Land on the Water. Технология LOW

t – тангенциальное напряжение в оболочке в опасном сечении

Какие напряжения возникают в тонкой оболочке такого цилиндра с диаметром D, установленного на дно водоема с глубиной H2 и высотой H1+H2, заполненного грунтом с плотностью Ro? Строительная механика такой конструкции исчерпывающим образом описывается как труба с жидкостью под давлением внутри, и классическая формула Мариотта t=p*D/ (2*d), где t – кольцевое тангенциальное напряжение, направленное по касательной к поверхности цилиндра и перпендикулярное образующей, p – внутреннеe давление, D – внутренний диаметр цилиндра, d – толщина стенки.

При заполнении цилиндра грунтом с плотностью ro давление в цилиндре у его дна будет равно ro*g* (H1+H2) -r0*H2, где r0 – плотность воды, а g – ускорение свободного падения g=9.81м/с

. Если пренебречь понижением напряжения, обусловленным давлением воды, получим более простую формулу t=ro*g* (H1+H2) *D/ (2*d). Вычислим предельное напряжение в трубе диаметром 10м и полной высотой 40м (10м над водой и 30м под водой), с толщиной стенки d=0.

.

t=ro*g* (H1+H2) *D/ (2*d) = 3000*9.81* (10+30) *10/ (2*0.1) = 58.9МПа. Округлим до 60МПа и сравним с пределами прочности обычных конструкционных материалов:

– сталь Ст.3 – 400МПа (7-кратный запас прочности)

– ПЭТФ – 180МПа (3-кратный запас прочности)

– фибробетон – от 20 до 120МПа (30% – 200% запас прочности)

Таким образом, в качестве материала для оболочек цилиндров LOW может быть применен почти любой материал при условии конструктивного учета напряжений в опасном наиболее нагруженном сечении цилиндра, например, путем увеличения толщины стенок в нижних нескольких метрах высоты цилиндра LOW.

Самый простой метод строительства заключается в использовании списанной транспортерной ленты утильного качества.

Для более сложных проектов, и больших глубин, можно рекомендовать армированный стеклянной, базальтовой или полимерной фиброй серобетон, а также сероасфальт, с прочностью на разрыв около 50—100МПа, что вполне достаточно для большинства LOW конструкций.