СБОРНЫЙ ФУНДАМЕНТ Российский патент 1995 года по МПК E02D27/12 E02D5/30 

Изобретение относится к изготовлению фундаментов при установке опор (колонн, стоек), например, осветительной сети улиц и дорог, контактных линий рельсового транспорта, оград спортивных устройств и т.д.

Известен фундамент в виде металлического земляного якоря, включающий сердечник со стаканом в оголовке, закрытом пробкой, и наконечником внизу, снабженный радиальными ребрами, расширяющимися книзу.

Такой фундамент неиндустриален при изготовлении из-за использования дорогого и дефицитного в строительстве металла (стального проката) и недолговечен из-за его коррозии.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является сборный фундамент (забивная свая) в виде трехребристого ствола, торцевые грани ребер которого сопряжены между собой вогнутыми боковыми поверхностями.

Фундамент по прототипу имеет небольшую несущую способность на опрокидывание, большой расход бетона и нетехнологичен при изготовлении, что обусловлено формой его плана и соотношением граней ребер, приспособленных для работы на вертикальную нагрузку.

Задачей изобретения является увеличение несущей способности на опрокидывание, экономия бетона и повышение технологичности изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в сборном фундаменте в виде трехребристого ствола, торцевые грани ребер которого сопряжены между собой вогнутыми боковыми поверхностями, согласно изобретению ствол снабжен цилиндрическим оголовком и выполнен со стаканом под вертикальную опору, а боковые поверхности выполнены цилиндрическими, монотонно сближающимися к торцевым граням ребер, при этом хорда дуги окружности каждой цилиндрической поверхности равна их радиусу и превышает в 2-5 раз радиус оголовка, при этом торцевые грани ребер выполнены прямоугольными или трапецеидальными, расширяющимися к оголовку.

На фиг. 1 изображен сборный фундамент совместно с вертикальной опорой, общий вид; на фиг.2 - собственно фундамент, вид спереди; на фиг.3 - то же, вид сверху с наложением ребер с разными соотношениями параметров; на фиг.4 - раскрой стальной трубы; на фиг.5 - образование металлоформы для фундамента из элементов раскроя, поперечное сечение.

Сборный фундамент вертикальной опоры выполнен из железобетона и состоит из ствола 1, радиальных ребер 2 и стакана 3 под вертикальную опору в оголовке 4 ствола, а также может включать наконечник 5 на конце ствола 1. Ребра 2 расположены в плане радиально и под углом 120^о относительно друг друга. Торцевые грани 6 ребер 2 сопряжены между собой цилиндрическими боковыми поверхностями 7 отрицательной кривизны, монотонно сближающимися к торцевым граням 6. Размер хорды В дуги окружности между ребрами 2 равен радиусу R цилиндрической боковой поверхности 7 и в 2-5 раз превышает радиус r оголовка 4. Хорда В образует лобовой фронт сопротивления при работе фундамента в грунте и при соотношении указанных параметров, меньшем 2, лобовой фронт будет неразвит и не произойдет существенного повышения несущей способности на опрокидывание, а при соотношении, большем 5, для образования боковых поверхностей 7 в металлоформе потребуются трубы большого диаметра (например, при диаметре оголовка 4, равном 300-400 мм, диаметр труб составит 1,5-2,0 м). Торцевые грани 6 выполнены прямоугольными, обеспечивающими одинаковое сечение фундамента по высоте в плане, или трапецеидальными, расширяющимися к оголовку 4, что обеспечивает увеличение лобового фронта сопротивления ребер 2 кверху.

Сборный фундамент вертикальной опоры изготавливают в металлоформе, цилиндрические боковые поверхности которой образованы путем раскроя стальных труб по их длине (по образующей цилиндра) на три дуги в плане и последующей установки последних наружной стороной вовнутрь металлоформы.

Сборный фундамент вертикальной опоры возводят в слабых грунтах забивкой или другими способами силового погружения, а в плотных - после предварительного бурения или иного способа выемки грунта с последующим тампонированием пазух фундамента легко уплотняющимся грунтом, материалом или тощим бетоном.

Сборный фундамент с установленной и омоноличенной в стакане 3 вертикальной опорой работает следующим образом.

На опору действует преимущественно опрокидывающая нагрузка, которая передается через стакан 3 на ствол 1 и, следовательно, на ребра 2. Последние передают нагрузку на грунт, обеспечивая своим лобовым фронтом сопротивления устойчивость опоры. При этом благодаря многократному превышению радиуса R боковой поверхности 7 относительно радиуса r оголовка 4 сборный фундамент получает развитый фронт лобового сопротивления (хорду В дуги окружности между радиально расположенными ребрами 2), а в ребрах монотонное сближение боковых цилиндрических поверхностей 7 к торцевым граням 6 без расхождения их в стороны. Расхождение поверхностей 7 приведет к местному увеличению сечения ребер 2, что возможно при В > R; при B < R лобовой фронт будет меньше максимально возможного. Это создает эффект "равной прочности" материала ребер 2 в любом сечении до ствола 1, т.е. с увеличением изгибающего момента в ребре 2 к месту защемления его в стволе 1 соответственно увеличивается и сечение ребра 2. Монотонное сближение боковых поверхностей 7 (без дальнейшего увеличения сечения) исключает нерациональное увеличение расхода бетона на ребра 2. Цилиндрическая поверхность обеспечивает также наименьшую площадь сцепления с бетоном внутренней поверхности металлоформы, что облегчает отрыв готового фундамента от нее. Кроме того, цилиндрическая поверхность исключает возможность концентрации напряжений в теле фундамента, что отдаляет момент усталости материала и увеличивает долговечность конструкции при работе на знакопеременных нагрузках, характерных для вертикальных опор. Наконец, цилиндрическая форма боковой поверхности 7 определяет минимальный расход стали на металлоформу в этих участках, а также упрощает изготовление металлоформы благодаря использованию стандартных труб большого диаметра. Прямоугольные торцевые грани 6 упрощают металлоформу и фундамент, а трапецеидальная форма повышает сопротивление фундамента на опрокидывание при слабых грунтах на уровне оголовка. Наконечник 5 на конце ствола 1 способствует силовому погружению фундамента в грунт.

Предложенное решение сборного фундамента вертикальной опоры увеличивает несущую способность на опрокидывание, экономит бетон фундамента и сталь металлоформы, повышает технологичность их изготовления долговечность фундамента.

Использование: возведение вертикальных опор. Сущность изобретения: фундамент выполнен в виде трехребристого ствола с радиальными ребрами и цилиндрическим оголовком. Торцевые грани ребер сопряжены между собой вогнутыми цилиндрическими поверхностями, монотонно сближающимися к торцевым граням. Хорда дуги окружности каждой цилиндрической поверхности равна их радиусу и превышает в 2-5 раз радиус оголовка. Оголовок выполнен со стаканом; торцевые грани ребер целесообразно выполнять прямоугольными или трапецеидальными, расширяющимися к оголовку. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. СБОРНЫЙ ФУНДАМЕНТ в виде трехребристого ствола, торцевые грани ребер которого сопряжены между собой вогнутыми боковыми поверхностями, отличающийся тем, что ствол снабжен цилиндрическим оголовком и выполнен со стаканом под вертикальную опору, а боковые поверхности выполнены цилиндрическими, монотонно сближающимися к торцевым граням ребер, при этом хорда дуги окружности каждой цилиндрической поверхности равна их радиусу и превышает в 2 - 5 раз радиус оголовка. 2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что торцевые грани ребер выполнены прямоугольными. 3. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что торцевые грани ребер выполнены трапецеидальными, расширяющимися к оголовку.