АРМОКАМЕННЫЙ ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ НЕБОЛЬШИХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к строительству, к сложным балочным конструкциям ленточных фундаментов, проектируемых с учетом их совместного деформирования с основанием. Она может быть использована при строительстве, реконструкции, реставрации или ремонте фундаментов предпочтительно небольших зданий и сооружений, удаленных от предприятий стройиндустрии, расположенных на слабых, просадочных грунтах или возможно в районах с другими особыми условиями эксплуатации.
Известны и широко применяются традиционные типовые конструкции ленточных фундаментов из сборного или монолитного бетона и железобетона /Каменные конструкции и их возведение. Справочник строителя. М., Стройиздат., 1989. - С.117./ [1]. Однако, эти конструкции очень часто оказываются с высокой массивностью, материалоемкостью, стоимостью, оказываются ненадежными, особенно в небольших зданиях и расположенных на просадочных грунтах, а их возведение нередко сопровождается большими энергозатратами, расходами на транспорт и крановое оборудование.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности (принят за прототип) является применение керамического кирпича с маркой по морозостойкости не ниже F50, для возведения стен подвалов (фундаментов). /Межгосударственный стандарт. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия. ГОСТ 530-2007. - М., ГОССТРОЙ, 2007 - С.8/ [2]. Однако, эти конструкции обладают невысокой прочностью, большой материалоемкостью и их не рекомендуется применять на слабых, просадочных грунтах или в других особых условиях эксплуатации.
Сущность полезной модели заключается в снижении экономических и материальных затрат при строительстве, реконструкции, ремонте или реставрации ленточных фундаментов небольших каменных зданий, удаленных от предприятий стройиндустрии, расположенных на слабых, просадочных грунтах или возможно в районах с другими особыми условиями эксплуатации.
Техническим результатом полезной модели является совершенствование конструкции армокаменных ленточных фундаментов, повышение их несущей способности, жесткости и долговечности.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном армокаменном ленточном фундаменте, включающем систему жестко-сопряженных продольных и поперечных фундаментных балочных лент двутаврового сечения, выполненных высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича и усиливающие их пространственные арматурные каркасы, особенностью является то, что в углах, местах примыкания продольных и поперечных фундаментных балочных лент, а при большой их длине и в их серединах, выполнены уширения - столбы квадратного сечения со стороной равной ширине верхней полки двутавра; кладка кирпича выполнена на ребро вертикальными рядами по многорядной системе с перевязкой продольных швов в половину кирпича, в которой допущено совпадение этих швов в двух-трех соседних рядах с полной и плотной заделкой швов и отверстий мелкозернистым пластифицированным многокомпонентным бетоном; продольные стержни пространственных арматурных каркасов выполнены составными из отрезков небольшой длины со стыкованием их сваркой или опрессовкой муфтами, располагаемыми равномерно по длине фундаментных балочных лент.
Армокаменный ленточный фундамент - представляет собой систему жестко сопряженных продольных и поперечных фундаментных балочных лент двутаврового сечения, лежащих на упругом основании и выполненных высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича пластического прессования с тремя цилиндрическими (Ø 16-19 мм), вертикальными и симметрично расположенными отверстиями с марками не ниже чем: по прочности М200 и по морозостойкости F50, с усиливающими, устанавливаемыми внутри и в процессе кладки пространственными арматурными каркасами, на продольные стержни которых, как правило, нанизывают отверстиями кирпичи, а поперечные стержни устанавливают в швах кладки или в пазах постелей кирпичей. Они выполнены в виде проволочных хомутов как в вязаных арматурных каркасах железобетонных конструкций. Кладку ведут с полной заделкой всех швов и отверстий мелкозернистым пластифицированным многокомпонентным бетоном классом по прочности не ниже В25 с маркой по морозостойкости не ниже F50. Жесткое сопряжение продольных и поперечных фундаментных балочных лент в углах, в пересечениях и в примыканиях достигается их выкладкой по системам перевязки сопряжений и заведением или пересечением продольных стержней каркаса каждой из сопрягаемых балок через всю толщину балки поперечного направления. План армокаменного ленточного фундамента может быть как простым, прямоугольной формы с замкнутыми контурами, так и сложным с некоторым числом выступающих элементов. Сечение фундаментных балочных лент представляет собой, как правило, форму двутавра, возможно с разновеликими полками. Для повышения устойчивости стенок двутавров в углах, в местах примыкания продольных и поперечных фундаментных балочных лент, а при большой их длине (более 4 м) и в их серединах делают уширения - столбы квадратного сечения со стороной равной ширине верхней полки двутавра. Кладка ведется по многорядной системе с перевязкой продольных швов в половину кирпича, в ней допускается совпадение этих швов в двух, трех соседних рядах. Высококачественность кладки достигается устройством тонких плотных швов из мелкозернистого пластифицированного многокомпонентного бетона с классом по прочности не ниже В25 с подвижностью 2-4 см, кладка ведется кирпичом в водонасыщенном состоянии иногда с последующим доувлажнением, в необходимых местах устраиваются дополнительные пазы, для размещения арматурных стержней, дополнительно применяют шприцы-инъекторы как при инъецировании каналов с предварительно напряженной арматурой железобетонных конструкций, применяют специальные шаблоны, кондукторы, направляющие рейки, порядовки, временные крепления рядов кирпича и стержней арматуры, упорные щиты и некоторые другие приспособления, улучшающие качество кладки. Расчет и конструирование армокаменных ленточных фундаментов выполняют, как для статически неопределимых неразрезных изгибаемых элементов на упругом основании по нормам и правилам проектирования оснований и фундаментов железобетонных, каменных и армокаменных конструкций.
На фигуре 1 приведен пример порядной кладки кирпича и расположение стержней усиливающего пространственного арматурного каркаса в характерном вертикальном сечении армокаменного ленточного фундамента, где приняты следующие обозначения: продольные арматурные стержни - 1 пространственного арматурного каркаса, горизонтальные хомуты - 2 поперечной арматуры полки, вертикальный хомут - 3 поперечной арматуры стенки; горизонтальная проволочная арматурная шпилька - 4.
На фигуре 2 приведено сечение в местах устройства столбов, повышающих устойчивость армокаменного ленточного фундамента с порядной раскладкой кирпича, где изображены: продольные арматурные стержни - 1, горизонтальные хомуты - 2 поперечной арматуры полки, вертикальные хомуты - 3 поперечной арматуры стенки, горизонтальные проволочные арматурные шпильки - 4, дополнительные стержни продольной арматуры - 5.
На фигуре 3 показано угловое сопряжение армокаменных фундаментных балочных лент с последовательностью устройства рядов кирпича, где показано: продольные арматурные стержни - 1, жесткие щиты - 6 с упорами - 7, положение устанавливаемого вертикального первого - 8 ряда кирпича, самой загруженной фундаментной балочной ленты, далее положение вертикального ряда, соответственно, второго - 9, пятого - 10, шестого - 11, седьмого - 12, десятого - 18, одиннадцатого - 19, тринадцатого - 20, этой же фундаментной балочной ленты; третьего - 13, четвертого - 14, восьмого - 15, девятого - 16, двенадцатого - 17, четырнадцатого - 21 другой армокаменной фундаментной балочной ленты перпендикулярного направления; ниши - 22 между кирпичами рядов кладки; нижняя полка - 23 сечения армокаменного фундамента.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели. Устройство армокаменного ленточного фундамента осуществляют по разработанным рабочим чертежам. Рациональней начинать его возведение с одного из углов. Его положение фиксируют по чертежу фигуры 3 жесткими щитами - 6, укрепленными упорами - 7. Размеры жестких щитов 6 принимают по сечениям соответствующих фундаментных балочных лент. Кладку начинают вести с самой загруженной фундаментной балочной ленты. Выкладывают первый - 8 вертикальный ряд. Вставляют в определенные отверстия определенных кирпичей этого ряда (согласно фигуре 2) первые продольные арматурные стержни - 1 пространственного каркаса самой загруженной фундаментной ленты, не доводя торцы этих продольных арматурных стержней - 1 до жесткого щита - 6 на величину защитного слоя бетона (2-3 см). При этом в данные отверстия вводят, а продольные арматурные стержни - 1 обмазывают в нужном месте мелкозернистым пластифицированным бетоном, а при необходимости и дополнительно вводят в отверстия со вставленным продольным арматурным стержнем - 1 порцию этого бетона с помощью шприца-инъектора. Кирпичи второго - 9 вертикального ряда выкладывают с перевязкой продольных швов первого - 8 ряда, причем их, по необходимости, нанизывают на продольные арматурные стержни - 1, перемещают по ним, не доводя 20-30 см до первого ряда, останавливают, наносят для них необходимую постель из мелкозернистого пластифицированного бетона, на кирпичи первого - 8 вертикального ряда устанавливают в нужных местах в предварительно прорезанных пазах соответствующие продольные арматурные стержни - 1 сопрягаемой в этом углу фундаментной балочной лентой поперечного направления, покрывают продольные арматурные стержни - 1 слоем названного бетона и переместив кирпич до соприкосновения с первым - 8 рядом, осаживают его легкими ударами строительного молотка, добиваются нужного его положения и толщины шва. В данном случае, продольные арматурные стержни - 1 устанавливают таким образом, чтобы они с некоторым необходимым искривлением заделывались и в не очень глубоких пазах между первым - 8 и вторым - 9 рядами кирпичей первой самой загруженной фундаментной балочной ленты и подходили к своим отверстиям кирпичей третьего - 13 ряда поперечной фундаментной балочной ленты, третий - 13 и четвертый - 14 вертикальные ряды поочередно выкладывают подобно второму - 9 вертикальному ряду самой загруженной фундаментной балочной ленты, только меняются способы заделки продольных арматурных стержней - 1, в данном случае на продольные арматурные стержни - 1 кирпичи нанизываются определенными отверстиями, а группа продольных арматурных стержней - 1 самой загруженной фундаментной балочной ленты помещается и заделывается мелкозернистым пластифицированным бетоном в заранее прорезанных пазах вертикального третьего ряда - 13 поперечной фундаментной балочной ленты, таким образом чтобы они подходили в отверстия нужных кирпичей самой загруженной фундаментной балочной ленты. Далее, заделываются образовавшиеся ниши - 22 нарезанными частями кирпича, и по полученному вертикальному ряду большей площади сечения самой загруженной фундаментной балочной ленты, устанавливают вертикальные хомуты - 3 поперечной арматуры стенки и выкладывают (в настоящем случае, по схеме, изображенной на фигуре 3)
по вышеприведенной методике три вертикальных ряда пятый - 10, шестой - 11, седьмой - 12. Затем, кладку опять подобным же образом ведут, двух рядов восьмой - 15, девятый - 16, двенадцатый - 17 и четырнадцатый -21, в поперечном направлении, и опять возвращаются к кладке начального направления, выкладывают: ряды десятый - 18, одиннадцатый - 19 и тринадцатый - 20, чем и завершается устройство системы углового сопряжения продольной и поперечной фундаментных балочных лент. Таким образом, особенности устройства углов армокаменных ленточных фундаментов состоят в: попеременном выкладывании рядов кладки в продольном и поперечном направлении; полном пересечении продольных арматурных стержней - 1 пространственных арматурных каркасов сопряженных фундаментных балочных лент с заведением их, практически на всю толщину поперечных фундаментных балочных лент; установкой продольных арматурных стержней - 1 разной длины (от 1 до 3 м) по определенной системе для равномерного распределения стыков отдельных продольных арматурных стержней - 1 по длине фундаментных балочных лент и недопущения сильных ослаблений отдельных сечений, кроме того, рекомендуется для упрощения крепления и поддержки продольных арматурных стержней - 1 в процессе кладки вести ее по убежной штрабе.
Предварительно, по подобной же вышеприведенной технологии, как и для устройства основной части сечения армокаменных фундаментных балочных лент выкладывается с установкой и заделкой продольных арматурных стержней - 1 пространственного арматурного каркаса по чертежам фигуры 2 нижняя полка - 23 продольной и поперечной фундаментных балочных лент.
После выкладки (заведения угла) кладка ведется по схеме на фигуре 1, и может вестись в двух направлениях. По этой схеме кладка, в большинстве случаев, может вестись или до места примыкания с фундаментной балочной лентой перпендикулярного направления или до следующего угла. Направление кладки могут контролировать по направляющей рейке, порядовке или по шнуру. При доведении кладки до места сопряжения с фундаментной балочной лентой перпендикулярного направления со стороны обратной направлению ведения кладки этой фундаментной балочной ленты устанавливается, а, точнее, переставляется с ранее выложенного угла жесткий щит - 6 с упорами - 7, что делают для предотвращения повреждения свежеуложенного участка кладки при осаждении укладываемого кирпича в ряду поперечной фундаментной балочной ленты, и далее ведется кладка по чертежам, разработанным по методике подобной вышеописанной.
Если в проекте имеются взаимно пересекающиеся стены, то в установке жестких щитов - 6 нет необходимости, просто кладку ведут с выпусками продольных арматурных стержней - 1 по убежной штрабе в обоих направлениях.
В большинстве случаев арматурные ленточные фундаменты устраивают в плане по замкнутым прямоугольным контурам. В данном варианте решено замыкать контур, подводя кладку описанным способом на возможно - близкое расстояние. Предварительно последние отрезки продольных арматурных стержней - 1 устанавливают так, чтобы они попарно стыковались с соответствующими им во встречном участке кладки внахлест с перепуском в 20-30 см и пока возможно нанизывать кирпичи на эти продольные арматурные стержни - 1, отгибая их, ведут кладку, а когда это становится затруднительным, кладку приостанавливают, стыкуют продольные арматурные стержни - 1 проволочными скрутками внахлест или сваривают электросваркой, а далее выкладывают участок стыка фундамента кирпичом в перевязку с разрезкой или прорезкой пазов в некоторых кирпичах для сохранения проектного положения продольных арматурных стержней - 1. Возможно, и выполнять стыковочные участки из монолитного бетона необходимого класса по прочности и марки по морозостойкости, а в некоторых местах снаружи или внутри здания наносить декоративную отделку из тонко порезанных частей кирпича. При этом место расположения стыковочных участков фундамента следует выбирать на менее нагруженных участках и где меньше ожидается его повреждение. Возведение армокаменных ленточных фундаментов следует осуществлять последовательно по участкам. После набора последней порцией мелкозернистого бетона уложенного на данном участке фундамента не менее 30% от проектной его прочности возможно возведение на этом участке выше устраиваемых конструкций.
Заявленный армокаменный ленточный фундамент желательно возводить в теплое время года. По возможности, при не очень низких температурах и непродолжительных похолоданиях, конструкцию необходимо укрывать теплоизолирующими покрывалами. В жаркое и сухое время года возведенные участки армокаменного ленточного фундамента следует укрывать влажной мешковиной или ветошью с полиэтиленовой пленкой и увлажнять в первую неделю дважды, а далее до четырех недель - еженедельно.
Разработанное конструктивное решение армокаменного ленточного фундамента небольших зданий и сооружений при его рациональном использовании в строительстве, ремонте, реконструкции или реставрации даст значительный экономический эффект, откроет новые пути развития и совершенствования армокаменных конструкций.
Источники информации
1. Каменные конструкции и их возведение. Справочник строителя. - М.: Стройиздат, 1989.- С.117.
2. Кирпич и камень керамические. Межгосударственный стандарт. Общие технические условия: ГОСТ 530-2007.- М.: ГОССТРОЙ, 2007.- С.8.