Устройство для выравнивания положения сооружения

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов под сооружения, возводимых на просадочном основании.
Известны устройства для выравнивания положения сооружений, содержащие выполненные под подошвой фундамента домкратные ниши с установленной в них системой домкратов, обеспечивающих корректировку положения сооружения, с последующим удалением домкратов и заполнением образовавшихся зазоров распорками, бетоном или цементным раствором /см., например, патент РФ на изобретение №2333322, кл. E02D 35/00, 2006 [1]; патент РФ на изобретение №2211896, кл. E02D 35/00, 2003 [2]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции и реализации процесса выравнивания.
Также известен фундамент под оборудование, возводимый на просадочном основании, включающий размещенную на основании плиту с вертикальными сквозными каналами /см. а.с. СССР №658226, кл. E02D 27/34, 1979 [3]/.
Недостатком указанного фундамента является сложность процесса его выравнивания, необходимость забивки в подфундаментное пространство уплотняющей смеси.
Известны более простые конструкции устройств, предусматривающие корректировку положения сооружений при неравномерных осадках основания с помощью сыпучего материала, выпускаемого из специальных отверстий в емкости либо под давлением поршня /см. а.с. СССР №628234, кл. E02D 27/34, 1976 [4]; а.с. СССР №697643, кл. E02D 27/34, 1976 [6]/, либо с помощью специального гидравлического механизма открывания перекрывающих наклонные сквозные каналы заслонок /см., например, патент Японии №46-15892, кл. 86А02, опубл. 1971 [6]; а.с. СССР №600253, кл. E02D 27/34, 1975 [7]/.
Недостатками всех известных устройств также являются сложность конструкций и реализация процесса корректировки.
Кроме того, известно устройство для выравнивания положения сооружения, содержащее размещенные между надфундаментной конструкцией и опорной плитой сооружения, подключенные к электрической сети нагреватели и термоплавкую вставку /см. а.с. СССР №632802, кл. E02D 35/00, 1978 [8]/.
Недостатком известного устройства является невозможность возвратить просевший фундамент в просевшее положение по вертикали.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для выравнивания положения сооружения на просадочном основании, содержащее размеренные между нижней и верхней опорными плитами термоплавкие вставки для возврата верхней опорной плиты в исходное положение, каждая из которых снабжена вертикально смонтированной в ней сжатой витой цилиндрической пружиной и подключенными к сети электронагревательными элементами /см. а.с. СССР №947289, кл. E02D 27/34, 1981 [9]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельно низкие эксплуатационные характеристики, что объясняется одноразовостью устройства /его разрушением в процессе выравнивания/, неустойчивым равновесным положением сооружения, подвешенным после выравнивания на пружинах из-за возможности самопроизвольного опускания при эксплуатации как пружин, так и термопластичных вставок /см., например, а.с. СССР №657127, кл. E02D 27/32, 1977 [10]/, и, соответственно, низкой точностью и стабильностью. Кроме того, при сравнительно большой массе сооружения его собственная частота при подвешивании на рзжатых пружинах опускается в область низких частот, наиболее опасных для виброзащиты оборудования.
Сущность полезной модели заключается в создании простого, точного и надежного устройства для подъема сооружения на величину просадки основания с помощью регулируемого разжатия первоначально сжатой витой цилиндрической пружины.
Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик устройства, повышение его точности, стабильности и виброударозащиты оборудования.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для выравнивания положения сооружения на просадочном основании, включающем размещенные между нижней и верхней опорными плитами подъемные вставки, каждая из которых снабжена вертикально смонтированной в ней сжатой витой цилиндрической пружиной и последовательно подключенными к сети электронагревательными элементами, особенность заключается в том, что подъемная вставка выполнена в виде изоляционной цилиндрической втулки с плотно надетой на нее цилиндрической пружиной, а электронагревательные элементы представляют собой плоские в исходном состоянии пружинные полоски, прикрепленные по концам вдоль образующих к внутренней поверхности втулки, равномерно разнесенные в окружном направлении относительно друг друга и выполненные из сплава с эффектом термомеханической памяти формы, характеризующегося релейным срабатыванием с изгибом полосок внутрь втулки при повышении их температур до заданных пороговых значений, выбранных последовательно нарастающими от полоски к полоске, при этом на внешней стороне каждой полоски на высоте, уменьшающейся с увеличением температурного порога ее срабатывания, закреплен стальной штырь, выступающий в исходном состоянии наружу втулки через сквозное боковое отверстие в ней между витками цилиндрической пружины, и уходящий внутрь втулки при изгибе соответствующей пружинной полоски при ее срабатывании.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано устройство на общем виде; на фиг. 2 и фиг. 3 - подъемная вставка с вертикальным диаметральным разрезом, соответственно, в первоначальном положении и после осуществлении процесса выравнивания.
ср1
ср2
ср3
ср4
Устройство состоит из опирающейся на основание 1 нижней опорной плиты 2, верхней опорной плиты 3 с установленном на ней сооружением 4, и размещенных между нижней 2 и верхней 3 опорными плитами подъемных вставок 5 для возврата верхней опорной плиты 3 вместе с сооружением 4 в первоначальное положение, на величину просадки основания 1. При этом каждая подъемная вставка 5 выполнена в виде изоляционной цилиндрической втулки, снабженной плотно надетой на нее сжатой витой цилиндрической пружиной 6, а также последовательно подключенными к сети с помощью гибких проводов 7 электронагревательными элементами 8. Последние представляют собой плоские в исходном состоянии пружинные полоски, прикрепленные винтами 9 по концам вдоль образующих к внутренней поверхности втулки 5 и равномерно разнесенные в окружном направлении относительно друг друга /в предлагаемом устройстве, в частности, выполнены 4-е такие полоски 8 на фиг. 2 и фиг. 3 слева втулки 5, сзади, справа и последнюю спереди не видно на продольных разрезах/. При этом пружинные полоски 8 выполнены из сплава с эффектом термомеханической памяти формы, характеризующегося релейным срабатыванием с изгибом полосок 8 из исходного плоского состояния /см. фиг. 2/ в выпуклое внутрь втулки 5 состояние /см. фиг. 3/ при повышении их температур до заданных пороговых значений. Использование сплавов с эффектом памяти формы широко известно /см., например, К. Уорден. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Техносфера, М., 2006, стр. 102-109 [11]/, особенно сплав NiTi, используемый в качестве силовых приводов с пороговыми значениями температур срабатывания в диапазоне -200°С - +200°С и нагреваемый непосредственно проходящим через элемент электрическим током. В местах крепления полосок 8 винтами 9 в полосках выполнены небольшие эллиптические прорези /на рисунках не показаны/, для обеспечения возможности их изгиба с выпучиванием. При этом пороговые значения температур срабатывания выбраны последовательно нарастающими от полоски к полоске. На внешней стороне каждой полоски 8 на высоте, уменьшающейся с увеличением температурного порога ее срабатывания, закреплен стальной штырь 10, выступающий в исходном состоянии /см. фиг. 2/ наружу втулки 5 через сквозное отверстие 11 сбоку во втулке между витками сжатой цилиндрической пружины 6, и уходящий внутрь втулки 5 при изгибе соответствующей пружинной полоски 8 при ее срабатывании /см. фиг. 3/. Так, например, у левой на фиг. 2 полоски 8 с самым высоким расположением штыря 10 пороговое значение температуры срабатывания выбрано самое низкое t=100°С, у задней полоски штырь 10 ниже и t=130°С, у правой полоски 8 штырь 10 еще ниже и t=160°С, и у передней полоски 8 /не показана/ штырь 10 в самом низу и t=180°С. Провода 7 введены внутрь втулки 5 через отверстие 12 и последовательно соединяют все полоски 8.
Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.
cp1
cp2
В исходном состоянии до просадки основания 1 положение элементов подъемной вставки 5 показано на фиг. 2. Пружина 6 сжата, и удерживается в данном состоянии выступающими наружу втулки 5 сквозными штырями 10, проходящими между витков пружины 6. Возвращение просевшего с сооружением 4 после просадки основания 1 в первоначальное положение производят следующим образом. Включают подачу тока от регулируемого источника в последовательно подключенные пружинные полоски 8, плавно увеличивая величину тока, постепенно нагревают данные полоски. При нагреве полосок 8 до t=100°С левая на фиг. 2 полоска релейно срабатывает и штырь 10 /см. фиг. 3/ заходит внутрь втулки 5 и освобождает верхнюю часть пружины 6 от сжатия, частично поднимающую верхнюю плиту 3 с сооружением 4. Если такой подъем не достаточен для выравнивания, продолжают увеличением тока увеличивать температуру нагрева полосок 8, и при t=t=130°C сработает задняя на фиг. 2 полоска 8, освобождая следующий, более низкий по высоте участок пружины 6 от сжатия, и т.д. до полного осуществления процесса выравнивания. На фиг. 3 показано полностью расжатое положение пружины 6 при срабатывании всех пружинных полосок 8. После отключения тока и остывания полосок 8 ниже температур их срабатывания они по очереди скачком возвращаются в исходное состояние, штыри 10, начиная с нижнего, опять входят между витками уже разжатой пружины 6, подпирая ее в этом состоянии в процессе дальнейшей эксплуатации и не давая возможности постепенно деформироваться под действием веса сооружения 4. При сборке устройства исходное сжатие пружины 6 удобнее провести при втянутых внутрь штырях 10, то есть при подачи питания, а уже потом штыри 10 вывести наружу пружины 6, убрав питание. Подбирая необходимое количество полосок 8 и, соответственно, штырей 10, можно осуществить процесс выравнивания положения сооружения с любой, наперед заданной степенью точности.
Предлагаемое устройство характеризуется простотой конструкции и регулировки, высокой точностью, надежностью и стабильностью в процессе эксплуатации.