Насколько толстой должна быть крыша большой пещеры, чтобы безопасно построить на ней город?

В « Стальном алхимике» (2003) есть гигантская (и я имею в виду тупо большая) пещера под большим и оживленным мегаполисом. Никто не знает о его существовании, а значит, по крайней мере, с момента основания города (скажем, 150 лет) не должно было быть никаких просадок.

То немногое, что я знаю об обвалах, говорит мне, что это довольно маловероятно, но по причинам сюжета мне нужно знать, насколько мелким я могу сделать это, прежде чем дерьмо начнет падать.

  • Пещера не поддерживается никакими колоннами, и от пола до крыши очень большое пространство (возможно, 80-100 м). Диаметр пола около 2-3 км. [рис]

  • Пещера была сформирована дикой магией, так что эрозия/просачивание в карстовых пещерах не должно быть проблемой.

  • Период времени соответствует началу 20 века , и есть небольшое автомобильное движение. Мое, по общему признанию, поверхностное исследование предполагает, что фундаменты в Лондоне в начале 20-го века были довольно мелкими, поэтому глубина фундамента вряд ли имеет какое-либо значение.

  • Река бежит по окраине, но не через нее. Землетрясения маловероятны.

  • Пещера должна быть глубже 4 м (глубина канализации ) .

В этом заведомо маловероятном сценарии у меня возникает вопрос: какой должна быть минимальная толщина потолка пещеры, чтобы при идеальных геологических условиях не было риска обрушения под тяжестью города наверху?

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Саравакская камера (Малайзия) — самая большая из известных пещерных комнат (700x400 м) с неподдерживаемым пролетом крыши 300 м. Ни слова о толщине крыши.

Пещера Сондонг (Вьетнам) имеет самый большой из известных проходов. Согласно Википедии, он имеет длину 4,6 км, высоту и ширину 80 м на большей части своей длины, но более 140 м в высоту и ширину на части своей длины.

В очень интересной статье о небольших (<11 м) искусственных пещерах в песчанике под Ноттингемом рекомендуется глубина более 50% от ширины пещеры, что чертовски глубоко. Это для плоских крыш из карстового известняка (более прочного, чем песчаник).

Я не знаком с "Стальным алхимиком", а крыша плоская или куполообразная? Плоская крыша шириной 3 км была бы невозможна с научной точки зрения.
Я так и думал... Крыша не показана, но я предполагаю, что она куполообразная. Из связанного изображения видно, что пол также может быть изогнут. (Для здравого смысла я изменю свой предполагаемый диаметр на 1,5 км. Вероятно, это не сильно поможет.)
Пещера в форме купола будет стабильной и теоретически достаточно большой для вашего масштаба. Однако я не знаю, каким может быть максимальное отношение пролета к высоте. 2:1 однозначно хорошо. 6:1 (аналогично арочным мостам) может быть слишком агрессивно.
купол передает давление. арка купола не может стоять сама по себе, она должна передавать вертикальные и горизонтальные силы на следующую возможную планету. толщина верхней части арки, т. е. самой тонкой точки, может быть близкой к нулю, поэтому, учитывая, что вам в любом случае нужно 4 метра, вы должны быть в безопасности. Общая стабильность вашей системы ограничена тем, какое сжатие может выдержать материал у стенок и основания пещеры.
@Burki: Будет ли купол, как вы описываете (высота ~ 0 см, толще в других местах), выдерживать вес? Например, я иду и прыгаю вверх и вниз по нему. Я проваливаюсь? Я так понимаю, это зависит от относительной площади пологой точки/крутизны купола, да? Черт, у меня есть очень хорошая книга о структурах, и она находится за две тысячи миль отсюда. Не могли бы вы указать мне где-нибудь, что помогло бы мне понять ограничения по весу куполов? Поиск «предела веса купола», «прочности купола» и т. д. привел меня к интересным объяснениям напряжений внутри купола, но ничего о том, сколько вы можете уложить поверх него.
@Александр: Спасибо. Так что пещера с более высоким потолком, конечно, будет более стабильной... что прекрасно работает, так как я могу просто расширить свое действительно нечеткое предположение о размерах пещеры.
Возможно, вы сможете использовать калькулятор снеговой нагрузки (заменяя вес снега весом камня/грязи), чтобы, по крайней мере, получить нижнюю границу веса над геодезическим куполом, но это поставит вас в ловушку 22 игры. с весом/толщиной. Мы не складываем вещи на купола, пробуем арки.
@Notiophilus, очевидно, толщина материала 0 поддерживает вес 0. остальное зависит от материала. хорошей первой оценкой является набросок установки и просмотр того, как силы направляются в землю. если вы можете получить векторы под углом 45 °, вы, вероятно, в безопасности. для материалов с высокой прочностью на растяжение (в отличие от камня) могут работать меньшие углы. Более подробно инженер-строитель учится годами, не просто так :-)

Ответы (3)

Вес города незначителен по сравнению с силами, которые постоянно оказывает на себя пещера. Любой фактор безопасности, который определенно предохранит пещеру от самопроизвольного обрушения, сделает этот небольшой дополнительный вес незначительным.

Мне довольно трудно интерпретировать диаграммы нагрузки на каменные перемычки , но, учитывая тип камня и его длину, вы сможете экстраполировать приблизительную оценку. Тем не менее, вам лучше указать довольно большой коэффициент безопасности, так как любая хорошая диаграмма нагрузки будет основана на независимо протестированных образцах.

Это означает, что нет никакого способа быть уверенным, и именно поэтому вещи с достаточным коэффициентом безопасности «преднамеренно создаются намного прочнее, чем это необходимо для нормального использования, чтобы учесть чрезвычайные ситуации, неожиданные нагрузки, неправильное использование или ухудшение (надежность)».

Если бы эта пещера находилась под Чикаго, она должна была быть на глубине около 3000 футов , иначе мы бы нашли ее, когда бурили скважины. Я предполагаю, что, если бы не современные сейсмологические исследования, там мог бы быть один прямо сейчас...

Я придерживался вашего названия и проигнорировал большинство ваших критериев, потому что построенный на скале и без землетрясений звучит для меня как Чикаго. Постройте свой город прямо на скале, рядом с почти неиссякаемым источником пресной воды. Никто не любит бурить коренную породу, и если вам не нужно это для воды, вы и не будете.

Значения SWL в наших таблицах промежутков нагрузки часто зависят от коэффициентов нагрузки. Эти отношения представляют собой отношение нагрузки, которую перемычка может нести как внутренняя створка, так и внешняя створка. Соотношения разные для разных приложений.

  • 1:1 — перемычки, поддерживающие только кирпичную кладку
  • 3:1 – Перемычки, поддерживающие кирпичную кладку и деревянные перекрытия
  • 5:1 – Перемычки, поддерживающие бетонные перекрытия
  • 19:1 – Перемычки для карнизов

– стресслайн.нет

Я не могу понять это (я думаю, вам все равно придется преобразовать вес в кНм или кН/м, чтобы использовать эти диаграммы). Я бы сказал, что где-то больше 5:1 , это соотношение НАСА . Но я считаю, что в строительной отрасли это скорее семикратный фактор, особенно для грузоподъемного оборудования.

По сюжетным причинам мне нужно знать, насколько поверхностным я могу это сделать.

Не знаю; делать математику. Вопрос в том, с каким запасом прочности можно обойтись. Опять же, я не знаю. SF 1 не будет, если вы что- нибудь на него наложите.

Делайте больше 1 и меньше 20; это пещера, а не бухта (с опорой на каждом конце, а не карниз).

Я также хотел бы упомянуть, что толщина помогает только в том случае, если она сохраняется до стенок пещеры. Т.е. толстая крыша и отсутствие стен хуже тонкой крыши и крепких стен. Добавьте сюда весь этот хлам о куполах и контрфорсах, и вы сможете обмануть большинство читателей, заставив их принять этот ответ! ;-)

Как насчет того, чтобы забыть об архитектуре и поставить свой город на лавовый купол ? Вы можете выбрать купол, подобный этому, в Андах, и раскопать под ним с помощью магии (или просто очень сложной добычи), чтобы сформировать свою пещеру. Это должно выдержать, потому что у вас есть сотни метров вулканической породы над вашей пещерой.

Есть огромные пещерные камеры, такие как Саравакская камера размером 600x435 метров. Если потолок пещеры арочный, есть большая вероятность, что он может быть больше.

Как я сказал в своем вопросе, я работаю на основе существующей истории, поэтому я не могу изменить канонические факты, какими бы глупыми они ни были. Я знаю о Саравакской палате.

Я не архитектор, но думаю дело не в толщине, толщина добавляет веса, но в то же время добавляет устойчивости.

Подумайте о кирпичных потолках, я не понимаю, почему эта пещера невозможна.

Что меня беспокоит, так это не столько вес каменного потолка (хотя я действительно не думал об этом, спасибо, что упомянули об этом), сколько вес зданий, давящих на него. По сути, какой толщины мне нужен кирпичный потолок, чтобы я мог поставить туда мебель?
@Notiophilus, вы не можете знать, вы не знаете ни материала, ни структуры камня, прижимающегося друг к другу. Это не инженерная конструкция. Но это должно быть не менее 100 метров, просто предположение. Извиняюсь.
Голосование против из-за отсутствия цифр/исследований/любых подтверждающих доказательств по научно обоснованному вопросу.
Вес достаточно правильный, но в этом ответе не хватает подробностей о том , что было бы полезно для вопроса. Часть этого ответа, вероятно, лучше как часть другого ответа, мне кажется.
Насколько толстой должна быть крыша большой пещеры, чтобы безопасно построить на ней город?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v