Устройство для стабилизации положения сооружения на просадочном основании
DEVICE FOR STABILIZING THE POSITION OF THE STRUCTURE ON A SUBSIDENCE BASE

Изобретение относится к области строительства, именно к устройствам для корректировки положения зданий, сооружений при неравномерных осадках основания.
Известны устройства для стабилизации положения сооружений, содержащие выполненные под подошвой фундамента домкратные ниши с установленной в них системой съемных гидравлических домкратов, обеспечивающих корректировку положения сооружения, с последующим удалением домкратов и заполнением образовавшихся зазоров распорками, бетоном или цементным раствором /см., например, патент РФ на изобретение №2333322, кл. E02D 35/00, 2006 [1]; патент РФ на изобретение №2211696, кл. E02D 35/00, 2003 [2]; Гентель Э.М. Восстановление и возведение сооружений способом подъема, Госстройиздат, М., 1958, с. 231-232 [3]/.
Недостатками известных устройств является предельная сложность конструкций и реализация процесса выравнивания, невозможность автоматического адаптивного саморегулирования сооружений в процессе их эксплуатации.
Известны также конструкции устройств, предусматривающие стабилизацию положения сооружений при неравномерных осадках основания с помощью сыпучего материала, выпускаемого из специальных отверстий в емкости, либо под давлением поршня /см. например, а.с. СССР №628234, кл. E02D 27/34, 1976 [4]; а.с. СССР №697643, кл. E02D 27/34, 1976 [5]; Никонов И.Н. Искусственные сооружения железнодорожного транмпорта, Трансжелдориздат, М., 1954, с. 263-264 [6]/.
Недостатками всех известных устройств также является невозможность автоматической адаптивной стабилизации положения сооружений при неравномерной осадке их оснований на просадочном грунте.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для корректировки положения знания, сооружения при неравномерных осадках основания, содержащее заполненную сыпучим материалом емкость с отверстиями в нижней части для выпуска сыпучего материала, и установленный на сыпучем материале поршень, снабженный распорным приспособлением, установленном на верхнем торце поршня /см. а.с. СССР №697643, кл. E02D 27/34, 1976 [7]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства - прототипа является невозможность автоматической адаптивной стабилизации положения сооружения непосредственно в процессе его эксплуатации при просадочных неравномерных осадках основания.
Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простого устройства для автоматической адаптивной стабилизации положения сооружения на просадочном основании в процессе эксплуатации сооружения за счет использования систем резьбовых перемещений, работающих от имеющихся в устройстве источников запасенной механической энергии.
Технический результат - полная автоматизация и адаптация устройства для стабилизации процесса выравнивания положения сооружения на просадочном основании.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для стабилизации положения сооружения на просадочном основании, включающем размещенный между основанием и опорным блоком на сооружении перестраиваемый силовой несущий узел, особенность заключается в том, что несущий узел выполнен в виде ввернутого в вертикальный резьбовой участок в опорном блоке протяженного резьбового элемента, имеющего возможность самостоятельного адаптивного винтового перемещения относительно опорного блока в сторону основания за счет преобразования запасенной энергии источника в приложенные к резьбовому элементу осевую силу и вращающий момент, называемые "динамическим винтом", до торможения процесса винтового перемещения резьбового элемента при контакте его нижнего торца с основанием, при этом в качестве источника запасаемой механической энергии в устройстве использована соединенная с верхним торцом резьбового элемента винтовая цилиндрическая пружина совместного сжатия с кручением, подвергнутая исходному регулируемому закручиванию относительно опорного блока с помощью резьбовой гайки, а в качестве механизма торможения резьбового элемента - выполненные на нижнем торце резьбового элемента и на контактирующем с ним участке поверхности основания оппозитные радиальные выступы и углубления, входящие при контакте друг в друга с натягом.
Предлагаемое устройство схематично проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 оно показано в исходном, отрегулированном и готовом к эксплуатации состоянии; на фиг. 2 - то же устройство после осуществления стабилизации положения основания с сооружением при одной из осадок основания; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2 на нижний торец резьбового элемента с радиальными выступами /на контактирующей поверхности основания зеркально симметричные радиальные углубления/.
Устройство для стабилизации положения сооружения 1 на просадочном основании 2 содержит размещенный между основанием 2 и опорным блоком 3 на сооружении 1 перестраиваемый силовой несущий узел, выполненный в виде ввернутого в вертикальный резьбовой участок 4 в опрном блоке 3 протяженного резьбового элемента 5, в качестве которого в устройстве использован резьбовой болт с цилиндрической головкой, имеющего возможность самостоятельного адаптивного винтового перемещения относительно опорного блока 3 в сторону основания 2 за счет преобразования запасенной специальным источником механической энергии в приложенные к резьбовому элементу / резьбовому болту/ 5 такие силовые факторы, как осевая сила и вращающий момент, называемые обычно в механике "динамическим винтом" или просто "динамой" см., например, С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики. Изд. 9-ое, "Наука", М., 1974, стр. 116 [8]/ до резкого торможения процесса винтового перемещения резьбового элемента 5 вниз при контакте его нижнего торца 6 с основанием 2. Для регулировочных и рабочих/ в требуемом диапазоне стабилизируемых просадок основания 2/ перемещений верхней/выше резьбового участка 4/ части вместе с головкой резьбового болта 5, а также для установки над резьбовым болтом 5 источника запасенной механической энергии в опрном блоке 3 выполнена открытая сверху блока 3 цилиндрическая полость 7. При этом вышеуказанный источник запасенной при регулировке устройства механической энергии выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины 8 совместного сжатия с кручением, жестко соединенной своим нижним торцом с верхним торцом резьбового элемента 5 /то есть с головкой резьбового болта/, а своим верхним торцом, путем, например, приварки, с круглой гайкой 9, вворачиваемой сверху в цилиндрическую полость 7 с участком резьбы 10 в верхней ее части, и снабженной сверху специальным прямоугольным шлицом 11 для заворачивания с помощью стержневого ключа прямоугольного/квадратного/ поперечного сечения для обеспечения исходного регулировочного закручивания гайки 9 относительно опорного блока 3 вместе с винтовой цилиндрической пружиной 8. Механизм торможения /стопорения/ резьбового элемента 5 при контакте его нижнего торца 6 с основанием 2 представляет собой /см. фиг. 3/ выполненные на нижнем торце 6 резьбового элемента 6 радиальные выступы 12, а на контактирующем с ним участке верхней поверхности основания 2 оппозитные им зеркально симметричные радиальные углубления, входящие, соответственно, при контакте друг в друга с натягом, предотвращающие относительный проворот вышеуказанных элементов.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Предварительно при сборке устройства болт 5 частично вворачивается в резьбовой участок 4 опорного блока 3, при этом гайка 9, частично сжимая пружину 8, вворачивается сверху в полость 7 с образованием между ее верхней поверхностью и нижней плоскостью сооружения 1 некоторого зазора 13. Далее осуществляется исходная регулировка устройства для обеспечения его готовности к эксплуатации. При этом изогнутым стержневым ключом квадратного поперечного сечения, вводимым в шлиц 11 через зазор 13, осуществляется вворачивание гайки 9 в отверстие 7 с малым усилием, при этом происходит одновременный поворот болта 5 с преодолением сил трения в резьбе 4 практически вместе с поворотом гайки 9 и пружины 8 /из-за наличия трения в резьбе 4 последняя несколько закручивается/. При вышеуказанном контакте нижнего торца 6 болта 5 с поверхностью основания 2 происходит стопорение болта 5 в резьбе 4. Далее осуществляется необходимое силовое регулировочное закручивание гайки 9 с целью силового совместного сжатия и закручивания пружины 8 при неподвижном болте 5 для запасения пружиной 8 необходимой механической энергии с целью осуществления ею в процессе эксплуатации устройства самостоятельного адаптивного вворачивания болта 5 при просадке основания 2 во всем заданном диапазоне возможных по глубине просадок.
Теперь после окончания регулировки пружина 8 уже значительно сжата /это ее положение и показано на фиг. 1/, а промежуток между головкой болта 5 и верхним краем резьбового участка 4 предназначен для компенсации всего возможного диапазона просадок основания 2. Далее остановимся на процессе компенсации некоторой просадки основания 2 на величину δ /см. фиг. 1 и фиг. 2/. При просадке основания 2 вниз на величину δ опорный блок 3 вместе с сооружением 1, обладающие значительной массой и, соответственно, инерционностью, отслеживают данный процесс просадки со значительным замедлением, то есть с постоянной времени /этот эффект известен и используется в ряде известных устройств/. Однако, основание 2 сразу уходит вниз, болт 5 в зоне контакта 6 освобождается от фиксации, и под действием закрученной и сжатой пружины 8 сразу же вворачивается в резьбу 4 далее ниже опорного блока 3 до нового контакта с поверхностью основания 2, и, соответственно повторного стопорения. При этом /см. фиг. 2/ пружина 8 частично расжимается и раскручивается по сравнению с фиг. 1. Далее, ввернутый до контакта с основанием 2 болт 5 уже не позволит опорному блоку 3 вместе с сооружением 1 опуститься на верхнюю поверхность основания 2 в рассматриваемой области просадок основания 2.
Предлагаемое устройство характеризуется простотой и универсальностью, позволяет обеспечить автоматическую адаптивную стабилизацию положения положения в процессе эксплуатации практически любых типов сооружений вне зависимости от их веса, габаритов, принципа работы и т.п.