Плавающий фундамент технология: Что такое плавающий фундамент + технология его строительства

Плитный фундамент: технология и особенности

Содержание

1. Общее описание
2. Срок службы фундамента плитного типа
3. Применение плитных фундаментов
4. Типы и особенности плитного фундамента
5. Используемые материалы
6. Технология сооружения плитного фундамента

Общее описание плитного фундамента

Img by Comrade King — flickr

Плитный фундамент – это ресурсоемкий, но надежный способ организации долговечной основы для строения. Кроме того, это самый простой способ устройства фундамента для загородного дома. Он представляет собой сплошную железобетонную плиту на песчано-гравийной подушке. Различают плитные фундаменты по различной степени погружения в грунт, но существуют и комплексные плитно-свайные и плитно-ленточные варианты, значительно увеличивающие жесткость конструкции. Возможно создание плитного фундамента из отдельных, например, дорожных, плит. Однако такой вариант, кроме расходов на плиты и их укладку в котлован с помощью крана, все равно потребует выравнивающей цементной стяжкой по поверхности. Поэтому, лучший вариант строительства плитного фундамента – это создание однородной армированной плиты, по всему периметру планируемого строения.

Плитный вариант фундамента применяется при мелкозаглубленном (до 50 см.) и глубокозаглубленном (больше глубины промерзания грунта) обустройстве фундамента. В последнем варианте он может размещаться на любой глубине и автоматически становится основанием пола цокольного этажа. От ленточных или свайных типов фундамента плитный фундамент отличает наличие армирования по всей плоскости плиты, что позволяет избежать внутренней деформации, трещин и разломов. В скандинавских странах, например, плитный фундамент довольно распространен, особенно в частном строительстве, так как имеет неоспоримые преимущества, по сравнению с другим типами фундаментов, в условиях севера. Местные строители отмечают, если строение отапливается и фундамент отлично теплоизолирован, то плитная конструкция по долговечности, выигрывает даже у свайной.

Срок службы фундамента плитного типа

О истории и сроках службы фундамента данного типа можно сказать следующее: египетские пирамиды до сих пор прочно стоят на монолитной плите. Другими словами, плита в основании здания, при правильной организации конструкции, превосходит многие иные варианты фундамента по долговечности. Однако, не существует универсальных решений и на продолжительность службы плитного фундамента может повлиять ряд факторов. Если здание простое, а состояние грунта на стройплощадке требует плитной конструкции фундамента, то беспокоиться не о чем. А вот в случае с большим и сложным строением, понадобятся внимательные и грамотные расчеты нагрузок (обычно строители не применяют плитный фундамент на наклонных участках и при использовании тяжелых сооружений с этажностью более трех этажей). Именно тот факт, что плитные фундаменты применяются на проблемных грунтах, на срок службы могут сильно повлиять даже незначительные недочеты в конструкции. В процессе планирования реализации в индивидуальном проекте такого фундамента, необходимо учесть все детали и тонкости сезонного «поведения» грунта на стройплощадке. Правильная конструкция, полностью соответствующая обстоятельствам, может быть дорогой, но при профессиональном и качественном подходе, будет служить верой и правдой долгие десятилетия.

Img by Concrete Forms — flickr

Применение плитных фундаментов

Плитные фундаменты известны своими способностями сопротивляться движению грунта и даже компенсировать его вертикальные и горизонтальные перемещения. Поэтому такой фундамент часто используется в случаях насыпного, пучинистого, круглогодично промерзшего или подвижного грунта, а так же при неравномерности сжимаемости грунтов. На основе плитного фундамента можно организовать отличную защиту от высокого уровня напорных грунтовых или талых вод, однако это потребует дополнительного дренажа, гидроизоляции, а так же внимательной организации канализации, водопровода и других коммуникаций. В целом применение плитного фундамента целесообразно для строительства простых по планировке и небольших каменных, либо каркасных сооружений. Если планировка здания сложная, то плиту, после возведения, разрезают на части по деформационным швам. В результате под каждой частью строения оказывается своя цельная часть плиты, что снизит нагрузку при движении грунта, однако даже в этом случае все составляющие плиты будут работать как единая плита (эту работу однозначно должны проводить профессионалы). С затратной точки зрения малозаглубленные плитные фундаменты экономически довольно выгодны, поскольку позволяют экономить, как на материалах, так и на трудозатратах. Они возводятся быстро и имеют очень простую конструкцию, однако если здание не будет отапливаться, то малозаглубленный фундамент необходимо качественно теплоизолировать.

Типы и особенности плитного фундамента

Самый распространенный вид плитного фундамента, как и самый простой – это монолитный. Он представляет собой сплошную железобетонную плиту 20 – 25 см. на песчано-гравийной подушке, располагаемую под всем строением. Для придания необходимой жесткости плита может заливаться с созданием ребер жесткости, располагаемых в перекрестных направлениях. Ребра жесткости могут располагаться как с нижней, так и с верхней стороны плиты. В зависимости от целей конструкции железобетонный монолит может быть не только сплошным, но и решетчатым. Так же плитный фундамент может быть сборным. В таком случае конструкция собирается из плит, с обязательной бетонной стяжкой для выравнивания поверхности. Плитный фундамент сборного типа может также собираться из железобетонных балок, путем перекрестного наложения элементов, с обязательной заделкой стыков.

Img by Bruno Cordioli — flickr

Для обеспечения большей жесткости плиты, в отдельных случаях, а так же для возведения многоэтажных зданий применяют комбинированные типы фундаментов. В коттеджном строительстве, больше распространен комбинированный ленточно-плитный фундамент, который является особенно жесткой и надежной конструкцией, объединяя в себе лучшее от двух наиболее популярных типов оснований. Комбинированный свайно-плитный фундамент, для коттеджей — это, в большинстве случаев, непозволительная роскошь, исходя из перерасхода стройматериалов. Как правило, свайно-плитная комбинация, значительно увеличивающая жесткость плитного фундамента, используется при строительстве многоэтажных домов.

Плавающий плитный фундамент – это монолитная сплошная армированная плита, залитая по всему периметру здания на песчано-гавийной подушке и лежащая либо практически на поверхности, либо с незначительным заглублением в грунт. «Плавающая» конструкция применима для пушистых, насыпных и пучинистых грунтов, поскольку она способна подниматься и опускаться вместе с движущимся основанием. Такой вариант фундамента, как правило применяется при возведении небольших строений, например, бань или хозяйственных построек.

Используемые материалы

В конструкции плитного фундамента применяются следующие материалы: бетон высокого качества, арматура, различные гидроизоляционные материалы и утеплители. Бетон выбирается высокой прочности (марки М300 и выше), обязательно учитывается водонепроницаемость (W8 и более) и высокая морозоустойчивость (не менее F200), так же немаловажен коэффициент подвижности материала П-3. В случае с близким залеганием грунтовой воды, отлично подошел бы сульфатостойкий бетон, но это большая редкость. Арматура применяется диаметром 12-16 мм и может быть любой марки, соединяется в решетку она с помощью проволоки. Если же, планируется сваривать прутки арматуры между собой, то марка арматуры должна быть пригодной для сваривания (а500с, а240с). В качестве гидроизоляции, чаще всего используют битумно-полимерные материалы, однако допустимо и использование рулонного полиэтилена. Для утепления, о котором рекомендуется обязательно позаботиться в незаглубленных и малозаглубленных типах фундамента, используются различные синтетические теплоизоляционные материалы. Лучшим из них можно считать экструдированный пенополистирол, поскольку этот утеплитель очень прочен и особенно долговечен. Утеплению особенно стоит уделить внимание, если при глубоком заложении, плита фундамента выполняет одновременно и роль пола цокольного этажа.

Img by Rick — flickr

Технология сооружения плитного фундамента

Рекомендуется заглубление плитного фундамента, как минимум на метровую глубину, а если здание не отапливается, то стоит либо утеплить его, либо заглубить на глубину промерзания грунта.

Сначала роют котлован, размеры которого должны быть немного больше плиты, поскольку нужно оставить место для проведения гидроизоляционных и утеплительных работ. Выравнивание грунта нужно произвести тщательно и вручную, поскольку поверхность грунтовой основы обязательно должна быть ровной. Затем прокладывается слой геотекстиля. Это важное условие, которое не позволит песчано-гравийной подушке разойтись в грунт. Слой песка и слой гравия, аккуратно выравнивают с применением нивелира, обязательно с тщательной трамбовкой песчано-гравийной подушки, слоями по 10см. На этом этапе можно проложить необходимые коммуникации (вода, канализация и прочее), если они будут пролегать под фундаментом.   После этого, на «подушку» может быть уложен тонкий выравнивающий слой песчано — бетонной подготовки (до 10 см.). Далее идет гидроизоляционный слой из виниловой пленки или рубероида, причем двойной слой приветствуется.

Гидроизоляцию нужно вывести (выпустить) за пределы плиты и при глубоком заглублении объединить с гидроизоляцией стен цокольного этажа. Следом за гидроизоляцией стоит положить слой пенополистирола, для теплоизоляции, поверх которого, может быть дополнительно применен слой защитной виниловой пленки.  Подготовка подушки плитного фундамента закончена и можно начинать конструкцию самой плиты.

Этот процесс начинается с увязки или сваривания армирующей сетки из прутков арматуры. Не рекомендуется размещать арматуру слишком близко к поверхности плиты. Как только армирующая сетка закончена, строят опалубку и обязательно укрепляют ее, поскольку давление бетона будет высоким. В полученную форму заливается бетон, который тщательно распределяется и утрамбовывается виброинструментом. Поверхность бетонной плиты, разглаживают и выравнивают, после чего накрывают пленкой, для предотвращения слишком быстрого высыхания. Готовая плита отстаивается три-четыре недели, с поливом ежедневно, в течении первых семи дней. Когда плита готова, можно завернуть, выпущенную гидроизоляцию, и припаять ее к краям плиты. Все, монолитный плитный фундамент готов и можно переходить к другим работам.

Плитные фундаменты очень надежны и долговечны, а их эффективность в условиях сложных грунтов, неоднократно доказана на практике. Песчаные, слабые, пучинистые, насыпные, рыхлые, неоднородные и другие «проблемные» грунты на строительной площадке, могут сориентировать вас на использование именно этого типа фундамента. При правильном планировании и четком соблюдении технологии недостатков у плитного фундамента не так уж и много. Если вы возводите простое здание, например, гараж, баню, мастерскую или любую легкую хозяйственную постройку, то плитный фундамент — отличное решение. Но если ваше здание – жилое, и имеет приличную планировку или этажность, то для использования монолитной плиты в основании дома потребуются серьезные строительные расчеты. Очень важно, чтобы проектировщик обладал соответствующим образованием и были проведены необходимые исследования грунта.

Плавающий фундамент — технология работ

Фундамент предназначен для распределения нагрузки на грунт. Благодаря этому, удается избежать проблем с проседанием почвы, а также других сложностей. На практике сейчас строители используют самые разные типы, это позволяет подобрать наиболее оптимальный вариант для каждого отдельного случая. При этом, зачастую выбирается плавающий фундамент. Давайте разберемся более подробно, что это такое, а также как правильно его обустроить.

Что такое плавающий фундамент

Для пучинистых, а также болотистых грунтов допустимо использование мелкозаглубленных или незаглубленных фундаментов. Это прописано в СП 50-101-2004. Такую разновидность называют плавающими, что обусловлено рядом технологических особенностей.

Как правило, такие основания делают в виде незаглубленной плиты с качественным армированием. Благодаря четко рассчитанным параметрам удается избежать перекосов при вспучивании грунта. В таком случае плита просто поднимается равномерно. В некоторых случаях по такому же принципу делают решетчатое или столбчатое основание.

Глубина заложения

Как уже упоминалось, данный тип оснований является незаглубленным. Это позволяет значительно сэкономить на возведении, но и не потерять в качестве. Также упрощается сам процесс возведения. В целом экономия средств при работах составляет 30-40%.

Непосредственно глубина рекомендуется 20-25 см. Но, не стоит забывать о необходимости обустройства щебне-песчаной подушки, она должна быть толщиной не менее 40 см, что позволит гарантировать устойчивость создаваемой конструкции. Но, тут многое зависит от особенностей выбранного, если он мелкозаглубленный, то глубину увеличивают до 35 см, так вы получите наиболее оптимальные характеристики.

Виды плавающих фундаментов

На практике можно встретить несколько разновидностей плавающих фундаментов. Это позволяет подбирать для строительства наиболее оптимальные решения, ведь у каждого вида имеются свои особенности. Учитывайте данный факт при создании проекта будущего дома.

Определять тип также необходимо по причине расчета необходимых материалов. Ведь в каждом случае потребуется определенное количество материалов, также требования к ним будут различными. Это обычно указывают в документации к проекту.

Плавающая плита

Данный тип считается наиболее оптимальным, он достаточно прочный, и в то же время обустраивается с небольшим количеством затрат. Некоторым недостатком подобной конструкции является подгрузка массой здания, но этот недочет обходят правильным расчетом материала.

На практике можно встретить несколько разновидностей подобного основания:

1. Кессонная плита. Используется редко, отличается наличием подвала.
2. Чаша. Стандартный тип, отличается повышенной прочностью.
3. Перевернутая чаша. От предыдущей разновидности отличается наличием по краям отлитых ребер жесткости.

Каждый из перечисленных типов подходит для разных случаев. К примеру, кессонная плита удобна будет при необходимости сделать небольшой погреб, а перевернутая чаша оптимальна на грунтах с высокой подвижностью.

Плавающий столбчатый

Такой тип считается одним из самых дешевых. Но, его нельзя использовать на глинистых и заболоченных почвах, а вот на песке и/или скалистых грунтах можно применять. Может применяться в нескольких видах, но все они отличаются высокой живучестью в условиях регулярных смещений грунта. Хорошо подходит для зданий из бревна или бруса. Некоторым недостатком является отсутствие цоколя. Поэтому, потребуется сделать «забирку».

Плавающая решётка

Неизменным требованием к незаглубленному фундаменту является достаточная прочность. На практике, это достигается отливкой в виде крестообразных перегородок или решетки. Второй метод применяется при строительстве больших по площади зданий.

Такая технология обходится несколько меньше, чем полноценная плита. Но, тут имеется недостаток, они менее надежны, что во многих случаях критично. Поэтому, широкого распространения она не получила.

Устройство фундамента по типу плита

Из всех перечисленных, наилучшим будет плитный фундамент. Он отличается высокой надежностью, а также простотой возведения. Тут следует учитывать, что создаваться такое основание должно строго по технологии. В противном случае надежность будет хромать.

При строительстве заблаговременно предусматривайте ввод коммуникаций. После окончания всех работ, это будет невозможно. В некоторых случаях устраивают ребра жесткости, что позволяет экономить на толщине плиты. Непременно производят утепление, если его не сделать, то возникнут проблемы в зимнее время. Далее рассмотрим вариант строительства плиточного основания.

Разметка участка

Пахотный слой имеет высокую склонность к просадке, в связи с этим возведение любых фундаментов, с опорой на него запрещено. Любые работы начинают с разметки участка, а также последующего съема поверхностного слоя почвы.

Первоначальная разметка делается просто, для этого по углам предполагаемого фундамента вбивают колья и натягивают между ними веревку по периметру.

Внимание! С каждой стороны необходимо отступать на 1,2-1,5 м от предполагаемой плиты. Это позволит без сложностей сделать отмостку. Также при таком подходе удобнее производить подведение некоторых коммуникаций.

Рытьё котлована

Это достаточно сложная и важная процедура. Зачастую для этого используют различные механизированные средства, например, бульдозер или экскаватор. Сейчас есть мини техника, которая может использоваться для выполнения работ на небольших участках.

После выемки основной части грунта, производят выравнивание по площади. Обязательно следят за точным соответствием требованиям проекта. Котлован готовят с расчетом на устройство подушки из песка и щебня.

Также на этом этапе подготавливают прокладку коммуникаций. Тут стоит учитывать их особенности. Даже утепленные водопроводные и канализационный трубы следует заглублять для защиты от промерзания на глубину 1-1,5 метра в зависимости от региона. Также устраивают дренажные колодцы по углам будущего здания.

Установка опалубки

Данный этап достаточно важен. Помимо непосредственной работы по установки элементов опалубки, тут нужно проделать и другие не менее важные действия.

Сначала готовят подушку. Для этого на дно котлована насыпают слой щебня, поверх его укладывают слой песка. Каждый из этих слоев обязательно утрамбовывают виброплитой. На некоторых грунтах имеет смысл сначала укладывать геотекстиль. Поверх готовой подушки укладывают экструдированный пенополистирол. Он служит утеплителем, который предотвратить проблемы со вспучиванием грунта. Можно обойтись без утепления, но в таком случае толщину плиты увеличивают до 40 см.

Далее можно приступать к установке опалубки. Существует два варианта решения задачи:

• Дощатые или фанерные щиты;
• Полистирольный L-блок.

Если в качестве опалубки применяются деревянные щиты, то следует делать их на 10 см выше расчетного уровня плиты. Полистирольные блоки выполняют функцию дополнительного утепления фундамента.

Армирование

Важно правильно провести армирование. Для этого следует использовать арматуру 10-15 мм в диаметре. Укладывают их в один или два слоя, в зависимости от толщины плиты. Расстояние между прутками 30 см, но под несущими стенами рекомендуется размещать их чаще.

Бетонные работы

Для приготовления раствора используются миксеры разной производительности. Во время работ следует помнить, что между заливкой разных партий бетона не должно проходить больше 2 часов. Если нет возможности произвести заливку в течение этого времени, то следует заранее подготовить разделяющие бортики, при этом важно сделать их так, чтобы получились пазы. Именно они позволят прочно соединить части плиты, залитые в разное время.

После заливки и набора первоначальной прочности следует произвести гидроизоляцию фундамента. На данный момент применяется несколько методик.

1. Обмазывание мастикой на основе битума. Существенным недостатком является ограниченный срок службы.
2. Оклеивание стекловолокном с двойным битумным слоем. Стоит такая обработка дороже, но и служить может до 80 лет.

Распространенные ошибки

Основной ошибкой является пренебрежение гидроизоляцией. В этом случае бетон осенью и весной напитывается влагой, и при последующем замерзании разрушается. Также необходимо следить за качеством бетонной смеси

Плавающий морской ветер, что это такое и как он работает?

НИОКР
Морской ветер

Энергия ветра сильнее в океане, чем на суше, отсюда и развитие морского ветра в последние годы. До недавнего времени, поскольку они основывались на стационарных конструкциях, их нельзя было устанавливать в очень глубоких или сложных местах морского дна, что изменилось с появлением плавучих конструкций. Теперь на эти платформы можно устанавливать ветряные турбины, которые крепятся к морскому дну с помощью гибких якорей, цепей или стальных тросов.

Плавающие морские ветряные турбины могут быть установлены дальше от берега (Источник: флагманский проект).

Главная задача, стоящая сегодня перед человечеством, — сделать планету зеленой и устойчивой. Для достижения этого возобновляемые источники энергии будут играть фундаментальную роль, и усилия по внедрению инноваций в этом секторе особенно интенсивны. Достижения вселяют оптимизм, и в этой статье мы сосредоточимся на одном из них: плавучих морских ветряных электростанциях, одном из самых многообещающих производных.

ЧТО ТАКОЕ МОРСКАЯ ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Прежде всего, давайте определим, что такое морская ветровая энергия: это источник чистой и возобновляемой энергии, получаемой за счет использования мощности ветра на шельфе, где она достигает более высокой и постоянной скорость из-за отсутствия барьеров. Его высокий потенциал и стратегическая добавленная стоимость, как на социально-экономическом, так и на экологическом уровне, делают его одним из возобновляемых источников, который будет играть решающую роль в процессе обезуглероживания.

Плавающий морской ветер, основанный на плавучих конструкциях , а не на стационарных конструкциях, предлагает новые возможности и альтернативы. По сути, это открывает двери для площадок дальше от берега, позволяя размещать ветряные турбины в более крупных и глубоких морских районах с более высоким ветровым потенциалом. Таким образом, он преодолевает препятствие на пути к обеспечению чистой, неисчерпаемой и экологически чистой энергии для более устойчивой планеты.

Среди преимуществ плавучей морской ветроэнергетики можно назвать потенциально низкое воздействие на окружающую среду и простоту изготовления и установки, поскольку плавучие турбины и платформы можно построить и собрать на суше, а затем отбуксировать к месту установки в море. Кроме того, как отмечалось выше, они могут воспользоваться сильными ветрами, дующими в более глубоких районах, что улучшает энергоэффективность.

Плавающая морская ветряная электростанция в 3D.

Первая плавучая морская ветряная электростанция в Испании (испанская версия).

КАК РАБОТАЕТ ПЛАВУЧАЯ МОРСКАЯ ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Чтобы узнать, как работает плавучая морская ветровая энергия, мы должны сначала ответить на следующий вопрос: почему ветряные турбины плавают в море в виде конструкций высотой 120 метров и весом в тысячи тонн? Решение было дано Архимедом 2300 лет назад: «тело, полностью или частично погруженное в воду, испытывает вертикальную восходящую тягу, равную весу вытесненной воды».

Плавучая морская ветряная платформа (FOWP) представляет собой бетонное, стальное или гибридное основание , на котором устанавливается ветряная турбина, что придает ей плавучесть и устойчивость. Некоторые называют это «плавучим основанием», но этот термин неверен, так как плавучие платформы не закладываются на морское дно, а ставятся на якорь и пришвартовываются.

Плавучие ветряные электростанции состоят из ветряных турбин, которые размещены на плавучих конструкциях и стабилизированы швартовками и якорями, а конструкция конструкции распределяет массы и веса. Оттуда процесс обычный: сила ветра вращает лопасти, а ветряная турбина преобразует кинетическую энергию в электричество, которое по подводным кабелям передается на морскую подстанцию, а оттуда на береговую подстанцию ​​на берегу и, наконец, в дома по линиям электропередач.

Помимо плавучести, ветряные турбины должны производить как можно больше энергии , а для этого важно, чтобы они оставались устойчивыми, сводили к минимуму любое движение и обеспечивали их работу в оптимальных условиях. Именно здесь вступают в игру различные типы плавучих платформ для ветряных турбин, которые мы рассмотрим ниже.

ТИПЫ ПЛАВУЩИХ ПЛАТФОРМ ДЛЯ ВЕТРОУСТАНОВОК

Плавучая морская ветроэнергетика основана на плавучих платформах для ветряных турбин. Выбор того или иного типа будет зависеть от состояния моря и морского дна, ветров в районе, размера ветряной турбины, глубины гаваней, производственных мощностей или наличия и цены материалов и оборудования. Некоторые из них описаны ниже:

• Баржа. Концепция похожа на корабль с точки зрения размеров. Другими словами, ширина и длина (длина и ширина) значительно больше, чем осадка (высота). Плавающая платформа имеет большую площадь контакта с водой, что придает ей устойчивость. Как и лодки, их заставляют двигаться, чтобы избежать перенапряжения и нагрузки на конструкцию. Чтобы свести к минимуму эти движения, платформа обычно снабжена несущими пластинами, расположенными ниже ватерлинии.
• Полузаливной. Этот дизайн направлен на минимизацию площади поверхности, контактирующей с водой, но всегда на максимальный объем, который действительно вытесняет массу воды и обеспечивает плавучесть. Геометрически идеалом была бы сфера (максимальный объем с наименьшей площадью поверхности), но сфера нецелесообразна в изготовлении, поэтому объемы, обеспечивающие плавучесть, разбиваются на несколько вертикальных цилиндров (или параллелепипедов), которые соединяются балками и раскосы для создания поверхности, на которой можно установить турбину. Их размер и расстояние между ними определяют их устойчивость.

Различные типы плавучих платформ для ветроустановок.

СМОТРЕТЬ ИНФОГРАФИКУ: Различные типы плавучих платформ для ветряных турбин [PDF] Внешняя ссылка, открывается в новом окне.

• Лонжерон. В этой модели большая часть веса размещена в самой нижней точке для обеспечения устойчивости. Например, если мы бросим в воду полый водонепроницаемый цилиндр, он будет плавать, если отношение высоты к поверхности основания будет достаточным для того, чтобы объем вытесненной воды компенсировал его вес. Если цилиндр однородный, он не будет устойчиво плавать вертикально и опрокинется, чтобы плавать горизонтально. Чтобы избежать этого, цилиндр снабжен большой массой на конце, противоположном месту установки турбины, для сохранения вертикальности. Короче говоря, плавучесть обеспечивается геометрией баллона, а устойчивость обеспечивается весом в самой нижней точке. Поскольку турбины становятся все больше и больше, для компенсации веса требуются очень длинные цилиндры, что делает это решение очень сложным в производстве, транспортировке и установке.
• Платформа для напряженных ног (TLP). Новейшая и в настоящее время наиболее технически рискованная концепция: платформа фактически не плавает как таковая после установки на ней турбины. Цель состоит в том, чтобы максимально уменьшить размеры, чтобы снизить производственные затраты. Звездообразная геометрия из трех, четырех или пяти плеч сводит объемы каждого плеча к минимуму, чтобы платформа плавала без груза, то есть без установленного ветряка. Перед установкой, чтобы предотвратить опрокидывание узла при подъеме центра тяжести узла, к платформе TLP прикрепляются временные многоразовые поплавки, что, в свою очередь, позволяет отбуксировать ее к месту морской якорной стоянки. Оказавшись там, натянутые стальные тросы или тросы соединяются, а временные поплавки отсоединяются для повторного использования на следующей платформе TLP, которая будет установлена.

Вся информация о

ПЛАВАЮЩИЙ МОРСКОЙ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Зачем делают плавучие ветряные электростанции?

Скорость и частота ветра выше и более стабильны в море, чем на суше, так как нет препятствий, ограничивающих его путь (концепция, известная как «вытягивание»). Кроме того, удаленность от берега сводит к минимуму визуальное воздействие. Другая причина заключается в том, что большая часть работ по изготовлению и сборке может быть выполнена в порту, а затем установка будет отбуксирована на морскую площадку. Это позволяет избежать использования монтажных судов, необходимых для стационарных фундаментов, таких как самоподъемные суда или суда динамического позиционирования (очень дорогие и дефицитные суда, которые обусловливают время установки и стоимость этих фундаментов). С другой стороны, для установки плавучих платформ в основном требуются относительно частые и более дешевые буксиры и кабелеукладочные суда.

На какой глубине можно устанавливать плавучие ветряки?

Обычно предполагается, что плавучие ветряные электростанции будут устанавливаться на глубинах, недоступных для стационарных фундаментов по техническим или экономическим причинам. Однако граница по глубине между стационарными и плавучими ветряными электростанциями стирается. Изучаются новые конфигурации, позволяющие устанавливать плавучие платформы на относительно мелководье, особенно в местах, где условия морского дна создают риск для установки стационарных платформ. В настоящее время технически возможно установить плавучие платформы на глубине от 60 до 300 метров, и ведутся исследования по расширению этого диапазона до мелководья, до 30 метров, или глубже, до 800 метров, хотя в настоящее время это экономически нецелесообразно.

В чем разница между плавучей ветряной платформой и плавучей нефтяной платформой?

До разработки плавучих платформ для ветряных турбин нефтяная промышленность уже использовала плавучие платформы для добычи, и многие концепции были перенесены из одной отрасли в другую. Тем не менее, дизайны не могут быть экстраполированы напрямую. Основные отличия:
 

• Нагрузки на плавучей ветряной платформе в основном динамические за счет ветряной турбины, тогда как на плавучей нефтяной платформе установленное оборудование передает в основном статические нагрузки.
• Морская нефтяная скважина концентрирует добычу в одном блоке, поэтому конструкция может быть консервативной и избыточной. В оффшорной ветряной электростанции выработка электроэнергии распределяется между десятками единиц, поэтому конструкция должна быть более эффективной, чтобы расходы были управляемыми.

Как осуществляется экспорт энергии с морской ветряной электростанции?

Ветряные электростанции отводят энергию, произведенную от их трансформаторной станции, через линию электропередач на распределительную подстанцию, которая доставляет ее конечному потребителю. Если морская ветряная электростанция расположена недалеко от побережья, она может отводить электроэнергию по экспортному кабелю непосредственно на береговую подстанцию. С другой стороны, если они расположены далеко от берега, необходима морская подстанция (плавучая или заземленная), чтобы поднять напряжение вырабатываемой турбинами мощности (обычно с 66 кВ до 220 кВ) и позволить ее направить на береговую подстанцию, откуда он распределяется.

Как движется плавучая платформа?

Названия движений унаследованы от номенклатуры морской техники:
 

• Линейные движения по горизонтали: Всплески и колебания. Ветряная турбина не всегда находится в одном и том же положении, но в зависимости от гибкости причалов и глубины моря она может перемещаться на 20–50 метров вокруг центральной точки.
• Движение по вертикали: Подъем. Важно свести к минимуму это движение за счет конструкции плавучей платформы, поскольку оно влияет на положение ступицы (центральная точка ротора ветряной турбины), а скорость ветра напрямую связана с высотой.
• Угловые движения: крен, рыскание и тангаж. Эти движения должны быть сведены к минимуму, чтобы избежать ускорений на уровне турбины, которая находится на высоте более 120 метров над уровнем моря. Небольшое угловое смещение на уровне плавучей платформы, например, приводит к большому линейному перемещению в самой высокой точке конструкции, которое, если его не контролировать, может повредить и сократить срок службы механических элементов, расположенных в гондоле, представляет собой трехэтажный корпус размером с здание, в котором размещено электромеханическое оборудование, отвечающее за преобразование скорости ветра в электрическую энергию.

Что такое причал?

Элемент, который фиксирует и гибко соединяет плавучую платформу с точкой крепления на морском дне. Обычно они состоят из цепей, стальных тросов или тросов из синтетических материалов. Выбор того или иного типа швартовки зависит от глубины, типа плавучей платформы и метеорологических условий (волнение, течение, ветер):
 

• В контактной сети. Это форма, которую принимает швартовка или трос, когда они не натянуты, и основным фактором, придающим им форму, является собственный вес, и он встречается чаще всего. При этом шварты не натягиваются сверх нагрузки собственного веса. В зависимости от глубины воды, ограничений движения платформы и материалов, к швартовкам могут быть добавлены поплавки и грузы, чтобы изменить форму контактной сети на букву «S» или аналогичную конфигурацию (ленивая волна).
• Натянутый швартовщик. При механическом натяжении контактной сети цель состоит в том, чтобы уменьшить занимаемую швартовкой площадь (зону воздействия на морское дно) и длину используемого троса или цепи, а также увеличить ограничения на движение плавучей платформы.
• TLP (платформы с напряженными ногами). Анкеры TLP представляют собой сухожилия, которые функционируют иначе, чем натянутые контактные сети. Они подходят для больших глубин из-за экономии материала.

Что такое анкерные системы и какие бывают виды?

Якоря – элементы, соединяющие швартовы с морским дном. Они используются в плавучих морских ветроустановках и зависят от характеристик морского дна и нагрузок:
 

• Волочащие якоря. Аналогично тем, что используются на кораблях. Эта система поддерживает натяжение в одном направлении (с определенным углом допуска).
• Всасывающие ковши. Стальные конструкции (обычно цилиндрические) с открытым нижним концом, опирающиеся на морское дно, на которое действует всасывание, создающее перепад давления (вакуум) и вызывающее анкеровку. Для правильной работы им требуется сбалансированная структура морского дна (песчаное или супесчаное), и они не подходят для каменистого или крупнозернистого морского дна. Сваи с преимущественно вертикальным размером обычно называют всасывающими сваями, а с квадратной геометрией — всасывающими кессонами.
• Забивные или буронабивные сваи. Это те же самые конструкции, которые используются в стационарных фундаментах для крепления подконструкции к морскому дну. Как правило, это большие полые металлические цилиндры, которые забиваются в морское дно (в случае каменистых или твердых грунтов для их установки необходимо сверлить). Эти сваи требуют для своей установки специальных лодок, при которых образуется шум и взвешенные осадки. По этой причине в проектах с плавучими ветрогенераторами их использование будет ограничено местами, где условия делают невозможным использование других альтернатив.
• Мертвые или гравитационные анкеры. Это массивные бетонные конструкции, наложенные на морское дно. Обычно они имеют очень большой след на морском дне, поэтому предпочтительно ограничить их использование очень конкретными ситуациями и, таким образом, свести к минимуму их воздействие.

Плавающий оффшорный ветер | Департамент энергетики

Управление ветроэнергетических технологий

Floating Offshore Wind Shot™ Summit

Первый в истории Floating Offshore Wind Shot Summit прошел 22-23 февраля 2023 г.

The Floating Offshore Wind Shot — это инициатива, направленная на то, чтобы помочь вступить в будущее экологически чистой энергии за счет лидерства США в проектировании, разработке и производстве плавучих морских ветряных электростанций.

Он является частью инициативы Energy Earthshots Министерства энергетики США, направленной на решение основных остающихся технических проблем для достижения целей США в области климата при одновременном создании рабочих мест и экономических возможностей для населения США.

Плавающий морской ветрогенератор является ключом к переходу густонаселенных населенных пунктов на экологически чистую энергию, а также означает создание тысяч рабочих мест в сфере производства, установки и эксплуатации ветряных электростанций.

Проект плавучей морской ветровой энергии направлен на снижение стоимости плавучей морской ветровой энергии более чем на 70%, до 45 долларов за мегаватт-час к 2035 году для глубоководных объектов вдали от берега.

Около двух третей морского ветроэнергетического потенциала США находится над водами, слишком глубокими для сегодняшних фундаментов ветряных турбин с неподвижным дном, закрепленных непосредственно на морском дне, и вместо этого требуют плавучих платформ. Эти сооружения станут одними из самых больших, когда-либо построенных человечеством. Достижение целей проекта Floating Offshore Wind Shot потребует всесторонних усилий по созданию надежной внутренней цепочки поставок, снижению затрат на технологии, а также планированию и созданию необходимой передачи.

Прочитать информационный бюллетень о плавучих морских ветровых установках>>

Разработка экономичных технологий для более глубоких вод.

Развертывание больших объемов надежной и чистой энергии.

Создавайте рабочие места в сфере эксплуатации, строительства, производства и т. д.

Расширение цепочек поставок, включая адаптацию портовой инфраструктуры для поддержки развития.

Помогите оживить порт и производственные сообщества.

Подача электроэнергии на берег в районы повышенного спроса.

Обеспечить экологическую устойчивость и совместное использование океана.

Соответствующие открытые возможности финансирования

• 200 миллионов долларов на поддержку Energy Earthshots
• Возможность финансирования в размере 350 долларов США: двухпартийный закон об инфраструктуре: программа грантов для передового производства и переработки энергии
• 4,75 млн долларов США для морских ветроэнергетических центров передового опыта

Рекомендованные исследования Министерства энергетики США по плавучим морским ветровым установкам

• Премия «Готовность плавучих морских ветровых установок» (FLOWIN)
• Региональное планирование и поддержка передачи
• Финансирование малого бизнеса для продвижения инновационных ветровых технологий
• Обзор литературы по передаче электроэнергии Западного побережья и анализ пробелов
• Развертывание лидарного буя Министерства энергетики США на Гавайях
• Анализ портов западного побережья
• Проект плавучей морской ветряной электростанции
• Демонстрационные проекты морской ветроэнергетики

Награда

• за продвижение двух легких и недорогих плавучих морских ветряных турбин
• ARPA-E Аэродинамические турбины легче и на плаву с морскими технологиями и интегрированной программой сервоуправления (ATLANTIS)
• Исследования DOE и BOEM по сбору исходных данных об окружающей среде и разработке технологий мониторинга на Западном побережье

Другие объявления Министерства энергетики США о новом финансировании, работе или публикациях с момента запуска Floating Offshore Wind Shot

• Дорожная карта цепочки поставок оффшорной ветроэнергетики США
• Университетские морские ветровые центры и совместное размещение аквакультуры RFI
• Финансирование для устранения препятствий для развертывания ветров
• Национальный консорциум исследований и разработок в области морской ветроэнергетики
• Дорожная карта по эксплуатации и техническому обслуживанию морских ветроэнергетических установок
• Исследования и разработки морского ветроэнергетики Министерства энергетики США
• Кредитные программы Министерства энергетики Гарантии по кредитам для офиса
• Чистый водород RD&D
• Программа облегчения передачи
• Программа устойчивого развития сетей и инновационного партнерства (GRIP)

Ключевые инициативы федеральных партнеров

• Цель: к 2035 году установить 15 ГВт плавучих морских ветряных электростанций
• Партнерство федерального штата по морской ветроэнергетике
• Программа развития портовой инфраструктуры
• Федеральная программа финансирования судов (Раздел XI)
• Партнерство с NOAA-Sea Grant для содействия сосуществованию рыболовства, прибрежных сообществ и регионального развития возобновляемых источников энергии океана

URL видео