ФУНДАМЕНТ ПОД МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КОЛОННУ, СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ И РИХТОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК E02D27/00 E02D27/50 

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно каркасов производственных зданий.

Известен пустотелый конусный железобетонный фундамент (а.с. N 83768, кл. E 02 D 27/52, 1977). Известен также способ рихтования фундамента (а.с. N 1335657, кл. E 04 B 1/02, 1987). Примем эти решения за прототип. Недостаток прототипа - повышенная трудоемкость изготовления, монтажа и рихтования.

Цель изобретения - снижение материалоемкости, и повышение надежности фундамента и узла соединения колонны с фундаментом, и снижение трудоемкости рихтовки каркаса.

Цель достигается тем, что металлическая колонна соединена с фундаментом посредством двух конусных металлических оболочек, плотно западающих друг в друга, длиной 1,2 - 1,5 высоты сечения колонны с одинаковым уклоном образующей к оси колонны (2-3^o), снабженных фрезерованными фланцами, в одном из которых закреплены зубья-фиксаторы, а в другом выполнены отверстия, причем внешняя конусная оболочка соединена с колонной меньшим основанием, а внутренняя большим основанием с фундаментом посредством продольных арматурных стержней, отогнутых под углом 15-45^o к оси колонны, охваченных кольцевыми стержнями и образующими арматурный расширяющийся книзу конус, являющийся арматурным каркасом полого железобетонного конусного фундамента, полость которого заполнена сыпучим материалом, опирающимся на грунтовое основание.

Способ сооружения фундамента под металлическую колонну включает изготовление фундамента с полостью, соединение его с колонной, производство геодезической разбивки расположения фундамента, размещение его в проектном положении и заполнение полости материалом, который опирают на грунт. Для этого изготавливают плотно западающие друг в друга конусные металлические оболочки, приваривают фланцы с отверстиями, один из которых снабжен зубьями-фиксаторами, приваривают внешнюю конусную оболочку по шаблону малым основанием к колонне, а к внутренней оболочке изнутри к большему основанию приваривают продольные арматурные стержни, отогнутые под углом 14-45^o к оси колонны, охватывают продольные стержни кольцевыми стержнями с шагом 100-400 мм, образуя арматурный каркас, выполняют по центру каждой колонны конус из щебня, надевают на последний арматурный конус совместно со стальной внутренней конусной оболочкой в вершине, закрепляют на арматурном каркасе патрубок, надевают сверху опалубку и временно соединяют ее с арматурным каркасом, устанавливают кондуктор и рихтуют в пространстве арматурный каркас с внутренней оболочкой и опалубкой, фиксируют их в проектном положении, вводят шланг бетононасоса в горловину внутренней оболочки и бетонируют конусный фундамент с вибрированием, а после схватывания бетона без выверки монтируют металлическую колонну, надевая сверху стальную внешнюю конусную оболочку колонны на внутреннюю оболочку фундамента, совмещая зубья-фиксаторы с отверстиями во фланце и затягивают фрикционные шпильки фланцев.

Таким образом, образован полый конусный фундамент, полость которого заполнена щебнем, а в вершине его размещена конусная оболочка и выполнен безвыверочный монтаж колонны.

Выполнение засыпки полости щебнем обеспечивает максимальную шероховатость в зоне ее контакта с железобетонным пустотелым фундаментом и способствует уменьшению усилий в кольцевой арматуре фундамента. С целью уменьшения усилий в кольцевой арматуре нижний торец фундамента выполняется перпендикулярным к его образующей.

Рихтовку фундамента производят или после изготовления фундаментов (при некачественном выполнении работ), или после эксплуатации здания в течение некоторого времени и неравномерной осадки колонн. Рихтовка производится в следующей последовательности. В первом случае производится нивелировка готовых конусных фундаментов и выявляются фундаменты, изготовленные ниже проектной отметки, и определяются необходимые величины рихтовки по высоте Δ_в отдельных фундаментов.

Для рихтовки применяется песчаный раствор или песчаная пульпа с добавкой пластификатора, например глины. Производится прочистка канала в патрубке 10 и в прилегающем слое щебеночной засыпки. Бетон разрушается сверловкой или пробоем с помощью отбойного молотка и специального заостренного пробойника необходимой длины.

Для уменьшения трудозатрат в последующем при рихтовке всего каркаса здания после эксплуатации и неравномерной осадки колонн рационально патрубки 10 прочистить через 1-2 часа после бетонирования, т.е. тогда, когда бетон еще не набрал прочность.

С патрубком 10 соединяется шланг и принудительно в щебеночную засыпку закачивается пластичная пульпа, которая заполняет все пустоты в щебне и поддомкрачивает фундамент на необходимую величину. Подъемная сила может быть создана такой, что поднимает здание любой массы. Так, например, при избыточном давлении пульпы 1 атм создается подъемная сила 10 т/м², т.е. при площади фундамента 10 м² подъемная сила на каждой из рихтуемых колонн будет равна 100 т.

Поэтому во втором случае, когда рихтуется каркас всего неравномерно осевшего здания, нет необходимости откапывать фундаменты целиком. Откапывается только патрубок 10 фундамента, который устраивается в верхней части фундамента и даже может быть выведен внутрь цеха.

В этом случае земляные работы не производятся, так как давление пульпы хватает преодолеть не только массу здания, но и массу грунта, заполняющего пазухи фундамента.

На фиг. 1 показан разработанный фундамент в разрезе; на фиг. 2 - узел сопряжения колонны с фундаментом в сборке; на фиг. 3 - вид А.

Железобетонный полый конусный фундамент 1 заполнен сыпучим материалом 2, например щебнем или шлаком. Железобетонный фундамент 1 переходит в стальную внутреннюю конусную оболочку 3, ориентированную вершиной вверх. На нее надевается сверху конусная оболочка 4 колонны, ориентированная патрубком вниз.

Широкие основания внутренней 3 и внешней 4 оболочек снабжены фланцами 6, в одном из которых размещены зубья-фиксаторы 7, а в другом ответные отверстия. Соприкасающиеся поверхности фланцев фрезерованы.

К внутренней поверхности наконечника 3 приварены продольные арматурные стержни 8, отогнутые под углом 30-45^o к продольной оси колонны. Продольные стержни 8 охвачены кольцевыми стержнями 9 с шагом 100-400 мм. К арматурному каркасу прикреплен патрубок 10.

С целью уменьшения расхода цемента и арматуры конусный фундамент 1 бетонируется послойно с постепенным увеличением марки бетона, то есть верхний слой наиболее прочный. На арматурном конусном каркасе закрепляют патрубок 7 для нагнетания бетона.

После установки опалубки и соединения ее с конусным каркасом и внутренней конусной оболочкой 3 производится пространственная рихтовка собранной конструкции как единого целого посредством кондуктора (не показано) и фиксации ее в проектном положении.

Безвыверочный монтаж колонны производится после затвердения бетона и демонтажа кондуктора, и опалубки, и засыпки пазух фундамента следующим образом. При опускании колонны сверху вниз совмещают зубья-фиксаторы с фиксирующими отверстиями и при закрытии зазора закрепляют колонну в проектном положении фрикционными шпильками фланцев.

После монтажа колонны пространство между фланцами и верхом фундамента заполняют бетоном с целью передачи части сжимающих усилий на бетон фундамента непосредственно, что обеспечивает разгрузку внутренней конусной оболочки и конусных каркасов. Одновременно нижняя часть колонны предохраняется от коррозии.

При эксплуатации фундамент колонны работает следующим образом. Сжимающая сила передается через фрезерованный торец фланца на внешнюю оболочку 4, на внутреннюю оболочку 3, затем на железобетонный конусный фундамент, далее на щебеночную засыпку и распределяется по подошве всего фундамента на грунтовое основание.

В случае неравномерной осадки колонн здания их рихтовку осуществляют следующим образом: к патрубкам 10 присоединяют шланги от бетононасоса и под давлением закачивают в них пластичную пульпу, например, из песка с добавкой пластификатора. Пульпа выдавливает железобетонный фундамент и за счет этого колонна поддомкрачивается на необходимую величину.

В случае неравномерного поддомкрачивания соответствующую часть фундамента пригружают контргрузом.

Экономический эффект возникает за счет следующего:
1. Уменьшен расход металла на 10-15%.

2. Уменьшен расход бетона на 20-30%.

3. Уменьшена трудоемкость изготовления и монтажа фундамента.

4. Обеспечена рихтовка фундамента для восстановления нормальной эксплуатации здания при неравномерной осадке колонн.

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно каркасов производственных зданий. Задача изобретения - снижение материалоемкости и повышение надежности фундамента и узла соединения колонны с фундаментом и снижение трудоемкости рихтовки каркаса. Фундамент выполнен железобетонным полым конусным и заполнен щебнем. Железобетонный фундамент переходит в стальную внутреннюю конусную оболочку, ориентированную малым основанием вверх. На эту конусную оболочку надета сверху внешняя оболочка колонны. Широкие основания оболочек снабжены фланцами, в одном из которых размещены зубья-фиксаторы, а в другом ответные отверстия. Соприкасающиеся поверхности фланцев фрезерованы. К внутренней поверхности конусной оболочки приварены продольные арматурные стержни под углом 30 - 45° к продольной оси колонны. Продольные стержни охвачены кольцевыми стержнями с шагом 100 - 400 мм. К арматурному каркасу прикреплены патрубки. Колонну монтируют безвыверочно. При опускании колонны сверху вниз совмещают зубья-фиксаторы с фиксирующими отверстиями и при закрытии зазора между фланцами закрепляют колонну в проектном положении. В случае неравномерной осадки колонн здания их рихтовку осуществляют следующим образом: к патрубкам присоединяют шланги от бетононасоса и под давлением закачивают в них пластичный раствор. Раствор выдавливает железобетонную обойму и за счет этого колонна поддомкрачивается на необходимую величину. В случае неравномерного поддомкрачивания соответствующую часть фундамента пригружают контргрузом. 3 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фундамент под металлическую колонну, включающий материал, заполняющий расширяющуюся к низу полость фундамента и опертый на грунт, и фланцы для соединения фундамента с колонной, в одном из которых выполнены отверстия, отличающийся тем, что фундамент для соединения с колонной снабжен двумя конусными металлическими оболочками, одна из которых соединена с колонной меньшим основанием, и плотно надета на другую, соединенную с фундаментом, причем конусные металлические оболочки имеют длину 1,2 - 1,5 высоты сечения колонны с уклоном образующей к вертикали 2 - 3^o, фланцы выполнены фрезерованными и закреплены на конусных металлических оболочках, а один из них снабжен зубьями-фиксаторами, при этом фундамент выполнен в виде конусной железобетонной обоймы с арматурным каркасом, продольные стержни которого приварены к конусной металлической оболочке фундамента под углом 15 - 45^o к оси колонны и охвачены кольцевыми стержнями с образованием расширяющегося книзу конуса, а в качестве материала, заполняющего полость фундамента, использован щебень. 2. Способ сооружения фундамента под металлическую колонну, включающий изготовление фундамента с полостью, соединение его с колонной, производство геодезической разбивки расположения фундамента, размещение его в проектном положении и заполнение полости материалом, который опирают на грунт, отличающийся тем, что изготавливают плотно западающие друг в друга конусные металлические оболочки - приваривают к их широкому основанию фрезерованные фланцы, один из которых имеет отверстия, а другой - отверстия и зубья-фиксаторы, после чего приваривают по шаблону узким основанием наружную оболочку к колонне, а к внутренней оболочке изнутри приваривают продольные арматурные стержни, отгибают их наружу под углом 15 - 45^o к оси колонны и охватывают их кольцевыми стержнями с шагом 100 - 400 мм, образуя конусный каркас фундамента, а после геодезической разбивки расположения фундамента по центру колонны на грунте выполняют конус из заполняющего полость фундамента материала в виде щебня, надевают на него конусный каркас совместно с металлической оболочкой в вершине, закрепляют на конусном каркасе патрубок, надевают сверху конусную опалубку, временно соединяют ее с металлической оболочкой, устанавливают кондуктор, рихтуют в пространстве конусную оболочку совместно с конусным каркасом и опалубкой, фиксируют их в проектном положении, соединяют с патрубком шланг бетононасоса и бетонируют конусную обойму фундамента, затем после схватывания бетона безвыверочно монтируют металлическую колонну, надевая сверху наружную конусную оболочку на внутреннюю для соединения колонны с фундаментом посредством совмещения зубьев-фиксаторов одного из фланцев с отверстиями другого фланца и затягивания высокопрочных шпилек во фланцах. 3. Способ рихтовки фундамента под металлическую колонну, включающий подъем части фундамента на необходимую величину отличающийся тем, что фундамент выполняют в виде железобетонной оболочки, полость которого заполняют щебнем с опиранием его на грунт, причем при бетонировании железобетонной оболочки используют патрубок, который оставляют в теле фундамента, а при неравномерной осадке колонны соединяют шланг бетононасоса с патрубком и нагнетают в полость железобетонной оболочки пластичный раствор, который заполняют пустоты в щебне и выдавливают железобетонную оболочку на необходимую величину.