В данной статье предлагается альтернативное решение проблемы, возникающей в период затопления в любом уголке нашей страны. Это полнофункциональное двухэтажное жилое здание, фундаментом которого является пневматическая подушка.
Согласно проекту, большую часть времени здание твердо стоит на земле, оставаясь жестко закрепленным на своем основании. Во время паводка (рис.1) ситуация меняется: дом поднимается вместе с водой и остается устойчивым на её поверхности. Разливаясь, вода заполняет бассейн и поднимает понтонное основание, на котором расположен дом. Пока вода не сойдет, он будет оставаться на поверхности, а четыре стационарные сваи у самых стен придадут стойкости зданию. Такая система возможна как для частной постройки, так и для общественного здания.
При устройстве данного типа сооружения необходимо обеспечивать устойчивость и надежность основной несущей части — тела ленточного фундамента для предотвращения повреждения пневматической подушки. В расчетах учитывают следующие нагрузки, воздействующие на фундамент:
В летний сезон (левый рисунок) на фундамент действуют всего две силы:
- нагрузка массы строения на фундамент А;
- выталкивающая сила сопротивления грунта Б.
На центральном рисунке показана схема сил, действующих на фундамент в зимнее время в случае, когда его опорная поверхность — подошва, расположена выше уровня промерзания грунта. В результате промерзания грунта, под его подошвой появляются силы вспучивания В, которые помимо сил сопротивления грунта Б, будут так же воздействовать на фундамент. Совместное действие сил Б, В и Г приводит к подъему фундамента на величину "а".
На правом рисунке показана схема сил для фундамента, подошва которого находится ниже уровня промерзания грунта. При такой закладке, подошва фундамента не испытывает критического давления мерзлого грунта снизу. Недостаток такого решения, резкое увеличение действия сил типа Г.
Для нейтрализации подобных воздействий и предотвращения разрушения фундамента необходимо выполнение следующих условий:
- АБ;
- А(Б+В+Г);
- А(Б+Г).
Строительство дома на пневматической подушке, как и обычного здания, состоит из следующих этапов:
- возведение ленточного фундамента;
- установка пневматической подушки и ее инженерных систем;
- устройство резервуара и датчиков;
- проверка системы подъема понтона;
- установка стального листа и возведение самого здания по существующим нормам и правилам.
Архитектурная композиция указанных зданий, в принципе, ничем не отличается от обычных зданий. Как и любое строение, здание может включать подвальное, основные жилые и чердачное помещения. Фундамент дома ленточный, который может выполняться в сборном, сборно-монолитном и монолитном вариантах. Конструкции стен, кровли предлагается выполнить из легких материалов, которые позволят уменьшить нагрузку на подушку и применять их меньшей грузоподъемности. Дом опирается на фундаменте с помощью чередующихся определенным шагом металлических планок. Чтобы не повредить подушки в процессе эксплуатации, на планки, непосредственно прикасающиеся с пневматической подушкой, надевают резиновые уплотнители, ширина которых соответствует ширине планок.
В качестве пневматической подушки предлагается принимать аналоги подушек разработанных немецкой компанией Lampe — надувная подушка прямоугольной формы с боковыми стенками, оптимальное давление внутри которого — 0,5 бар(рис.3). Безопасное применение такого давления возможно за счет волокон ткани кевлара, покрывающей материал с двух сторон.
Пневматическая подушка проста в обращении, хорошо стыкуется со стальным листом, обладает ремонтопригодностью, срок ее службы более 20 лет. Отличительной особенностью является возможность быстрого применения. Размеры подушек для осуществления данного проекта зависит от геометрических размеров (длины и ширины) и передаваемой нагрузки возводимого объекта.
Рядом с домом находится резервуар с воздухом. Строение участка изменяется к береговой зоне от большей отметки земли к меньшей. Через каждый метр вертикальной отметки устанавливаются специальные датчики фиксации уровня воды, которые автоматически передают сигналы в резервуар и на панель управления в доме (рис.4).
Большую часть времени здание стоит на фундаменте, опираясь на землю, оставаясь жестко закрепленным. С приходом воды срабатывают специальные датчики, воздух из резервуара поступает в пневматическую подушку.
Надуваясь, она постепенно увеличивается в размерах. При прохождении определенной отметки ленточного фундамента подушка расправляет боковые «крылья», которые создают дополнительное пространство для размещения временного причала. После ухода воды, воздух возвращается в резервуар, дом постепенно опускается на ленточный фундамент и легко стыкуется с помощью стального листа.
