СВАЙНО-ОБОЛОЧЕЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ
FOUNDATION OF PILES AND SHELLS

Изобретение относится к строительству, касается устройства свайно-оболочечных фундаментов для зданий и сооружений.
Фундамент содержит сваи, объединенные ростверком, криволинейную поверхность искусственного основания, заполненного под давлением цементным раствором, обращенного выпуклостью вверх и несущего бетонную оболочку с внутренним армированием.
Новым является то, что выпуклая вверх форма позволяет оболочке работать на растяжение, а заполнение под давлением цементным раствором искусственного основания позволяет уплотнить грунт и включить в работу оболочку до строительства надземной части здания или сооружения за счет анкеровки свай в грунте. Все армирующие стержни в оболочке являются рабочими. При этом оболочка практически не имеет изгибной жесткости.
Технический результат изобретения состоит в снижении величины осадок зданий и сооружений за счет уплотнения грунтового основания и включения в работу оболочек до приложения нагрузки от здания или сооружения, повышении несущей способности основания за счет полноценного включения в работу поверхностных и глубоких слоев основания, снижении расхода бетона и металла за счет криволинейной формы поверхности выпуклой вверх, что позволяет полностью использовать армирующие стержни оболочки.
Известны фундаменты в виде многоволновых оболочек выпуклостью вниз [Ванюшкин С.Г. Особенности взаимодействия многоволновых фундаментов-оболочек с основанием. Автореферат канд. диссер. Днепропетровск, 1985]. Материал оболочки -железобетон. При заданной конструктивной схеме оболочка работает преимущественно на сжатие.
Недостатком таких конструкций является сложность формирования основания, введение дополнительных элементов для восприятия распорных усилий, а также значительные дополнительные затраты на устройство полов.
Известен фундамент в виде абсолютно гибкой оболочки выпуклой вверх, выполненной из высокопрочной ткани. Концы оболочки прикрепляются к опорам [авторское свидетельство. SU 715722 A, 25.02.80, E02D 27/01].
Недостатком такой конструкции является значительная деформативность оболочки за счет низкого модуля упругости высокопрочной ткани, что приводит к сверхнормативным осадкам здания и осложняет устройство полов. Конструкция не имеет замкнутого контура. При этом предполагается, что распор от оболочки воспринимается за счет сил трения по контакту «опора-грунт».
Наиболее близким к изобретению является фундамент в виде ортогональных лент, закрепленных в опорном контуре, установленном на естественное основание. Ленты образуют сетчатую оболочку, уложены и приклеены на бетонную поверхность, образованную на криволинейной поверхности искусственного основания, заполненного под давлением цементным раствором [патент на изобретение №2380483. Фундамент. Авторы: Пронозин Я.А., Мельников Р.В. Заявка №2008124706. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27.01.10].
Недостатком такой конструкции является неиспользование глубоких слоев грунтового основания и заполнение под давлением искусственного основания цементным раствором после возведения значительной части здания или сооружения.
Цель изобретения - создание эффективного свайно-оболочечного фундамента с соблюдением заданной надежности надфундаментной конструкции.
Предложен фундамент, содержащий сваи, объединяющий сваи ростверк, искусственное основание с криволинейной поверхностью, заполненное под давлением цементным раствором, и оболочку, расположенную на основании. Несущими элементами являются сваи и криволинейная бетонная оболочка с внутренним армированием, образованная на криволинейной поверхности искусственного основания, расположенного в котловане и обращенного выпуклостью вверх, причем ортогонально расположенные стержни армирования оболочки прикреплены краями к ростверку, который установлен на сваи.
В качестве фундаментов используются сваи, ростверк и выпуклая вверх пологая оболочка положительной Гауссовой кривизны с соотношением стрелы подъема к пролету  и соотношением высоты сечения к пролету  Данный фундамент представлен в виде несущих армированных оболочек 1, устроенных по криволинейной поверхности искусственного основания 2. Оболочки ограничены перекрестно расположенными ростверками 3, объединяющими несущие сваи 4. При такой конструктивной форме оболочки 1 работают на растяжение. В качестве внутреннего армирования оболочки могут использоваться стальные, стекловолокнистые или полимерные стержни.
Восприятие распора осуществляется за счет изгибной жесткости ростверков 2, бокового отпора вдоль ростверков минерального основания, заполненного под давлением цементным раствором. Прикрепление стержней армирования оболочки производится в теле бетона ростверков.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами на фиг.1 и фиг.2.
Способ устройства свайно-оболочечного фундамента осуществляется следующим образом. Разрабатывается котлован до планировочной отметки 5 естественного основания 8. Выполняется устройство свай 4 с арматурными выпусками. Выставляется опалубка, и устанавливаются арматурные каркасы в ростверках 3. Планируется искусственное криволинейное основание из минеральных материалов 2. Устанавливается армирование оболочки в виде криволинейных стержней 6. Производится установка перфорированных инъекторов 7. Выполняется бетонирование оболочек 1 по поверхности искусственного основания 4 и бетонирование ростверков 3. Производится заполнение искусственного основания 2 цементным раствором под давлением через перфорированные инъекторы 7.
В процессе заполнения искусственного основания 2 под давлением цементным раствором происходит вовлечение в работу оболочек 1 и грунтового основания 8. При этом оболочка 1 натягивается, грунтовое основание 8 уплотняется. Подъем оболочки 1 при создании давления в области минерального основания 2 ограничен закреплением ее в ростверке 3, который в свою очередь закреплен от перемещений в вертикальной плоскости анкерующим действием несущих свай 4. Таким образом, до приложения нагрузки от здания или сооружения через колонны или стены 9 оболочки 1 и грунтовое основание 8 включаются в работу. Несущие сваи 4 работают на выдергивание. После приложения нагрузки от надземной части здания или сооружения происходят осадки всего свайно-оболочечного фундамента, которые весьма незначительны до величины средней нагрузки, соответствующей давлению цементного раствора в минеральном основании 2. Несущие сваи 4 воспринимают сжимающие усилия и передают их на глубокие слои грунтового основания 8. Осадки свай 4 и ростверков 3 вовлекают в работу оболочки 1. В оболочках 1 возникают незначительные дополнительные усилия растяжения, связанные с передачей на оболочку реактивных давлений от искусственного основания 2, уплотняющего естественное основание 8.