объектов промышленной, военной и социальной инфраструктуры с целью эксплуатации в круглогодичном режиме в северных широтах Российской Федерации.

Строящиеся и проектируемые в настоящее время арктические базы, возводятся по модульному принципу из современных, легких и удобных материалов. Однако такие конструкции, при всех своих плюсах, хороши для пребывания научных экспедиций, но не пригодны как постоянные опорные пункты Вооруженных сил Российской Федерации. Так, на данных модульных конструкциях основные полезные площади располагаются над уровнем земли, что, несомненно, облегчается процесс проектирования, строительства и эксплуатации, однако в случае военного конфликта, такая конструкция оказывается крайне уязвимой для вражеского нападения. Более того, материалы, из которых изготовлены модульные конструкции, не обеспечивают защиты даже от стрелкового оружия.

В результате проведенного патентного поиска были обнаружены технические решения, которые можно рассматривать в качестве аналогов предлагаемого изобретения.

Так, известен «Купол над внутренними дворами с выдвижным полотном» по патенту на полезную модель RU 186423 U1 - [1]. Купол [1] представляет собой пирамиду, состоящую из сваренных между собой ребер из труб квадратного сечения, тонких металлических прутьев, заполняющих грани пирамиды, полотна из прозрачной пленки с вшитым по периметру тросом, намотанного на бобины, находящиеся в металлических коробах, расположенных между нижними вершинами конструкции, металлического полого наконечника в верхней части пирамиды, помещенных внутрь моторов для вытягивания за тросы полотна на грани пирамиды, моторов для сматывания полотна на бобины, магнитных замков в прорезях, расположенных на восходящих ребрах пирамиды, а также металлических кубов, венчающих вершины в основание пирамиды.

Также известен «Купол» по патенту на изобретение RU 2627800 С1 -[2], состоящий из деревянного каркаса, включающего составные меридиональные арочные ребра, выполненные из состыкованных торцами под углом друг к другу элементов, и скрепленные верхними концами с центральным опорным элементом, а нижними - с опорным элементом основания, горизонтальных прогонов, соединенных с меридиональными ребрами.

Также известен «Теплоизолирующий надувной купол» по патенту на изобретение RU 2653902 С1 - [3], который состоит из ограждения, выполненного в виде полусферического купола с входным отверстием в вершине полусферы, составленного из соединенных между собой по длине кольцеобразных труб, кольца каждой из которых разорваны с образованием открытых торцов.

Недостатками указанных технических решений являются недостаточная проработка вопроса монтажа разработанных элементов к основанию, значительное количество сборных элементов, что увеличивает время, необходимое для монтажа указанных конструкций, и требует наличия квалифицированных монтажников в соответствии с разработанной спецификацией указанных технических решений.

Из имеющегося уровня техники также известны «Способ возведения купольного покрытия культового сооружения» по патенту на изобретение RU 2439254 С1 - [4], заключающийся в радиальной установке с шагом по периметру покрытия плоских ферм, закреплении на верхнем поясе ферм опалубочной сетки с размером ячейки 3-6 мм, установке арматурного каркаса железобетонной оболочки, укладке крупной сетки с размером ячейки 15-20 мм, последующем бетонировании и пропитке полимерной композицией; «Способ возведения купольных железобетонных сводов» по патенту на изобретение RU 2213 835 С2 - [5], заключающийся в наполнении воздухом до рабочего давления пневмоопалубки, выполненной из эластичных формообразующих элементов, установке элементов каркаса, укладке и закреплении на пневмоопалубке армирующей сетки с последующим нанесением бетона методом торкретирования до образования купольного свода, выдержке купольного свода до набора прочности бетона, демонтаже пневмоопалубки.

Недостатками указанных технических решений по монтажу купольных сооружений является сложность применения данных конструкций в северных широтах Российской Федерации, где размещается значительное количество объектов промышленной, военной и социальной инфраструктуры (прежде всего, в тундре) по причине отсутствия обоснования по утеплению конструкций.

В результате патентного поиска также был выявлено изобретение «Сооружение на базе пневматической опалубки» по патенту на изобретение RU 2568461 С2 - [6], которое было использовано в качестве прототипа заявленного технического решения.

Сооружение на базе пневматической опалубки содержит герметично закрепленные на гибком основании наружную и внутреннюю оболочки свода из эластичного гидрофобного материала, расположенные одна от другой на фиксированном расстоянии, и, непосредственно, само основание, состоящее из двух оболочек, герметично закрепленных с внешней и внутренней оболочками свода соответственно и между собой на фиксированном расстоянии, образующего между оболочками единую полость, позволяющую в рабочем положении образовать жесткую конструкцию.

Приведенное в вышерасположенном абзаце описание изобретения можно кратко обобщить в виде изобретения-прототипа заявленного технического решения, приведенного ниже.

Сооружение на базе пневматической опалубки содержит основание и оболочку свода.

При этом:

- в качестве основания используется две оболочки, герметично закрепленные с внешней и внутренней оболочками свода соответственно и между собой на фиксированном расстоянии, образующего между оболочками единую полость, позволяющую в рабочем положении образовать жесткую конструкцию.

- в качестве оболочки свода используются наружная и внутренняя оболочки свода из эластичного гидрофобного материала, расположенные одна от другой на фиксированном расстоянии.

Недостатками изобретения-прототипа являются отсутствие возможности монтажа известного технического решения на мерзлых грунтах (в первую очередь, в северных широтах Российской Федерации), отсутствие системы утепления в известной конструкции, что повышает теплопроводность и снижает теплоемкость известного «Сооружения на базе пневматической опалубки» при эксплуатации в круглогодичном режиме в северных широтах Российской Федерации (например, на земле Франца-Иосифа, на Новой Земле, на Новосибирских островах и прибрежных территориях Мурманской и Архангельской областей, Ямало-Ненецкого автономного округа).

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании купольных конструкций, армированных полимерной композитной арматурой.

Технический результат, на достижение которого направлено использование заявленного технического решения, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик возводимого сооружения для эксплуатации в различных температурных диапазонах, уменьшении сроков возведения, снижения трудоемкости возведения, снижении теплопроводности, снижение затрат на обогрев помещения.

Сущность заявленного быстровозводимого ангара на базе пневматической опалубки состоит в том,

что известное сооружение содержит основание и оболочку свода.

При этом в соответствии с предлагаемым сооружением,

- в качестве основания используются сборные бетонные элементы фундамента, армированные композитной полимерной арматурой, с распорным кольцом на композитных винтовых сваях с насадками для мерзлых грунтов,

- в качестве оболочки свода используется конструкция свода, состоящая из несъемной пневматической опалубки, выполненной из материала с радиопоглощающим покрытием, первого теплоизоляционного слоя, образуемого методом набрызга с помощью насоса на пневматическую опалубку с внутренней стороны, закрепленных вторым теплоизоляционным слоем анкерных болтов.

Кроме этого, на оболочку свода с внутренней части конструкции к анкерным болтам закрепляется армируемый каркас из композитной полимерной арматуры, затем наносится слой торкретбетона для образования жесткой купольной конструкции.

Отличительными признаками заявленного изобретения являются:

1. использование сборных бетонных элементов фундамента, армированных композитной полимерной арматурой, с распорным кольцом на композитных винтовых сваях с насадками для мерзлых грунтов;

2. использование конструкции свода, состоящей из несъемной пневматической опалубки, выполненной из материала с радиопоглощающим покрытием, из первого теплоизоляционного слоя, образуемого методом набрызга с помощью насоса на пневматическую опалубку с внутренней стороны, закрепленных вторым теплоизоляционным слоем анкерных болтов, в качестве оболочки свода;

3. закрепление на оболочке свода с внутренней части конструкции к анкерным болтам армируемого каркаса из композитной полимерной арматуры;

4. нанесение слоя торкретбетона для образования жесткой купольной конструкции.

Совместное применение в заявляемом изобретении указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, который заключается в том, что расширяется область применения сооружения за счет учета температурных характеристик северных регионов Российской Федерации, сложности монтажа фундамента на мерзлых грунтах, а также за счет снижения затрат на эксплуатацию.

Заявленное техническое решение представлено в графических материалах, а именно:

на фигуре 1 представлен общий вид быстровозводимого ангара на базе пневматической опалубки в разрезе,

на фигуре 2 - общий вид быстровозводимого ангара на базе пневматической опалубки сбоку,

на фигуре 3 - общий вид быстровозводимого ангара на базе пневматической опалубки сверху.

На фигуре 1 используются следующие условные обозначения и нумерация, представленная арабскими цифрами:

1 - сборные бетонные элементы фундамента, армированные композитной полимерной арматурой, с распорным кольцом;

2 - композитные сваи с насадкой для мерзлых грунтов;

3 - пневматическая опалубка из материала с радиопоглощающим покрытием;

4 - первый теплоизоляционный слой;

5 - анкерные болты;

6 - второй теплоизоляционный слой;

7 - армируемый каркас из композитной полимерной арматуры;

8 - слой торкретбетона.

Возведение быстровозводимого ангара на базе пневматической опалубки осуществляют следующим образом. На первом этапе возведения объекта в северных широтах Российской Федерации устраиваются в грунт композитные сваи с насадкой для мерзлых грунтов. Затем устраиваются сборные бетонные элементы фундамента, армированные композитной полимерной арматурой, с распорным кольцом. Следующий этап заключается в монтаже пневматической опалубки с радиопоглощающим покрытием с целью придания ей проектной формы. Сама пневматическая опалубка с радиопоглощающим покрытием остается на куполе и выполняет функцию внешнего покрытия, поэтому цвет и качество ткани выбирается с учетом требований к маскировке и внешней эстетике сооружения. На пневматическую опалубку с радиопоглощающим покрытием с внутренней части (под куполом) наносится методом набрызга первый теплоизоляционный слой (например, из пенополиуретана) последовательно снизу вверх от основания до верхней части оболочки свода по спирали, в который после твердения крепятся анкерные болты. Затем осуществляется нанесение второго теплоизоляционного слоя (например, из пенополиуретана) последовательно снизу вверх от основания до верхней части оболочки свода по спирали внутри купола, который закрепляет анкерные болты, с последующим креплением армируемого каркаса из композитной полимерной арматуры. Методом торкретирования последовательно снизу вверх от основания до верхней части оболочки свода по спирали поверх армируемого каркаса из композитной полимерной арматуры выполняется бетонирование оболочки свода, при этом толщина слоя бетона определяется в соответствии с проектом или технологическими картами. С целью обеспечения твердения бетона и достижения проектной прочности конструкции на объекте поддерживается необходимый температурный режим.

Таким образом, строительство подобного сооружения позволяет повысить эксплуатационные характеристики объекта купольной формы при возведении на территориях с преимущественно низким температурным режимом, а также снизить затраты на обогрев внутри помещения с учетом снижения теплопроводности и повышения теплоемкости объекта.