Устройство для корректировки положения сооружений

Полезная модель относится к области строительства, а 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 сооружениям последующим удалением домкратов и заполнением образовавшихся зазоров распорками, бетоном, или цементным раствором /см., например, патент на изобретение №2333322,кл. Е02D 35/00, 2006 [1]; патент РФ на изобретение №2211896, кл. Е02D 35/00, 2003 [ 2] /.
Недостатками известных устройств является предельная сложность конструкций и реализации процесса выравнивания, 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. Е02D 27/34, 1976 [3]; Никонов И.Н. Искусственные сооружения. железнодорожного транспорта, Трансжелдориздат, М., 1954,с. 263-264 [4] /, либо с помощью специального гидравлического механизма открывания перекрывающих наклонные сквозные каналы заслонок /см., например, патент Японии №46-15892,кл. 66А02, опубл. 1971 [5]; а.с. СССР №600253, кл. E02D 23/34, 1975 [6] /.
Недостатками известных устройств является сравнительная сложность конструкций, невозможность автоматического саморегулирования сооружений.
Также известны устройства с возможностью осуществления корректировки положения сооружений непосредственно в процессе эксплуатации путем автоматического перераспределения положения сыпучего материала /см., например, а.с. СССР №945287, кл. Е02D 27/34, 1980 [7] : а.с. СССР №1183612, кл. Е02D 27/34, 1983 [8] /.
Недостатками известных устройств является специфические условия применения и дополнительное сложное оборудование: свайный элемент в набухающем грунте [7], компенсаторы и заслонки с механизмом их открывания в виде маятника с гибкими тягами [8].
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели 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 распорным приспособлением, установленным на верхнем торце /см. а.с. СССР №697643, кл. Е02D 27/34, 1976 [9] /, и принятое за прототип/. Данное устройство позволяет обеспечить корректировку положения сооружения в процессе его эксплуатации путем проведения рабочим персоналом дополнительных ручных вспомогательных операций по обнаружению процесса осадки основания, установки жестких прокладок, размещениюв нише корректирующего устройства, включению распорного приспособления, проведению процесса корректировки с помощью сыпучего материала с последующим удалением прокладок, заменой их новыми, и демонтажем устройства.
Недостатками устройства-прототипа является невозможность осуществления автоматического адаптивного процесса корректировки положения сооружения.
Сущность полезной модели заключается в создании устройства для автоматической корректировки положения сооружения непосредственно в процессе его эксплуатации за счет адаптивного перераспределения положения ферромагнитного порошка с помощью сил его магнитного взаимодействия с магнитными элементами опоры.
Технический результат - обеспечение возможности процесса адаптивной корректировки положения сооружения непосредственно в процессе его эксплуатации.
Указанный технический результат при осуществлении полезной мотели достигается тем, что в известном устройстве для корректировки положения сооружений при неравномерных осадках основания, включающем размещенную между основанием и опорным элементом на сооружении заполненную сыпучим материалом емкость, особенность заключается в том, что опорный элемент выполнен в виде плоского постоянного, аксиально намагниченного магнита, емкость изготовлена герметически закрытой из прозрачного эластичного материала, а в качестве сыпучего материала использован ферромагнитный порошок.
Предлагаемое устройство схематично проиллюстрированочертежами, где на фиг. 1 оно показано в исходном состоянии элементов до осадки основания; на фиг. 2 - после осадки основания.
Устройство для корректировки 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 сооружении 1, выполнен в виде плоского, постоянного, аксиально намагниченного /то есть, по своей толщине/ магнита емкость 5 изготовлена герметически закрытой из прочного, износостойкого эластичного материала, а в качестве сыпучего материала 4 использован ферромагнитный порошок. Для изготовления прочной и эластичной емкости 5, в частности, может быть использована техническая многослойная ткань /см. Материалы для авиационного приборостроения и конструкций, под ред. акад. А.Ф. Белова, М., "Металлургия", 1982, стр. 364-365 [10], применяемая обычно для изготовления приводных ремней, усиления резиновых покрышек на колесах транспорта.
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 результирующим действием сил тяжести сооружения 1 и магнитных сил взаимодействия с постоянным магнитом 3 ориентирован по всему объему емкости 5 равномерным слоем. Предположим, левая на фиг. 2 сторона основания 2 просела вниз. При этом на непросевшем участке основания 2 давление повышается, а на просевшем - понижается, что обуславливаетчастичное перемещение ферромагнитного порошка 4 в эластичной емкости 5 с участков повышенного на участки пониженного давления до его выравнивания. При использовании в качестве рабочей среды 4, например, вязкой жидкости для осуществления вышеуказанных перемещений было бы достаточно только воздействия сил тяжести сооружения 1. При использовании в качестве рабочей среды 4, например, обычного песка эффективное относительное перемещение отдельных песчинок будет затруднено значительными силами их взаимного трения при сильном вертикальном сдавливании /значительных нормальных силах/. В предлагаемом же устройстве кроме гравитационных сил тяжести на частицы ферромагнитного порошка 4 действуют магнитные силы. При этом, как видно из показанных на рисунках картин силовых линий магнитного поля аксиально намагниченных магнитов 3, только рядом с плоскими поверхностями магнита 3 при выходе из него силовые линии вертикальны и совпадают с направлением сил тяжести. На некотором расстоянии от магнита 3, как раз в нижней половине емкости 5, где и требуется поперечное перемещение ферромагнитных частиц 4 для компенсации просадки основания 2, силовые линии магнитного поля имеют поперечное направление. Тем самым, они обуславливают требуемую для компенсации просадки подвижность ферромагнитных частиц 4 в поперечных направлениях, приводящую к их вырыванию из сжатого вертикального столба нормальными силами. Естественно, что величину этой подвижности, то есть эффективность процесса корректировки можно регулировать мощностью развиваемой магнитной силы постоянного магнита.
Предлагаемое устройство при сравнительно простой конструкциипозволяет автоматически и адаптивно в процессе эксплуатации сооружения производить корректировку его положения при неравномерных осадках основания абсолютно без вмешательства рабочего персонала. При этом в качестве ферромагнитного порошка могут быть использованы любые отходы металлургических и металлообрабатывающих производств, имеющиеся в огромных колличествах.