ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФУНДАМЕНТНАЯ ПЛАТФОРМА НА СКОЛЬЗЯЩЕМ СЛОЕ
SPATIAL FOUNDATION PLATFORM ON SLIDING LAYER

Изобретение относится к строительству в сейсмических зонах на вечномерзлых, слабых, просадочных грунтах и в сейсмических зонах под различные сооружения.
Известна пространственная железобетонная фундаментная платформа для малоэтажных зданий для строительства в особых грунтовых условиях и сейсмичности в сборном и монолитном вариантах, включающая объединенные между собой с помощью балок верхнюю и нижнюю плиты, нижняя плита установлена без заглубления на наружной поверхности грунта со скользящим слоем. В сборном варианте соединительные балки в виде перекрестной системы ребер монолитно присоединены к нижней плите и имеют шпоночные выступы с выпусками арматуры, а в верхней плите предусмотрены соответствующие отверстия, в которые эти шпоночные выступы входят. Пространство между ребрами заполняется утеплителем, шпоночные соединения между плитами замоноличиваются. В монолитном варианте на выровненное основание на нижнюю забетонированную гладкую плиту, имеющую выпуски арматуры для ребер, установлены сформованные блоки утеплителя, защищенные от попадания влаги внутри блоков, при этом боковые грани этих блоков служат опалубкой для бетонирования ребер, а верхняя поверхность этих блоков является основанием для установки арматуры верхней плиты и бетонирования ребер совместно с верхней плитой (патент №55388, U1, дата приоритета 24.04.06, дата публикации 10.05.2006 г., Абовский Н.П. и др.).
Недостатком данной конструкции пространственной фундаментной платформы на скользящем слоем является то, она недостаточно эффективна от горизонтальных сейсмических смещений, вызванных сейсмическим воздействием, преодолевающим трение в скользящем слое между основанием и пространственной фундаментной платформой, из-за невозможности возврата пространственной фундаментной платформы в приемлемое эксплуатацией положение. Данная конструкция не имеет ограничений для горизонтальных сейсмических смещений, т.е. отсутствуют тормозные устройства, ограничивающие взаимное горизонтальное смещение, вызванное сейсмическим воздействием, преодолевающим трение в скользящем слое между основанием и пространственной фундаментной платформой.
Известна монолитная пространственная фундаментная платформа, содержащая две тонкие железобетонные фундаментные плиты сплошного поперечного сечения, расположенные на основании одна над другой и монолитно скрепленные между собой перекрестными железобетонными балками, между монолитной пространственной фундаментной платформой и основанием расположен скользящий слой из материалов с низким коэффициентом трения (патент на полезную модель №45410 U, дата приоритета 08.12.2004 г., дата публикации 10.05.2005 г., Абовский Н.П. и др., прототип).
Недостатком данной конструкции пространственной фундаментной платформы на скользящем слое является то, что она недостаточно эффективна при горизонтальных сейсмических смещениях, вызванных сейсмическим воздействием, преодолевающим трение в скользящем слое между основанием и пространственной фундаментной платформой, из-за невозможности возврата платформы в приемлемое эксплуатацией положение.
Задачей изобретения является повышение сейсмостойкости пространственной фундаментной платформы на скользящем слое и обеспечение возможности возврата в эксплуатационное положение.
Для решения поставленной задачи пространственная фундаментная платформа на скользящем слое, содержащая железобетонные элементы, монолитно скрепленные между собой, а между монолитной пространственной фундаментной платформой и основанием расположен скользящий слой из материалов с низким коэффициентом трения, согласно изобретению дополнительно снабжена тормозным устройством возвратного типа, установленным с возможностью ограничения перемещения пространственной фундаментной платформы и возврата ее в эксплуатационное положение, при этом пространственная фундаментная платформа выполнена со скошенной по периметру нижней гранью, а тормозное устройство возвратного типа выполнено в виде упора, снабженного тормозной площадкой и установленного на основании вокруг пространственной фундаментной платформы по периметру с отступом его внутренней грани от нижней кромки скошенной грани пространственной фундаментной платформы, образующим зазор Δ, причем тормозная площадка образована скошенной под углом к горизонту α=5°-10° верхней гранью и расположена параллельно нижней скошенной грани пространственной фундаментной платформы, тормозное устройство возвратного типа в виде упора соединено с основанием путем заглубления или заанкерирования с помощью сваи и закрыто сверху по периметру защитными плитами, перекрывающими зазоры в основании, а величина зазора Δ и значение угла α могут быть выбраны в зависимости от расчетной бальности землетрясений. Тормозная площадка тормозного устройства возвратного типа снабжена антифрикционной смазкой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема пространственной фундаментной платформы на скользящем слое с тормозным устройством возвратного типа.
Пространственная фундаментная платформа на скользящем слое 1 содержит железобетонные элементы 2, монолитно скрепленные между собой. На пространственной фундаментной платформе 1 установлено, например, здание 3, с которым она образует единую пространственную конструкцию. Между пространственной фундаментной платформой 1 и основанием грунта 4 устанавливается скользящий слой 5. По периметру пространственная фундаментная платформа 1 выполнена со скошенной нижней гранью 6. Тормозное устройство возвратного типа 7 выполнено в виде упора, установленного на основании грунта 4 вокруг пространственной фундаментной платформы 1 по периметру с отступом его внутренней грани от нижней кромки скошенной грани пространственной фундаментной платформы 1, образующим зазор Δ. Упор 7 снабжен тормозной площадкой, образованной скошенной под углом к горизонту α=5°-10° верхней гранью 8, расположенной параллельно нижней скошенной грани 6 пространственной фундаментной платформы 1, причем тормозная площадка покрыта антифрикционной смазкой.
Тормозное устройство возвратного типа 7 в виде упора прочно соединено с основанием грунта 4 путем заглубления или заанкерирования, например, с помощью сваи (условно не показано). На поверхности пространственной фундаментной платформы 1 установлены защитные плиты 9, перекрывающие зазоры в основании и предотвращающие попадание поверхностной воды под пространственную фундаментную платформу 1. Величина зазора Δ и значение угла α могут быть выбраны в зависимости от расчетной бальности землетрясений. При этом Δ - зазор, величина которого определяется от остаточных сейсмических смещений, т.е. в зависимости от бальности сейсмического воздействия. Величина зазора определяется следующими данными: при удалении от эпицентра на 6-250 км при 7 баллах Δ≤7,2 мм, при 9 баллах Δ≤263 мм (по данным статьи В.Г.Столярова. Журнал «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. №4, 2006 г.).
Устройство работает следующим образом.
При сейсмическом воздействии пространственная фундаментная платформа 1 со скошенной гранью 6 и тормозное устройство возвратного типа 7, выполненное в виде упора со скошенной гранью 8, контактируют между собой скошенными гранями. При этом шероховатости скошенных граней устраиваются таким образом, что при наползании пространственной фундаментной платформы 1 на наклонную поверхность 8 тормозного устройства возвратного типа 7 пространственная фундаментная платформа 1 имеет тенденцию постепенно тормозиться и плавно сползти с тормозного устройства возвратного типа 7, т.е. вернуться в нижнее положение под действием собственного веса. Этому может способствовать вводимая в контакт антифрикционная смазка.
Пространственная фундаментная платформа 1 плавно сползает вниз при условии:
F=G·sinα>Т,
где F - сила возврата,
G - часть веса пространственной фундаментной платформы, переместившейся на тормозное устройство возвратного типа;
Т - нагрузка на пространственную фундаментную платформу.
При сейсмическом воздействии срабатывает та часть тормозного устройства возвратного типа 7, которая расположена ближе к волновому сейсмическому фронту.
Преимуществами заявляемой пространственной фундаментной платформы в отличие от прототипа являются плавность торможения и возможность возврата в эксплуатационное положение. Использование в заявленном изобретении тормозного устройства возвратного типа позволяет повысить сейсмостойкость пространственной фундаментной платформы.
Предложенная конструкция выдерживает горизонтальное сейсмическое смещение, вызванное сейсмическим воздействием, передающим трение в скользящем слое между основанием и пространственной фундаментной платформой.