ФУНДАМЕНТ Российский патент 2003 года по МПК E02D27/35 

Изобретение относится к строительству и касается конструкций фундаментов легких зданий и сооружений, малоэтажных жилых и садовых домов, коттеджей и т.д., возводимых на пучинистых грунтах.

Известно техническое решение по а.с. 1395769, Е 02 D 27/35, 1986 года "Способ защиты фундаментов от сил промерзания", в котором по периметру фундамента размещают вертикальный противопучинный экран из полимерной пленки, причем соприкасающиеся поверхности пленки смазывают незамерзающей жидкостью, а размещение экрана от фундамента определяют в зависимости от глубины заложения экрана, расчетной нагрузки, давления пучения грунта, радиуса поперечного сечения фундамента.

Однако данное техническое решение трудоемко в изготовлении и ненадежно в эксплуатации.

Известно техническое решение по а.с. 1687746, Е 02 D 27/35, 1989 года, "Здание, сооружение, возводимое на пучинистых грунтах", в котором по периметру здания под его отмoсткой устраивается наклонный теплоизоляционный экран, причем приводятся соотношения размеров экрана и его расположения относительно элементов здания.

Однако данное техническое решение является материалоемким и трудоемким в изготовлении и требует ежегодных затрат при эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является техническое решение по а. с. 1652435, Е 02 D 27/01, 1988 года, "Ленточный фундамент для стойки трехшарнирной рамы". В этом техническом решении фундамент выполнен за одно целое с консолью, расположенной на дневной поверхности грунта, при этом приводится формула определения ширины консоли в зависимости от сил и моментов, действующих на консоль.

Однако данное техническое решение может быть использовано только при наличии противодействующего момента от распорной стойки и неприменимо для зданий, передающих на фундамент только вертикальные нагрузки.

Задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции фундамента, которая нашла бы применение в строительстве малоэтажных зданий (например, коттеджей) при использовании мелкозаглубленных фундаментов, сооружаемых в слое сезоннопромерзающего грунта.

Технический результат - снижение материалоемкости, затрат на возведение фундамента, повышение надежности и долговечности мелкозаглубленного фундамента.

Это достигается тем, что в фундаменте, включающeм опорный элемент, выполненный за одно целое с консолью, расположенной по всей его длине с внешней стороны, опорный элемент установлен на подушке с боковыми засыпными пазухами, свободный конец консоли снабжен обращенным вниз выступом, заглубленным в грунт, а между выступом и боковой стороной опорного элемента выполнена подсыпка из непучинистого материала, верхняя поверхность которой ниже или на уровне поверхности грунта, причем опорный элемент с консолью установлены с образованием воздушного зазора между верхней поверхностью этой подсыпки и основанием консоли. Высота подушки определена по формуле:

где P_n - давлени пучения, МП,
d_f - расчетная глубина промерзания грунта, см,
d - глубина заложения опорного элемента, см,
Δ - допустимый подъем опорного элемента, см,
ε - относительная деформация пучения грунта,
P - давление под опорным элементом, МП,
b - ширина опорного элемента, см,
D - логарифмическая зависимость, определяемая по формуле:

Это достигается тем, что в фундаменте ширинa боковых засыпных пазух определена по формуле:

где P - давление под опорным элементом, МП,
A - площадь подошвы опорного элемента, см, A=b•L,
где L - длина опорного элемента, см, b - ширина опорного элемента, см,
τ - нормативное значение удельных касательных сил пучения, МП,
A_δ - площадь боковой поверхности опорного элемента, находящегося в пределах промерзания грунта, см, A_δ=(d•L).

Это достигается тем, что в фундаменте высотa выступа определена по формуле:
V≥ε(d_f+d+t-2t₀)-Δ см,
где ε - относительная деформация пучения грунта,
d_f - расчетная глубина промерзания грунта, см,
d - глубина заложения опорного элемента, см,
t - высота подушки, см,
t₀ - высота подсыпки из непучинистого материала, см,
Δ - допустимый подъем опорного элемента, см.

На чертеже представлен поперечный разрез предложенного фундамента.

Фундамент состоит из опорного элемента 1, подушки 2 из непучинистого материала, засыпных пазух 3 со всех сторон опорного элемента, также состоящих из непучинистого материала. На наружной стороне опорного элемента 1 по всему его периметру за одно целое с ним изготовлена консоль 4, одновременно выполняющая функцию отмостки. Консоль 4 может быть изготовлена как за одно целое с опорным элементом, так и отдельно, но тогда она должна быть жестко соединена с опорным элементом. Свободный конец консоли 4 снабжен обращенным вниз выступом 5, заглубленным в грунт. Между выступом 5 и боковой стороной опорного элемента выполнена подсыпка 6 из непучинистого материала, верхняя поверхность которой расположена ниже или на уровне дневной поверхности грунта, при этом между основанием консоли 4 и верхней поверхностью подсыпки 6 выполнен воздушный зазор 7.

При прохождении фронта промерзания грунта в пределах глубины "d" заложения опорного элемента фундамента, а также благодаря определяемой по вышеприведенной формуле ширине "b_n" боковых засыпных пазух из непучинистого материала, опорный элемент не поднимается вверх, поскольку касательные силы пучения уравновешиваются силами, передаваемыми конструкциями здания.

При дальнейшем развитии фронта промерзания в пределах глубины заложения подошвы подушки (t+d ) опорный элемент также остается неподвижным, так как нормальные силы пучения отсутствуют.

При прохождении фронта промерзания ниже подошвы подушки начинают действовать нормальные силы пучения. Когда последние превзойдут напряжения в грунте, вызванные передаваемой нагрузкой, происходит выпучивание (подъем) опорного элемента фундамента. Однако благодаря определяемой по формуле, приведенной выше, высоте подушки "t", подъем опорного элемента не превосходит допустимого.

Для предотвращения замачивания основания консоли, выполняющей функцию отмостки, атмосферными осадками высота выступа "V" консоли определяется по приведенной выше формуле и должна быть больше высоты воздушного зазора на величину, равную осадке основания консоли после оттаивания грунта в пределах заложения подошвы подушки.

Изобретение относится к строительству и касается конструкций фундаментов легких зданий и сооружений, малоэтажных жилых и садовых домов, коттеджей, возводимых на пучинистых грунтах. Фундамент включает опорный элемент, выполненный за одно целое с консолью, расположенной по всей его длине с внешней стороны. Новым является то, что опорный элемент установлен на подушке с боковыми засыпными пазухами, свободный конец консоли снабжен обращенным вниз выступом, заглубленным в грунт, а между выступом и боковой стороной опорного элемента выполнена подсыпка из непучинистого материала, верхняя поверхность которой ниже или на уровне дневной поверхности грунта, причем опорный элемент с консолью установлены с образованием воздушного зазора между верхней поверхностью этой подсыпки и основанием консоли. Технический результат изобретения состоит в снижении материалоемкости, затрат на возведение фундамента, повышение надежности и долговечности мелкозаглубленного фундамента. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Фундамент, включающий опорный элемент, выполненный за одно целое с консолью, расположенной по всей его длине с внешней стороны, отличающийся тем, что опорный элемент установлен на подушке с боковыми засыпными пазухами, свободный конец консоли снабжен обращенным вниз выступом, заглубленным в грунт, а между выступом и боковой стороной опорного элемента выполнена подсыпка из непучинистого материала, верхняя поверхность которой ниже или на уровне дневной поверхности грунта, причем опорный элемент с консолью установлены с образованием воздушного зазора между верхней поверхностью этой подсыпки и основанием консоли. 2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что высота подушки определена по формуле

где P_n - давление пучения;
d_f - расчетная глубина промерзания грунта;
d - глубина заложения опорного элемента;
Δ - допустимый подъем опорного элемента;
ε - относительная деформация пучения грунта;
Р - давление под опорным элементом;
b - ширина опорного элемента;
D - логарифмическая зависимость, определяемая по формуле

3. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что ширина боковых засыпных пазух определена по формуле

где Р - давление под опорным элементом;
A - площадь подошвы опорного элемента, см, A = b • L, где L - длина опорного элемента, b - ширина опорного элемента;
τ - нормативное значение удельных касательных сил пучения;
A_δ - площадь боковой поверхности опорного элемента, находящегося в пределах промерзания грунта, A_δ=2(dxL). 4. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что высота выступа определена по формуле
V≥ε(d_f+d+t-2t₀)-Δ,
где ε - относительная деформация пучения грунта;
d_f - расчетная глубина промерзания грунта;
d - глубина заложения опорного элемента;
t - высота подушки;
t₀ - высота подсыпки из непучинистого материала;
Δ - допустимый подъем опорного элемента.