ПЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к плитным фундаментам.
Известны плитные фундаменты с ребрами над плитой и под плитой, располагающиеся по контуру плиты и под несущими стенами и колоннами здания. Основной задачей ребер, высота которых, как правило, не превышает толщины плиты, является снижение толщины плиты и расхода бетона и арматуры на участках между ребрами. /1, 2, 3/
За ближайший аналог полезной модели приняты плитные фундаменты с ребрами под плитой, которые имеют широкое распространение в жилищном строительстве по патенту RU 2276708, публ. 20.05.2006 /4/
Основными недостатками таких плитных фундаментов с ребрами является то, что из-за малого заглубления ребра снижается материалоемкость плиты и повышается ее жесткость, но не изменяется несущая способность плитного фундамента по грунту и эти ребра не влияют на его осадку и разность осадок;
Поэтому для зданий повышенной этажности и высотных зданий, создающих значительные нагрузки на грунтовое основание, где по допустимым осадкам, по несущей способности по грунту не проходят плитные фундаменты, вынужденно применяются более дорогие свайные фундаменты.
- кроме того, щели для ребер могут устраиваться только в глинистых грунтах, в которых стенки траншей не осыпаются, что существенно ограничивает область применения таких плитных фундаментов с ребрами.
Техническая задача полезной модели - повышение несущей способности плитного фундамента по грунту в разных грунтовых условиях и снижение осадок и разности осадок до нормируемых значений.
Техническая задача, решается таким образом, что в плитном фундаменте, включающем плиту и расположенные под плитой в продольных и поперечных направлениях ребра жесткости по периметру плиты и в зонах нагрузки с образованием единой ортотропной структуры, согласно полезной модели, ребра жесткости выполнены разной высоты, при этом каждое поперечное ребро выполнено одной высоты на участке между двумя пересекающими его продольными ребрами, а продольное ребро по всей длине выполнено разной высоты, причем высота ребра жесткости равна не менее 1,5 толщины плиты для обеспечения оптимальной несущей способности по грунту плитного фундамента. Ребра жесткости по всей длине могут быть выполнены в виде стен толщиной от 0,4 м до 1,2 м и высотой не менее 3,0 м. Кроме того ребра жесткости могут быть выполнены трапециевидным сечением с углом наклона сторон от 25 до 45 градусов и основанием вверх. Или ступенчатого сечения, с уменьшением сечения по глубине залегания, в котором вышележащая ступень шире нижележащей шириной не менее 0,4 м., или комбинированного сечения, в котором верхняя часть под плитой имеет трапециевидное сечение, а нижняя часть прямоугольное сечение шириной не менее 0,4 м.
Предлагаемая конструкция фундаментной плиты с ребрами жесткости отличается от известной тем, что ребра жесткости выполнены разной высоты, при этом каждое поперечное ребро выполнено одной высоты на участке между двумя пересекающими его продольными ребрами, а продольное ребро по всей длине выполнено разной высоты, причем высота ребра жесткости равна не менее 1,5 толщины плиты для обеспечения оптимальной несущей способности по грунту плитного фундамента. Такая минимальная высота ребра уже позволяет снизить давление на грунт и сократить осадки фундамента. В плитном фундаменте каждое поперечное ребро может быть выполнено в виде ребра одной высоты на участке между двумя продольными пересекающими его ребрами, а продольное ребро по всей длине выполнено в виде ребра переменной высоты. Переменная высота ребра, особенно для высотных и сблокированных зданий позволяет выровнять разность осадок плиты по ее площади и тем самым снизить усилия в несущих конструкциях здания. В плитном фундаменте для высотных зданий ребра жесткости по всей длине могут быть выполнены в виде стен толщиной от 0,4 м до 1,2 м и высотой не менее 3,0 м по технологии «стена в грунте», которая применима для любых грунтовых условий и по ширине соответствует возможностям современного оборудования. В плитном фундаменте в несвязных грунтах и при относительно небольших нагрузках, ребра жесткости имеют трапециевидное сечение с углом наклона сторон от 25 до 45 градусов и основанием вверх. Оптимальный угол наклона стороны в указанном диапазоне выбирается по расчетному углу естественного откоса с целью предохранения сторон от осыпания и обрушения. В плитном фундаменте, с целью повышения несущей способности по грунту, ребро жесткости выполнено ступенчатого сечения, с уменьшением сечения по глубине залегания, в котором вышележащая ступень шире нижележащей ступени шириной не менее 0,4 м. При таком решении и ширине ребра в достаточно плотных грунтах обеспечивается работа ребра и по боковой поверхности и по подошве ребра в двух уровнях, а также соответствует ходовым размерам ковшов экскаваторов. В плитном фундаменте при разнородных грунтах, ребра могут быть выполнены комбинированного сечения, в котором верхняя часть под плитой имеет трапециевидное сечение, а нижняя часть прямоугольное сечение шириной также не менее 0,4 м.
Предлагаемая конструкция фундамента отличается от известной нерегулярным взаимным расположением ребер жесткости и их параметрами, обеспечивающими повышенную несущую способность по грунту плитного фундамента. При этом выбор сечения ребра жесткости из числа предлагаемых обеспечивает сокращение материалоемкости плитного фундамента при необходимом по расчету сокращении осадок.
На фиг. 1 показан план ребристой плиты, фиг. 2 - 1-1 фиг. 1; фиг. 3-2-2 фиг. 1; фиг. 4 - трапециевидное сечение ребра жесткости; фиг. 5 - ступенчатое сечение ребра жесткости; фиг. 6 - комбинированное сечение ребра жесткости.
Полезная модель реализуется следующим образом.
Ребра жесткости плиты 1 в виде стен 2 глубиной не менее 3,0 м (см. фиг. 1, 2, 3) бетонируют в траншеях шириной от 0,4 до 1,2 м, устраиваемых экскавацией грунта, в том числе по принципу «стена в грунте» под защитой бентонитового раствора или без нее в зависимости от грунтовых условий.
Ребра жесткости трапециевидного сечения относительно небольшой глубины до 1,0-1,5 м (см. фиг. 1, 4) устраивают преимущественно без крепления стенок траншей в несвязных или мало связных грунтах.
Ребра жесткости ступенчатого сечения преимущественно глубиной 1,5-3,0 м (см. фиг. 1, 5) разрабатывают в два этапа с креплением стенок траншей или без него в зависимости от грунтовых условий.
Ребра жесткости комбинированного сечения преимущественно для разнородных грунтов глубиной 1,5-2,0 м (см. фиг. 1, 6) также разрабатывают в два этапа, сначала как трапециевидное сечение и затем как сечение с вертикальными стенками.
Предлагаемые варианты сечений дают широкую палитру возможностей выполнения ребер жесткости под плитой для различных грунтовых условий с защитой стенок траншей от обрушения бентонитовым раствором, креплением стенок и без него, при частичной замене слабых грунтов, при необходимости с водоотливом или водопонижением и т.д.
Использование фундаментных плит с развитыми заглубленными ребрами под плитой позволяет не только снизить толщину плиты между ребрами, но и повысить несущую способность фундамента по грунту, снизить осадки и разности осадок до нормируемых значений, упростить производство работ, сократить сроки выполнения и стоимость плитных фундаментов по сравнению со свайными.
Стоимость плитных фундаментов с развитыми заглубленными ребрами под плитой для зданий средней и повышенной этажности, а также высотных зданий будет в 1,2-1,5-2,0 раза ниже, чем свайных фундаментов.
Источники информации:
1. СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» (Актуализированный), утвержден 27.02.2017 г.
2. СП 22.13330.2011» «Основания зданий и сооружений» утвержден 20.05.2011 г.
3. Справочник проектировщика «Основания, фундаменты и подземные сооружения» Москва, Стройиздат, 1985
4. Патент RU 2276708 кл. Е02D 27/01, публ. 20.05.2006. /прототип/.