ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
FOUNDATION FOR HIGH-RISE BUILDINGS

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и может быть использовано при возведении высоких зданий, передающих на основание большие вертикальные и боковые нагрузки.
Известен фундамент для зданий и сооружений, возводимый на просадочных грунтах [а.с. 375348, МКИ E02D 27/12. Опубл. 23.03.1973], включающий ростверк, сваи и армоэлементы (дополнительные сваи), расположенные за пределами ростверка на расстоянии, равном 1-1,5 диаметра сваи от его наружных граней.
Известен также фундамент для зданий и сооружений, воспринимающий горизонтальные, в том числе динамические, нагрузки [а.с. 855129, МКИ E02D 27/12. Опубл. 15.08.1981,], включающий ростверк, опирающийся на сваи, армоэлементы (дополнительные сваи), размещенные за пределами ростверка и соединенные с ним связями, выполненными наклонными, нисходящими к ростверку.
В известных фундаментах сваи расположены одиночно, не связаны между собой и, следовательно, не способны организовать в грунте жесткую пространственно-устойчивую конструкцию, необходимую для восприятия значительных вертикальных и боковых нагрузок.
В качестве прототипа выбран фундамент для высотных зданий, включающий пересекающиеся попарно сваи с объединенным уширением, который выполнен в виде групп, расположенных по ребрам пирамид, буроинъекционных пересекающихся свай, нижние концы которых объединены камуфлетными уширениями, а верхние соединены со сваями соседних групп ростверком в виде плиты на упругом основании, выходящей за пределы пятна надземной части здания (патент РФ №2276707, МПК E02D 27/00, E02D 27/14, опубл. 2006.05.20).
Возведение фундамента по данному изобретению предусматривает довольно сложное и опасное устройство камуфлетных уширений (необходимо использование взрывных зарядов). Кроме того, точное попадание всех наклонных скважин одной группы в точку уширения на достаточно большой глубине маловероятно. Кроме того, железобетонные конструкции плохо воспринимают боковые нагрузки. К недостаткам можно отнести и необходимость в большом количестве бетона и арматурных каркасов, что увеличивает трудоемкость, а соответственно, и стоимость возведения фундамента.
Задачей изобретения является повышение надежности конструкции фундамента, а также снижение материалоемкости и стоимости процесса возведения фундамента за счет унификации используемых строительных материалов.
Поставленная задача решается фундаментом для высотных зданий, включающим ростверк и пересекающиеся сваи, в котором сваи попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения, верхняя наибольшая окружность которого образована точками соединения верхних концов свай, которые закреплены в ростверке, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения нижних концов свай.
Согласно изобретению для повышения несущей способности и устойчивости фундамента внутри конструкции из пересекающихся свай в виде гиперболоида вращения концентрически расположена одна и более аналогичных конструкций с меньшим диаметром окружностей.
Для анкеровки в грунте нижние концы свай имеют лепестки.
Ростверк может быть выполнен из двутавровых балок.
Сваи могут быть выполнены из полого стального профиля с поперечным сечением, например, в виде треугольника.
Технический результат изобретения состоит в создании эффективной конструкции фундамента, имеющей пространственно-устойчивое положение в грунте и способной выдерживать значительные вертикальные и боковые нагрузки, с одновременным снижением материалоемкости и стоимости возведения фундамента.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид фундамента сбоку, а на фиг.2 - вид фундамента сверху.
Фундамент для высотных зданий (фиг.1) включает пересекающиеся сваи 1 и ростверк 2. Сваи 1 попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения. Верхняя наибольшая окружность гиперболоида образована точками соединения 3 верхних концов свай, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения 4 нижних концов свай. Нижние концы свай имеют лепестки (не показано), которые раскрываются при анкеровке бетоном 5.
Внутри конструкции из пересекающихся свай в виде гиперболоида вращения концентрически расположена аналогичная конструкция 6 (см. фиг.1 и 2) с меньшим диаметром окружностей. Ростверк 2 может быть выполнен из двутавровых балок 7 (фиг.2), к которым попарно крепятся верхние концы свай.
Фундамент возводят в такой последовательности:
По размеченным точкам на поверхности земли забивают наклонно сваи согласно настоящему изобретению. Угол наклона свай, их количество, размеры определяют расчетным путем в зависимости от предполагаемой нагрузки.
По шлангу, который опускают в нижний конец каждой полой сваи, подают бетон. При этом лепестки раскрываются и обеспечивают анкеровку в грунте нижних концов свай.
К балкам ростверка приваривают попарно верхние концы свай, образуя таким образом пространственно-устойчивую жесткую конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения.
Таким образом, в настоящем изобретении предложена надежная конструкция фундамента для высотных зданий, способная выдержать значительные нагрузки. Кроме того, за счет унификации используемых строительных материалов (применяются в основном стальные сваи и двутавровые балки) снижается материалоемкость и стоимость возведения фундамента.