Hydrantula

1. Проблема: отсутствует простой, экологичный и недорогой способ гидротехнического строительства долговечных  конструкций на мелководье, которые представляют интерес для частного заказчика. Существующие способы требуют специализированный флот, тяжелую технику и высококвалифицированный персонал, проведение работ на акватории.

2. С самого начала мы сосредоточились на дешевизне, компактности и малом весе "продукта". Очевидно, что опалубка морского фундамента высотой как 2х этажный дом и площадью, как приличная квартира (даже в разобранном виде) будет весьма громоздкой = дорогой для перевозки.
Мы стремились минимизировать число

"оригинальных" элементов конструкции, которые придется разрабатывать, производить и дистрибьютировать по всему миру. Поэтому 70% по стоимости (и почти 92% по весу) готовой конструкции - типовые строительные материалы, широко представленные на рынке. Заказчик (Подрядчик) всегда может их приобрести на месте, не переплачивая за их доставку с завода Hydrantula.
3. HDPE трубы (= цилиндры) позволяют уверенно держать форму во время заполнения жидким бетоном при невысокой жесткости материала - за счет геометрии.
Материал опалубки - HDPE или LLDPE полиэтилен является самым дешевым (и массовым) пластиком в мире. С рыночной стоимостью около 1,5$/кг.

4. Низкий вес готовой [собранной] опалубки - позволяет отказаться от плавкранов, барж и ограничиться обычной [сухопутной] строительной техникой. Бетононасос, миксер (бетономешалка), кран.
Дюкерная система подачи бетона позволяет отказаться от швингов и увеличить максимальное расстояние установки до берега.

 5. В наземном строительстве главной силой, действующей на все строительные конструкции - является сила тяжести. Все остальные силы (ветер, снег) - обычно относительно малы. Поэтому оптимальной формой несущей конструкции на суше является колонна.  В крупном водоеме конструкция испытывает знакопеременные волновую и ледовую нагрузки, зимние приливные

воздействия, удары мусора во время шторма, обледенение. И все это при разном уровне воды. Направление действующих в воде сил (кроме гравитации) - абсолютно непредсказуемо - анизотропно. Чем выше морская колонна - тем больше рычаг, воздействующих на нее сил и тем массивнее должна быть свая (и баржа для установки). А значит сложнее установить ее точно на место. И нужен более массивный верхний  ростверк.  Оптимальная конструкция для моря - 3х мерная ферма. Однако ее сборка под водой - безумно сложный и дорогой процесс. Поэтому ее нужно делать на берегу и опускать, «как единое целое» на постоянное место. В отличие от свай (даже очень массивных) - традиционная металлическая ферма требует использования крупных

специализированных судов - никакой баржей тут не обойтись. Это экономически оправданно только для добычи углеводородов или специализированных морских терминалов. Экономика не оставляет места для частных построек, спорта и рекреации. Ажурная ферма (из любого материала) имеет крайне низкое волновое сопротивление и не вызывает эрозию дна или наносы, а также не препятствует нересту гидробионтов. Она обеспечивает максимальную прочность в воде при минимальном весе.

6. Мы минимизировали требуемый ассортимент фитингов для сборки конструкции - за счет широкого использования бинарных патрубков и суперсимметрий.

Бинарный патрубок - это узел крепления трубы в фитинге, который по умолчанию "выключен" (герметично закрыт) с завода, но может быть "включен" (высверлен) при помощи обыкновенной коронки и дрели. Это позволяет использовать один и тот же фитинг в разных узлах конструкции и в разном качестве (угловых, боковых, донных, верхних и тп), не нарушая общей герметичности опалубки.
Суперсимметрия - это способ использовать разный набор патрубков в одном и том же фитинге за счет его вращения. Это позволяет заменить "правые" и "левые" (или донные и верхние) фитинги одним универсальным.
В результате конструкции  семейств фитингов S3, Y4, R3 можно собрать с использованием всего одного фитинга.

Объемная жесткость фундамента.

7. Большинство сухопутных фундаментов для малоэтажного строительства имеют  жесткие требования по высоте фундамента.
Силы морозного пучения в холодном климате могут "сломать" или "перекосить" почти любой фундамент, не имеющий надежной и равномерной опоры по всей поверхности подошвы и не заложенный ниже уровня промерзания грунта.
В результате, большинство возводимых фундаментов не имеют достаточной (рассчетной) жесткости, чтобы воспринимать вес дома, как монолит и полностью перераспределять его по подошве фундамента.


Существующие технологии строительства морских фундаментов - созданы по аналогии с сухопутными. Классика - поле из свай, объединенных сверху в ростверке. Такой подход ограничивает выбор материалов для свай [дерево, сталь, алюминий] - только теми, которые можно легко соединить ростверком прямо над водой. И делает возведение конструкций на глубинах более 3-4 метров избыточно материалоемким (нужно учесть рычаг силы!)
При строительстве морских фундаментов - толщина (высота) конструкции - не является ограничивающим фактором (скорее даже наоборот), а ледовое пучение отсутствует, если нет промерзания до дна водоема. Поэтому проектирование

фундамента, способного перераспределить вес дома на немногочисленные точки подошвы - имеет значительную практическую ценность. И позволяет сократить затраты на  геологоразведку и обойтись без бурение множества свай до "скального" основания.

8. Фри стенд (Free Stand) / Опора на "лыжи".
Объемная жесткость фундамента Hydrantula позволяет на большинстве видов грунта обойтись без прочной связи с морским дном и воспринимать вес полезной конструкции через горизонтальные донные "лыжи". Это не только удешевляет возведение гидротехнического сооружения, но и позволяет относительно легко его демонтировать. Впрочем, при

необходимости, HYDRANTULA может крепиться  к морскому дну винтовыми сваями.
9. Избыточная связность.
В водоемах, кроме силы тяжести имеется множество других сил (нагрузок), способных повредить строительную конструкцию и действующих в других направлениях. Для достижения объемной жесткости и способности воспринимать анизатропные, знакопеременные нагрузки в конструкциях HYDRANTULA имеется большое количество разнонаправленных тяг и труб-балок. До 20 штук на один фитинг. Это позволяет использовать типовой фитинг в разных точках конструкции (3D фермы) и сэкономить на материалоемкости конструкции.

10. Мокрое бетонирование.
Традиционно изделия из морского бетона отливаются или на берегу или по месту, но "сухим" способом - вокруг будущей опоры моста строится кессон  (коффердам). Вода из кессона откачивается (обычно это приходится делать 24/7 из-за протечек). Изделие бетонируется до уровня водоема. Потом кофердам затапливается и разбирается. Сборка/разборка кофердама может стоить до 80% от общей сметы работ и рабочего времени. Наша опалубка приспособлена к опреснению и мокрому бетонированию под водой. Это резко сокращает время строительства, его стоимость и объем мокрых работ на акватории.
11. Сухая сборка опалубки.

Большинство 3D ферм изготовляются из металла и собираются "на болты" секционно или целиком, но "лежа" и  устанавливаются по месту кранами. Даже на суше, это зачастую "непросто", а если к месту установки нет хорошей дороги, то приходится задействовать вертолеты. Сборка 3D ферм в воде - крайне сложная и опасная задача.
Пустая (без бетона) Hydrantula весит менее 15% от полного (рабочего) веса. Это значительно упрощает ее сборку на берегу и доставку на место установки в акватории.
12. Собираемость.
Избыточная связность создает значительные сложности для сборки конструкций. Их преодаление требует ряда оригинальных решений и неукоснительного соблюдения алгоритмов сборки, которые были нами

разработаны.