ДЕМПФЕР НЕРАВНОМЕРНЫХ ОСАДОК ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ
DAMPER OF UNEVEN SETTLEMENT OF BUILDING, STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, а именно к регулировочным устройствам минимизации последствий от неравномерных осадок подстилающих грунтов основания зданий и сооружений.
Для исключения отрицательных явлений, от неравномерности осадок здания, сооружения, а проще говоря, с целью выравнивания покосившегося объекта известен способ выравнивания путем «вдавливания выравнивающего материала под днище» [1, 2, 3], осуществляемый посредством домкрата или простой установки объекта на грунт через посредство гидравлических домкратов [4]. Отслеживание осадков и последующее выравнивание обеспечивают надежное расположение верхней грани гидравлических домкратов на одном уровне, а нижней - по факту, изменяемому во времени.
Демпфер неравномерных осадок здания, сооружения представлен многоэлементной системой емкостей 1 (фиг.1, 2), материалом заполнения емкостей 7, датчиками осадок (уровня) 3, трубками 4. Рабочие элементы 1 располагаются в ключевых точках (например, колоннах (верхней 5 и нижней 6 частях)) под сооружением, перемещение которых определяет все деформационное состояние объекта.
Элементы 1 представляют собой емкости (подобие цилиндра с поршнем), в которых располагается сменный материал 7 - аналог масла в гидравлическом домкрате. Возможно расположение и твердого вещества с изменяемыми свойствами на момент регулировки, например парафина, олова, свинца, которые под воздействием нагрева переходят в пластическое или даже жидкое состояние и далее или выкачиваются, либо закачиваются. В рассматриваемом случае использованы дискретные частицы, например, песка. Удаление сменного материала (песка) 7 из емкости 1 возможно лишь при работе «клапана» 8 - «фрезы-зенкера» (или просто «сверла»). «Клапан» приводится в движение ручным 10 или автоматизированным приводом по показаниям датчиков осадок 3. Рабочее название «клапан» (устройство, жестко открывающее или закрывающее что-то) принято условно с экивоками на прототип. Наименование «фреза-зенкер или сверло» также обладает неточностью, поскольку элемент (бультклапан) 8 ничего не подрезает и не раскрашивает, а выбирает винтовой или иной поверхностью, не разрушая принятую в демпфере дискретную частичку сменного материала. Выбираемым материалом не обязательно могут быть частички песка, металлические шарики или линзы, кубики, параллелепипеды, пирамидки.
Конструктивное решение демпфера отличается от известных решений на основе, например, домкратов тем, что «клапаны» контролируемого, дискретного удаления материала заполнения емкостей выполнены в виде бультклапана («фрез-зенкеров») так, чтобы обеспечивалось удаление в большей степени материала емкостей с меньшими осадками, и наоборот, исключая тем самым неравномерность осадок здания, сооружения в целом. Принятые параметры «фрез-зенкеров» (рабочее наименование - бультклапан) исключают произвольное «перетекание» дискретных частиц по изогнутым поверхностям за счет трения.
Материал 7 может быть контролируемо выбран (а не произвольно истечь) в большей степени в емкостях и местах, которые меньше всего просели, а в реально просевшем месте не изъят. Большая степень определяется уровнем, объемом перетекаемой жидкости по трубкам 4 (показанием) датчиков осадок 3.
Материал заполнения емкостей только изымается (не закачивается, как в домкрате) так, что верхняя часть емкостей остается на одном уровне, исключая последствия неравномерности осадок. В многоэлементном демпфере (под демпфером понимается не одно локальное устройство, а система из нескольких (не менее двух) взаимосвязанных элементов) неравномерных осадок реализован принцип «осадить все, но не место реальной осадки» наиболее прост в техническом исполнении, менее энерго- и финансовозатратен. Исполнение емкости-поршня в заводских условиях с последующим монтажом на стройке не вызывает никаких затруднений.
Изымаемый бультклапаном («фрезой-зенкером», «сверлом») 8 песок 7 ссыпается через отверстия 11 в карманы 9. Определяя (взвешиванием) изменение веса карманов устанавливается контролируемая осадка верхней части фундамента 5 относительно нижней 6. Подача крутящего момента на «фрезы-зенкеры» («сверла») 8 всех элементов демпфера осуществляется одновременно, но продолжительность дискретного воздействия на храповики бультклапана 8 обратно пропорционально осадкам этих элементов. Возможно задание и исполнение иного режима пропорциональности, например, в зависимости от скорости оттаивания вечномерзлого грунта или иных зависимостей.
Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности зданий и сооружений путем исключения для зданий и сооружений последствий от неравномерных осадок подстилающих грунтов основания. Устанавливать демпфер неравномерных осадок возможно как в фундаменте, так и в надфундаментных конструкциях - сваях, оголовниках, колоннах 1-го этажа. Сам факт установки демпфера в качестве упреждающей меры безопасности теоретически возможных неравномерных осадок на запланированной площадке строительства и есть гарантия эксплуатационной надежности.
Демпфер не поднимает, не выравнивает, а демпфирует, уравнивает происходящие изменения, позволяя минимизировать результат от неравномерных осадок подстилающих грунтов основания под конструкцией здания, сооружения путем предоставления возможности управляемой осадки заданных точек до уровня максимально достигнутой неравномерной осадки.
Другими словами, демпфер позволяет дополнительно «просесть» всем остальным точкам до достигнутого максимального значения и тем самым исключить неравномерность осадок, а следовательно, и деформации конструкции здания, сооружения.
Демпферы могут быть классифицированы по их возможному применению в зависимости от характеристик потенциальных площадок строительства. Например, площадки с большим уровнем возможных неравномерных осадок ~1 метр и более (участки, характерные для Читинской области). Площадки со средним уровнем возможных неравномерных осадок - до 1 м и малым - до 0,2 м. Нормативными документами не ограничивается эксплуатационная суммарная осадка здания, сооружения. Ограничениям подвергнуты лишь неравномерные осадки.
Следует отметить, что подъем зданий, сооружений теоретически и практически возможен и при применении описанной конструкции путем заполнения песчаных пор водой с последующим направляемым замораживанием. Ледовые домкраты с минимальным рабочим ходом при минимальных габаритах позволяют получать максимальные усилия порядка 9810 кН (1000 тс), этого достаточно для работы со зданиями любой этажности, но это уже конструкция иного типа.
Источники информации
1. Муллер Р.А. и др. «Защита гражданских зданий от влияния подземных горных работ». «Недра», М., 1970.
2. Авторское свидетельство СССР №301406, кл. Е02D 35/00, 1969, «Фундамент для сооружения, возводимого на просадочном основании», автор - В.И.Хорунжий.
3. Авторское свидетельство СССР №606933, кл. Е02D 35/00, Е02D 27/34, 1975, «Способ выравнивания сооружений», автор - В.И.Хорунжий.
4. НПО «Интербиотех» www.interbiotech.ru.