СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ БАШНИ И УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ БАШНИ Российский патент 2010 года по МПК E02D27/42 

Изобретения относятся к области фундаментостроения высотных сооружений типа радиотелевизионных башен.

Известен способ сооружения фундамента московской радиотелевизионной башни в Останкино, заключающийся в определении физико-механических характеристик грунтового основания: угла φ внутреннего трения и с - удельного сцепления, γ - плотности сложения грунтов, Е_о - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ_o - коэффициента Пуассона материала основания, и возведении на спрофилированном грунтовом основании свободно стоящего кольцевого плоского железобетонного фундамента диаметром 61 м [1].

Недостатком известного способа сооружения фундамента радиотелевизионной башни является низкая несущая упругая способность подстилающего грунтового основания под кольцевым фундаментом плоской формы, при которой зона упругих деформаций становится соизмеримой с зоной сдвиговых (пластических) деформаций на краях кольцевого плоского фундамента.

Известен способ сооружения фундамента алма-атинской радиотелевизионной башни на горе Кок-Тюбе, заключающийся в определении физико-механических характеристик грунтового основания: угла φ внутреннего трения и с - удельного сцепления, γ - плотности сложения грунтов, Е_о - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ_о - коэффициента Пуассона материала основания, в оценке прочности основания в условиях 10-балльной сейсмичности и просадочности грунтов основания и возведении на спрофилированном грунтовом основании коробчатого плоского фундамента технического здания размером 42 м ×54 м, совмещенного с железобетонным плоским стаканом башни диаметром 19 м и высотой 32,6 м, обеспечивающего расчетный момент от опрокидывания М=200000 т·м [2].

Существенным недостатком известного способа сооружения совмещенного фундамента радиотелевизионной башни и технического здания квадратной или прямоугольной по периметру формы с плоской подошвой является низкая несущая упругая способность подстилающего грунтового основания в условиях высокой сейсмической опасности.

Технологический результат по способу сооружения фундамента радиотелевизионной башни, заключающемуся в определении физико-механических характеристик подстилающего грунтового основания: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления и γ - плотности сложения под проектной сжимающей нагрузкой грунта основания, Е_о - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ_о - коэффициента Пуассона грунта, выборе формы фундамента в плане при расчетной по несущей способности основания площади F, обеспечивающей расчетный момент от опрокидывания, достигается тем, что подошве кольцевого в плане фундамента придают выпуклую тороидальную форму, с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в_т. - ширина кольцевого фундамента, - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием, - давление структурной прочности основания на растяжение, - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошве квадратного или прямоугольного в плане фундамента придают выпуклую сферическую форму с радиусом выпуклости опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, глубину максимального заглубления выпуклого фундамента в поверхности грунтового основания определяют под кольцевым цилиндром как и под сферой как при максимальном давлении упругого сжатия грунта - под кольцевым цилиндром и - под сферой, где - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента, - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.

Известно устройство фундамента радиотелевизионной башни в Останкино города Москвы, состоящее из монолитной железобетонной плоской плиты кольцевой в плане формы, свободно установленной на подготовленном грунтовом основании, характеризующемся углом φ внутреннего трения, удельным сцеплением с, плотностью сложения γ, модулем общей деформации E_о и коэффициентом Пуассона µ_o при соответствующем давлении максимально упругого состояния грунта [1].

Недостатком известного устройства является низкая упругая несущая способность подстилающего фундамент башни грунтового основания под плоской его подошвой кольцевого типа.

Известно устройство фундамента алма-атинской радиотелевизионной башни на горе Кок-Тюбе, состоящее из монолитной железобетонной плоской плиты прямоугольной в плане формы, установленной на подготовленном грунтовом основании, характеризующемся углом φ внутреннего трения, с - удельным сцеплением, γ - плотностью сложения, Е_о - модулем общей деформации, µ_o - коэффициентом Пуассона при соответствующем давлении максимального упругого сжатия грунта [2].

Недостатком известного устройства является низкая упругая несущая способность подстилающего фундамент башни грунтового основания под плоской его подошвой прямоугольной формы.

Технических результат по устройству фундамента радиотелевизионной башни, состоящему из монолитной железобетонной плиты квадратной, прямоугольной, круглой или кольцевой в плане формы площадью F опорной поверхности, уложенного на грунтовое основание, характеризующемуся по данным инженерно-геологических изысканий: углом φ внутреннего трения, с - удельным сцеплением, γ - плотностью сложения грунта при расчетной упругой сжимающей нагрузке, Е_o - модулем общей деформации, µ_о - коэффициентом Пуассона, достигается тем, что подошва кольцевого в плане фундамента выполнена выпуклой тороидальной формы с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в_т. - ширина кольцевого фундамента, - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием, - давление структурной прочности основания на растяжение, - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошва квадратного или прямоугольного в плане фундамента выполнена выпуклой сферической формы с радиусом выпуклой опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, при этом ответное подошве фундамента дно котлована выполнено под кольцевым цилиндром на глубину и под сферой как при максимальном давлении упругого сжатия грунта - под кольцевым цилиндром и - под сферой, где - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента, - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.

Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг.1 - общий вид кольцевого фундамента радиотелевизионной башни, фиг.2 - сечение А-А фиг.1 фундамента, фиг.3 - общий вид прямоугольного в плане фундамента радиотелевизионной башни; фиг.4 - вид Б фиг.3 прямоугольного фундамента со сферической выпуклой подошвой, фиг.5 - схема развития эпюры контактного максимально упругого взаимодействия опорной поверхности цилиндрического или сферического фундамента с грунтовым основанием, фиг.6 - график зависимости максимального угла полуконтакта выпуклой опорной поверхности фундамента с грунтовым основанием с углом внутреннего трения φ°, фиг.7 - схема определения центральной критической нагрузки на грунт под сферой (цилиндром) для максимально упругого состояния основания под выпуклым фундаментом.

Устройство фундамента 1 радиотелевизионной башни 2 (фиг.1-4) состоит из монолитной железобетонной плиты кольцевой 3 (фиг.2), квадратной, прямоугольной 4 (фиг.3, 4), круглой 5 (фиг.1, 2) формы с выпуклой по радиусу поперечного сечения цилиндрической опорной поверхностью или по радиусу поперечного сечения сферической опорной поверхностью, где в_т. и в - ширина кольца и прямоугольного (или квадратного) фундамента в плане, - максимальный угол упругого полуконтакта (фиг.5, 6, 7) цилиндрической опорной поверхности кольцевой (или сферической) опорной поверхности фундамента 1 с грунтовым основанием 6, - давление структурной прочности основания на растяжение, - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца и сферы фундамента в критическом состоянии, установленной соответствующей опорной кольцевой цилиндрической или сферической опорной поверхностью в соответствующую выемку грунтового основания соответствующей глубиной и при максимальном давлении упругого сжатия грунта - под кольцевым цилиндром, - под сферой, где - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента, - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.

Способ сооружения фундамента радиотелевизионной башни заключается в проведении инженерно-геологических изысканий грунтового основания с определением его физико-механических характеристик под эксплуатационной нагрузкой - параметров: φ, с, γ, Е_о, µ_о, расчета опорной площади F фундамента 1 (фиг.1-4) радиотелевизионной башни 2, создающей давление упругого взаимодействия с грунтовым основанием выпуклой подошвы фундамента кольцевой 3 (фиг.1, 2), круглой 5, прямоугольной 4 (фиг.3, 4) или квадратной в плане формы с выпуклой по радиусу поперечного сечения цилиндрической опорной поверхностью или по радиусу поперечного сечения сферической опорной поверхностью, где в_т. и в - ширина кольца и прямоугольного (или квадратного) фундамента в плане, - максимальный угол упругого полуконтакта (фиг.5-7) цилиндрической опорной поверхности кольцевой (или сферической) опорной поверхности фундамента 1 с грунтовым основанием 6, - давление структурной прочности грунта на растяжение, - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца и сферы фундамента в критическом состоянии, отрытии котлована с днищем ответной формы возводимому выпуклому фундаменту 1, строительстве опалубки со стальным каркасом, заливки опалубки бетоном, при этом глубина максимального заглубления выпуклого фундамента составляет под кольцевым цилиндром и под сферой при максимальном давлении упругого сжатия грунта - под кольцевым цилиндром, - под сферой, где - радиус эпюры критического давления под сферой фундамента, - поверхностный радиус отпечатка сферы фундамента в грунтовом основании.

Предложенный способ и устройство сооружения фундамента высотных строительных конструкций с выпуклой опорной поверхностью по радиусу цилиндра или сферы в соответствии с предложенными расчетными зависимостями впервые позволяет существенно расширить диапазон упругого контактного взаимодействия с подстилающим грунтовым основанием при гарантированном обеспечении несущей способности и устойчивости системы фундамент-основание.

Источники информации

1. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981. - С.45-50.

2. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981. - С.50-52.

Изобретения относятся к области фундаментостроения высотных сооружений типа радиотелевизионной башни. Способ сооружения фундамента радиотелевизионной башни заключается в определении физико-механических характеристик подстилающего грунтового основания: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления и γ - плотности сложения под проектной сжимающей нагрузкой грунта основания, Е_о - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ_о - коэффициента Пуассона грунта, выборе формы фундамента в плане при расчетной по несущей способности основания площади F, обеспечивающей расчетный момент от опрокидывания. Подошве кольцевого в плане фундамента придают выпуклую тороидальную форму с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием r_т., рассчитывают по приведенным зависимостям максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием, давление структурной прочности основания на растяжение, давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии. Подошве квадратного или прямоугольного в плане фундамента придают выпуклую сферическую форму с радиусом выпуклости опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием R_сф.. Отрывают котлован с дном ответной формы возводимого выпуклого фундамента, строят опалубку со стальным каркасом, заливают опалубку бетоном. Глубину максимального заглубления выпуклого фундамента в грунтовое основание определяют под кольцевым цилиндром и под сферой по приведенным зависимостям при максимальном давлении упругого сжатия грунта под кольцевым цилиндром и под сферой соответственно. Также предложено устройство фундамента радиотелевизионной башни. Технический результат состоит в повышении несущей способности и устойчивости системы фундамент-основание. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ сооружения фундамента радиотелевизионной башни, заключающийся в определении физико-механических характеристик подстилающего грунтового основания: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления и γ - плотности сложения под проектной сжимающей нагрузкой грунта основания, Е_о - модуля общей деформации грунтовых слоев основания, µ_о - коэффициента Пуассона грунта, выборе формы фундамента в плане при расчетной по несущей способности основания площади F, обеспечивающей расчетный момент от опрокидывания, отличающийся тем, что подошве кольцевого в плане фундамента придают выпуклую тороидальную форму с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием r_т≥B_т/(2sin ψ_max ^упр), где В_т - ширина кольцевого фундамента, (ψ_max ^упр)≈arctg [0,5 р_paст ^стр/р_ц ^кр+c·ctg φ)] - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием, p_раст ^стр=2c·cos φ/(1+sin φ) - давление структурной прочности основания на растяжение, р_ц ^кр=с·{π/[1+(φ-π/2)tgφ]+[2cosφ/(1-sinφ)]} - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошве квадратного или прямоугольного в плане фундамента придают выпуклую сферическую форму с радиусом выпуклости опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, отрывают котлован с дном ответной формы возводимого выпуклого фундамента, строят опалубку со стальным каркасом, заливают опалубку бетоном, при этом глубину максимального заглубления выпуклого фундамента в грунтовое основание определяют под кольцевым цилиндром как S_у.ц=(в_т/2){[(1-cosψ_max ^упр)/sinψ_max ^упр]+[4(1-µ₀ ²)p_max ^упр/(πЕ_о)]} и под сферой как при максимальном давлении упругого сжатия грунта P_max ^упр.ц=р_ц ^кр - под кольцевым цилиндром и р_max ^упр.сф - под сферой.

2. Устройство фундамента радиотелевизионной башни, состоящее из монолитной железобетонной плиты квадратной, прямоугольной или кольцевой в плане формы площадью F опорной поверхности, уложенного на грунтовое основание, характеризующееся по данным инженерно-геологических изысканий: углом φ внутреннего трения, с -удельным сцеплением, γ - плотностью сложения грунта при расчетной упругой сжимающей нагрузке, Е_о - модулем общей деформации, µ_о -коэффициентом Пуассона, отличающееся тем, что подошва кольцевого в плане фундамента выполнена выпуклой тороидальной формы с радиусом опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием r_т≥В_т/(2sin ψ_max ^упр) где в_т - ширина кольцевого фундамента, (ψ_max ^упр)≈arctg [0,5 р_раст ^стр/р_ц ^кр+с ctgφ)] - максимальный угол упругого полуконтакта цилиндрической опорной поверхности кольцевого фундамента с грунтовым основанием, р_раст ^стр=2c·cosφ/(1+sin φ) - давление структурной прочности основания на растяжение, p_ц ^кp=c·{π/[1+(φ-π/2)tg φ]+[2cos φ/(1-sin φ)]} - давление в грунте под центром ширины опорной поверхности кольца фундамента в критическом состоянии, подошва квадратного или прямоугольного в плане фундамента выполнена выпуклой сферической формы с радиусом выпуклой опорной контактной поверхности с подстилающим грунтовым основанием где в - ширина квадратного или прямоугольного в плане фундамента, и установлена в соответствующую выемку грунтового основания, ответную подошве фундамента дна котлована, выполненую под кольцевым цилиндром глубиной S_у.ц=(В_т./2){[(1-cosψ_max ^упр)/sinψ_max ^упр]+[4(1-µ₀ ²)p_max ^упр/(πE_o)]} и под сферой - S_у.cф=2 S_у.ц/√π при максимальном давлении упругого сжатия грунта p_max ^упр.ц=р^ц.кр - под кольцевым цилиндром и p_max ^упр.сф - под сферой.