ПЛИТНО-РАМНЫЙ ФУНДАМЕНТ ДЛЯ МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ
PLATE-FRAME FOUNDATION FOR A LOW-RISE CONSTRUCTION ON SOFT GROUNDS

Изобретение относится к строительству фундаментов малоэтажных зданий на слабых грунтах.
Известен фундамент для малоэтажного строительства на слабых грунтах, включающий ленточный железобетонный фундамент под всеми несущими стенами здания из связанных между собой перекрестных лент, объединенных в систему, при этом фундамент выполнен в виде плитно-рамного фундамента в монолитном или сборно-монолитном исполнении, уложен на выровненное основание на гидроизоляционном слое в виде пленки под все здание, включая отмостку, поперечное сечение элементов плитно-рамного фундамента имеет замкнутую коробчатую форму, состоящую из верхних и нижних железобетонных плит, объединенных с крайними боковыми и средним утолщенным ребрами, между которыми уложен плитный утеплитель, пространство между элементами рамы заложено земляной массой и слоем утеплителя поверху, образующим несущую конструкцию пола первого этажа, причем в сборно-монолитном исполнении элементы плитно-рамного фундамента выполнены в заводском исполнении как сборные с выпусками арматуры для стыковки с арматурой соседних элементов с замоноличиванием узла (Патент РФ №105637 U1, дата приоритета 11.01.2011, дата публикации 20.06.2011, авторы Абовский Н.П. и др., RU).
Недостатками аналога являются: недостаточная жесткость рамы для обеспечения малой чувствительности к неравномерным деформациям грунта; низкие теплозащитные свойства, обусловленные наличием перегородки в упомянутом сечении элемента, выполненной в виде утолщенного ребра; повышенный расход бетона на выполнение элемента с утолщенным средним ребром при увеличении высоты для обеспечения достаточной жесткости.
Известен плитно-рамный фундамент для малоэтажного строительства на слабых грунтах, принятый в качестве прототипа, включающий ленточный железобетонный фундамент под всеми несущими стенами здания из плит заводского изготовления, связанных между собой и объединенных в систему перекрестных лент, уложенных на выровненное основание на гидроизоляционном слое в виде пленки под все здание, каждая из плит выполнена с сечением замкнутой формы с расположенным внутри утеплителем, а пространство между плитами рамы заложено земляной массой и слоем утеплителя поверху, образующим несущую конструкцию пола первого этажа, при этом плиты ленточного железобетонного фундамента под всеми несущими стенами выполнены в виде оболочки трапецеидальной жесткой формы сечения пространственного и замкнутого типа, образованной из верхней и нижней плит пространственного типа, соединенных между собой, при этом нижняя плита выполнена шире верхней и снабжена по длине бортами, а верхняя плита выполнена с наклонными ребрами, причем в бортах и в нижней части наклонных ребер выполнены пазы, в которых замоноличены шпонки, с помощью которых верхняя и нижняя плиты соединены между собой, а в местах стыков плиты снабжены выпусками арматуры для стыковки с арматурой соседних элементов с замоноличиванием узла (Патент РФ №2496943 С1, дата приоритета 14.05.2012, дата публикации 27.10.2013, авторы Абовский Н.П. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: недостаточная жесткость элемента плитно-рамного фундамента из-за трапецеидальной формы сечения верхней плиты элемента, а также неэффективный расход бетона на уширенную нижнюю плиту.
Задачей изобретения является повышение эффективности плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства на слабых грунтах за счет повышения жесткости, а также снижение расхода бетона.
Для решения поставленной задачи предложен плитно-рамный фундамент для малоэтажного строительства на слабых грунтах, включающий ленточный железобетонный фундамент под всеми несущими стенами здания из плит заводского изготовления, связанных между собой и объединенных в систему перекрестных лент, уложенных на выровненное основание на гидроизоляционном слое в виде пленки под все здание, каждая из плит ленточного железобетонного фундамента выполнена в виде оболочки жесткой формы сечения пространственного и замкнутого типа с расположенным внутри утеплителем любого типа, оболочка образована из верхней и нижней плит пространственного типа, соединенных между собой, при этом нижняя плита снабжена по длине бортами, а верхняя плита выполнена с ребрами, причем в бортах и в нижней части ребер выполнены пазы, в которых замоноличены шпонки, с помощью которых верхняя и нижняя плиты соединены между собой, кроме того, в местах стыков плиты снабжены выпусками арматуры для стыковки с арматурой соседних элементов с замоноличиванием узла, а пространство между плитами рамы заложено земляной массой и слоем утеплителя поверху, образующим несущую конструкцию пола первого этажа. Согласно изобретению, верхние плиты ленточного железобетонного фундамента выполнены П-образной формы сечения с переменной толщиной ребер по высоте сечения, увеличивающейся в сторону верхней части сечения, объединяющей ребра, внутренняя поверхность которой выполнена криволинейной с возможностью обеспечения рационального распределения железобетона по сечению согласно эпюре контактных напряжений.
П-образная форма сечения выбрана не случайно, поскольку опираясь на эпюру контактных напряжений по подошве фундамента можно обнаружить места наибольших значений напряжений на фундамент. Таким образом, можно выявить места, где необходимо максимальное количество железобетона, а где минимальное (Рис. 5.4, стр. 120, «Механика грунтов. Основания и фундаменты» - Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В.).
Эффективность заявляемого плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства на слабых грунтах основана на всех преимуществах, присущих прототипу, по сравнению с известными аналогами, а повышение его эффективности обусловлено изменением формы поперечного сечения верхней плиты фундамента в виде оболочки П-образной формы сечения с переменной толщиной ребер по высоте сечения. Вследствие изменения формы поперечного сечения верхней плиты решен вопрос материалоемкости, так как в результате того, что были убраны неэффективные зоны, была снижена площадь сечения, в том числе и нижней плиты, а следовательно, и сама материалоемкость элементов фундамента. При этом изобретение также решает проблему недостаточной жесткости, по сравнению с прототипом, за счет рационального распределения железобетона в сечении плиты.
Вместе с тем, конструкция плитно-рамного фундамента позволяет использовать плитный утеплитель и прочие виды утеплителя, у которых отсутствуют прочностные свойства.
Таким образом, заявляемая конструкция плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства на слабых грунтах является наиболее эффективной по сравнению с известными аналогами за счет снижения трудозатрат при строительстве фундамента на слабых и пучинистых грунтах, повышения жесткости, надежности эксплуатации, улучшения теплозащитных свойств и снижения расхода бетона и железобетона.
Технический результат, достигаемый заявляемой конструкцией по сравнению с прототипом, заключается в повышении жесткости и снижении материалоемкости плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен фрагмент сечения фундамента; на фиг. 2 - сборка плиты фундамента.
Плитно-рамный фундамент для малоэтажного строительства на слабых грунтах выполнен под всеми несущими стенами здания 1 и состоит из плит, выполненных в виде оболочки жесткой формы сечения пространственного и замкнутого типа, образованной из верхней плиты 2 и нижней плиты 3 пространственного типа, соединенных между собой. Верхняя плита 2 выполнена П-образной формы сечения с переменной толщиной ребер 4 по высоте сечения, увеличивающейся в сторону верхней части сечения, объединяющей ребра 4, причем внутренняя поверхность верхней части выполнена криволинейной для обеспечения рационального распределения железобетона в сечении плиты. Нижняя плита 3 снабжена по длине бортами 5. В бортах 5 и в нижней части верхней плиты 2 выполнены пазы 6, в которых замоноличены шпонки 7, с помощью которых верхняя 2 и нижняя 3 плиты соединены между собой. При этом пространство между верхней 2 и нижней 3 плитами заполнено утеплителем 8 любого типа. В местах стыков плиты снабжены выпусками арматуры 9 для стыковки с арматурой соседних элементов с замоноличиванием узла.
Плитно-рамный фундамент для малоэтажного строительства на слабых грунтах уложен на выровненное основание 10 на гидроизоляционном слое 11 в виде пленки под все здание. Пространство между плитами фундамента заложено земляной массой 12 и слоем утеплителя 13 поверху, образующим несущую конструкцию пола 14 первого этажа. Все элементы ленточного железобетонного фундамента выполнены в заводском исполнении с установкой монтажных петель 15 в нижней плите 3.
Производство работ по устройству плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства на слабых грунтах осуществляется следующим образом.
На выровненное основание 10 укладывается несколько слоев гидроизоляционной пленки 11 с низким коэффициентом трения под всю площадь малоэтажного здания. На гидроизоляционную пленку 11 под несущие стены 1 малоэтажного здания укладываются нижние плиты 3, на них устанавливается, например, плитный утеплитель 8, а затем на нижнюю плиту 3 укладывается верхняя плита 2 и выполняется их соединение путем замоноличивания шпонок 7 в пазах 6. В местах стыков плит соединяют выпуски арматуры 9 соседних элементов и выполняют замоноличивание узлов.
Пространство между элементами фундамента с внутренней стороны закладывают земляной массой 12 и слоем утеплителя 13 поверху, образующим несущую конструкцию пола 14 первого этажа.
Данная конструкция способствует снижению себестоимости строительства за счет сокращения объема земляных работ, которые сведены к минимуму, так как не требуется устройство земляной подушки и использование специализированной техники.
Таким образом, обладая всеми достоинствами прототипа, заявляемая конструкция имеет значительные преимущества плитно-рамного фундамента для малоэтажного строительства на слабых грунтах, а в связи с усовершенствованием формы элементов фундамента и выполнением верхней плиты П-образной формы сечения с переменной толщиной ребер по высоте сечения с учетом рационального распределения железобетона по сечению в соответствии с эпюрой контактных напряжений также приобретает дополнительный эффект, который заключается в повышении жесткости и снижении материалоемкости фундамента.
Указанные преимущества свидетельствуют о том, что заявляемая конструкция является эффективной и обладает надежностью, долговечностью, экономичностью.