КОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА РЕГУЛИРУЕМЫХ ШАРОВЫХ ОПОРАХ

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов зданий и сооружений, в частности путепроводов и эстакад, устраиваемых, в том числе, в условиях плотной застройки, повышенных динамических нагрузок, в сейсмоопасных районах и на грунтах, где возможна большая осадка в процессе эксплуатации.
Известен фундамент мелкого заложения на пучинистых грунтах патент (RU 2440461).Изобретение относится к области строительства и к конструкциям фундаментов, устраиваемых под здания и сооружения в сложных инженерно-геологических условиях, а именно при напластованиях слабых водонасыщенных грунтов большой мощности в условиях существующей плотной застройки, но может применяться при строительстве зданий и сооружений на оползневых склонах, а также в транспортном строительстве, как фундамент для эстакад и путепроводов при повышенных динамических нагрузках. Армирование производится укладкой или забивкой армирующих элементов в грунтовое основание. Армирующие элементы изготавливаются из различных материалов (геотекстиль, металл и т.п.). При надлежащей прочности на растяжение и хорошем сцеплении с грунтом армирующих элементов увеличивают несущую способность основания.
Вместе с тем армирующие элементы выполняют только роль косвенной арматуры, их устройство требует больших трудозатрат и значительной материалоемкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является патент на изобретение (RU 2464381). Фундамент образован фундаментной плитой с установленными на ней домкратами, к которым присоединены верхние концы грунтовых анкеров, а нижние концы тяг грунтовых анкеров заанкерены в опорной плите, предварительно изготовленной на оптимальной глубине в грунтовом основании под фундаментной плитой; при этом грунтовое основание предварительно, до возведения наземного сооружения, может быть сжато с помощью домкратов и грунтовых анкеров с суммарным усилием, равным или несколько большим веса наземного сооружения. Это позволяет минимизировать деформации грунтового основания в процессе строительства и эксплуатации наземного сооружения и полностью исключить деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений; разрабатываемая конструкция фундамента также позволит сократить трудоемкость и материалоемкость за счет высокой технологичности конструкции.
К недостаткам данной конструкции следует отнести повышенную металлоёмкость и трудоемкость из-за использования грунтовых анкеров и относительно большую глубину котлована.
Задачей полезной модели является разработка конструкции фундамента, которая позволила бы минимизировать деформации грунтового основания в процессе строительства и эксплуатации наземного сооружения и полностью исключить деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений, повысить сейсмостойкость, а также сократить трудоёмкость и материалоёмкость производства работ. Разрабатываемая конструкция фундамента, кроме того, позволит сократить трудоемкость и материалоемкость за счет отсутствия грунтовых анкеров, минимизации глубины котлована при сохранении высокой технологичности конструкции.
Технический результат – сокращение трудоемкости и материалоемкости производства работ, появление возможности регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, лучшее восприятие изгибающих и динамических нагрузок при сохранении высокой технологичности конструкции.
По сравнению с прототипом в предложенной конструкции отсутствуют грунтовые анкера, нет необходимости устройства глубокого котлована для устройства стены в грунте и осуществления монолитного трудоёмкого бетонирования, имеется возможность регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, а также конструкция лучше воспринимает изгибающие моменты из-за наличия шаровых опор.
Это достигается тем, что в предварительно напряженном фундаменте мелкого заложения, образованном верхней опорной плитой, нижней опорной плитой, опирающейся на грунтовым основание, между нижней и верхней опорными плитами расположены гидродомкраты, которые соединены с плитами с помощью верхних и нижних шаровых опор, заделанных в опорные плиты, и напряжены с суммарным усилием, равным или несколько большим веса возводимого сооружения, с помощью дренажных трубок и регулирующего устройства золотникового типа. Для обеспечения жёсткости конструкции верхние опорные плиты объединены сборной рамной конструкцией.
Эффективность строительства фундамента повышается за счёт меньшей материалоёмкости и трудоёмкости из-за отсутствия грунтовых анкеров, необходимости устройства глубокого котлована для устройства стены в грунте и монолитного трудоёмкого бетонирования, а надёжность эксплуатации зданий и сооружений повышается за счёт возможности регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, а также лучшего восприятия изгибающих моментов из-за наличия шаровых опор.
Конструкция фундамента поясняется схемами, где
на фиг.1 показаны основные элементы предполагаемой конструкции: 1 – нижняя опорная плита; 2–гидродомкрат; 3 – нижняя шаровая опора; 4 – верхняя шаровая опора; 5 – дренажные трубки; 6 – регулирующее устройство золотникового типа;7 – верхняя опорная плита;
на фиг. 2 показан вид фундаментного поля с объединяющей рамной конструкцией под здание и производственное сооружение;
на фиг. 3 показан вид фундаментного поля с объединяющей рамной конструкцией под транспортное сооружение.
В проектное положение фундамент устанавливается следующим образом.
На подготовленное грунтовое основание укладывается нижняя опорная плита 1, на которую устанавливаются гидродомкраты 2 с нижними шаровыми опорами 3 и верхними шаровыми опорами 4, далее устанавливаются дренажные трубки 5 для подачи масла в гидродомкраты 2 и регулирующее устройство золотникового типа 6 для регулирования давления масла; устанавливается верхняя опорная плита 7, которая объединяется поверху с другими опорными плитами в единую рамную конструкцию сборного типа (фиг. 2 и фиг. 3). Далее включают гидродомкраты 2, которые сжимают нижнюю опорную плиту 1 и фиксируют усилие, в результате грунтовое основание подвергается предварительному сжатию до возведения наземного сооружения.
Усилие сжатия грунтового основания должно быть несколько больше веса наземного сооружения с учетом последующих пластических деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения.
Таким образом, в отличие от ранее известных конструкций фундаментов, рассматриваемая конструкция позволит уменьшить или вообще исключить деформации зданий и сооружений в процессе строительства и при эксплуатации из-за неравномерных осадок грунтового основания, более того, с помощью установленных гидродомкратов возможно производить корректировку положения фундаментной плиты в процессе эксплуатации и установке балок и плит на верхнюю часть рамной конструкции, объединённой с верхними опорными плитами фундамента. Кроме того, поворот шаровых опор гидродомкратов позволит компенсировать действие изгибающих моментов и динамических нагрузок.
Вследствие того, что под нижней опорной плитой грунтовое основание представляет собой предварительно напряженный объем, сейсмостойкость конструкции и устойчивость к восприятию динамических нагрузок будет значительно повышена.
Следует отметить, что предлагаемая конструкция обладает высокой технологичностью, так как она сборная, все элементы конструкции могут быть выполнены с использованием современных технологий с минимальными трудозатратами и относительно малой материалоемкостью. Такая конструкция позволяет использовать предлагаемый фундамент мелкого заложения как при строительстве зданий и производственных сооружений (фиг. 2), так и при строительстве транспортных сооружений, в частности путепроводов и эстакад (фиг. 3), а также в стеснённых условиях, так как возведение её безопасно для близлежащей застройки.