ФУНДАМЕНТ РЕКОНСТРУИРУЕМОГО ЗДАНИЯ
FOUNDATION OF RECONSTRUCTED BUILDING

Изобретение относится к области строительства, а конкретно к сооружению подземных городских объектов, и может быть использовано при устройстве подземных объектов непосредственно под существующими зданиями, преимущественно бескаркасной конструкции.
Известна конструкция усиления фундаментов, включающая полые секции, подведенные под подошву усиливаемого фундамента, и составные сваи, которые погружаются из данных секций при помощи гидродомкрата. Для пропускания свай в нижней полке секций выполнены отверстия (авторское свидетельство SU 386066, МПК E02D 27/48, 37/00; опубл. 14.06.1973).
Недостатком данной конструкции является то, что для ее устройства необходимо предварительное изготовление специальных полых вдавливаемых секций, кроме того, процесс монтажа ответственных несущих конструкций происходит в тесном подземном пространстве, что приводит к увеличению стоимости работ.
Известен также фундамент, включающий составные сваи, подводимые под подошву фундамента реконструируемого здания снизу вверх, из подземной выработки, выполненной ниже глубины активной зоны сжатия грунта под фундаментом (авторское свидетельство SU 827692, МПК E02D 27/48; опубл. 07.05.1981).
Недостатком данного фундамента является то, что для его устройства необходима разработка траншеи и подземной выработки вблизи уже поврежденного фундамента. Это может вызвать его дополнительную осадку. Кроме того, необходимо обеспечить точность попадания секций свай в фундамент, что также трудноосуществимо в стесненных подземных условиях.
В качестве прототипа выбран фундамент реконструируемого здания (Патент RU 2225916 С2, МПК E02D 27/48, опубл. 20.03.2004). Фундамент реконструируемого здания включает подпорные стены и опирающуюся на них железобетонную плиту, при этом подпорные стены устроены вдоль наружных стен реконструируемого здания с их внешней стороны и на плиту оперты наружные и внутренние несущие стены здания, а существующие фундаменты и грунт из-под плиты извлечены на глубину, соизмеримую с глубиной подпорных стен, и в образовавшемся объеме устроены подземные этажи, при этом железобетонная плита оперта на дополнительные внутренние опоры из буроинъекционных свай.
Недостатком данного фундамента является следующее: при его устройстве не обеспечивается жесткость вертикальных несущих конструкций реконструируемого здания; предлагаемое устройство «стола» в виде железобетонной плиты, воспринимающей нагрузки от веса всего здания, в том числе и внутренних стен, значительно увеличивает массу конструкции за счет повышенной потребности в бетоне и арматуре; при устройстве дополнительных внутренних опор усложняется планировка помещений подземного объекта; не предусмотрено обеспечение доступа к подземному объекту.
Таким образом, фундамент по прототипу при устройстве подземного объекта под существующим зданием не обеспечивает в достаточной степени экономическую эффективность и конструкционную безопасность в части обеспечения жесткости и сохранности надземных конструкций.
Изобретение направлено на создание экономически эффективных конструкций при устройстве подземного объекта под существующим зданием в процессе его реконструкции, с обеспечением конструкционной безопасности в части сохранения жесткости и устойчивости реконструируемого здания.
Результат достигается тем, что в известном фундаменте реконструируемого здания при сооружении под ним подземного объекта, включающем фундамент глубокого заложения вдоль наружных стен реконструируемого здания с их внешней стороны, плиту опирания наружных и внутренних несущих стен здания, а грунт из-под здания извлечен на глубину высоты подземного объекта, согласно изобретению, по оголовкам свай устроены монолитные ростверки с выпусками арматуры для сцепления с монолитной плитой, выполненной захватками, соизмеримыми с шагом ферм, устроенных в уровне цокольного либо подвального этажа, при этом стены оперты в узлах ферм, а опорные части ферм выполнены с обеспечением надежного сцепления с монолитными ростверками и плитой, в уровне перекрытий устроены пояса усиления, при этом в свайном ряду фундамента глубокого заложения выполнен проем для извлечения грунта из-под здания и дальнейшего доступа к подземному объекту.
Результат достигается также тем, что фундамент глубокого заложения выполнен из винтовых свай. Это позволяет уменьшить возможные вертикальные деформации здания, не нарушив структуру грунта под существующими фундаментами.
Результат достигается также тем, что фундамент глубокого заложения выполнен из двойного ряда винтовых свай либо двойного ряда свай с наружным рядом из винтовых свай, что позволяет повысить устойчивость устраиваемого объекта и увеличить изгибную жесткость фундамента глубокого заложения после выемки вмещающего грунта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан разрез реконструируемого здания и подземного объекта.
Конструкция фундамента реконструируемого здания при сооружении под зданием подземного объекта включает фундамент глубокого заложения в виде ряда свай 1, например буросекущих или винтовых свай или двойного ряда винтовых свай, вдоль наружных стен 2 реконструируемого здания 3 с их внешней стороны, на который через ростверки 4 оперта железобетонная плита 5, усиленная при помощи ферм 6. Реконструируемое здание 3 стянуто поясами усиления 7, выполненными в уровне перекрытий 8, например, в виде металлических тяжей или железобетонных поясов. В стенах подвала или цокольного этажа 9 реконструируемого здания 3 устроены отверстия 10 для пропуска стержней ферм 6. В свайном ряду 1 устроен промежуток 12, к нему выполнен пандус 13. Грунт 14, вмещающий объем подземного объекта 11, извлечен через проем 12.
Последовательность устройства и схема работы конструкции состоит в следующем:
В уровне перекрытий реконструируемого здания 3 устраивают железобетонный пояс либо металлические тяжи 7. Сечение профилей, усилие натяжения либо количество армирования и класс бетона принимают по расчету. По периметру наружных несущих стен 2 реконструируемого здания 3 с их внешней стороны устраивают фундамент глубокого заложения 1 из буросекущих или винтовых свай, или двойного ряда винтовых свай, на глубину ниже уровня устраиваемого подземного объекта 11. Причем в месте устройства въезда в подземный объект часть свай 1 отсутствует, и в этом месте устраивают портальный проем 12 и пандус 13. В местах устройства ферм 6 в стенах подвала или цокольного этажа 9 устраивают отверстия 10. Выполняют монтаж ферм 6 в проектное положение и бетонируют места их сопряжении 10 со стенами подвала или цокольного этажа 9. Фермы 6 проектируются так, чтобы стены 9 опирались в узлах, а опорные части ферм 6 обеспечивали надежное сцепление с монолитными ростверками 4 и плитой перекрытия 5. По оголовкам свай 1 производят устройство ростверков 4, оставляя выпуски арматуры в их верхней части для дальнейшего надежного сцепления с монолитной плитой 5. Бетонирование железобетонной плиты 5 производят захватками, соизмеримыми с шагом ферм 6. Нагрузки от здания 3 через стены 2, плиту 5 и ростверки 4 передаются на фундамент глубокого заложения 1. Через, проем 12 приступают к выемке грунта 14 из-под здания 3 на глубину высоты подземного объекта 11. Далее приступают к устройству конструкций подземного объекта 11.
Таким образом, технический и экономический эффект при устройстве монолитной плиты перекрытия фундаментного стола достигается тем, что основные изгибающие усилия от массы стен реконструируемого здания (наземных конструкций) воспринимают фермы, устроенные в уровне подвального либо цокольного этажа реконструируемого здания, а монолитная плита работает преимущественно на сжатие, при этом должно соблюдаться условие опирания стен в узлах ферм, а плита, ростверки и фермы между собой должны иметь надежное сопряжение. При расчете плиты необходимо также учесть, что в плите появляются дополнительные сжимающие усилия от воздействия окружающего массива грунта после разработки подземного объекта. Использование винтовых свай позволяет снизить возможные вертикальные деформации при пересадке на них надземного объекта, а двойной ряд свай повышает устойчивость системы при воздействии горизонтальных нагрузок.
Заявленное предложение позволяет создать экономически эффективные конструкции при устройстве подземного объекта под существующим зданием в процессе его реконструкции, обеспечив конструкционную безопасность в части сохранения жесткости и устойчивости реконструируемого здания.