ОПОРНЫЙ УЗЕЛ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2003 года по МПК E02D27/00 E02D27/01 

Изобретение относится к области строительства жилых зданий, а более конкретно к фундаментам неглубокого залегания, например для жилых помещений, домов, коттеджей индивидуального строительства.

Актуальность проблемы вызвана отсутствием в народном хозяйстве отечественных высокоэффективных фундаментных сооружений, устойчивых на слабых грунтах.

Создание данного типа фундаментов диктуется требованиями геологических условий просадочных грунтов.

Известна сборная железобетонная рама подземной части здания, включающая верхние и нижние горизонтальные элементы, соединенные стойками, причем верхний горизонтальный элемент выполнен в виде двух консольных балок, а стойки наклонены и сближены к оси нижнего горизонтального элемента [1].

Недостатком известного технического решения является низкая эксплуатационная надежность на слабых грунтах из-за низкой пространственной жесткости из-за высокой проемности рамы.

Известна железобетонная рама каркаса здания или сооружения, включающая арочный фундамент, колонны, ригеля арочного очертания, жестко соединенные между собой, и раму, выполненную в виде единого элемента, причем радиус арочного фундамента равен половине пролета рамы, радиус ригеля - растоянию от узла соединения ригеля с колонной до центра окружности арочного фундамента [2].

Недостатком известного технического решения является низкая эксплуатационная надежность фундамента на слабых грунтах из-за слабой опорной части и ее устойчивости, значительные нормативные затраты при проведении монтажных работ.

Известное здание включает слой подсыпки, фундамент и несущий остов, причем фундамент выполнен в виде плиты с нижней криволинейно-выпуклой поверхностью и размещен свободно на слое подсыпки, образованной из амортизирующего материала, при этом остов выполнен жесткий и жестко соединен с фундаментом, а высота здания равна или меньше его минимального размера в плане [3] .

Недостатком известного технического решения является низкая эксплуатационная надежность на слабых грунтах от снижения устойчивости при повышении высоты здания.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является конструкция опорного узла строительной конструкции, включающего подготовленное основание и балочные элементы в несущей конструкции [4].

Анализируя как представленные аналоги, так и не вошедшие в заявку для анализа описания известных источников информации, можно сделать вывод что, независимо от вида и типоразмера известные сооружения опорного узла решают проблему надежности и простоты конструкции, но мало пригодны для слабых грунтов.

Задачей изобретения является создание фундаментной конструкции повышенной устойчивости на слабых грунтах и значительное упрощение конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что опорный узел строительной конструкции, включающий подготовленное основание и балочные элементы в несущей конструкции, согласно изобретению выполнен в виде монолитной железобетонной конструкции, образуя объемную обвязку, и включает армированную мембрану, коробчатое ограждение цоколя и выпуклую книзу балочную крестовину с опорной плитой, при толщине мембраны и опорной плиты, равной не менее 1/2 толщины балки крестовины, причем концы крестовины имеют профильные прорези, срезы и жестко заделаны по углам в проемах ограждения цоколя, а пяткой опорной плиты крестовина опирается на монолитный геомассив монтажного горизонта.

Выполнение узла в виде монолитной железобетонной конструкции, образуя объемную обвязку, позволяет повысить надежность конструкции благодаря жесткости общей взаимосвязи.

Использование армированной мембраны обеспечивает устойчивость сооружения.

Применение коробчатого ограждения цоколя с выпуклой книзу балочной несущей крестовиной и с опорной плитой обеспечивает упрощение конструкции опорного узла, в то же время сохраняет жесткость и повышенную устойчивость в целом всей площади подошвы опорной плиты на геомассиве монтажного горизонта. Простота взаимосвязей позволяет также снизить трудоемкость и технологическое время на возведение опорного узла.

Использование на концах балочной крестовины профильных прорезей и жесткое их заделывание по углам ограждения цоколя обеспечивает повышенную сопряженность соединений элементов опорного узла при надежной взаимосвязи, чем обеспечивает общую устойчивость и несущую стабильность при различных возмущающих нагрузках.

Выполнение балочной крестовины с опорной плитой повышает устойчивость опорного узла на слабом грунте благодаря распределению воспринимаемой нагрузки при контакте опорной поверхности плиты с геомассивом.

Наличие толщины мембраны и опорной плиты крестовины, равной не менее 1/2 толщины балки крестовины, упрощает конструкцию при гарантированном обеспечении надежности.

Использование толщины каждой из балок крестовины, соизмеримой с толщиной ограждения, позволяет упростить конструкцию за счет использования единой размерности элементов опорного узла и обеспечивает запас прочности всех элементов при одинаковой конструктивной жесткости.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует причинно-следственная связь, при которой технический результат обусловлен достижением положительного эффекта в виде повышенной устойчивости на слабых грунтах и упрощения конструкции.

Предложенное техническое решение может быть промышленно воспроизведено в серийном производстве на обычном заводском оборудовании.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где:
- на фиг. 1 показан общий вид опорного узла;
- на фиг. 2 - вид сверху;
- на фиг. 3 - вид в разрезе А-А;
- на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.2.

Опорный узел строительной конструкции выполнен в виде монолитной железобетонной конструкции, образующей объемную обвязку, и включает элементы несущей конструкции, армированную железобетонную мембрану 1, коробчатое ограждение цоколя 2 и выпуклую книзу балочную крестовину 3 с опорной плитой 4. Каждый конец несущей крестовины 3 имеет профильные срезы 5 и прорези 6 для заделки по углам в проемах 7 ограждения цоколя 2. Элементы балочной несущей крестовины 3 выполнены из железобетона с таврообразной формой в сечении. Допустимы элементы с формой двутавра, прямоугольника или цилиндра. Все сечения должны иметь хотя бы одну ось симметрии. Армирование симметричное. Размер тавра не менее 30х70 мм. Пяткой опорной плиты 4 несущая крестовина 3 опирается на монолитный геомассив 8 подготовленного заранее монтажного горизонта 9. Толщина мембраны 1 и опорной плиты 4 несущей крестовины 3 равна не менее 1/2 толщины балки крестовины 3.

Толщина каждой из балок крестовины 3 соизмерима с толщиной ограждения цоколя 2. В целом для сооружения опорного узла используют бетон Б-20.

Коробчатое ограждение цоколя 2 включает само прямоугольное ограждение 10 и дополнительные функциональные секции 11, края стенок которых замоноличены в ограждении цоколя 2 и в целом создают общую коробчатую форму. Элементы дополнительных функциональных секций 11 выполнены по форме и расположению относительно линии раздела Б-Б в зеркальном отражении. Профильные прорези 6 несущей крестовины 3 выполнены остроугольной формы с уклоном к ее концу. Срезы 5 выполнены согласно сечению ограничивающих плоскостей ограничения цоколя 2 по горизонтали и вертикали. Геомассив 8 монтажного горизонта 9 готовят заранее перед монтажом опорного узла, чем создают объемную жесткость обвязки геомассива 8 путем его трамбовки и последующего обжатия до требуемого коэффициента упругости грунта геомассива 8. Для обжатия сначала делают шурфы диаметром 50 мм, вставляют туда стаканы 12 с отверстиями. Далее под давлением подается жидкий раствор. В результате получаем геомассив 8 на используемом монтажном участке, пригодном для возведения сооружения без рытья котлована под фундамент. Так как опорный узел опирается непосредственно через опорную плиту 4 несущей крестовины 3 прямо на геомассив 7 по плоскости грунта монтажного горизонта, то само строение будет бесфундаментным. Его роль выполняет с успехом опорный узел, в котором подошва опорной плиты 4 несущей крестовины 3 испытывает постоянное интенсивное давление. Все точки контура подошвы опорной плиты 4 испытывают сосредоточенные силы нагрузки.

Выгодное расположение нормальных реактивных давлений не создают развитие пластических деформаций геомассива опорной плиты 7 в зоне посадки несущей крестовины 2 и опорной плиты 4. Изменение геометрии опорных элементов вносит существенные отличия и изменения в сложившуюся практику строительства фундаментов на слабых грунтах для жилых помещений индивидуального строительства. Простота конструкции снижает значительно техническое время на возведение данного фундамента, экономические и технологические ресурсы, что в конечном итоге указывает на перспективность предлагаемого технического решения.

Рассматриваемое техническое решение является полезным при возведении фундамента неглубокого залегания под жилые дома с учетом надежности и простоты конструкции, что способствует значительному потребительскому спросу при возведении жилья и особенно важно при сложившемся существующем его дефиците.

Источники информации
1. А.С. СССР 885471, Е 04 В 1/20, 1981.

2. А.С. СССР 1638279, Е 04 В 1/38, 1991.

3. А.С. СССР 1701875, Е 04 Н 9/02, 1991.

4. А.С. СССР 1612058, Е 02 D 27/00, 1990 (прототип).

Изобретение относится к области строительства жилых зданий, а более конкретно к фундаментам неглубокого залегания, например, для жилых помещений, домов, коттеджей индивидуального строительства. Опорный узел строительной конструкции включает подготовленное основание и элементы несущей конструкции. Новым является то, что узел выполнен в виде монолитной железобетонной конструкции, образуя объемную обвязку, и включает армированную мембрану, коробчатое ограждение цоколя и выпуклую книзу балочную крестовину с опорной плитой, при толщине мембраны и опорной плиты, равной не менее 1/2 толщины балки крестовины, причем концы крестовины имеют профильные прорези, срезы и жестко заделаны по углам в проемах ограждения цоколя, а пяткой опорной плиты крестовина опирается на монолитный геомассив монтажного горизонта. Техническим результатом изобретения является повышение функциональной надежности фундаментной конструкции на слабых грунтах и значительное упрощение конструкции. 4 ил.

Опорный узел строительной конструкции, включающий подготовленное основание и элементы несущей конструкции, отличающийся тем, что узел выполнен в виде монолитной железобетонной конструкции, образуя объемную обвязку и включает армированную мембрану, коробчатое ограждение цоколя и выпуклую книзу балочную крестовину с опорной плитой, при толщине мембраны и опорной плиты, равной не менее 1/2 толщины балки крестовины, причем концы крестовины имеют профильные прорези, срезы и жестко заделаны по углам в проемах ограждения цоколя, а пяткой опорной плиты крестовина опирается на монолитный геомассив монтажного горизонта.