ФУНДАМЕНТ
FOUNDATION

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям отдельно стоящих фундаментов.
Известен фундамент, включающий массивный блок, расположенный на естественном основании (см. Цытович Н.А. и др. «Основания и фундаменты», М., Высшая школа, 1970, с. 8-9).
Недостатком этого фундамента является малая несущая способность и высокая материалоемкость.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является фундамент, включающий массивный блок, оболочку, размещенную вокруг массивного блока с зазором относительно его боковой поверхности, при этом низ оболочки заглублен относительно подошвы массивного блока, а зазор заполнен грунтом (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №690124, МПК Е02D 27/01, Е02D 27/42, 1979 г.).
Основными недостатками фундамента - прототипа являются относительные дороговизна и сложность изготовления оболочки, т.к. последняя изготовляется из железобетона в заводских условиях или на месте строительства при помощи сложной съемной опалубки. Кроме этого в конструкции оболочки фундамента ограничены возможности вибро-, сейсмо- и гидроизоляции.
Задачей изобретения является удешевление, упрощение изготовления фундамента и повышение его устойчивости к внешним воздействиям.
Для решения поставленной задачи в фундаменте, включающем массивный блок, оболочку, размещенную вокруг массивного блока с зазором относительно его боковой поверхности, при этом низ оболочки заглублен относительно подошвы массивного блока, а зазор заполнен грунтом, оболочка выполнена из резиноармированного материала с ребрами жесткости по торцам, обращенными во внутрь и как минимум одним ребром жесткости на внутренней поверхности, причем диаметр отверстия, образованного верхним ребром равен диаметру массивного блока, а сама оболочка выполнена составной из скрепленных между собой как минимум двух металлокордных утилизированных покрышек большегрузных автомобилей одинакового типоразмера.
Сущность изобретения заключается в том, что оболочка выполнена из резиноармированного материала с ребрами жесткости по торцам, обращенными во внутрь и как минимум одним ребром жесткости на внутренней поверхности, причем диаметр отверстия образованного верхним ребром равен диаметру массивного блока, а сама оболочка выполнена составной из скрепленных между собой как минимум двух металлокордных утилизированных покрышек большегрузных автомобилей одинакового типоразмера.
Первый новый признак предложенного технического решения, заключающийся в том, что оболочка выполнена из резиноармированного материала с ребрами жесткости по торцам, обращенными во внутрь, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что значительно улучшается способность оболочки фундамента воспринимать и гасить внешние динамические (вибрационные и сейсмические) воздействия, а также иметь естественную гидроизолируемость за счет гидрофобных свойств материала оболочки. Второй новый признак, заключающийся в том, что на внутренней поверхности оболочки фундамента имеется как минимум одно ребро жесткости, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что повышается жесткость оболочки фундамента и повышается взаимосвязь оболочки с грунтом внутри оболочки. Третий новый признак предложенного технического решения, заключающийся в том, что диаметр отверстия, образованного верхним ребром оболочки фундамента равен диаметру массивного блока, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что в верхней части фундамента создается замкнутый контур между оболочкой и массивным блоком, предотвращающий выпор грунта из под массивного блока при предельных статических и динамических нагрузках. Четвертый новый признак, заключающийся в том, что оболочка фундамента выполнена составной из скрепленных между собой как минимум двух металлокордных утилизированных покрышек большегрузных автомобилей одинакового типоразмера, позволяет предложенному техническому решению проявить новые свойства, заключающиеся в том, что именно благодаря специфическим геометрическим и механическим характеристикам однотипных утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей при их скреплении получается оболочка фундамента с внутренним ребром, выполняющим роль элемента жесткости, внутреннего трения и эластичного амортизатора, кроме этого создается возможность выбора необходимой высоты оболочки фундамента. Использование утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей способствует достижению дополнительных гидроизоляционных, вибро- и сейсмоизоляционных свойств. Все это достигается без специального оборудования для изготовления оболочки фундамента. Вышеизложенные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению проявить эффективность, заключающуюся в удешевлении и упрощении изготовления фундамента. Кроме этого дополнительно повышается динамическая и статическая устойчивость фундамента.
Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".
На фиг. 1 изображен предлагаемый фундамент, разрез; на фиг. 2 изображен предлагаемый фундамент, вид сверху.
На фиг. 1 и 2 изображены: 1 - массивный блок; 2 - оболочка; 3 - зазор; 4 - боковая поверхность массивного блока; 5 - низ оболочки; 6 - подошва массивного блока; 7 - нагрузка на массивный блок; 8 - грунт, обжимаемый массивным блоком; 9 - естественный грунт; 10 - нижнее ребро оболочки; 11 - верхнее ребро оболочки; 12 - ребро на внутренней поверхности оболочки.
На основе конструкторских расчетов выбираем элементы фундамента. Например, для изготовления оболочки 2 нашего фундамента подходят две утилизированные металлокордные покрышки от большегрузного автомобиля БелАЗ с внешним диаметром 3,7 м с шириной профиля (протектора) 1,45 м и диаметром отверстия 1,2 м. В грунте основания 9 согласно размерам выбранной оболочки (две покрышки) фундамента образуют выемку диаметром 3,7 м и глубиной 2,9 м. В эту выемку вначале погружают первую утилизированную покрышку, которая своим нижним фланцем опирается на грунтовое основание 9. Этот нижний фланец нижней покрышки образует нижнее ребро 10 оболочки фундамента. На уложенную нижнюю покрышку сверху нее в выемку устанавливается верхняя покрышка. Покрышки между собой скрепляются, например, резиновым клеем, который наносится на верхний фланец нижней покрышки и на нижний фланец верхней покрышки. После скрепления двух покрышек образуется оболочка 2 фундамента. Верхний фланец верхней покрышки образует верхнее ребро 11 оболочки фундамента. Скрепленные между собой верхний фланец нижней покрышки и нижний фланец верхней покрышки образуют ребро 12 на внутренней поверхности оболочки фундамента. После образования оболочки 2 фундамента в ее полость укладывается с виброуплотнением грунт 8, который будет обжиматься массивным блоком 1 (например, на высоту 2 м). Пазухи, образованные верхним ребром 11, боковой стенкой оболочки 2 заполняются грунтом с уплотнением, например, ручным способом связанный грунт с приданием пластичности и сохранением вертикальных стенок с помощью шаблона для дальнейшего размещения массивного блока 1. Таким образом грунтом заполняется зазор 3 вокруг массивного блока 1. Заполнение зазора 3 в стесненных условиях, создаваемых предлагаемым видом оболочки 2 фундамента можно производить многими различными способами, при этом если используется несвязный грунт (например, песок), последний частично увлажняется или в его состав могут добавляться связующие растворы. После этого в полость оболочки 2 устанавливается массивный блок 1 диаметром 1,2 м. Надо отметить, что если при конструктивной необходимости диаметр массивного блока превосходит диаметр отверстия покрышки, то верхнее ребро 11 оболочки обрезается по диаметру массивного блока 1.
Надо отметить, что нами описана конструкция оболочки фундамента, образованная с помощью двух утилизированных покрышек, но при конструктивной необходимости оболочка 2 фундамента может образовываться и при помощи трех покрышек и более. Тогда оболочка фундамента будет иметь два ребра 12 на внутренней поверхности оболочки фундамента и более.
Принцип работы фундамента заключается в следующем. Нагрузка 7 на массивный блок 1 фундамента обжимает грунт 8, который деформируясь передает ее на боковые стенки и ребра 10, 11 и 12 оболочки 2, а через боковые стенки и ребро 10 на естественный грунт 9, расположенный за пределами оболочки 2. Верхнее ребро 11 оболочки 2 предотвращает выпор обжимаемого грунта 8 при предельных статических и динамических нагрузках 7 на массивный блок.
Выполнение оболочки 2 из резиноармированного материала с боковыми и внутренним (внутренними) ребрами жесткости не только повышает несущую способность фундамента без увеличения его размеров, но существенно увеличивает его вибро-, сейсмо- и гидроизоляционные характеристики.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого фундамента, по сравнению с фундаментом - прототипом, полностью исключает расход железобетона на изготовление оболочки фундамента. Для изготовления оболочек фундаментов используются утилизированные покрышки от большегрузных автомобилей, которые накапливаются (в лучшем случае) в специальных полигонах для отходов и создают серьезные экологические проблемы. Использование указанных утилизированных покрышек обходится на 80-90% дешевле изготовления специальных железобетонных оболочек (здесь остаются затраты на сортировку, транспортировку и монтаж). Кроме этого, за счет специфических механических и геометрических свойств резиноармированных покрышек достигается более надежная виброизоляция, сейсмоизоляция и гидроизоляция фундамента.