Узел сопряжения сваи усиления с фундаментной плитой

Область применения
Полезная модель относится к области строительства, в частности к области усиления фундаментной плиты с помощью свай, и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве при реконструкции и восстановлении зданий и сооружений.
Уровень техники
В технике известна конструкция узла сопряжения усиливаемого плитного фундамента с инъекционной сваей усиления (патент RU №85499 опубл. 10.12.2011), состоящая из анкерной пластины и анкеров. Анкерная пластина располагается в плоскости верхнего обреза фундаментной плиты и крепится к последней при помощи двух П-образных анкеров, которые заводятся под предварительно оголенные верхние арматурные стержни фундаментной плиты. Оголовок инъекционной сваи из стальной трубы упирается снизу в анкерную пластину. Анкерная пластина усилена сверху приваренными ребрами жесткости из уголков.
Недостатки вышеописанной конструкции заключаются в следующем: относительно небольшая несущая способность на выдергивание (верхняя арматура плиты работает на изгиб, для чего она не предназначена); возможность передачи от фундаментной плиты на сваю только продольного вдавливающего усилия; отсутствие соединения оголовка сваи с анкерной плитой (в связи с этим возможно образование зазора и выключение сваи из совместной работы с плитой); отсутствие бетона замоноличивания в отверстии; зависимость от параметров верхней рабочей арматуры (наличие, глубина расположения, шаг, диаметр, техническое состояние); необходимость устройства стяжки для сокрытия выступающих элементов узла; трудоемкость включения в работу из-за необходимости нагружения сваи до нужной осадки.
В технике известна конструкция узла сопряжения усиливаемого плитного фундамента с инъекционной сваей усиления (патент RU №85498 опубл. 10.12.2011), состоящая из анкерной пластины, ребер жесткости и анкер-шпилек. Анкерная пластина располагается в плоскости верхнего обреза фундаментной плиты и крепится к последней при помощи четырех расклинивающихся анкеров, которые заводятся в бетон фундаментной плиты. В центре анкерная пластина имеет отверстие, через которое пропущен оголовок инъекционной сваи из стальной трубы. Оголовок выступает заподлицо выше обреза плиты.
Недостатки вышеописанной конструкции заключаются в следующем. Во-первых, из-за использования расклинивающихся анкеров несущая способность на выдергивание у узла относительно небольшая. Во-вторых, передача нагрузки от фундаментной плиты на сваю осуществляется за счет длины сварных швов крепления трубы к ребрам жесткости, что может привести к большому значению выступа элементов узла над плоскостью обреза фундаментной плиты и, как следствие, к большой толщине выравнивающей стяжки.
Наиболее близким аналогом является конструкция узла (патент RU №2592314 опубл. 20.07.2016), состоящая из стальной пластины с центральным отверстием, накрученной на оголовок сваи до уровня расположения нижней арматуры фундаментной плиты. После сверления отверстия в фундаментной плите и устройства буро инъекционной сваи по технологии «Ischebeck Titan» лишняя часть буровой штанги (стальной трубы, выполняющей функцию жесткой арматуры сваи) срезается. Далее на оголовок сваи накручивается головная пластина, имеющая центральное отверстие с резьбой и приваренные арматурные стержни во взаимно перпендикулярных направлениях. Пластина закручивается до уровня нижней арматуры фундаментной плиты. Арматурные стержни плиты и пластины соединяются друг с другом коротышами, и далее отверстие бетонируется.
Такое решение не обеспечивает передачу моментных усилий от фундаментной плиты на сваю, оно привязано только к буро инъекционным сваям по технологии «Ischebeck Titan». Использование других свай требует устройства трубчатого оголовка с нарезанной резьбой. Нижняя арматура фундаментной плиты должна сохраняться после устройства отверстия, поэтому нельзя использовать алмазное бурение, которое существенно менее трудоемко по сравнению с пневмоотбойным молотком, особенно для плит большой толщины. Также отсутствует возможность включения в работу на этапе усиления, что является серьезным недостатком.
Сущность полезной модели
Технической задачей заявляемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков и обеспечение возможности устройства жесткого узла сопряжения усиливаемой фундаментной плиты любой толщины со сборной железобетонной сваей усиления любой конструкции, а также включения в совместную работу сваи с фундаментной плитой на этапе ее усиления.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение арсенала технических средств.
Технический результат достигается тем, что узел сопряжения сваи усиления с фундаментной плитой состоит из опорных элементов, предназначенных для передачи нагрузок от фундаментной плиты на сваю усиления и располагающихся в нижней части фундаментной плиты, при этом опорная труба со стальными отводами приварена к выпускам продольной арматуры сваи и стальным захватам, прикрепленным опорными столиками к подошве фундаментной плиты, и арматурные стержни-коротыши приварены к выпускам верхней арматуры плиты и прикреплены к опорной трубе при помощи анкерных стержней.
Применение опорных элементов позволяет не зависеть от наличия и параметров нижней арматуры фундаментной плиты, обеспечивать жесткую заделку сваи с фундаментной плитой и включение в совместную работу с фундаментной плитой на этапе ее усиления. Надежная передача продольного вдавливающего усилия от фундаментной плиты к свае усиления обеспечивается через опорные столики, расположенные под подошвой плиты и не требует последующего устройства стяжки поверху плиты в связи с отсутствием элементов, выступающих выше верхнего обреза плиты.
Полезная модель промышленно применима, поскольку ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
Авторами и заявителями не выявлены из техники современного уровня технические решения, содержащие совокупность всех заявляемых признаков, характеризующих полезную модель, что подтверждает ее новизну. Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид узла сопряжения сваи усиления с фундаментной плитой, а на фиг. 2-4, соответственно, разрезы А-А, Б-Б и В-В.
Узел сопряжения сваи усиления с фундаментной плитой включает:
1 - опорная труба со стальными отводами;
2 - стальные захваты;
3 - стержни - коротыши;
4 - анкерные стержни;
5 - бетон омоноличивания;
6 - продольная арматура сваи;
7 - фундаментная плита;
8 - отверстие;
9 - бетонная подготовка;
10 - шурф;
11 - железобетонная свая;
12 - штрабы;
13 - арматура.
Осуществление полезной модели
Опорная труба 1 со стальными отводами приварена к выпускам продольной арматуры сваи 6 и к стальным захватам 2, которые закреплены опорными столиками за подошву фундаментной плиты 7. Арматурные стержни-коротыши 3 приварены к выпускам верхней арматуры плиты и прикреплены к опорной трубе со стальными отводами 1 при помощи анкерных стержней 4.
Процесс устройства узла сопряжения сваи усиления с существующей фундаментной плитой 7 осуществляется следующим образом. В существующей фундаментной плите 7 выполняют отверстие 8 путем алмазного бурения. Под бетонной подготовкой 9 или непосредственно под фундаментной плитой 7 разрабатывают грунт ручным буром с расширительными ножами, обеспечив размеры шурфа 10, достаточные для устройства узла. Сквозь отверстие 8 погружают сборную железобетонную сваю 11 усиления любым способом: забивка, вдавливание, вибровдавливание, при этом у сваи предусматриваются выпуски продольной арматуры 6. В стенке пробуренного отверстия у фундаментной плиты 7 с помощью штрабы 12 оголяется обрезанная верхняя рабочая арматура 13. Бетонная поверхность фундаментной плиты в отверстии 8 и штрабе 12 обеспыливается путем продувки сжатым воздухом и обрабатывается грунтовкой. В отверстие 8 устанавливаются стальные захваты 2, на оголовок сваи устанавливается опорная труба 1. Включается свая в совместную работу с плитой путем ее нагружения нагрузкой через опорную трубу 1. Далее элементы опорной трубы 1 привариваются к пластинам стальных захватов, выпуски продольной арматуры 6 сваи срезаются по месту и также привариваются к элементам опорной трубы 1. Восстанавливается обрезанная верхняя рабочая арматура фундаментной плиты 7 путем установки арматурных стержней-коротышей 3 на сварке. Восстановленная арматура анкеруется элементами 4 согласно узлу (фиг. 1, 4). Полученная конструкция узла обетонируется бетоном 5 класса, не ниже класса бетона фундаментной плиты 7, с уплотнением глубинным виброуплотнителем.
Таким образом, заявляемая конструкция узла обеспечивает возможность восприятия моментных усилий усиливаемой плитой путем восстановления ее верхней рабочей арматуры. Ее совместная работа с оголовком сваи осуществляется с помощью бетона, анкеров и сварных швов требуемой длины. Конструкция узла позволяет ее применять к фундаментным плитам любой толщины и сборным железобетонным сваям любой конструкции.