Устройство для выравнивания неравномерных осадок сооружений
DEVICE FOR ALIGNMENT OF STRUCTURES WITH UNEVEN SETTLING OF FOUNDATION

Изобретение относится к области строительства именно к устройствам для выравнивания положения сооружений при неравномерных осадках основания.
Известны устройства для выравнивания сооружений, содержащие выполненные под подошвой фундамента домкратные ниши с установленной в них системой домкратов, обеспечивающих корректировку положения сооружения, с последующим удалением домкратов, и заполнением образовавшихся зазоров распорками, бетоном,или цементным раствором / см., например, патент РФ на изобретение №2333322, кл. E02D 35/00, 2006 [1]; патент на изобретение №2211896, кл. E02D 32/00, 2003 [2] /.
Недостатками известных устройств является предельная сложность конструкций, невозможность автоматического саморегулирования сооружений в процессе их эксплуатации.
Известны более простые конструкции устройств, предусматривающие корректировку положения сооружений при неравномерных осадках основания с помощью сыпучего материала, выпускаемого из специальных отверстий в емкости либо под давлением поршня / см., например, а.с. СССР №628234, кл. E02D 27/34, 1976 [3]; Никонов И.Н. Искусственные сооружения" [4], либо с помощью специального гидравлического механизма открывания перекрывающих наклонные сквозные каналы заслонок / см., например, патент Японии №46-15892, кл. 86А02, опублик. 1971 [5]; а.с. СССР №600253, кл. E02D 27/34, 1975 [6] /.
Недостатками известных устройств является сравнительная сложность конструкций, невозможность автоматического саморегулирования положения сооружений.
Также известны устройства с возможностью осуществления корректировки положения сооружения непосредственно в поцессе эксплуатации путем автоматического перераспределения положения сыпучего материала / см., например, а.с. СССР №945287, кл. E02D 27/34, 1980 [7]; а.с. СССР №1183612, кл. E02D 27/34, 1983 [8] /.
Недостатками известных устройств являются специфические условия применения, необходимость использования дополнительного сложного оборудования: свайный фундамент в набухающем грунте [7], компенсаторы, заслонки с механизмом их открывания в виде маятника с гибкими тягами [8] и т.п.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для корректировки положения здания, сооружения при неравномерных осадках основания, содержащее заполненную сыпучим материалом емкость с отверстиями в нижней части для выпуска сыпучего материала, и установленный на сыпучем материале поршень, снабженный установленным на своем верхнем торце распорным приспособлением см. а.с. СССР №697643, кл. E02D 27/34, 1976 [9] /, и принятое за прототип. Данное устройство позволяет обеспечить корректировку положения сооружения в процессе его эксплуатации путем проведения рабочим персоналон дополнительных ручных операций по обнаружению процесса осадки основания, установке жестких прокладок, размещению в нише корректирующего устройства, включению распорного приспособления, проведению процесса корректировки с помощью сыпучего материала, с последующим удалением прокладок, заменой их новыми, и демонтажом устройства.
Недостатками устройства-прототипа являются невозможность осуществления автоматического адаптивного процесса выравнивания положения сооружения при его неравномерных осадках.
Сущность изобретения заключается в создании устройства для автоматического выравнивания положения сооружения при его неравномерных осадках непосредственно в процессе его эксплуатации за счет фиксации момента превышения допустимой осадки и адаптивного перераспределения положения ферромагнитного порошка с помощью сил его электромагнитного взаимодействия с элементами опоры при одновременном воздействии вибрации.
Технический результат - обеспечение возможности осуществления процесса адаптивного выравнивания положения сооружения при его неравномерных осадках непосредственно в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для выравнивания неравномерных осадок сооружений, включающем размещенную между основанием и опорным элементом на сооружении заполненную сыпучим материалом емкость, особенность заключается в том, что опорный элемент выполнен в виде цилиндрического стального ферромагнитного сердечника, охваченного на некотором удалении от емкости электромагнитной обмоткой, емкость изготовлена герметически закрытой из прочного эластичного материала, а в качестве сыпучего материала использован ферромагнитный порошок, при этом обмотка электрически соединена одновременно с выходами постоянного и низкочастотного напряжений универсального генератора, включаемого через коммутатор от измерителя уровня основания с электрическим выходом при заданной величине отклонения основания от горизонтали.
Предлагаемое устройство схематично проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 оно показано в исходном состоянии до осадки основания; на фиг. 2 - рабочий узел устройства в состоянии после осадки основания.
Устройство для выравнивания положения сооружения 1 при неравномерных осадках основания 2 содержит размещенную между основанием 2 и опорным элементом 3 на сооружении 1 заполненную сыпучим материалом 4 емкость 5. При этом опорный элемент 3, закрепленный на нижней поверхности сооружения 1, выполнен в виде цилиндрического стального ферромагнитного сердечника, охваченного на некотором удалении от емкости о Ферромагнитной обмоткой 6, емкость 5 изготовлена герметически закрытой из прочного эластичного износостойкого материала, а в качестве сыпучего материала 4 использован ферромагнитный порошок. При этом электромагнитная обмотка 6 электрически соединена одновременно с с выходами постоянного и низкочастотного напряжений универсального генератора 7, включаемого через коммутатор 8 от измерителя уровня 9 основания 2 с электрическим выходом при заданной величине отклонения основания 2 от горизонтали. Для изготовления прочной и эластичной емкости 5, в частности, может быть использована техническая многослойная ткань / см. Материлы для авиационного приборостроения под ред. акад. A.Ф. Белова, М., "Металлургия", 1982, стр. 364-365 [10]/, применяемая обычно для изготовления приводных ремней, усиления резиновых покрышек на колесах транспорта. Ферромагнитный порошок 4 широко распространен в качестве отходов металлургических и металлообрабатывающих производств.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии устройства / см. фиг. 1/ до осадки основания 2 его контактирующая с емкостью 5 поверхность расположена горизонтально, ферромагнитный порошок 4 под действием сил тяжести сооружения 1 ориентирован по всему объему емкости 5 равномерным слоем с постоянной толщиной. Предположим, что основание 2 своей левой на фиг. 2 стороной оседает вниз. При этом на непросевшем правом участке основания 2 давление на ферромагнитный порошок 4 повышается, а на просевшем левом - уменьшается, что обуславливает частичное перемещение ферромагнитного порошка 4 в эластичной емкости 5 с участков повышенного давления на участки пониженного давления до выравнивания давлений. Высота сечения эластичной емкости 5 на просевшем участке основания 2 увеличится / см. фиг. 2/, а на непросевшем - уменьшится, обеспечивая равномерную осадку сооружения 1. При использовании в качестве рабочей среды 4, например, жидкости для осуществления вышеуказанных перемещений было бы достаточно действия только силы тяжести сооружения 1. При использовании в качестве рабочей среды, например, обычного песка интенсивные относительные смещения его отдельных песчинок из зоны большего давления в зоны с меньшим давлением будут затруднено значительными силами взаимного трения между песчинками за счет больших нормальных сил при сильном вертикальном сдавливании силой тяжести сооружения 1. В предлагаемом же устройстве осуществлено искусственное резкое повышение подвижности частиц рабочей среды 4 в боковых горизонтальных направлениях с преодолением сил их взаимного трения. С этой целью дополнительно использовано электромагнитное воздействие на сыпучий материал 4, вырывающее его отдельные частицы из сдавливающего их вертикального силового столба, а также механическая вибрация, снижающая силы взаимного трения. Конкретно использована электромагнитная катушка / ферромагнитный сердечник 3 с обмоткой 6/, создающая одновременно действующие на ферромагнитный порошок 4 как постоянное горизонтальное магнитное воздействие, так и вибрационное воздействие с низкой частотой порядка 10-20 Гц. При отклонении основания 2 от горизонтали на заранее заданную минимальную величину, фиксируемую перестраиваемым измерителем уровня 9 с электрическим выходом, по сигналу коммутатора 8 включается универсальный генератор 7, подающий в обмотку 6 одновременно постоянное и переменное низкочастотное напряжения. За счет некоторого удаления обмотки 6 от емкости 5 ферромагнитный порошок 4 расположен в зоне горизонтальных силовых линий торцевого поля рассеяния электромагнита 3, 6, создаваемого постоянным напряжением в обмотке 6 / эпюра силовых линий поля показана пунктиром на фиг. 1/. При расположении ферромагнитного порошка 4 вплотную к торцу катушки 6 вертикальное рабочее магнитное поле в ее осевом отверстии мешало бы "растаскиванию" ферромагнитного порошка 4 по всей емкости 5. Переменное напряжение с частотой 10-20 Гц в обмотке 6 обеспечивает вибрационное воздействие на частицы ферромагнитного порошка 4. Совместное действие горизонтальных сил магнитного поля и вибраций с заданной интенсивностью регулируемой величины обеспечивают требуемую подвижность ферромагнитного порошка 4 в горизонтальных поперечных направлениях, возможность их вырывания из сжатого нормальными силами вертикального столба сил тяжести и необходимого смещения в зоны низких давлений, то есть в зоны осадки основания 2
Предлагаемое устройство позволяет автоматически и адаптивно в поцессе эксплуатации сооружений производить с случае необходимости выравнивание их положения при неравномерных осадках основания абсолютно без вмешательства рабочего персонала.