Здание, сооружение, возводимое на вечномерзлых грунтах

ЗДАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ, ВОЗВОДИМОЕ НА ВЕЧНОМЁРЗЛЫХ ГРУНТАХ.
Полезная модель относится к области строительства, а именно к созданию здания, сооружения, возводимого на вечномёрзлых грунтах.
Известны здания, сооружения, возводимые на вечномёрзлых грунтах, с железобетонными свайными фундаментами. Кушнев А.П. «Проектирование зданий для районов Крайнего Севера, Л., Госстройиздат, 1961 г., стр. 99-120.
Из-за большой массы, стоимости трансиортирования, складирования и возведения фзшдаментов такие здания, сооружения мало применяют при обустройстве газонефтепромысловых и сопутствующих объектов в отдалённых районах со слаборазвитой базой строительной индустрии.
Паиболее близким к предлагаемому является здание, сооружение, возводимое на вечномёрзлых грунтах, включающее металлические сваи, объединённые металлическими ростверками, расположенными над поверхностью грунта с образованием проветриваемого подполья. Минкин М.А. «УКПГ-1С: основные проектные решения оснований и фундаментов. «Потенциал. Производственнотехнический журнал. Стройтрансгаз № 2, 2001 г., стр. 49-51. Сваи таких фундаментов из металлических труб, ростверки - из металлического проката (прилагается на 4 л.).
Конструкции таких фундаментов имеют меньшую массу, требуют меньше затрат на транспорт, складирование, возведение и нашли широкое применение при обустройстве нефтегазопромысловых объектов, например, на Севере Тюменской области.
Недостатком такого решения является то, что балки ростверков имеют сравнительно небольшую несущую способность и не объединены в совместную работу для повышения их несущей способности и жёсткости.
io:;: :
МПК 7 Е02Д 27/35
меток опирания ростверков на оголовки свай. Это снижает надёжность зданий и сооружений в смысле защиты от возможных аварийных просадок вечномёрзлых грунтов при оттаивании.
Из-за малой несущей способности ростверков в рассматриваемых зданиях, сооружениях устанавливают большое количество свайных опор, что приводит к большим материальным и трудовым затратам на устройство свайного поля и увеличение его надёжности путем искусственного охлаждения, тепло- и гидроизоляции грунта, основания.
Задачей полезной модели является повьппение экономичности и сокращение трудоёмкости возведения здания, сооружения на вечномёрзлых грунтах при одновременном повьппении его надёжности.
Задача реЩается за счёт того, что в здании, сооружении, возводимом на вечномёрзлых грунтах, включающем металлические Сваи, обьединённые металлическими ростверками, расположенными над поверхностью грунта с образованием проветриваемого подполья, согласно полезной модели, по крайней мере, часть ростверков вьшолнена в виде пространственных стержней, каждый из которых состоит из, по крайней мере, двух вертикальных ферм, или арок с затяжками и стойками, или балок со сплопшыми или перфорированными стенками, соединённых по верхнему поясу или по верхнему и нижнему поясам связями, причём, сваи обьединены в свайные опоры дополнительными ростверками и опорными плитами, а каждый пространственный стержень установлен на опорные плиты соответствующих свайных опор с возможностью регулировки вертикальных отметок его опирания.
При этом каждый пространственный стержень в местах опирания на опорные плиты может быть снабжён опорными поперечными диафрагмами с расположенными ярусами ригелями, нижний из которых размещён вьппе уровня опорных плит с образованием между нижней поверхностью нижнего ригеля и опорной плитой зазора для размещения подьёмного механизма, например, домкрата с опиранием его на соответствующую опорную плиту.
Кроме того, каждая свайная опора может быть снабжена набором подкладок для установки в зазор между нижней поверхностью нижнего пояса стержня и опорной плитой при вертикальном перемещении пространственного стержня и прикреплёнными к опорной плите ограничителями положения подкладок.
Связи, соединяющие вертикальные фермы, или арки, или балки могут создавать опоры для установки колонн с анкерными болтами.
Часть ростверков здания, сооружения может быть выполнена в виде плоских ферм, или арок, или балок.
Технический результат состоит в повышении несущей способности ростверков и за счёт этого - в уменьшении количества свайных опор и свай, а, следовательно, повьппешш экономичности и снижении трудоёмкости возведения здания, сооружения на вечномёрзлых грунтах, при этом повьппается его надёжность за счёт компенсации возможных просадок основания в процессе эксплуатации вследствие различных аварийных ситуаций.
Сущность изложенного поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображён поперечный разрез здания, возводимого на вечномёрзлых грунтах с ростверками в виде металлических пространственных стержней, состояпщх из ферм.
На фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1
На фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 1
На фиг. 4 - вид Б-Б на фиг. 1
На фиг. 5 - вид Г-Г на фиг. 4
На фиг. 6 - вид Д-Д на фиг. 4
На фиг. 7 - вид Е-Е на фиг. 4
На фиг. 8 - поперечный разрез здания, возводимого на вечномёрзльгх; грунтах, с ростверками в виде пространственных стержней, состоящих из арок с затяжками и стойками.
На фиг. 9 - поперечный разрез здания, возводимого на вечномёрзлых грунтах, с ростверками в виде пространственных стержней, состоящих из балок со сплошными стенками.
Здание, сооружение, возводимое на вечномёрзлых грунтах, включает ростверки в виде пространственного металлического стержня 1, который состоит из двух вертикальных ферм 2 с поясами: нижним 3 и верхним 4. Фермы имеют раскосы 5 и стойки 6. Верхние 4 и нижние 3 пояса ферм объединены связями-раскосами 7, расположенными в горизонтальных плоскостях и связями-раскосами 8 - в вертикальной плоскости. Соединение ферм другими связями (планками, листами и т.п.) на фигурах не показано. На пространственный стержень установлены колонны каркаса здания 9, элементы стен 10 и балки перекрытия 11.
На опорную плиту 12 установлен пространственный стержень 1 с возможностью регулировки его вертикальных отметок. Опорная плита 12 смонтирована на дополвпйтельном ростверке 13, объединяющем совместно с опорной плитой сваи 14 в свайные опоры. В месте опирания пространственный стержень снабжён опорной поперечной диафрагмой 15 с расположенными ярусами ригелями: верхним 17 и нижним 18. Нижний ригель 18 расположен вьппе уровня опорной плиты 12 с образованием между нижней поверхностью нижнего ригеля 18 и опорной плитой 12 зазора для размещения подъемного механизма, в частности, домкрата 19, который установлен на опорную плиту 12. Опорная диафрагма 15 состоит также из опорных стоек 16 и поясов 3 и 4 стержня 1.
На опорной плите 12 каждой свайной опоры закреплены парные направляющие стойки 20, расположенные по обе стороны опорной диафрагмы 15.
Ограничительные металлические детали 21, служапще для фиксащ1И стержня 1 в вертикальной плоскости от действия горизонтальных сил, закреплены на диафрагме 15 и установлены с зазором 2-3 мм по отношению к ограничительным элементам 22, закреплённым на направляющих стойках 20. Стопорные детали 23, фиксирующие вертикальное положение стержня 1 при подъёме, плотно прилегают к стойкам 16 диафрагмы 15 и закреплены на направляющих стойках 20 с помощью нагелей 24.
Каждая свайная опора снабжена набором металлических подкладок 25, фиксирующих вертикальное положение стержня 1, которые установлены в зазоре между опорной плитой 12 и нижней поверхностью каждого нижнего пояса 3 фермы 2, входящей в состав пространственного стержня 1. Каждая свайная опора снабжена ограничителями положения подкладок 26. Ограничители в сечении имеют форму буквы П и прикреплены к опорной плите 12. Верхние из подкладок 25 на неподвижных опорах приварены к нижним поясам 3 фермы 2. При выполнении пространственного стержня 28 состояпщм, по крайней мере, из двух арок 29 с затяжками 30 и стойками 31, балки или плиты цокольного перекрытия 27 установлены на стойки 31, которые опираются на арки 29, являющиеся вместе с затяжками 30 элементами пространственного стержня 28. Связи между арками 29 стержня 28 на фигуре не показаны.
При вьшолнении пространственного стержня 32 состоящим из, по крайней мере, двух балок 33, балки объединены в пространственный стержень 32 с помощью поперечных рёбер 34 и 35 и горизонтального листа усиления 36.
Ростверки в виде пространственного стержня 1, состоящего из вертикальных ферм 2, объединённых в совместную работу горизонтальными 7 и вертикальными раскосами 8, имеют значительно большую несущую способность, чем применяемые ростверки из отдельных прокатных балок. Поэтому такие ростверки воспринимают действующие на них усилия от элементов здания, сооружения, возводимого на вечномёрзлых грунтах, при больших пролётах и требуют устройства меньшего количества свайных опор. Горизонтальные раскосы 7, соединённые с поясами ферм 3 и 4, увеличивают жёсткость пространственного стержня 1 на кручение, З еньщая вертикальные перемещения цокольного перекрытия здания, сооружения от сосредоточенных несимметричных усилий. Горизонтальные раскосы 7 с верхними поясами 4 ферм 2 образуют горизонтальные фермы и воспринимают горизонтальные силы, действуюпще в плоскости цокольного перекрытия. Вертикальные раскосы 8 расположены по диагонали поперечного сечения стержня 1 и обеспечивают его геометрическую неизменяемость. Если в процессе аварийных ситуаций произойдут вертикальные перемещения свайных опор, компенсировать эти перемещения можно, например, с помощью: домкрата 19, который установлен на опорную плиту 12 и упирается в нижний ригель 18 опорной поперечной диафрагмы 15. Металлические ограничительные детали 21, закреплённые на диафрагме 15, вместе с ограничительными элементами 22, закреплёшшгми на направляющих стойках 20, препятствуют горизонтальным перемещениям пространственного
стержня 1 на опоре. Стопорные детали 23, установленные на направляющих стойках 20 с помощью нагелей 24, изготовлены из податливого материала, например, из дерева, плотно прилегают к стойкам 16 опорной диафрагмы 15 стержня 1 и обеспечивают ему устойчивое положение при подъёме. Металлические подкладки 25 устанавливают под нижние пояса 3 ферм 2 при подъёме стержня и убирают при его опускании. Неизменное положение подкладок 25 при горизонтальных перемещениях стержня 1 от температурных деформаций обеспечивают ограничители положения подкладок 26. Присоединение верхних из подкладок 25 к нижним поясам 3 ферм 2 обеспечивает неподвижность стержня 1 вдоль его продольной оси на данной опоре. Арки 29 с затяжками 30 воспринимают равномерно распределённую нагрузку с меньпшм расходом стали, чем фермь и балки. Стойки 28 передают усилия от перекрытия на арки 29 и обеспечивают устойчивость последних из плоскости.
Поперечные рёбра 34, 35 и горизонтальный лист 36 не только объединяют балки 33 в совместную работу, но и повышают их несушую способность, так как увеличивают момент сопротивления сечения и его жёсткость на изгиб и кручение.
Связи, соединяющие вертикальные фермы, или арки, или балки не только объединяют последние в совместную работу, но и могут служить опорами для установки колонн с анкерными болтами (на рисунках не ndKa3aHbi).
Установка стержней из арок и балок на опоры и регулировка их положения в вертикальной плоскости производится аналогично тому, как это вьшолнено в стержнях из вертикальных ферм (на фигурах не показано).
Вместе с ростверками в виде пространственных металлических стержней, воспринимающих различные горизонтальные и несимметричные нагрузки, могут бьггь использованы и ростверки в виде плоских ферм, или арок, или балок, что снижает обпще расходы на изготовление и транспорт фундаментов зданий и сооружений.
В зданиях, сооружениях, возводимых на вечномё рзлых грунтах с ростверками из пространственных металлических стержней, требуется в несколько раз меньще опор, следовательно уменьщаются затраты на возведение и обеспечение надёжности фундаментов.
Возможность компенсировать перемещения опор от просадок или пучения вечномёрзлых грунтов при аварийных ситуациях значительно повышает надёжность зданий, сооружений и делает их «ремонтопригодными во время эксплуатации.