ФУНДАМЕНТ НА ПОДРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ Российский патент 1994 года по МПК E02D27/34 E02D31/08 E02D35/00 

Изобретение относится к строительству, а именно строительству зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях.

Известны здания, сооружения, возводимые на неравномерно деформируемых основаниях подрабатываемых территорий. Эти здания включают в себя опорные плиты, вертикальные элементы, пояс из термоплавкого материала, бетонные блоки. Бетонные блоки расположены на расстоянии друг от друга [1].

Недостатками этой конструкции являются зависимость от влияния горизонтальных деформаций, обусловленная большим значением F_тр, трудоемкость изготовления.

Известна также конструкция фундамента, включающая в себя опорные подушки с углублениями и со скошенными стенками, в каждом из которых размещены с зазором относительно друг друга клиновые блоки. Фундамент снабжен термоплавкими вкладышами, размещенными в зазоре между клиновидными блоками [2] .

Недостатками этой конструкции являются трудоемкость изготовления, небольшая несущая способность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сооружение, возводимое на деформируемых основаниях подрабатываемых территорий, включающее фундаменты, сдвигающиеся по шву скольжения [3].

Недостатком такого фундаментного шва является повышение врезаемости в грунтовый массив с потерей несущей способности.

Целью изобретения является снижение влияния нагрузок на здание при подработке.

Цель достигается за счет того, что фундаментные блоки выполнены конической формы с обращенной вниз вершиной, угол при которых составляет 75-95^о, при этом блок частично погружен в грунт на глубину 0,6-0,8 его высоты, а площадь горизонтального сечения на уровне поверхности грунта определяется по формуле
A = N/P, где А - площадь горизонтального сечения на уровне поверхности грунта;
N - нагрузка, действующая на фундаментный блок;
Р - предельное сопротивление грунта.

При этом шов качения представляет собой шариковую постель, устанавливаемую на фундаментный блок, диаметр шариков берется равным 50 мм, которые закрепляются на стальной пластине размерами 500х500х20 мм посредством вязких масел. Количество шариков определяется расчетом, исходя из уровня, чтобы нагрузки на шарик не превосходили контактной прочности материалов.

Поставленная цель достигается также тем, что конической части врезаемой поверхности придается угол, равный 75-95^о для создания более плавной врезки в толщу грунта.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием фундаментных блоков со швом качения, угол острия которого, обращенный вниз, составляет 75-95^о. В исходном состоянии фундаментный блок частично погружен в грунт на глубину 0,6-0,8 его высоты.

Таким образом заявляемая конструкция фундамента соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что способы снижения влияния нагрузок на здания при подработке широко известны.

Однако при использовании в указанной связи с остальными элементами заявляемый способ проявляет новые свойства, которые компенсируют известное снижение несущей способности подрабатываемого грунта при подработке и уменьшает влияние горизонтальных сил.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

Поверхность грунта получает при подработке искривления в вертикальной плоскости и горизонтальные деформации. В результате искривления контактные усилия по подошве фундаментов изменяются, в здании возникают дополнительные усилия за счет появления изгибающего момента в вертикальной плоскости.

В результате горизонтальных деформаций появляются горизонтальные силы, действующие на фундаментные элементы здания, кроме того горизонтальные деформации растяжения снижают несущую способность.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит жесткий цокольный пояс 1; шариковую постель 2; конической формы фундаментный блок 3, толщу грунта 4.

П р и м е р. Горизонтальные деформации грунтов земной поверхности при ее подработке воздействуют на фундаментные блоки 3, которые врезаясь в толщу грунта, увеличивают площадь контакта, компенсируя снижение несущей способности подрабатываемого грунта, а возникающие горизонтальные усилия ликвидируются за счет применения шариковой постели 2.

Описанный способ, выполненный на элементах качения, позволит существенно уменьшить силы, передаваемые от фундаментных блоков на цокольный пояс здания при подработке основания за счет применения шариковой постели между смещающимися плоскостями фундаментных блоков и цокольного пояса. А за счет конической формы фундаментных блоков площадь контакта с грунтовым массивом в грунт возрастает и провала фундамента не происходит.

Однако коническая силовая характеристика этого врезания является "мягкой" и прирост нагрузок на здание при искривлении основания и врезке фундамента у конического фундамента существенно меньше, чем у плоского отдельно стоящего фундамента. При возникновении горизонтальных деформаций в здании нагрузок не возникает, так как фундаментные блоки, отделенные от цоколя швом качения, имеют возможность свободно перемещаться под зданием в горизонтальной плоскости вместе с деформируемым грунтом.

Таким образом предлагаемая фундаментная конструкция позволяет проектировать высотные 9-ти и 12-этажные здания, сооружения на подрабатываемых территориях, где ожидаются по маркшейдерским прогнозам большие горизонтальные деформации земной поверхности величиной 10-15 мм/м, а также существенно уменьшить послеосадочные ремонтные работы.

Сущность изобретения: фундамент включает фундаментные блоки и фундаментный пояс, опертый на блоки через шов скольжения. Блоки выполнены конической формы с обращенной вниз вершиной и частично погружены в грунт. Площадь горизонтального сечения блока на уровне поверхности грунта зависит от предельного сопротивления грунта и нагрузки, действующей на блок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ФУНДАМЕНТ НА ПОДРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ, включающий фундаментные блоки и фундаментный пояс, опертый на блоки через шов скольжения, отличающийся тем, что фундаментные блоки выполнены конической формы с обращенной вниз вершиной, угол при которой составляет 75 - 95^o, при этом каждый блок частично погружен в грунт на 0,6 - 0,8 его высоты, а площадь A горизонтального сечения на уровне поверхности грунта определяется по формуле
A = N/P,
где N - нагрузка, действующая на фундаментный блок; P - предельное сопротивление грунта. 2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что шов скольжения выполнен в виде шариков, перемещающихся по металлическим пластинам, установленным на контактных поверхностях фундаментного блока и фундаментного пояса, причем зависимость осадки S фундамента от горизонтальных растягивающих деформаций определяется по формуле
S = S_н (1 - B · E),
где B = 35,7 - эмпирический коэффициент;
S_н - осадка фундамента на недеформированном грунте основания;
E - величина относительных горизонтальных растягивающих деформаций, 0 ≅ E ≅ 12 · 10^-3 мм/м.