ФУНДАМЕНТ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК E02D27/01 

Изобретение относится к области строительства и широко может быть использовано при устройстве фундаментов мелкого заложения промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Известен сборный железобетонный фундамент, включающий сборную железобетонную оболочку в форме гиперболического параболоида, полость которой заполнена в заводских условиях материалом, заменяющим грунт (Тетиор А.Н. Проектирование и сооружение экономических конструкций фундаментов. - Киев: «Будiвельник», 1975, с. 76-150). Недостатком фундамента является то, что заполнитель обладает податливостью и допускает произвольное изменение напряженно-деформированного состояния в его теле.

Известен также монолитный фундамент, включающий монолитную железобетонную усеченно-коническую оболочку с уширением нижней части стенки, заполненную двумя нижними слоями материала по вертикали и одним верхним слоем материала по горизонтали, и уплотненное ядро в форме тангенсоида вращения (Патент RU №2367743 С2, МПК E02D, 2009). Недостатком такого фундамента является то, что фундамент требует больших затрат на его изготовление из тяжелых и дорогих материалов заполнителя, и он имеет плоскую подошву, которая формирует в основании уплотненное ядро из грунта в виде тангенсоида вращения вокруг его вертикальной оси.

Наиболее близким к изобретению и принятым за прототип является фундамент, который включает в себя подготовку дна котлована под подошву, изготовление его жесткого заполнителя и наружной оболочки усеченно-конической формы с уширением нижней части ее стенки и образование уплотненного ядра грунта. Фундамент сооружают из конструктивного и грунтового строительных элементов. Подготовку дна котлована под подошву конструктивного элемента производят с углублением в грунте заданной геометрической формы, его жесткий заполнитель выполняют в секционной конической опалубке из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора с подошвой заданной геометрической формы. Уширение нижней части стенки наружной монолитной железобетонной оболочки осуществляют с подошвой также заданной геометрической формы. Формируют грунтовый строительный элемент под подошвой конструктивного элемента расчетной вдавливающей нагрузкой от строения как жестко сопряженное уплотненное ядро в виде кругового конуса (Патент RU 2482245, МПК E02D, 2011).

Недостатком такой конструкции является сложность ее возведения и то, что основание под фундамент выполнено не по всей геометрии треугольного жесткого ядра из прочных материалов, что вызывает просадку сооружения в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является усовершенствование конструкции фундамента сооружения, достижение его максимальной несущей способности, уменьшение просадки при эксплуатации сооружения, удешевление строительства и расширение области применения.

Поставленная цель достигается путем возведения сооружения с устройством по периметру фундамента сформированного уплотненного жесткого ядра его основания в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора, с учетом φ - угла внутреннего трения грунта основания и С - сцепления грунта основания.

Для песка и глины, например, различие в очертании графиков (обладающей способностью сцепления) обусловлено их свойствами (Фиг. 3, Фиг. 4). Максимальные касательные напряжения получаем в момент разрушения (сдвига грунта).

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: при устройстве конструкции фундамента сооружения, где верхний слой грунта является более хорошим (малосжимаемым), то есть Е₁ - модуль деформации грунта верхнего слоя больше Е₂ - модуля деформации грунта нижнего слоя, то эпюра δ под центром тяжести фундамента сооружения будет с глубиной затухать быстрее (осадка минимальна). И наоборот, если верхний слой грунта является более слабым (с малым значением модуля деформации), то эпюра δ под центром тяжести фундамента сооружения будет с глубиной затухать медленнее, а следовательно, и осадка на таком грунте будет больше. Таким образом, возведение сооружения с устройством под его фундаментом сформированного жесткого ядра из прочных материалов, в зоне наибольших напряжений, обеспечит его оптимальную просадку. Изменение эпюры вертикальных сжимающих напряжений в зависимости от деформируемости подстилающего слоя показано на (Фиг. 5). Глубина (Н) заложения формируемого жесткого ядра под сооружением определяется шириной фундамента, φ - углом внутреннего трения грунта и С - сцеплением грунта. Чем больше С - сцепление грунта, тем меньше глубина (Н) формирования жесткого ядра. Зависимость глубин (H₁) и (Н₂) формирования жесткого ядра от сцепления грунта показана на (Фиг. 6).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на (Фиг. 1) и (Фиг. 2) изображен фундамент мелкого заложения сооружения в котором основание по периметру фундамента выполнено по геометрии сформированного уплотненного жесткого ядра в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора. Элементы фундамента мелкого заложения сооружения включают в себя земляное основание, сам конструктив фундамента, щебеночную подушку, основание под фундамент в форме вальмовой пирамиды из структурной жесткой композиции фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора, обмазочную гидроизоляцию фундамента.

Фундамент мелкого заложения 1 сооружения шириной а и длиной b с телом опоры 2 устраивают традиционным способом. В земляном основании разрабатывается котлован под фундамент сооружения ниже глубины промерзания грунта в зоне очертания формирования жесткого ядра 3. При этом боковым граням уплотненного жесткого ядра придается уклон, учитывающий угол внутреннего трения грунта φ и сцеплением С грунта. Зона очертания сформированного жесткого ядра под фундамент сооружения представляет собой геометрическую пирамиду вальмовой формы для основания прямоугольника и остроконечную - под фундаменты с размерами квадрата.

После разработки котлована устраивается клин уплотненного жесткого ядра из структурной жесткой композиции фракций комковой глины твердой или полутвердой консистенции 5 с последующей заливкой наброски цементно-песчаным раствором 4. Для плотной заливки наброски комковой глины цементно-песчаным раствором клин жесткого ядра по высоте до проектной отметки устраивается послойно с учетом затвердевания предыдущего слоя. На подготовленном уплотненном основании с жестким ядром устраиваются последовательно щебеночная подушка 6 и фундамент сооружения 1 с телом опоры 2 с последующей обмазочной гидроизоляцией и засыпкой дренирующим грунтом 7.

Работает такая конструкция фундамента мелкого заложения следующим образом: в зоне, непосредственно под фундаментом, образовано сформированное жесткое ядро вальмовой формы из структурной жесткой композиции фракций комковой глины твердой или полутвердой консистенции и цементно-песчаного раствора. С образованием его, основание под фундаментом обладает большей несущей способностью, работает как единое целое, и давление от него передается на боковые стороны грунта.

В настоящее время известны все средства и способы реализации заявленного изобретения.

Использование изобретения ведет к снижению затрат на строительство фундаментов зданий и других сооружений путем их изготовления из конструктивного строительного элемента, выполняемого с применением заполняющего материала, например, из глинисто-цементно-песчаной композиции.

Применение предлагаемой конструкции фундамента мелкого заложения позволяет увеличить его несущую способность, уменьшить просадку при эксплуатации, расширить область применения.

Предлагаемое изобретение предназначено для применения при строительстве фундаментов промышленных, гражданских и транспортных сооружений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве фундаментов мелкого заложения при строительстве промышленных, гражданских и транспортных сооружений. Фундамент мелкого заложения сооружения включает земляное основание, щебеночную подушку, конструктив фундамента. Основание по периметру фундамента выполнено по геометрии сформированного уплотненного жесткого ядра в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента сооружения, уменьшении просадки сооружения в процессе эксплуатации, расширении области применения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фундамент мелкого заложения сооружения, включающий земляное основание, щебеночную подушку, конструктив фундамента, отличающийся тем, что основание по периметру фундамента выполнено по геометрии сформированного уплотненного жесткого ядра в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора.

2. Фундамент мелкого заложения сооружения по п. 1, отличающийся тем, что боковые грани уплотненного жесткого ядра основания выполнены с уклоном, учитывающим угол внутреннего трения и сцепления грунта основания.