ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ
FOUNDATION AND METHOD OF ITS CONSTRUCTION

Изобретение относится к строительству, в частности, к конструкциям свайно-плитных фундаментов, предназначенных для возведения зданий и сооружений, и способам возведения таких фундаментов.
Известна конструкция фундамента, описанная в авторском свидетельстве СССР №855129 на изобретение «Фундамент для зданий и сооружений» по классу E02D 27/12, заявленном 02.10.1979 года и опубликованном 15.08.1981 года.
Известный фундамент включает ростверк (фундаментную плиту), опирающийся на сваи, и дополнительные сваи, размещенные за пределами ростверка и соединенные с ростверком связями, выполненными наклонно нисходящими к ростверку. Связи могут быть выполнены в виде плит, размещенных в грунте, или в виде гибких стержней, расположенных над грунтом или в грунте. Соединение связей с ростверком может быть шарнирным или жестким.
Недостатками описанного выше фундамента являются сложность и дороговизна в возведении, а также недостаточные надежность и несущая способность, обусловленные необходимостью в больших материальных затратах на устройство наклонных связей в виде плит или гибких стержней, размещенных в грунте или над ним, низкой надежностью шарнирного или жесткого соединения связей с ростверком, недостаточной несущей способностью свай из-за наклонного расположения связей, при котором на сваи воздействуют горизонтальные и вертикальные усилия, что приводит к вертикальному перемещению свай и вследствие этого к необходимости увеличения длины свай для увеличения площади опирания их боковой поверхности на грунт и повышения их несущей способности.
Известен способ возведения фундамента, описанный в авторском свидетельстве СССР №855129 на изобретение «Фундамент для зданий и сооружений» по классу E02D 27/12, заявленном 02.10.1979 года и опубликованном 15.08.1981 года.
Известный способ возведения фундамента включает сооружение свай для опоры ростверка, сооружение дополнительных свай, размещаемых за пределами ростверка, сооружение ростверка (фундаментной плиты) и соединение ростверка с дополнительными сваями, наклонными, нисходящими к ростверку связями, которые выполняют в виде плит, размещаемых в грунте, или в виде гибких стержней, располагаемых над грунтом или в грунте. Соединение связей с ростверком выполняют в виде шарнирного или жесткого соединения.
Недостатками описанного выше способа возведения фундамента являются сложность и дороговизна, недостаточные надежность и несущая способность возведенного таким способом фундамента, что обусловлено большими затратами на выполнение наклонных связей в виде плит или гибких стержней с недостаточно надежным шарнирным или жестким соединением их с ростверком, неудовлетворительной несущей способностью свай из-за наклонного выполнения связей, что приводит к необходимости увеличения длины свай для увеличения площади опирания их боковой поверхности на грунт и повышения их несущей способности.
Задачей заявляемого изобретения является удешевление возведения фундамента, повышение надежности и несущей способности фундамента, выполненного с помощью заявляемого способа.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является упрощение и уменьшение материалоемкости фундамента, увеличение площади опирания свай на грунт.
Указанный результат достигается тем, что:
1. В известном фундаменте, состоящем из фундаментной плиты и свай, размещенных за пределами фундаментной плиты и соединенных с ней гибкими связями, расположенными выше или ниже уровня грунта, согласно изобретению, гибкие связи выполнены предварительно напряженными из металлических тросов, а сваи выполнены в виде буронабивных свай с сердечниками из металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикреплены две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы и перпендикулярной направлению связи.
2. В фундаменте по п. 1, согласно изобретению, сваи размещены на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты.
3. В фундаменте по п. 1, согласно изобретению, металлические пластины выполнены в виде прямоугольников.
4. В фундаменте по п. 1, согласно изобретению, металлические пластины выполнены в виде прямоугольных трапеций меньшим основанием вниз.
5. В фундаменте по п. 1, согласно изобретению, длина металлических пластин составляет 0,4-0,9 длины трубы.
6. В известном способе возведения фундамента, включающем сооружение свай, размещаемых за пределами фундаментной плиты, сооружение фундаментной плиты и соединение свай с фундаментной плитой гибкими связями, расположенными выше или ниже уровня грунта, согласно изобретению, предварительно подготавливают для свай сердечники в виде металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикрепляют две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы, уплотняют грунтовое основание под фундаментную плиту, затем на расстоянии от фундаментной плиты по ее периметру бурят скважины с диаметром на 8-10 см больше наружного диаметра труб сердечников свай, заполняют скважины доверху бетонной смесью и соосно погружают в них сердечники, ориентируя продольные металлические пластины перпендикулярно направлению гибких связей, закрепляют на концах свай, противоположных относительно фундаментной плиты, металлические тросы и натягивают их над подготовленным грунтовым основанием с образованием сетки, для сооружения фундаментной плиты заливают бетонную смесь в установленную опалубку с металлическим каркасом внутри.
7. В способе по п. 6, согласно изобретению, скважины бурят на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты.
8. В способе по п. 6, согласно изобретению, погружение в скважины сердечников свай производят с помощью вибропогружателя.
Выполнение гибких связей предварительно напряженными из металлических тросов, и выполнение свай в виде буронабивных свай с сердечниками из металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикреплены две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы и перпендикулярной направлению связи, дает возможность удешевить возведение фундамента, повысить его надежность и несущую способность за счет упрощения фундамента и снижения его материалоемкости, увеличения площади опирания свай на грунт.
При этом сваи могут быть размещены на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты.
При этом металлические пластины могут быть выполнены в виде прямоугольников.
При этом металлические пластины могут быть выполнены в виде прямоугольных трапеций меньшим основанием вниз.
При этом длина металлических пластин может составлять 0,4-0,9 длины трубы.
Предварительная подготовка сердечников для буронабивных свай в виде металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикрепляют две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы, уплотнение грунтового основания под фундаментную плиту, бурение на расстоянии от фундаментной плиты по ее периметру скважин с диаметром на 8-10 см больше наружного диаметра труб сердечников свай, заполнение скважин доверху бетонной смесью и соосное погружение в них сердечников с ориентированием продольных металлических пластин перпендикулярно направлению гибких связей, закрепление на концах свай, противоположных относительно фундаментной плиты, металлических тросов и натяжение их над подготовленным грунтовым основанием с образованием сетки, заполнение бетонной смесью установленной опалубки с металлическим каркасом внутри для сооружения фундаментной плиты позволяют удешевить возведение фундамента, повысить надежность и несущую способность фундамента, выполненного с помощью заявляемого способа за счет упрощения фундамента и уменьшения его материалоемкости, увеличения площади опирания свай на грунт.
При этом скважины могут бурить на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты.
При этом погружение в скважины сердечников свай могут производить с помощью вибропогружателя.
Заявляемый фундамент обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. Гибкие связи выполнены предварительно напряженными из металлических тросов, а сваи выполнены в виде буронабивных свай с сердечниками из металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикреплены две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы и перпендикулярной направлению связи,
2. Сваи размещены на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты,
3. Металлические пластины выполнены в виде прямоугольников,
4. Металлические пластины выполнены в виде прямоугольных трапеций меньшим основанием вниз,
5. Длина металлических пластин составляет 0,4-0,9 длины трубы.
Заявляемый способ возведения фундамента обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. Предварительно подготавливают для буронабивных свай сердечники в виде металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикрепляют две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы, уплотняют грунтовое основание под фундаментную плиту, затем на расстоянии от фундаментной плиты по ее периметру бурят скважины с диаметром на 8-10 см больше наружного диаметра труб сердечников свай, заполняют скважины доверху бетонной смесью и соосно погружают в них сердечники, ориентируя продольные металлические пластины перпендикулярно направлению гибких связей, закрепляют на концах свай, противоположных относительно фундаментной плиты, металлические тросы и натягивают их над подготовленным грунтовым основанием с образованием сетки, для сооружения фундаментной плиты заливают бетонную смесь в установленную опалубку с металлическим каркасом внутри,
2. Скважины бурят на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты,
3. Погружение в скважины сердечников свай производят с помощью вибропогружателя.
Заявителю неизвестны фундамент и способ его возведения, обладающие вышеуказанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь такого же технического результата, поэтому заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемые фундамент и способ его возведения могут найти широкое применение в строительстве, в частности, в конструкциях свайно-плитных фундаментов, предназначенных для возведения зданий и сооружений, и способах возведения свайно-плитных фундаментов, поэтому они соответствуют критерию «промышленная применимость».
Заявляемый способ возведения фундамента представляет собой совокупность операций, позволяющих упростить и уменьшить материалоемкость фундамента, улучшить сцепление поверхности свай с окружающим грунтом и заключается в том, что предварительно подготавливают для буронабивных свай сердечники в виде металлических толстостенных труб, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикрепляют по две продольные металлические пластины, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы, уплотняют грунтовое основание под фундаментную плиту, затем на расстоянии от фундаментной плиты по ее периметру бурят скважины с диаметром на 8-10 см больше наружного диаметра труб сердечников свай, заполняют скважины доверху бетонной смесью и соосно погружают в них сердечники, ориентируя продольные металлические пластины перпендикулярно направлению гибких связей, закрепляют на концах свай, противоположных относительно фундаментной плиты, металлические тросы и натягивают их над подготовленным грунтовым основанием с образованием сетки, для сооружения фундаментной плиты заливают бетонную смесь в установленную опалубку с металлическим каркасом внутри, причем скважины бурят на расстоянии 3-4 м от края фундаментной плиты, а погружение в скважины сердечников свай производят с помощью вибропогружателя.
Заявляемый фундамент, возводимый с использованием заявляемого способа, иллюстрируется чертежами, где представлено на:
Фиг. 1. Общий вид с разрезом заявляемого фундамента со связями выше уровня грунта.
Фиг. 2. Вид сверху фундамента со связями выше уровня грунта.
Фиг. 3. Фрагмент с разрезом заявляемого фундамента со связями ниже уровня грунта.
Фиг. 4. Вид сверху фрагмента заявляемого фундамента со связями ниже уровня грунта.
Фиг. 5. Общий вид буронабивной сваи с разрезом.
Фиг. 6. Возможные конфигурации заявляемого фундамента.
Фундамент, представленный на чертежах (см. Фиг. 1-4), содержит фундаментную плиту 1, буронабивные сваи 2, размещенные по периметру фундаментной плиты 1 на расстоянии 3 м от ее краев и соединенные с фундаментной плитой 1 гибкими связями 3. Конфигурация фундаментной плиты 1 может быть круглой в плане, квадратной или иной (см. Фиг. 6).
Гибкие связи 3 выполнены из металлических тросов с их предварительным напряжением. Сваи 2 (см. Фиг. 5) имеют сердечники из металлических толстостенных труб 4, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон жестко прикреплены две продольные металлические пластины 5, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы 4 и перпендикулярной направлению связи 3. Металлические пластины 5 имеют форму прямоугольных трапеций меньшим основанием вниз, их длина составляет 0,8 длины трубы. В зависимости от плотности и несущей способности грунтов длина металлических пластин 5 может составлять 0,4-0,9 длины трубы.
Заявляемый способ возведения фундамента реализуют с помощью известных и широко применяемых в данной отрасли устройств и приспособлений. Возведение заявляемого фундамента и реализацию, тем самым, заявляемого способа его возведения осуществляют следующим образом.
Предварительно подготавливают для возведения буронабивных свай 2 сердечники в виде металлических толстостенных труб 4, к наружной цилиндрической поверхности каждой из которых с противоположных сторон приваривают по две продольные металлические пластины 5 в виде прямоугольных трапеций меньшим основанием вниз, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось трубы 4.
Трамбованием или укаткой тяжелыми катками уплотняют грунтовое основание под фундаментную плиту 1, выполняют песчаную или щебеночную подушку 6, затем по периметру фундаментной плиты 1 на расстоянии 3 м от ее краев в плане бурят скважины с диаметром на 8-10 см больше наружного диаметра труб 4 сердечников свай 2.
Заполняют скважины доверху мелкозернистой высокопрочной подвижной бетонной смесью и с помощью вибропогружателя соосно погружают в них сердечники свай 2, ориентируя продольные металлические пластины 5 перпендикулярно направлению гибких связей 3. При таком погружении полость труб 4 заполняется бетонной смесью, а вокруг труб 4 образуется внешний защитный бетонный слой толщиной 4-5 см, предохраняющий трубы 4 от коррозии.
При расположении связей 3 выше уровня грунта сердечники свай 2 погружают в скважину не на всю длину, оставляя их концы выступающими над уровнем грунта для крепления металлических тросов связей 3. После набора бетонной смесью свай 2 требуемой прочности металлические тросы связей 3 закрепляют на концах свай 2, противоположных относительно фундаментной плиты 1, продольно и поперечно натягивая их над подготовленным фунтовым основанием с образованием сетки.
При сооружении фундаментной плиты 1 заливают в приготовленную для этого опалубку с установленным в ней металлическим каркасом бетонную смесь, при этом предварительно напряженные металлические тросы связей 3 являются дополнительной арматурой плиты 1.
После набора прочности бетонной смесью фундамент готов к монтажу на него нужных сооружений.
При расположении фундаментной плиты 1 и связей 3 ниже уровня грунта (см. Фиг. 3, 4) перед сооружением свай 2 и фундаментной плиты 1 выбирают в грунте котлован нужной глубины, в дальнейшем возведение фундамента производят описанным выше способом. Для обеспечения ревизии и более благоприятных условий эксплуатации гибких связей 3 возможно их размещение в бетонных лотках 7 с крышками 8.
Заявляемые фундамент и способ его возведения по сравнению с прототипом обеспечивают удешевление возведения фундамента, повышение надежности и несущей способности фундамента, выполненного с помощью заявляемого способа, за счет упрощения фундамента и уменьшения его материалоемкости, увеличения площади опирания свай на грунт.