ПЛИТНО-РЕБРИСТЫЙ ФУНДАМЕНТ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
SLABBY AND FINNED SHALLOW FOUNDATION

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении фундаментов мелкого заложения для зданий преимущественно средней и повышенной этажности на грунтовых основаниях, представленных верхним слоем плотных грунтов, подстилаемых толщей слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов.
Фундамент состоит из жестких лент, ориентированных по силовым осям здания и тонких плит, формирующих пролетную часть. Между плитной частью и грунтовым основанием предусмотрена демпфирующая прокладка в виде пористого легкосжимаемого материала, обеспечивающая более позднее включение в работу пролетной зоны.
Известен ленточный фундамент мелкого заложения [Тетиор А.Н. Фундаменты: учебн. пособие для студ. учреждений высшего проф. образования / А.Н. Тетиор. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 400 с.]. Однако область применения указанных фундаментов ограничивается превышением напряжений расчетного сопротивления грунтов основания и перераспределением усилий в наземных конструкциях при неравномерных осадках.
Известен фундамент мелкого заложения в виде сплошной железобетонной плиты [Тетиор А.Н. Фундаменты: учебн. пособие для студ. учреждений высшего проф. образования / А.Н. Тетиор. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 400 с.]. Однако в указанном фундаменте не в полной мере используются прочностные характеристики грунта, а также такие фундаменты часто имеют повышенные осадки из-за значительной глубины сжимаемой толщи и повышенной материалоемкости.
Известен плитно-свайный фундамент с демпфирующими прокладками различной толщины, за счет устройства которых достигается заданное распределение нагрузок между отдельными сваями и плитой [Патент на изобретение №2301303. Плитно-свайный фундамент. Авторы: Лушников В.В., Оржеховский Ю.Р., Сметанин М.В., Ярдяков А.С. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 09.03.2005]. Известен ленточный фундамент с устройством демпфирующих прокладок под углами с целью выравнивания контактных напряжений по подошве [Тетиор А.Н. Фундаменты: учебн. пособие для студ. учреждений высшего проф. образования / А.Н. Тетиор. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 400 с.]. У вышеуказанных конструктивных решений заимствована идея о методе управляемого распределения нагрузок между элементами системы "фундамент - грунтовое основание".
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фундамент в виде жестких ортогональных лент объединенных гибкими выпуклыми вверх оболочками, устроенными по криволинейной поверхности [Патент на изобретение №2393297. Фундамент. Авторы: Пронозин Я.А., Порошин О.С., Мельников Р.В. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 29.04.2009]. Недостатком такого решения можно считать технологические трудности, связанные с устройством криволинейной поверхности, возникновение в лентах распорных усилий, а также возможность возникновения трещин и снижение долговечности оболочки по причине ее работы на растяжение.
Цель заявленного изобретения состоит
- в расширении области применения фундаментов мелкого заложения, устраиваемых на плотном естественном основании ограниченной толщины, подстилаемом слабыми водонасыщенными глинистыми грунтами.
- в снижении материалоемкости фундамента за счет более эффективного распределения нагрузок между ленточной и плитной частями.
Поставленная задача решается устройством в пролетной зоне фундамента демпфирующих прокладок из легкосжимаемых материалов по естественному основанию, обеспечивающих заданное распределение нагрузок по подошве фундамента и формирование контролируемых зон уплотнения в грунтовом массиве. При этом толщину демпфирующих прокладок предлагается подбирать из условия передачи на ленточные фундаменты давления, соответствующего расчетному сопротивлению грунта основания, до включения в работу пролетной зоны.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, приведенными на фиг. 1-2.
На фиг. 1 представлен общий вид изобретения в ортогональной проекции. Конструкция состоит из жестких ортогональных лент 1, ориентированных по силовым осям здания, тонкой плиты в пролетных зонах 2, демпфирующей прокладки 3 между плитой 2 и естественным основанием 4.
Устройство фундамента осуществляется следующим образом. Разрабатывается котлован до планировочной отметки естественного основания. Откапываются траншеи под ленточные фундаменты. По основанию пролетной зоны укладываются демпфирующие прокладки из плитного сильносжимаемого материала. Выставляется опалубка и производится армирование фундамента. Выполняется бетонирование и уход за бетоном во время твердения.
Схема работы фундамента показана на фиг. 2-3.
На I стадии работы (фиг.2) нагрузки от возводимых надземных конструкций передаются на грунтовое основание преимущественно через ребра плитного фундамента по силовым осям за счет обжатия прокладок в пролетных зонах. При этом под ребрами формируются локальные зоны уплотнения в прочных поверхностных слоях.
На II стадии работы после осадки ребер на величину, равную толщине демпфирующих прокладок исчерпания "свободного хода" прокладок, в работу включаются пролетные участки, формирующие единый штатный фундамент. При этом глубина сжимаемой толщи для предложенного изобретения снижается на 10-15% по сравнению с равномерным загруженным основанием.
Таким образом, преимущества предлагаемой конструкции фундамента состоят в следующем:
1) снижение конечной величины осадок за счет управляемого неравномерного нагружения основания;
2) снижение материалоемкости конструкции фундамента за счет перераспределения усилий отпора грунта с пролетных зон на ребра и, как следствие, уменьшение изгибающих моментов в пролетной части;
3) сохранение технологической простоты производства обычных плитных и ленточных фундаментов;
4) возможность повышения точности оценки характеристик сжимаемости основания под ленточными фундаментами за счет проведения полевых испытаний плоским штампом сопоставимых с ребрами.