Массивный бетонный блок и высокоустойчивый защитный мат
Бетонный блок и защитный мат относятся к гидротехническому строительству в климатических условиях Севера. Блок представляет собой монолит из бетона. Блок имеет бипирамидальную или биконусную форму с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями. Масса блока составляет не менее 135 кг. Защитный мат содержит совокупность блоков из бетона. Блоки связаны канатами с возможностью изгиба мата. Собственная масса по меньшей мере у половины блоков равна или превышает 100 кг. Уменьшена величина возможных перемещений бетонных блоков и защитного гибкого мата в целом под воздействием высоких механических нагрузок из-за ледового навала. 2 н.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Полезная модель относится к гидротехническому строительству, а именно к средствам для защиты поверхностей различных объектов естественного или искусственного происхождения, включая берега и русла водотоков, поверхности дамб и плотин, а также подводные переходы трубопроводов, опоры мостов и иные сооружения. Настоящее устройство предназначено для использования в климатических условиях с ожидаемым образованием подвижных мощных ледовых масс, сопровождающимся возникновением опасности в виде обширного ледового навала.
Из патента РФ 
123422 на полезную модель «Мат, имеющий повышенную сцепляемость с поверхностью» известны бетонный блок, представляющий собой монолит из бетона бипирамидальной или биконусной формы с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями, а также гибкий мат, содержащий совокупность блоков из бетона, связанных канатами с возможностью изгиба мата. Известные технические решения характеризуются высокой проникающей способностью в грунт, что позволяет обеспечить приемлемую в обычных условиях степень сцепления с подстилающей поверхностью. Однако известная конструкция блока и мата недостаточна устойчива в условиях навала льда, способного сместить и даже вырвать мат из грунта, оголив защищаемый объект.
Задачей является повышение надежности защиты гидротехнических объектов в сложных климатических условиях Севера.
Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в уменьшении возможных перемещений бетонных блоков и защитного гибкого мата в целом (повышение устойчивости мата) под воздействием высоких механических нагрузок.
Технический результат достигается благодаря тому, что бетонный блок, представляющий собой монолит из бетона бипирамидальной или биконусной формы с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями, имеет массу не менее 100 кг.
Предпочтительная масса блока составляет 120 кг и более.
В частном случае своей реализации бетонный блок содержит утяжеляющие добавки.
В другом частном случае площадь по меньшей мере одного основания блока составляет более 700 см2.
Также технический результат достигается благодаря тому, что в гибком мате, содержащем совокупность блоков из бетона, связанных канатами с возможностью изгиба мата, собственная масса по меньшей мере у половины блоков (то есть для каждого блока в отдельности) равна или превышает 100 кг.
В частном случае реализации мата его общая масса составляет не менее 2 тонн, при габаритных размерах в плане не более 3×1,5 м.
В еще одном частном случае блоки мата представляют собой монолит из бетона бипирамидальной или биконусной формы с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями.
Также в частном случае канаты, связывающие в мате бетонные блоки, характеризуются разрывной нагрузкой не менее 10 тонн.
Полезная модель поясняется следующими графическими изображениями.
Фиг. 1: бетонный блок, вид со стороны боковой поверхности.
Фиг. 2: гибкий мат.
Фиг. 3: мат в разрезе, вид сбоку.
Осуществление полезной модели показано на примере предпочтительной конструкции бетонного блока и гибкого мата.
Защитный мат содержит совокупность блоков 1 из бетона. Блоки 1 соединены между собой арматурными канатами 2. Форма блоков и зазор между ними обеспечивают возможность изгиба мата, благодаря которой мат способен повторять рельеф подстилающей поверхности. К угловым блокам прикреплены крепления 3 для соединения матов с образованием из них защитного полотна.
Блок 1 представляет собой монолит из бетона, которому придана бипирамидальная или биконусная форма с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями (фиг. 1). Габаритная длина (ширина) A блока предпочтительно составляет 450 мм, а габаритная высота (толщина) B - 400 мм. Основания блока имеют размер C по длине и ширине блока, а именно 290×290 мм, при этом площадь основания составляет 841 см2. Масса данного блока равна примерно 143 кг.
Объединенные в мат блоки 1 размещают на подстилающей поверхности, прикрывая защищаемые объекты. Благодаря указанной форме возможно самозаглубление блока 1 в грунт, что хорошо сказывается на его устойчивости. Для придания блоку 1 еще большей устойчивости необходимо увеличить массу данного блока до по меньшей мере 100 кг, т.к. чем более массивен блок, тем выше его эффективность при противостоянии воздействию ледового навала. Указанная величина массы определена опытным путем исходя из того, чтобы устройство можно было применять в большинстве наиболее часто встречающихся ситуаций. При комбинации выбранной формы блока 1 и его большой массы перемещение данного блока минимально. Чем у блока 1 меньше поверхность, с которой возможен контакт льда, тем выше устойчивость блока, поэтому массу блока целесообразно увеличить с минимально возможным увеличением при этом его габаритных размеров, что достигается повышением плотности бетона благодаря применению утяжеляющих добавок, например, кварцевого песка или иных подходящих материалов, плотность которых превышает 3,5 г/см 3. Развитая поверхность основания блока 1 также способствует уменьшению возможных перемещений блока, т.к. при превышении площади основания блока 700 см2 адгезия блока к подстилающей поверхности настолько высока, что имеет значение даже при высоких механических нагрузках.
Показанный на фиг.2 гибкий мат состоит из 18 блоков 1 и имеет размеры 2700×1350 мм при весе примерно в 2,5 тонны. При этом блоки соединены канатом с диаметром 30 мм и разрывной нагрузкой 12 тонн.
Благодаря своей гибкости мат имеет максимальную площадь контакта с поверхностью, что положительно влияет на устойчивость мата, достигающую приемлемой величины, если собственная масса по меньшей мере у половины блоков равна или превышает 100 кг. Также желательно выполнение условия, согласно которому общая масса мата должна составлять не менее 2 тонн при габаритных размерах в плане не более 3×1,5 м. Данное условие вызвано тем, что чем больший размер имеет мат, тем большей должна быть его масса, так как увеличивается возможная площадь контакта мата со льдом. Прочностные характеристики арматурного каната должны обеспечивать целостность конструкции при воздействии на нее ледового навала (разрывная нагрузка не менее 10 тонн), так как в противном случае произойдет разрушение мата и нежелательное перемещение оторванных частей из одного или более блоков. Для представленного примера бетонного блока и гибкого мата все перечисленные условия соблюдены и данная конструкция характеризуется высокой устойчивостью.
1. Бетонный блок, представляющий собой монолит из бетона бипирамидальной или биконусной формы с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями, отличающийся тем, что его масса составляет не менее 100 кг.
2. Блок по п.1, отличающийся тем, что его масса составляет более 120 кг.
3. Блок по п.1, отличающийся тем, что бетонный монолит содержит утяжеляющие добавки.
4. Блок по п.1, отличающийся тем, что площадь по меньшей мере одного его основания составляет более 700 см2.
5. Гибкий мат, содержащий совокупность блоков из бетона, связанных канатами с возможностью изгиба мата, отличающийся тем, что собственная масса по меньшей мере у половины блоков равна или превышает 100 кг.
6. Мат по п.5, отличающийся тем, что его общая масса составляет не менее 2 тонн, при габаритных размерах в плане не более 3×1,5 м.
7. Мат по п.5, отличающийся тем, что блоки представляют собой монолит из бетона бипирамидальной или биконусной формы с утолщенной центральной частью и плоскими основаниями.
8. Мат по п.5, отличающийся тем, что канаты характеризуются разрывной нагрузкой не менее 10 тонн.
