СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Изобретение относится к области строительства, а именно к свайным фундаментам.
Известны конструкции свайных фундаментов, содержащие железобетонные сваи и плиту-ростверк, жестко соединенную со сваями в голове сваи посредством выпусков арматуры с заделкой их в тело ростверка. /СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», М, 2005 г./
Недостатком свайных фундаментов является необходимость устройства сложной и недостаточно надежной гидроизоляции по верху ростверка, который имеет соединения с несущими стенами и колоннами здания или сооружения, что не позволяет сделать сплошную гидроизоляцию подземной части сооружения. Кроме того, имеет место излишний расход арматуры в голове и верхней части сваи, необходимый для восприятия моментов при заделке сваи в ростверке.
Известен также свайный фундамент с условно шарнирным соединением свай с ростверком. Свободное опирание ростверка на сваи учитывается в расчетах условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках выполняется путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5-10 см. Такая заделка фиксирует положение сваи в плане от случайных перемещений, что позволяет принимать в расчетах ее шарнирное опирание (СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»).
Недостатками известного устройства свайного фундамента являются сложность и трудоемкость устройства гидроизоляции подземного сооружения, особенно в обводненных грунтах, - снизу ростверка из-за заделки голов свай в тело ростверка, а сверху, из-за опирания на ростверк колонн и стен ограждения.
Наиболее близким является свайный фундамент, включающий бетонную подготовку, сваи, условно шарнирно соединенные с ростверком, когда сваи заделаны в силовую бетонную подготовку, а гидроизоляция устраивается между верхом бетонной подготовки и низом ростверка. /Труды Международной конференции по геотехнике. Том 1, Июнь 2012, Москва/.
Недостатками известного технического решения является отсутствие связи между ростверком и сваями, что препятствует передаче горизонтальных нагрузок от здания, сооружения и ростверка на бетонную подготовку, сваи и грунт.
Техническая задача заключается в обеспечении соединения сваи с ростверком для предотвращения горизонтальных перемещений ростверка относительно свай при размещении гидроизоляции между бетонной подготовкой и ростверком, а также в снижении расхода арматуры в голове и верхней части сваи.
Поставленная задача решается таким образом, что в свайном фундаменте, включающем бетонную подготовку, железобетонные сваи, заделанные головами в бетонную подготовку и шарнирно соединенные с ростверком, и слой гидроизоляции, согласно полезной модели, свая соединена с ростверком выпуском пучка арматурных стержней, расположенного по центральной оси сваи, а бетонная подготовка сопряжена с ростверком через слой гидроизоляции по ровной, или ребристой поверхности. Кроме того, ростверк может быть выполнен с ребрами высотой не менее 50 мм, а бетонная подготовка с пазами соразмерными ребрам ростверка для восприятия горизонтальных нагрузок на фундамент. Далее, в бетонной подготовке соосно сваям могут быть выполнены отверстия, в которых с зазорами, заполненными раствором, размещены головы свай, при этом размеры зазора между головой сваи и ростверком определены по расчету осадки ростверка, как фундаментной плиты, но не менее 50 мм, а размер бокового зазора составляет не менее 20 мм. Кроме того, в ростверке и слое гидроизоляции соосно сваям могут быть выполнены технологические отверстия диаметром 80-200 мм для заполнения раствором зазоров в бетонной подготовке после частичной осадки плиты ростверка. Отверстия в бетонной подготовке и технологические отверстия ростверка могут быть образованы закладными металлическими элементами в виде перевернутого стакана с вваренной в днище трубой.
Предлагаемая конструкция свайного фундамента отличается тем, что свая соединена с ростверком выпуском пучка арматурных стержней, расположенного по центральной оси сваи, а бетонная подготовка сопряжена с ростверком через слой гидроизоляции по ровной, или ребристой поверхности.
Соединение сваи с ростверком выполняют условно шарнирным путем заделки сваи только в бетонную подготовку толщиной не менее 100 мм и гидроизоляцию выполняют между бетонной подготовкой и ростверком.
Ростверк может быть выполнен с ребрами высотой не менее 50 мм, а бетонная подготовка с пазами соразмерными ребрам ростверка в соответствии с воздействием горизонтальных нагрузок на фундамент.
Для плитно-свайных фундаментов, в которых часть общей нагрузки воспринимается только плитой ростверка, а остальная часть нагрузки передается на фундамент после объединения свай с ростверком, между верхом бетонной подготовки и верхом сваи оставляют зазор на величину возможной осадки плиты ростверка. В бетонной подготовке соосно сваям выполнены отверстия, в которых размещены с зазорами, заполненными после осадки ростверка раствором или бетоном, головы сваи. При этом размер бокового зазора, обеспечивающего свободное прохождение раствора, целесообразно выполнять не менее 20 мм, а между головой сваи и ростверком в соответствии с расчетной осадкой, как фундаментной плиты, но не менее 50 мм. В ростверке и слое гидроизоляции соосно сваям для подачи раствора или бетона в зазоры между головой сваи и бетонной подготовкой после осадки плиты ростверка под нагрузкой от части здания выполнены технологические отверстия диаметром 80-200 мм.
Технический результат заключается в обеспечении связи между сваей и ростверком, в результате которой происходит передача горизонтальных нагрузок с ростверка на сваю, снижение моментов в сваях, что позволяет снизить расход арматуры в голове сваи и в верхней части сваи, при этом устроить гидроизоляцию между бетонной подготовкой и ростверком. Кроме того выполнение ребер в ростверке обеспечивает передачу части горизонтальных нагрузок на грунт. Помимо этого выполнение в бетонной подготовке отверстий под сваи дает возможность вертикального перемещения ростверка и бетонной подготовки относительно сваи при осадках.
На фиг.1 представлен свайный фундамент; фиг.2, 3 - то же, что и на фиг.1 - варианты выполнения соединений сваи с ростверком в соответствии с воздействием горизонтальных нагрузок на фундамент; фиг.4 - то же, что и на фиг.1, вариант заделки головы сваи в бетонную подготовку после осадки части здания, сооружения.
Свайный фундамент содержит сваи 1, бетонную подготовку 2, слой гидроизоляции 3, ростверк 4. Свая 1 соединена с бетонной подготовкой 2 заделкой 5. Свая 1 с головой 6 имеет выпуск арматурных стержней 7, заделанный в теле ростверка 4. Бетонная подготовка 2 армирована конструктивной сеткой 8 и рабочей арматурой 9. (см. фиг.2). Ростверк 4 может быть выполнен с ребрами 10, которые входят в соразмерные пазы 11 бетонной подготовки 2. (см. фиг.3). В ростверке 4 могут быть выполнены технологические отверстия 12 для подачи раствора в зазоры между ростверком 4 и головой 6 сваи после частичной осадки здания (см. фиг.4).
Свайный фундамент возводят следующим образом.
Первоначально устраивают сваи 1 (см. фиг.1) с головой 6 в уровне верха бетонной подготовки 2. Затем выполняют бетонную подготовку 2 толщиной не менее 100 мм, по которой укладывают слой гидроизоляции 3 и бетонируют ростверк 4. При необходимости бетонную подготовку армируют конструктивной сеткой 8 и/или рабочей арматурой 9. При передаче на ростверк значительных горизонтальных усилий сваю соединяют с ростверком при помощи выпуска арматурных стержней 7 (фиг.2), расположенных в центре сваи, а бетонную подготовку и ростверк выполняют с совмещенными (взаимовходящими) пазами 11 и ребрами 10 высотой 50 мм и более (фиг.3).
Для плитно-свайных ростверков, в которых первая часть нагрузки от строящегося здания передается на плиту ростверка до соединения со сваями, бетонную подготовку 2 выполняют толщиной не менее 150 мм с отверстиями, в которых с воздушными зазорами размещены сваи 1 (фиг.4). При этом зазоры по бокам сваи принимают не менее 20 мм, а зазор между головой сваи 1 и верхом бетонной подготовки 2 - не менее 50 мм. Для замоноличивания свай 1 в бетонной подготовке 2 после осадки плиты ростверка 4 от ее частичной загрузки, зазоры заполняют раствором или бетоном 13 через технологические отверстия 12 в гидроизоляции 3 и плите ростверка 4, диаметр которых принимают 80-200 мм. Фиксированные отверстия в бетонной подготовке, гидроизоляции и плите ростверка образуют с помощью перевернутого металлического стакана 14 с отверстием в дне и приваренной к нему трубой 15.