ПРОТИВОКАРСТОВЫЙ СБОРНЫЙ ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ
ANTI-KARST PRECAST STRIP FOOTING

Изобретение относится к строительству и предназначено для использования при возведении фундаментов зданий на закарстованных территориях.
Известны противокарстовые железобетонные фундаменты монолитные ленточные, перекрестно-ленточные и сплошные плитные с консольными выпусками, устраиваемые на строительной площадке и обладающие низкими технико-экономическими показателями, относящимися к производительности, трудоемкости, сезонности и др. (см. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие для строит. спец. вузов) / С.Б.Ухов с соавт. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2002. - С.485-486, раздел «Устройство противокарстовых фундаментов»). Известны также гибкие железобетонные фундаменты из сборных фундаментных плит (подушек), которые не предназначены для восприятия особых нагрузок карстового происхождения (см. Обследование и испытание зданий и сооружений: Учеб. для вузов. / В.Г.Казачек с соавт. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2006. - С.87-88, рис.2.7).
Прототипом изобретения является традиционный, массового применения сборный ленточный фундамент здания, план которого приведен на фиг.1, монтируемый из типовых железобетонных фундаментных плит 1 с монтажными петлями 2 (фиг.2), на которые устанавливают на цементном растворе 3 стеновые сборные бетонные блоки 4 в несколько рядов в зависимости от глубины заложения подошвы фундамента (см. Основания, фундаменты и подземные сооружения. / М.И.Горбунов - Посадов с соавт. - М.: Стройиздат, 1985. - С.44-48, табл.4.17, 4.21, рис.4.4, 4.5).
Недостаток известного сборного ленточного фундамента (прототипа) заключается в том, что он не может воспринимать особые нагрузки, вызываемые воздействиями, обусловленными сверхнормативными деформациями основания 5 (фиг.3), включая его оседание и даже исчезновение, т.е. обрушение в карстовый провал 6 под подошвой как результат «всплытия» карстовой полости.
Провал 6 (фиг.3) возникает по закону редких событий (Пуассона), т.е. не известны ни время, ни место возникновения аварийного события в основании (фиг.1) - повреждения либо исчезновения контакта между основанием 5 и подошвой фундамента. Это влечет за собой разрушение хотя и на локальном участке собственно фундамента (фиг.2) и даже его локальное обрушение в полость 6. Потеря геостойкости фундаментом по фиг.3 одновременно сопровождается повреждением несущих перекрытий и стен выше отм. 0.000 и даже их частным разрушением вслед за обрушением фундаментных плит и блоков стеновых (фиг.3).
Задачей изобретения является обеспечить геостойкость здания при «всплытии» карстовой полости под подошву фундамента либо в смежную опасную зону основания. Свойство геостойкости всего фундамента будет обеспечиваться исключением дискретности фундамента и приданием ему способности воспринимать растягивающие усилия, возникающие при зависании его над мульдой оседания либо над провалом в любом локальном месте вдоль всего фундамента из-за непредсказуемости места отказа и даже провала.
Поставленная задача решается тем, что в противокарстовом сборном ленточном фундаменте, в т.ч. с консолями по углам, включающем обычные дискретные железобетонные фундаментные плиты (подушки) 1 и бетонные стеновые блоки 4, (фиг.2), смонтированные на цементном растворе 3, согласно изобретению фундамент выполнен армированным в горизонтальных швах 3 между плитами и блоками едиными арматурными неразрезными сетками, а в вертикальных торцевых швах-пазах стеновых блоков - арматурными анкерами, соединенными с нижней и верхней неразрезными сетками и с монтажными петлями на сварке в процессе строительно-монтажных работ для жесткого объединения всех сборных элементов фундамента в сплошную балку-стенку. Причем все фундаментные плиты 1, заармированные при изготовлении на расчетные особые нагрузки карстового происхождения, торцами попарно жестко скреплены между собой арматурными стержнями в крестообразном порядке на сварке с монтажными петлями, а арматурные сетки первого яруса уложены на плиты в местах монтажа в будущем стеновых блоков и сварены по месту в цельную неразрезную сетку, прикрепленную на сварке к стержням и монтажным петлям плит. При этом стеновые блоки первого ряда и последующих рядов смонтированы на цементном растворе и снабжены вертикальными z-образными анкерами, размещенными в торцевых швах (пазах) и соединенными на сварке с нижней цельной неразрезной сеткой первого яруса. Кроме того, при необходимости по стеновым блокам первого ряда и последующих рядов уложены арматурные сетки второго яруса, также состыкованные на сварке накладками по длине в единую, неразрезную закрепленную по месту на сварке к вертикальным анкерным стержням и к монтажным петлям фундаментных блоков.
Ниже приведены перечень иллюстраций и список обозначений.
Фиг.1 - план ленточного сборного фундамента мелкого заложения;
фиг.2 - поперечный разрез основания и сборного фундамента (по а-а на фиг.1) (на естественном основании);
фиг.3 - последствия карстового провала в основании под подошвой (по б-б на фиг.1);
фиг.4 - план фундаментных плит (фрагмент фиг.1 с карстовым провалом);
фиг.5 - план фундаментных плит с неразрезной арматурной сеткой первого ряда;
фиг.6 - аксонометрия арматурных сеток двухярусных и z-образных вертикальных анкеров;
фиг.7 - последствия карстового провала под подошвой балки - стенки фундаментной протовокарстовой.
Обозначения:
a
1 - фундаментная плита (подушка); 2 - монтажная петля; 3 - раствор кладочный, в т.ч. армированный; 4 - стеновой фундаментный блок; 5 - основание грунтовое под подошвой фундамента; 6 - карстовый провал в плане и на разрезе; 7 - арматурная сетка, свариваемая в единую; 8 - накладки для сваривания сеток в единую; 9 - арматурные крестообразно уложенные стержни; 10 - сухарики для сохранения зазора между поверхностью фундаментной плиты (блока) и арматурой (защитный слой); 11 - анкера вертикальные z-образные в торцевых швах-пазах стеновых фундаментных блоков; R - расчетное сопротивление основания; Р - нагрузка на фундамент; g - погонная нагрузка на фундамент; с - трещины арочного распространения в несущих стенах (над зоной провала); f - прогиб балки-стенки фундаментной при провале карстовом в основании; b - полоса, в границах которой монтируются стеновые блоки.
Противокарстовый сборный ленточный фундамент содержит армированные по расчету железобетонные плиты 1 с монтажными петлями 2 (фиг.4), смонтированные на основание 5 (фиг.2); арматурные сетки 7 первого яруса, сваренные накладками 8 в единую неразрезную сетку (фиг.5); арматурные стержни 9, крестообразно уложенные и попарно скрепляющие через монтажные петли 2 на сварке торцы смежных плит 1, приваренные по месту к сетке 7, которая снабжена специальными сухариками 10 для образования защитного слоя кладочного раствора (фиг.5); вертикальные z-образные анкеры 11 (фиг.6), приваренные нижним отгибом к первому ярусу сетки 7, заложенные в торцевом пазу стенового блока 4 и приваренные к монтажной петле стенового блока 4 первого ряда, а затем верхним отгибом приваренные к сетке 7 второго яруса (фиг.6). Последующие ярусы сеток устраиваются аналогично устройству сетки второго яруса.
Устройство работает следующим образом. На подготовленное основание 5 (фиг.2) монтируются железобетонные фундаментные плиты (подушки) 1 заводскового изготовления (фиг.4), имеющие монтажные петли 2. Далее поверх фундаментных плит (фиг.5) в границах полосы b, предназначенной для укладки стеновых блоков первого ряда размещаются дискретные арматурные сетки, свариваемые накладками 8 по мере их наращивания в цельную неразрезную сетку 7 первого яруса по всему фундаменту. Затем торцы всех смежных фундаментных плит объединяются на сварке стальными стержнями 9, уложенными крестообразно между четырьмя монтажными петлями 2 двух смежных торцов плит (фиг.5). Эти же крестообразно уложенные стержни 9 привариваются к сетке 7, которая должна иметь требуемый зазор, путем подкладывания специальных сухариков 10 между поверхностью плит и арматурой для обеспечения защитного слоя кладочного раствора в армированном шве.
Монтаж первого ряда стеновых блоков 4 (фиг.2) производится на цементно-песчаном растворе требуемой (повышенной) марки, который должен обволакивать арматурную сетку 7 с учетом толщины защитного слоя. В том случае, если предусмотрено устройство второго яруса неразрезной арматурной сетки 7, в ходе монтажа блоков первого ряда между смежными вертикальными торцевыми фигурными пазами (фиг.6) должны оставляться z-образные анкеры 11, приваренные нижними отгибами к сетке 7 первого яруса, а верхние отгибы должны будут привариваться к сетке 7 второго яруса.
Второй и последующие ярусы сеток укладываются по аналогии с первым, т.е. с обеспечением зазора между поверхностью блока и арматуры с учетом размера защитного слоя. Продольные секции сеток также наращиваются накладками 8 в цельную неразрезную сетку 7, которая приваривается к монтажным петлям 2 и к отгибам анкеров 11. В итоге получается в данной схеме единый объемный арматурный неразрезной каркас в горизонтальных и вертикальных швах стеновых фундаментных блоков, жестко сопряженный с неразрезной сеткой, уложенной поверх фундаментных плит 1. При этом исчезает дискретность фундамента, присущая обычным сборным фундаментам.
a
Противокарстовый сборный фундамент работает следующим образом. При отказе основания 5 в любом локальном месте, т.е. при сверхнормативных осадках, проседаниях и карстовых провалах в границах 6 (фиг.7) возникают горизонтальные растягивающие усилия, которые воспринимаются абсолютно защемленными стальными арматурными ярусными сетками, анкерами либо всем объемным каркасом, находящимися в кладочном растворе горизонтальных и вертикальных швов. При этом практически не происходит перераспределения полезной вертикальной нагрузки g над сдеформированным в минимальном диапазоне участком фундамента (фиг.7), получившего прогиб f.
Предлагаемый сборный ленточный фундамент срабатывает как единая сплошная жесткая балка-стенка, перекрывая сдеформированную зону основания и сохраняя геостойкость даже при провале в основании. Естественно, балка-стенка может получить незначительный прогиб f, который после реставрации фундамента и восстановления его прежней несущей способности путем обжатия не отражается на дальнейшей надежности фундамента благодаря его сплошности и высокой жесткости.