СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ БАШНИ И УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ БАШНИ
METHOD FOR ERECTION OF FOUNDATION FOR BROADCASTING TOWER AND ARRANGEMENT OF BROADCASTING TOWER FOUNDATION

Изобретения относятся к области фундаментостроения высотных сооружений типа радиотелевизионных башен.
о
o
Известен способ сооружения фундамента московской радиотелевизионной башни в Останкино, заключающийся в определении физико-механических характеристик грунтового основания: угла φ внутреннего трения и с - удельного сцепления, γ - плотности сложения грунтов, Е - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ - коэффициента Пуассона материала основания, и возведении на спрофилированном грунтовом основании свободно стоящего кольцевого плоского железобетонного фундамента диаметром 61 м [1].
Недостатком известного способа сооружения фундамента радиотелевизионной башни является низкая несущая упругая способность подстилающего грунтового основания под кольцевым фундаментом плоской формы, при которой зона упругих деформаций становится соизмеримой с зоной сдвиговых (пластических) деформаций на краях кольцевого плоского фундамента.
о
о
Известен способ сооружения фундамента алма-атинской радиотелевизионной башни на горе Кок-Тюбе, заключающийся в определении физико-механических характеристик грунтового основания: угла φ внутреннего трения и с - удельного сцепления, γ - плотности сложения грунтов, Е - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ - коэффициента Пуассона материала основания, в оценке прочности основания в условиях 10-балльной сейсмичности и просадочности грунтов основания и возведении на спрофилированном грунтовом основании коробчатого плоского фундамента технического здания размером 42 м ×54 м, совмещенного с железобетонным плоским стаканом башни диаметром 19 м и высотой 32,6 м, обеспечивающего расчетный момент от опрокидывания М=200000 т·м [2].
Существенным недостатком известного способа сооружения совмещенного фундамента радиотелевизионной башни и технического здания квадратной или прямоугольной по периметру формы с плоской подошвой является низкая несущая упругая способность подстилающего грунтового основания в условиях высокой сейсмической опасности.
о
о
т
Технологический результат по способу сооружения фундамента радиотелевизионной башни, заключающемуся в определении физико-механических характеристик подстилающего грунтового основания: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления и γ - плотности сложения под проектной сжимающей нагрузкой грунта основания, Е - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ - коэффициента Пуассона грунта, выборе формы фундамента в плане при расчетной по несущей способности основания площади F, обеспечивающей расчетный момент от опрокидывания, достигается тем, что подошве кольцевого в плане фундамента придают выпуклую тороидальную форму, с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием  где в. - ширина кольцевого фундамента,  - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием,  - давление структурной прочности основания на растяжение,  - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошве квадратного или прямоугольного в плане фундамента придают выпуклую сферическую форму с радиусом выпуклости опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием  где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, глубину максимального заглубления выпуклого фундамента в поверхности грунтового основания определяют под кольцевым цилиндром как  и под сферой как  при максимальном давлении упругого сжатия грунта  - под кольцевым цилиндром и  - под сферой, где  - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента,  - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.
о
o
Известно устройство фундамента радиотелевизионной башни в Останкино города Москвы, состоящее из монолитной железобетонной плоской плиты кольцевой в плане формы, свободно установленной на подготовленном грунтовом основании, характеризующемся углом φ внутреннего трения, удельным сцеплением с, плотностью сложения γ, модулем общей деформации E и коэффициентом Пуассона µ при соответствующем давлении максимально упругого состояния грунта [1].
Недостатком известного устройства является низкая упругая несущая способность подстилающего фундамент башни грунтового основания под плоской его подошвой кольцевого типа.
о
o
Известно устройство фундамента алма-атинской радиотелевизионной башни на горе Кок-Тюбе, состоящее из монолитной железобетонной плоской плиты прямоугольной в плане формы, установленной на подготовленном грунтовом основании, характеризующемся углом φ внутреннего трения, с - удельным сцеплением, γ - плотностью сложения, Е - модулем общей деформации, µ - коэффициентом Пуассона при соответствующем давлении максимального упругого сжатия грунта [2].
Недостатком известного устройства является низкая упругая несущая способность подстилающего фундамент башни грунтового основания под плоской его подошвой прямоугольной формы.
o
о
т.
Технических результат по устройству фундамента радиотелевизионной башни, состоящему из монолитной железобетонной плиты квадратной, прямоугольной, круглой или кольцевой в плане формы площадью F опорной поверхности, уложенного на грунтовое основание, характеризующемуся по данным инженерно-геологических изысканий: углом φ внутреннего трения, с - удельным сцеплением, γ - плотностью сложения грунта при расчетной упругой сжимающей нагрузке, Е - модулем общей деформации, µ - коэффициентом Пуассона, достигается тем, что подошва кольцевого в плане фундамента выполнена выпуклой тороидальной формы с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием  где в- ширина кольцевого фундамента,  - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием,  - давление структурной прочности основания на растяжение,  - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошва квадратного или прямоугольного в плане фундамента выполнена выпуклой сферической формы с радиусом выпуклой опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием  где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, при этом ответное подошве фундамента дно котлована выполнено под кольцевым цилиндром на глубину  и под сферой как  при максимальном давлении упругого сжатия грунта  - под кольцевым цилиндром и  - под сферой, где  - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента,  - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.
Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг.1 - общий вид кольцевого фундамента радиотелевизионной башни, фиг.2 - сечение А-А фиг.1 фундамента, фиг.3 - общий вид прямоугольного в плане фундамента радиотелевизионной башни; фиг.4 - вид Б фиг.3 прямоугольного фундамента со сферической выпуклой подошвой, фиг.5 - схема развития эпюры контактного максимально упругого взаимодействия опорной поверхности цилиндрического или сферического фундамента с грунтовым основанием, фиг.6 - график зависимости  максимального угла  полуконтакта выпуклой опорной поверхности фундамента с грунтовым основанием с углом внутреннего трения φ°, фиг.7 - схема определения центральной критической нагрузки на грунт под сферой (цилиндром) для максимально упругого состояния основания под выпуклым фундаментом.
т.
Устройство фундамента 1 радиотелевизионной башни 2 (фиг.1-4) состоит из монолитной железобетонной плиты кольцевой 3 (фиг.2), квадратной, прямоугольной 4 (фиг.3, 4), круглой 5 (фиг.1, 2) формы с выпуклой по радиусу  поперечного сечения цилиндрической опорной поверхностью или по радиусу  поперечного сечения сферической опорной поверхностью, где в и в - ширина кольца и прямоугольного (или квадратного) фундамента в плане,  - максимальный угол упругого полуконтакта (фиг.5, 6, 7) цилиндрической опорной поверхности кольцевой (или сферической) опорной поверхности фундамента 1 с грунтовым основанием 6,  - давление структурной прочности основания на растяжение,  - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца и сферы фундамента в критическом состоянии, установленной соответствующей опорной кольцевой цилиндрической или сферической опорной поверхностью в соответствующую выемку грунтового основания соответствующей глубиной  и  при максимальном давлении упругого сжатия грунта  - под кольцевым цилиндром,  - под сферой, где  - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента,  - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.
о
о
т.
Способ сооружения фундамента радиотелевизионной башни заключается в проведении инженерно-геологических изысканий грунтового основания с определением его физико-механических характеристик под эксплуатационной нагрузкой - параметров: φ, с, γ, Е, µ, расчета опорной площади F фундамента 1 (фиг.1-4) радиотелевизионной башни 2, создающей давление упругого взаимодействия с грунтовым основанием выпуклой подошвы фундамента кольцевой 3 (фиг.1, 2), круглой 5, прямоугольной 4 (фиг.3, 4) или квадратной в плане формы с выпуклой по радиусу  поперечного сечения цилиндрической опорной поверхностью или по радиусу  поперечного сечения сферической опорной поверхностью, где в и в - ширина кольца и прямоугольного (или квадратного) фундамента в плане,  - максимальный угол упругого полуконтакта (фиг.5-7) цилиндрической опорной поверхности кольцевой (или сферической) опорной поверхности фундамента 1 с грунтовым основанием 6,  - давление структурной прочности грунта на растяжение,  - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца и сферы фундамента в критическом состоянии, отрытии котлована с днищем ответной формы возводимому выпуклому фундаменту 1, строительстве опалубки со стальным каркасом, заливки опалубки бетоном, при этом глубина максимального заглубления выпуклого фундамента составляет под кольцевым цилиндром  и под сферой  при максимальном давлении упругого сжатия грунта  - под кольцевым цилиндром,  - под сферой, где  - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента,  - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.
Предложенный способ и устройство сооружения фундамента высотных строительных конструкций с выпуклой опорной поверхностью по радиусу цилиндра или сферы в соответствии с предложенными расчетными зависимостями впервые позволяет существенно расширить диапазон упругого контактного взаимодействия с подстилающим грунтовым основанием при гарантированном обеспечении несущей способности и устойчивости системы фундамент-основание.
Источники информации
1. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981. - С.45-50.
2. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981. - С.50-52.