ФУНДАМЕНТ
FOUNDATION

Изобретение относится к строительству, касается устройства фундаментов-оболочек для зданий и сооружений.
Фундамент содержит искусственное основание с криволинейной поверхностью, обращенное выпуклостью вверх, систему несущих лент сетчатых оболочек, уложенных на бетонную поверхность, образованную на криволинейной поверхности искусственного основания, опорный контур в виде системы перекрестных балок или опорного кольца.
Новым является то, что узел сопряжения бетона оболочки и опорного контура выполнен шарнирным, распределение бетона оболочки на криволинейной поверхности искусственного основания предложено в виде серпа. Несущие ленты оболочки укладываются на бетонную поверхность через прокладку, состоящую из двух слоев материала, скользящих относительно друг друга, обеспечивая снижение трения между несущими лентами и бетонной поверхностью. Поэтому все ленты в фундаменте являются рабочими. При этом система лент не имеет изгибной жесткости.
Технический результат изобретения состоит в снижении изгибающих моментов в приопорной зоне, что позволяет снизить расход бетона, в большем вовлечении в работу грунта под оболочкой за счет серпообразного очертания сечения бетонной поверхности, а также в равномерном распределении усилий растяжения в несущих лентах оболочки, что позволяет полностью использовать несущие ленты.
Известен фундамент в виде оболочки конечной жесткости, выпуклой вверх (RU 2223367 С2, МКИ E02D 27/01, опубл. 10.02.04.). При заданной конструктивной схеме оболочка работает преимущественно на растяжение.
Недостатком такой конструкции является наличие арматуры в центре сечения оболочки и появление трещин, которые могут образовываться при действии растяжения и изгиба и приводить к коррозии стальной арматуры.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются фундаменты в виде сетчатых оболочек (RU 2334054 С1, МКИ E02D 27/01, опубл. 20.09.08., RU 2334051 С1, МКИ E02D 27/01, опубл. 20.09.08.), содержащих искусственное основание с криволинейной поверхностью, обращенное выпуклостью вверх, систему несущих лент сетчатых оболочек, уложенных и приклеенных на бетонную поверхность, образованную на криволинейной поверхности искусственного основания, опорный контур в виде системы перекрестных балок (RU 2334054 С1, МКИ E02D 27/01, опубл. 20.09.08.) или опорного кольца (RU 2334051 С1, МКИ E02D 27/01, опубл. 20.09.08.).
Недостатком такой конструкции является постоянная толщина сечения бетона оболочки на криволинейной поверхности искусственного основания, что является недостаточно эффективным из-за особенностей распределения реактивных давлений под оболочкой и, соответственно, снижает степень вовлечения в работу грунта искусственного основания. Узел сопряжения бетонной поверхности и опорного контура выполнен жестким, что приводит к возникновению больших изгибающих моментов в приопорной зоне. Ввиду трения между несущими лентами и бетонной поверхностью возникает неравномерное распределение усилий растяжения в несущих лентах.
Цель изобретения - создание эффективного фундамента-оболочки с соблюдением заданной надежности надфундаментной конструкции.
Предложен фундамент, содержащий искусственное основание с криволинейной поверхностью, несущие элементы и оболочку, расположенную на основании, согласно изобретению несущие элементы выполнены в виде радиальных и кольцевых лент для оболочек с положительной Гауссовой кривизной или поперечных и продольных лент для оболочек с нулевой Гауссовой кривизной, образующих сетчатую оболочку, уложенных через прокладки, состоящие из двух слоев материала, скользящих относительно друг друга, на бетонную поверхность, образованную на криволинейной поверхности искусственного основания, расположенного в котловане и обращенного выпуклостью вверх, причем радиальные или поперечные ленты прикреплены краями к опорному контуру в виде опорного кольца или системы перекрестных балок, который заглублен в естественное основание, а между бетоном оболочки и опорным контуром находится прокладка из упругого материала.
В качестве фундаментов используются ленты, образующие выпуклую вверх пологую сетчатую оболочку нулевой или положительной Гауссовой кривизны с соотношением стрелы подъема к пролету  и соотношением высоты сечения бетонной поверхности к пролету от  в приопорной зоне до  в середине оболочки.
На фиг.1 представлен фундамент-оболочка нулевой Гауссовой кривизны с опорным контуром в виде системы перекрестных балок. На фиг.2 представлен фундамент-оболочка положительной Гауссовой кривизны с опорным контуром в виде системы перекрестных балок. На фиг.3 представлен фундамент-оболочка положительной Гауссовой кривизны с опорным контуром в виде опорного кольца.
Фундамент представлен в виде несущих радиальных 1 и кольцевых 2 лент для оболочек с положительной Гауссовой кривизной или поперечных 1 и продольных 2 лент для оболочек с нулевой Гауссовой кривизной. Радиальные или поперечные ленты 1 ограничены опорным контуром 3, представляющим собой систему перекрестных балок или опорное кольцо, причем между бетонной поверхностью 4 и опорным контуром 3 находится прокладка из упругого материала 7, которая обеспечивает шарнирное сопряжение бетонной поверхности 4 и опорного контура 3. Несущие ленты 1, 2 укладываются на бетонную поверхность 4 через прокладки 8, состоящие из двух слоев материала, скользящих относительно друг друга. При такой конструктивной форме несущие ленты 1, 2 на бетонной поверхности 4 искусственного основания 5 работают на растяжение без трения по контакту: бетонная поверхность 4 - несущие ленты 1, 2. Бетонная поверхность 4 выполняется без армирования. В качестве несущих лент 1, 2 могут использоваться стеклянные, арамидные, угольные и другие волокна высокой прочности и с высоким модулем упругости. Опорные контуры 3 заглублены в естественное основание. Восприятие распора в фундаментах-оболочках нулевой Гауссовой кривизны осуществляется за счет изгибной жесткости опорного контура 3 и бокового отпора грунта вдоль опорного контура 3; восприятие распора в фундаментах-оболочках положительной Гауссовой кривизны осуществляется за счет обжатия опорного контура 3. Прикрепление радиальных или поперечных несущих лент 1 производится в теле бетона опорных контуров 3.
Способ устройства фундамента-оболочки осуществляется следующим образом.
Разрабатывается котлован до планировочной отметки 6. Планируется искусственное криволинейное основание 5 из минеральных материалов. Выставляется опалубка, и устанавливаются арматурные каркасы в опорных контурах 3. На искусственном криволинейном основании 5 в местах примыкания бетонной поверхности 4 и опорных контуров 3 укладывается прокладка из упругого материала 7 вплотную к опалубке опорного контура 3, причем толщина прокладки из упругого материала 7 равна толщине бетонной поверхности 4 в приопорной зоне. Производится бетонирование поверхности искусственного криволинейного основания 5. На бетонную поверхность 4 укладываются несущие радиальные 1 и кольцевые 2 или поперечные 1 и продольные 2 ленты через прокладки 8, состоящие из двух слоев материала, скользящих относительно друг друга. Производится прикрепление радиальных или поперечных лент 1 в каркасе опорных контуров 3. Производится бетонирование опорных контуров 3.
В процессе осадок опорных контуров 3 фундамента происходит вовлечение искусственного криволинейного основания 5, бетонной поверхности 4 и несущих лент 1, 2 в работу с передачей большей части внешней нагрузки на искусственное криволинейное основание 5 под фундаментом. Это значительно повышает сопротивление грунта в наиболее нагруженной зоне - под опорным контуром 3. При этом сопротивление искусственного криволинейного основания 5 также возрастает из-за его обжатия в горизонтальном направлении опорными контурами 3. Реактивные давления искусственного криволинейного основания 5 передаются на бетонную поверхность 4 и распределяются на несущие ленты 1, 2. Распорные усилия, появляющиеся в радиальных или поперечных несущих лентах 1 при осадке фундамента, передают поперечную нагрузку на опорные контуры 3 круглого или прямоугольного в плане фундамента.