Udělej si sám geodetická kupole v zemi: výpočet geodomu a stavební projekty

Tedy, jak soudruh slíbil. Shatsu, nějak jsem dal dohromady zprávu o kupoli.

Inspirován myšlenkami, které Wai Tzu přinesl masám, jsem se asi před šesti měsíci rozhodl vyrobit kopuli na základě geodetických výpočtů kopule z webu acidome.ru
Po jistém váhání a hrubých odhadech byl zvolen průměr 5 metrů.
Zvláštním potěšením byla volba geometrie kopule. Nejracionálnější z hlediska počtu prvků se jevila kupole z 5/12 koulí s detailováním 3 – 120 žeber 5 odrůd, 46 nábojů čtyř konvenčních odrůd, výška hřebene 4.14 metru.
Stěny takové kopule se však od země začnou sbíhat ke středu, což není z hlediska využití plochy příliš výhodné, plus vodorovné lamely druhého patra od země jsou ve výšce cca. 180 cm, díky čemuž je trojúhelníkový vchod příliš nízký. Bylo učiněno následující rozhodnutí: vypočítat základní část kopule jako 5/12 koule se zarovnanou hranou a poté postavit jednotnou vrstvu o výšce 2 metry. To přidalo 15 nábojů a 45 trubek k celkové sadě, včetně jedné nové dimenze.

Finální sada, založená na výsledcích zmenšování trubek, které se lišily v jednotkách milimetrů, obsahovala pouze 5 pozic, nejkratší – 1674 mm, nejdelší – 2300 mm.
Výběr materiálu přímo ovlivnil rozpočet a nakonec se stal jedním z určujících parametrů pro pevnost kopule. Zpočátku mi přesný přístroj (pátý bod) řekl, že při výběru hliníkové slitiny AD31T1 jako materiálu bude nutná a dostačující trubka 25×2. Při kalkulaci nákladů jsme však museli snížit náklady doslova na polovinu hmotnosti trubky – na 20×1.5 ze stejné slitiny.
Pokušení použít rám D16T, který je křehčí (což je kritické, když se proces lomu již vyvíjí), ale mnohem odolnější, spočívá na čistě technologické nuanci. Trubky AD31T1 vyrábí závod k prodeji v délkách 6m. Kompetentní rozmístění kupolových konstrukcí mi zároveň umožnilo za prvé se téměř úplně vyhnout odřezkům a za druhé, za 10 % nákladů na trubky jsem je mohl nařezat na míru v maloobchodě, což ušetřilo hodně úsilí a času. Trubky ze slitiny D16T se bohužel prodávají v délkách 3 m, což při jakémkoli uspořádání této kopule vede k 30-40 % neprodejních zmetků a také k výraznému přeplácení – D16T je mnohem dražší .
O variantě tenkostěnných ocelových trubek se neuvažovalo pro jejich velkou hmotnost, nestabilitu proti lomu a nepřístupnost.

Celkový rozpočet na kupoli byl nakonec asi 50000 18 rublů. Asi 16 tisíc za dural, asi 7 tisíc za látku, asi XNUMX tisíc za nerez. Plus plyn, drát na svařování, spotřební materiál na šití, příslušenství, kování, materiál na kryty.

Výběr typu a materiálu nábojů.
Po dlouhém přemýšlení bylo rozhodnuto usadit se na konstrukci náboje „na kroužku“, který je tuhý ve všech směrech – trubky jsou navařeny na kroužek vyříznutý z trubky v požadovaných úhlech, který je spojen s trubkami rámu. volba byla zvolena, když je trubka náboje vložena dovnitř rámu. Důvodem je potřeba zajistit co nejrovnější bezstupňovou plochu kopule pro snadné zakrytí markýzy, mnohem jednodušší opracování hran a vnitřních ploch a nižší hmotnost nábojů. Posouzení pevnosti spojové sestavy ukázalo, že hloubka asi tří průměrů by byla zcela dostatečná pro spolehlivou fixaci trubky, což se projevilo budoucím zlomem konstrukce. Pro uzamčení trubek byla zvolena možnost provlečení průchozím příčným otvorem pro usnadnění spojování, otvory ve vnější trubce byly vyvrtány širší – s průměrem čepu 4 mm, otvory v trubkách náboje byly ~4.5 mm; otvory v trubkách rámu byly 6 mm.
Aby se zabránilo elektrochemické korozi, byla jako materiál pro náboje zvolena levná nerezová ocel. Počáteční požadavky na prsten byly 70×3, na trubky – 16×1.5. Z důvodu nemožnosti zakoupení požadovaného kusu trubky 70×3 (prodává se pouze v 6metrových délkách) byl zakoupen kus cca dvoumetrový 70×2. To byl jeden z faktorů, které snižovaly pevnost konstrukce.
Svařování nábojů jsem prováděl osobně, poloautomaticky, drátem v prostředí ochranného plynu, v přípravku nejjednoduššího provedení. Trubky byly přichyceny ve vodiči a poté svařeny podél obrysu. V důsledku toho se nezdařený průnik boční stěny jedné z trubek s největší pravděpodobností stal spouštěčem pro skládání sestavy konstrukce dovnitř. (viz video) Vzhledem k tomu, co se stalo, se však žádný ze svarů zcela nerozpadl a struktura si zachovala svou soudržnost.
Spodních 15 nábojů bylo svařeno výhradně z trubek, díky čemuž měly ploché dno.
Řezání a zpracování surovin, soustružení nábojů po svařování, vrtání otvorů do hliníku a nerezové oceli si vyžádalo zapojení velkého počtu pracovníků – nakonec se na kovové části kopule podařilo pracovat asi desítce lidí.

Také svazek kůlů z 12mm výztuže, dlouhý cca 60 cm, s navařenou příčnou rukojetí o délce cca 10 cm byl navařen do kupolové stavebnice Takové kůly se snadno zarážejí, snadno se vyjímají za rukojeť přirozený doraz pro konstrukci a pro upevnění lana. K upevnění hlavních kotevních drátů kopule byly použity párové kůly ze zbytků trubek zaražených do země ve tvaru obráceného V velmi spolehlivá fixace kluků.

Kupole markýza byla vyrobena z nespecializované pláštěnky s vodoodpudivou vrstvou. Vzhledem k velké ploše (celkem asi 200 metrů čtverečních, s přihlédnutím k nižší úrovni) bylo rozhodnuto ořezat kopuli podle vzoru „meloun s zadkem“ – hlavní část začíná od úrovně mírně pod úrovní druhá řada žeber (asi 2 m od země) a sbíhá se okvětními lístky nahoru, kde je našitý kruh o průměru 4 metry, sešitý ze tří pruhů. Toto schéma zajistilo racionální použití tkaniny (bez tenkých okvětních lístků vyříznutých z jednoho pruhu 1.5 m nahoře, sbíhajících se do jednoho středu). S přihlédnutím k obecné pentasymetrii kopule bylo zvoleno rozložení 25 stejných pruhů. Každý pátý šev byl uzavřen a nahoře prošit popruhem (pásem) vynikající kvality – se šířkou 40 mm a strukturou podobnou bezpečnostnímu pásu automobilu, to zajistilo spolehlivost vyztužení markýzy. Vrchlík byl dole olemován stejným popruhem a pro rovnoměrnější rozložení napětí byly do míst, kde se pás odchyloval od spodního okraje, všity trojúhelníky, které rozkládaly napětí podél okraje.
Šilo se vysokopevnostními nitěmi a rovným stehem. Celková hmotnost hotového stanu byla cca 30 kg, což je ve srovnání s hustší, odolnější a voděodolnou tkaninou klasických velkých stanů zanedbatelné.
Podle výsledků testování v praxi bylo pozorováno stabilní natahování látky ve švech, které způsobovalo lokální netěsnosti. V zimě budou všechny švy vrchního niklu podlepené proužkem, který zajistí nepropustnost. Zbývající švy nebyly kvůli úhlu jejich umístění vůči zemi a sníženému zatížení vystaveny extrémnímu natahování. Při silném dešti látku mírně prosakovala voda (pravděpodobně se mohlo jednat o obyčejnou kondenzaci), ale celková lehkost markýzy IMHO tento nedostatek vynahrazuje.

Celkem, shrnutí:
Kopule je demontovatelná, stavebnice váží cca 150 kg, sestavena týmem 10 lidí za půl dne, maximální přepravní rozměr je 230 cm, rozděleno na 6-8 krytů s díly. Plocha u paty je 75m6.2, výška nahoře je cca XNUMXm.

Kopule byla uvedena do speciálně vyškoleného hraní rolí, první montáž (s přestávkami) trvala celkem asi 10 hodin. Kvůli několika chybným krokům jsme museli udělat pár ústupů a deštivé počasí nás také značně brzdilo. Pro sestavení kopule se ukázaly jako velmi užitečné truhly vysoké cca 55 cm – vyšší stojan pro montáž totiž nebyl potřeba. Kolíky byly upevněny několika otáčkami elektropásky, trubky podél rámů byly předem označeny barevnými kroužky vyrobenými ze stejné elektropásky.

Vytažení markýzy přes smontovanou šestimetrovou kopuli ve větrném počasí nebylo iluzorní, včetně přeletů jednotlivých účastníků. V budoucnu se plánuje pokus o montáž kopule za nepřítomnosti větru přímo pod markýzou. Pokud fouká stabilní vítr, zdá se nejjednodušší přetáhnout markýzu přes hotový krakas. Demontáž markýzy zvládne snadno pár lidí.
Po montáži kopule stála několik dní, poté došlo k incidentu. Vítr, který zesílil na bouři (několik běžných altánů bylo převráceno a rozbito, „Sofie“ stála sama, byl sražen šestiúhelník o průměru 5 m stejné třídy jako Sofie), s ostrým bouře, způsobila důsledné skládání horní části kopule dovnitř. Proces se ve skutečnosti zastavil, když struktury stávající oblasti narazily na překážku.
Studium trosek vedlo k následujícím závěrům: skládání bylo výsledkem kombinace řady faktorů.
1. Nedostatek průniku boční části jednoho z nábojů. Soudě podle tvaru vlisované části byl tento konkrétní náboj první, který se zatlačil dovnitř.
2. Nedostatečná tuhost kroužku, na kterém je náboj namontován. Na mnoha nábojích je vlnovitý ohyb tohoto prstence, skládající jej do úzkého oválu. Bohužel, jak bylo uvedeno výše, výběr materiálu byl dán faktorem dostupnosti od dodavatele. Navíc taková konstrukce bude mít stále nedostatečnou tuhost, takže již byla přijata řada opatření ke zpevnění nábojů při opravách.
3. Nedostatečná tuhost kolejnic náboje. Viz výše o rozpočtu a hmotnosti. V tomto případě byl patrně pozorován následující efekt: mírná tendence trubek se po montáži ohýbat dovnitř (chyba cca 1 stupeň při montáži vodiče pro náboje), silné vychýlení trubek vlivem zatížení větrem na náboje. markýza, která je ve větru pevně napnutá – v kombinaci s prvními dvěma body to vedlo k prohnutí segmentu dovnitř.

(Odkaz otevře fotografii ve vysokém rozlišení)

Po zastavení procesu bylo rozhodnuto pokračovat v provozu kopule. Promáčknuté konstrukce vyžíraly malý vnitřní objem kopule, markýza si zachovala celistvost, proto byly pro stabilizaci instalovány tři podpěry z prken. V této podobě zůstala kopule stabilní až do konce hry.
Při demontáži nebyly sešrotovány více než dvě desítky elektronek. Postižených uzlů je přibližně (sčítání a třídění zatím neproběhlo) asi 20 procent a některé z nich je zřejmě potřeba narovnat a zpevnit.