МОДУЛЬНЫЙ ФУНДАМЕНТ, УСТОЙЧИВЫЙ К ДВИЖЕНИЮ ГРУНТА Российский патент 2017 года по МПК E02D27/01 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к несущим конструкциям зданий, предпочтительно, зданий из сборных модулей, служащим эффективной опорой указанного здания или зданий на почве или других поверхностях и являющимся относительно устойчивыми к сдвигам почвенного слоя, таким как сдвиги, возникающие в результате сейсмической активности или замерзания, но не ограниваются ими.

Предпосылки создания изобретения

Автором настоящего изобретении уже опубликовано несколько изобретений, относящихся к круглому при виде сверху зданию диаметром порядка 5 метров, которое отливают в ходе единого процесса во вращающейся печи путем центробежной формовки плавкой пластмассы. В заявке PCT/NZ 2008/000096, заявителем которой является автор настоящего изобретения, описано соответствующее устройство и способ. Последующие усовершенствования включают блоки из прямых и изогнутых панелей для формирования замкнутых пространств большего размера.

Зданиям всех типов всегда требуется прочный фундамент. Известно множество случаев обрушения несущей поверхности, которое часто называют разжижением, хотя более точным термином является обезвоживание или уплотнение, например, при повышении уровня взвеси ила над поверхностью почвы, когда указанная взвесь затопила дома в некоторых районах города Крайстчерч в Новой Зеландии во время сейсмических явлений в 2010-2011 годах. Фундаменты многих зданий были непоправимо повреждены. Их конструкция не была достаточно прочной, чтобы выдерживать внешние силы, которые могут включать скручивающее усилие, а также однонаправленные усилия. В 2010 году землетрясением на Гаити был уничтожен весь город Порт-о-Пренс.

Из уровня техники известны цельные ребристые основания из железобетона, в которых на нижележащем слое почвы устанавливают стальную конструкцию и окружают бетонной стяжкой, при этом окружают внутренние ребра жесткости, достигающие нижележащего слоя почвы, не содержащими бетона материалами, такими как картонные коробки или блоки из пенополистирола. Затем заливают стальную конструкцию и верхнюю поверхность, включая армирование, массой жидкого бетона, разглаживают и дают застыть и затвердеть. В этом случае отсутствует сплошная нижняя поверхность.

Существует потребность в разработке и создании прочного фундамента, который (а) обладает значительно более высокой прочностью, чем это считалось приемлемым до наступления периода повторяющейся сейсмической активности, и (б) рассчитан на форму здания, отлитого центробежной формовкой, или его часть. Кроме того, существует потребность в создании прочного фундамента для отлитого центробежной формовкой здания, сооруженного из материалов, а именно, плавкой пластмассы, совместимых с материалами, используемыми в самой конструкции здания. Если прочный фундамент может транспортироваться, здание может использоваться как временное жилище, например, для беженцев.

Цель изобретения

Целью настоящего изобретения является создание прочного фундамента, имеющего определенную толщину и способного вмещать накопитель жидкости, для здания, в частности, здания из сборных модулей, или по меньшей мере обеспечения возможности выбора для населения. В качестве альтернативы, целью изобретения является создание фундамента для здания, который может быть поднят и снова горизонтально установлен после произошедшего сдвига почвенного слоя, и повреждение конструкции которого при таком сдвиге является относительно маловероятным.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно первой общей особенности изобретения предложен фундамент здания, состоящий из одного или нескольких модулей, при этом модуль или каждый модуль имеет широкую, жесткую, армированную нижнюю поверхность, которая в установленном на месте положении имеет наружную нижнюю сторону и внутреннюю сторону, и на которой одновременно сформовано или отлито по меньшей мере одно жесткое разделительное средство, выбранное из группы, включающей периферические балки, внутренние вертикальные выступы и поперечные ребра во всех случаях одинаковой высоты, которая тем самым определяет высоту по меньшей мере одного замкнутого пространства внутри фундамента, на разделительном средстве сформована или отлита широкая, жесткая, армированная верхняя поверхность, которая имеет внутреннюю сторону и верхнюю наружную сторону, и модуль или каждый модуль содержит средство крепления.

Нижняя поверхность, разделительное средство и верхняя поверхность предпочтительно сформованы или отлиты практически одновременно, чтобы все детали представляли собой единое целое.

Согласно одной из особенностей, имеющей отношение к вышеупомянутой особенности, фундамент состоит из нескольких модулей, при этом с целью увеличения общей площади их поверхности все модули соединены друг с другом вдоль наружной стороны с использованием средства крепления.

По меньшей мере некоторые модули предпочтительно снабжены подъемными приспособлениями, которые могут использоваться, чтобы поднимать фундамент с установленным на нем зданием.

Замкнутое пространство или каждое замкнутое пространство необязательно герметично закрыто и образует емкость, и снабжено укупориваемым отверстием, позволяющим заполнять его жидкостью и опорожнять.

В качестве альтернативы, в замкнутом пространстве укупорена предварительно изготовленная емкость.

В качестве другой альтернативы, замкнутое пространство или каждое замкнутое пространство заполнено инертным вспененным материалом.

В качестве дополнительной альтернативы, в пространстве, используемом под емкость, содержится пенистая основа, благодаря которой содержимое емкости менее подвержено замерзанию.

Согласно первой особенности каждый модуль состоит из уложенного бетона, при этом нижняя поверхность, верхняя поверхность и жесткое разделительное средство армированы внутренними продолговатыми металлическими стержнями для придания прочности на разрыв.

Согласно второй особенности первая и вторая поверхности и жесткое разделительное средство состоят из отлитой центробежной формовкой пластмассы, необязательно упрочненной путем утолщения на соответствующих участках, при этом первая и вторая поверхности и разделительное средство сформованы в виде единого блока.

Согласно одной из особенностей, имеющей отношение к вышеупомянутой особенности, указанное пространство или каждое пространство определенной высоты пересекает по меньшей мере один внутренний жесткий элемент, изготовленный, по меньшей мере частично, из отлитой центробежной формовкой пластмассы и способный в процессе эксплуатации передавать нагрузку от верхней поверхности нижней поверхности.

Модуль фундамента необязательно содержит одну или несколько точек подвода для разъемного подсоединения коммуникаций, выбранных из группы, включающей водопровод, канализацию, отвод ливневой водой, электроснабжение, кабели, телефонную связь и газоснабжение.

Согласно второй общей особенности изобретения предложен способ центробежной формовки для установки по меньшей мере одной внутренней жесткой балки в отлитом центробежной формовкой модульном фундаменте, включающий использование пресс-формы, имеющей верхнюю и нижнюю оболочку, при этом в каждой оболочке имеется множество совпадающих отверстий, по одному в положении каждой внутренней жесткой балки, множество теплопроводящих металлических стержней, длина каждого из которых превышает высоту готового внутреннего пространства, и множество термопластичных пластмассовых труб, каждая из которых имеет выбранную температуру размягчения для связывания с выбранной порошковой термопластичной пластмассой, длину, равную высоте внутреннего пространства, и установлена над каждым проводящим металлическим стержнем внутри пресс-формы, и включающий стадии

а) размещения одного проводящего металлического стержня в каждом отверстии в одной из оболочек пресс-формы,

б) размещения одной пластмассовой трубы над каждым проводящим металлическим стержнем внутри пресс-формы,

в) смыкания обеих оболочек пресс-формы таким образом, чтобы проводящие металлические стержни вышли на поверхность через соответствующие отверстия в обеих оболочках,

г) вращения пресс-формы внутри нагретой печи, что сплавить порошковую термопластичную пластмассу над внутренним пространством пресс-формы с термопластичными трубами и сформировать замкнутое пространство внутри пресс-формы, перекрытое множеством закрытых пластмассовых труб, и

д) размыкания пресс-формы после охлаждения, извлечения металлических стержней для повторного использования и извлечения модуля из пресс-формы.

Предпочтительный вариант осуществления

Описанные и проиллюстрированные примеры приведены в настоящем описании в качестве иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие объем или существо настоящего изобретения. В частности, терминами "верхний" и "нижний" обозначается обычная ориентация. Если контекстом не диктуется иное, подразумевается, что термин "содержать" и его формы, такие как "содержащий" или "содержит", означает включение указанного числа или стадии или группы чисел или стадий, а не исключение какого-либо другого числа или стадии или группы чисел или стадий. Каждый документ, материал, патентная заявка или патент, указанный в тексте описания, безусловно во всей полноте включен в настоящую заявку посредством ссылки. Ссылку на указанные в тексте описания материалы или сведения не следует понимать как признание того, что такие материалы или сведения были общеизвестны или известны в Новой Зеландии или какой-либо другой стране.

Описание чертежей

На Фиг. 1 показан вид сверху (бетонного) фундамента согласно Примеру 1 для круглого здания.

На Фиг. 1 а показан вид сверху (бетонного) фундамента согласно Примеру 1 для прямоугольного здания.

На Фиг. 2 показан вертикальный разрез фундамента согласно Примеру 1.

На Фиг. 3 показаны подробности стальной арматуры в части вертикального разреза фундамента согласно Примеру 1.

На Фиг. 4 показан вертикальный разрез (пластмассового) фундамента согласно Примеру 2 для отлитого центробежной формовкой здания, включая один или несколько встроенных резервуаров.

На Фиг. 5 показан вид сверху фундамента согласно Примеру 2, отлитого из нескольких частей.

На Фиг. 6 показан вид в перспективе жесткой емкости и фундамента согласно Примеру 2.

На Фиг. 7 показаны подробности элемента жесткости после формовки.

Пример 1

В настоящем изобретении предложен фундамент 100 со значительно более высокой прочностью, чем у существующих плитных, сплошных или свайных фундаментов. В соответствии с настоящим изобретением легкий, но прочный фундамент служит жестким основанием для установленного на нем здания, способным без значительной деформации перекрывать образующееся впоследствии пространство (которое может возникать при обрушении или боковом сдвиге грунта). Поскольку вспучивание грунта является распространенным явлением в зонах вечной мерзлоты, желателен жесткий фундамент, способный выдерживать его без разрушения конструкции. Если общая масса или вес здания и его фундамента не слишком велика, а фундамент имеет достаточный объем, за счет эффекта плавучести должно предотвращаться погружение здания в почву во время ее "разжижения". Задачей изобретения является создание здания или по меньшей мере фундамента здания, который может быть поднят и снова горизонтально установлен после произошедшего сдвига почвенного слоя, и повреждение конструкции которого при таком сдвиге является относительно маловероятным.

Рассмотрим Фиг. 1, 1а, 2 и 3. Использование фундаментов с жесткой и замкнутой или заполненной конфигурацией в сочетании с легким бетоном и использование легких строительных материалов в возводимых на них зданиях имеет целью обеспечение конструкции, плавающей в грунте при его разжижении. Отлитое центробежной формовкой здание, рассчитанное на возведение на таком фундаменте, по сути, является более легким, чем при других способах строительства. В настоящем изобретении предложен фундамент с полностью армированной нижней поверхностью, отделенной от полностью армированной верхней поверхности торцевыми балками или ребрами из железобетона. Прочный фундамент опирается на нижележащий слой почвы, который может стать неустойчивым. Один из вариантов рассчитан на здание, отлитое центробежной формовкой из одной или нескольких пластмасс. Отлитые круглые профили стен с потолком и полом могут разрезаться пополам и разделяться плоскими секциями с целью удлинения конструкции. Это показано на Фиг. 1, где приблизительно круглые торцевые или круговые стены или рандбалки 101 и 102 структуры 100 фундамента необязательно разделены прямоугольной частью 103.

Структуру фундамента пересекают промежуточные внутренние стены 105, 105а и 106. Они повышают прочность структуры отчасти за счет того, что помогают торцевым стенам 101, 102, 101а, 102а обеспечивать пространство 203 внутри. Пунктирными линиями на Фиг. 1 и 1а и позицией 301 на Фиг. 3 обозначены стальные стержни. На Фиг. 1 также показан участок стальной сетки 104, которая подробно проиллюстрирована на Фиг. 3 (позиции 104 и 104а). Как показано на Фиг. 2 и 3, фундамент содержит широкую жесткую нижнюю поверхность 202 и широкую жесткую верхнюю поверхность 201, расположенную над нижней поверхностью. Поверхности разделены зазором или пространством 203а, 203b, 203 с, окруженным и перекрытым жесткими ребрами 105, 106 и рандбалкой 101 и 102. Согласно одному из неограничивающих примеров высота зазора или пространства составляет 220 мм. На Фиг. 1а показан вид сверху другого варианта конструкции 100а с прямоугольными рандбалками 101а, 102а, рассчитанными на традиционное здание. В качестве одного из вариантов вместо круглого профиля на каждом торце может быть предусмотрен многоугольник, такой как состоящий из двух половин восьмиугольник. Эти конструкции может быть легче сооружать с использованием деревянной опалубки, а также имеющихся на месте средств гибки арматурных стержней.

В следующем далее описании подразумевается сооружение на месте, хотя в равной степени возможно предварительное заводское изготовление. Покрывают всю площадь широкой жесткой нижней поверхности стальной сеткой, в частности, листом "стандартного типа 665" с квадратными ячейками из стержней диаметром 5,3 мм, приваренных 150-мм центрам, и заливают бетоном на глубину предпочтительно 100 мм согласно соответствующим правилам. Чтобы приподнять стальную сетку и удерживать ее по меньшей мере на минимальном расстоянии над нижележащим слоем почвы и при необходимости внутри бетона, используются фиксаторы 303 типа "барного стула" или аналогичные приспособления. Помещают стальные арматурные стержни, обычно имеющие диаметр 15 мм согласно правилам, внутри круговых стен и внутренних ребер, которые служат средством разделения пространства. Поскольку заливка происходит по всему основанию, вероятно, что до заливки и вскоре после нее для горизонтальных балок потребуется опора с помощью опорных средств, которые выступают из нижележащего слоя почвы, как хорошо известно из техники. Могут быть проложены каналы и распределительные трубопроводы.

Через стальную сетку пропускают несколько стяжек 302 открытыми концами вверх, и затем стягивают ими пеноблоки 203а, например, из пенополистирола "геотехнического" типа с теплоизоляционными свойствами поверх залитой нижней поверхности. Поскольку блоки (или емкости, смотри далее) имеют тенденцию всплывать во влажном бетоне до его застывания, их следует фиксировать на месте. Маловероятно, что блоки могут быть установлены на месте, пока на нижнюю поверхность не будет залит бетон, отделан или перемешан и проверена его целостность. Предпочтительная высота блоков и ребер зависит от расчетов оптимальных характеристик или местных правил, но может составлять 220 мм, в результате чего общая высота готового фундамента составляет 420-500 мм.

После заливки внешних (круговых) стен и внутренних стен вокруг пеноблоков на них может быть установлена образующий верхнюю поверхность слой стальной сетки 104а и закреплен на блоках с помощью дополнительных "барных стульев" или аналогичных фиксаторов. Затем заливают широкую верхнюю поверхность железобетона 201 бетоном, перемешивают и отделывают его до приемлемой точности. Желательно, чтобы весь бетон заливался практически одновременно, чтобы он образовывал единую бетонную массу фундамента. Следует предусмотреть меры с тем, чтобы усадка вследствие выдержки бетона не вызывала, например, его расслоение по границам между отдельными слоями, что снижает его прочность или создает пути для доступа воды, вызывающей коррозию. С учетом неизбежной усадки и возможного растрескивания размер цельнолитых деталей не должен быть слишком большим. Ребра, рандбалка, нижняя поверхность и верхняя поверхность из нормального или легкого бетона обладают собственным сопротивлением сжатию и прочностью на разрыв за счет работающих на растяжение элементов (стальных стержней 301, сетки 104).

С целью формирования внутренних емкостей, таких как емкости для воды или других жидкостей (смотри далее) после выдержки бетона "геотехнический" вспененный материал 190 может быть растворен растворителем, или более предпочтительно металлическую или пластмассовую емкость внедряют в структуру фундамента при заливке бетона.

При заводской сборке такие операции, как резка, гибка и вязка арматурной стали, установка пеноблоков на место и заливка бетона, могут выполняться значительно быстрее и проще за счет использования оснастки и соответствующих станков, а также метода поточной сборки. Этому способствует принятие стандарта на формируемые строительные модульные или по меньшей мере небольшой ассортимент модулей. Фундаментные плиты остаются под заводским контролем и сохраняются влажными на протяжении по меньшей мере одной или двух первых недель выдержки бетона, чтобы гарантировать их прочность и не задерживать работу на месте на время выдержки. Должны соблюдаться применимые строительные нормы и правила, а, если ими не предусмотрено возведение легкого здания, при необходимости могут применяться стандартные нормы и правила. Как и в случае обычных ребристых сплошных конструкций, целесообразно обеспечивать их достаточную прочность, чтобы заполненное пространство выдерживало нагрузку по меньшей мере колеса движущегося по затвердевшему фундаменту легкого грузового автомобиля.

В изобретении предусмотрен подъем и транспортировка фундамент с помощью применимого подъемного оборудования, и с этой целью арматура может быть необязательно снабжена применимыми внешними соединениями, такими как соединения 108. Предпочтительное внешнее соединение представляет собой, например, два отрезка необязательно нержавеющей стали или стального троса или оцинкованной стальной полосы, один из которых проходит горизонтально вдоль каждой внутренней разделительной стены, при этом на конце каждого отрезка находится кольцо. Кран может поднять фундамент за четыре кольца, чтобы, например, полностью демонтировать фундамент (и пластмассовое здание на нем), если его обитатель занимал здание на временной основе, например, в качестве убежища. В другом случае фундамент временно поднимают, чтобы повторно уложить нижележащий слой почвы под ним, например, путем добавления металла повышенной прочности на случай дальнейшего оседания нижележащего слоя почвы, а затем возвращают на место теперь выровненный фундамент со зданием на нем. Для этого требуется соответствующий выбор типа и количества материалов и подготовка на месте, как это известно специалистам в данной области техники, с учетом возможных местных сдвигов почвенного слоя по какой-либо причине. Например, укладывают и уплотняют нижележащий слой почвы слоем металла повышенной прочности на глубину, возможно, 500 мм. На Фиг. 2 показан участок слоя, обозначенный позицией 204. Эта толщина должна выдерживать катастрофическую потерю прочности почвы и обеспечивает основание для повторной укладки фундамента при необходимости. Этот нижележащий слой почвы предпочтительно покрывают листом полиэтилена в качестве гидроизоляции. В отличие от ребер известного из техники ребристого сплошного фундамента, плоское основание этого фундамент не может проваливаться в нижележащий слой почвы. В случае сильного горизонтального сейсмического толчка этом фундамент может плавно перемещаться по поверхности нижележащего слоя почвы, но не будет зарываться в него.

Если жилой дом состоит из нескольких отлитых центробежной формовкой блоков, каждый из них может быть установлен на отдельном жестком фундаменте, и между ними может использоваться гибкое водонепроницаемое соединение, являющееся частью соединяющего их коридора. Затем каждый фундамент может быть отвержден по отдельности, при этом его прочность в пересчете на заданное количество материала является более высокой, чем у единого фундамента большего размера. Каждый фундамент может повторно укладываться с минимальными разрушениями, если рассогласование двух фундаментов становится слишком большим.

В случае ожидаемых по какой-либо причине сдвигов почвенного слоя все трубы и кабели, заделанные в фундамент, могут быть доведены до точки подвода на стене здания и подсоединены предпочтительно гибкими соединениями к внешним коммуникациям, в результате чего не происходит их разрыв и последующая утечка, и вся конструкция может быть транспортирована в другое место и подсоединена там к внешним коммуникациям. Такие коммуникации включают водопровод, канализацию, отвод ливневой водой, электроснабжение, кабели, телефонную связь и газоснабжение. Сточные воды могут откачиваться, или может использоваться туалет вне дома. В точке подвода также необязательно установлено измерительное средство, такое как счетчик воды или электроэнергии. В некоторых случаях все коммуникации в здании могут обеспечиваться кабельной сетью или системой труб, проложенной над фундаментом или вне фундамента.

Поскольку широкая жесткая нижняя поверхность и широкая жесткая верхняя поверхность разделены зазором или пространством, которое ограничено жестким разделительным средством, прочность всей конструкции рассчитана, как если бы она являлась балкой. В этих расчетах предполагается, что стандартная ребристая сплошная конструкция модифицирована путем добавления второй поверхности, соприкасающейся с нижележащим слоем почвы, под верхним плоским листом или поверхностью из бетона толщиной 100 мм, содержащего обычную предварительно напряженную арматуру, а именно, один лист арматурной сетки 665, разделенный вертикальными бетонным ребрами высотой 220 мм и шириной 100 мм, при этом вдоль каждого ребра вблизи верхней сетки и вблизи нижней сетки 665 проходит по одному стержню HD12, который является часть нижнего листа или поверхности 202 также из бетона толщиной 100 мм. Ребра отстоят друг от друга на расстояние 1100 мм. Расчеты показывают, следующее.

1. Прочность фундаментов составляет 23,3 кНм, что в 1,95 раза выше при положительном изгибающем моменте и в 5,7 раза выше при отрицательном изгибающем моменте (как в случае вспучивания грунта), чем у стандартных ребристых сплошных фундаментов, прочность которых составляет 11,96 кНм при положительном изгибающем моменте и 4,10 кНм при отрицательном изгибающем моменте.

2. Прочность рандбалки (по окружности конструкции) превышает прочность стандартной ребристой сплошной конструкции в 2,9 раза при положительном изгибающем моменте и в 2,55 раза при отрицательном изгибающем моменте (при вспучивании грунта).

3. Жесткость ребристого участка в 5,05 раза выше, чем у традиционных ребристых сплошных фундаментов. Соответственно, наблюдаемые прогибы составляют всего 20% прогибов традиционных ребристых сплошных конструкций.

4. Жесткость рандбалки в 3,1 раза выше, чем у традиционного ребристого сплошного фундамента. Прогибы составляют 32% или менее прогибов традиционных ребристых сплошных конструкций.

Пример 2

В этом примере описан литой пластмассовый фундамент, имеющий конструкцию, аналогичную конструкции согласно Примеру 1: широкую верхнюю поверхность, широкую нижнюю поверхность, которые разделены круговыми стенами и внутренними ребрами для придания значительно большей прочности, чем у существующих фундаментов. В прошлом некоторые отлитые центробежной формовкой здания вообще не имели напольной конструкции. В этом примере фундамент предпочтительно изготавливается из одной или нескольких частей аналогичным методом центробежной формовки из термопластичных пластмасс в центробежной пресс-форме, нагреваемой извне. Поскольку пластмасса имеет собственную прочность на разрыв, обычно не требуется внедрять в нее предварительно напряженную арматуру.

На Фиг. 4 показан вертикальный разрез отлитого центробежной формовкой здания 400 согласно предыдущим патентным заявкам, которое крепежом 410 прикреплено к фундаменту 401 согласно настоящему изобретению, содержащему одно или несколько встроенных пространств, которые могут служить емкостями 402, 403, 404. Емкости могут использоваться для хранения любой жидкости, совместимой со стенками емкости, такой как вода 404. В качестве примера предусмотрен кран 404а. Может требоваться всасывающий насос. В некоторых случаях вода служит сохраняющей тепло средой для уменьшения перепадов между ночной и дневной температурами. Может быть полезным добавление антифриза. В этом примере показано, что в качестве другого варианта пространство 403 заполнено твердым, но легким материалом, например, относительно плотным пенополистиролом. Вспененный материал предпочтительно имеет более высокую температуру размягчения или плавления, чем любая температура, достигаемая во время центробежной формовки, хотя в случае бетона температура плавления не имеет значения. Позицией 407 обозначен один из нескольких стержней или труб или других несжимаемых структур, выдерживающих давление на пол здания 400 через пространство 402 и на нижележащий слой почвы под ним.

На Фиг. 5 показан вид сверху фундамента согласно Примеру 2, содержащего три емкости 402, 403, 404 в целом одинаковой формы, совместимой с круглым при виде сверху отлитым центробежной формовкой зданием. При эксплуатации в холодном климате в емкости под полом может содержаться пенистая основа, чтобы содержимое емкости было менее подверженным замерзанию. С этой целью на время помещают пенистую основу на обратную сторону предварительно изготовленной емкости до начала формовки или литья.

Фундаменты могут сооружаться в виде нескольких отдельных модулей 404. При установке любой из модулей может быть соединен с другими модулями на протяжении предпочтительно вертикальных поверхностей применимыми крепежными средствами 405. В качестве альтернативы, весь фундамент может быть сформован за один проход. Доступной емкостью (например, емкостью 404 с краном 404а) необязательно может быть снабжена только часть фундамента. Модулям может быть придана форма полусферы (с обоих концов фундамента) и прямоугольника (один или несколько центральных участков) в соответствии с очертаниями удлиненного отлитого центробежной формовкой здания. Модули могут формоваться в виде секторов окружности, после чего компонуют 6 или 8 секторов, чтобы составить полную окружность. В пресс-форме может иметься один или несколько поперечных вертикальных барьеров. В этом примере зазор или пространство окружено сбоку разделительным средством с жесткой поверхностью, а именно, круговой стеной 406, отделяющей верхнюю поверхность от нижней поверхности. Примерами распорок, передающих направленные вниз силы, служат внутренние стены 406а и внутренние распорки 407 (стержни или трубы), 408 (из гофрированного металла) или 409 (из гнутого металла).

На Фиг. 6 показан перспективный вид по частям снабженной элементами жесткости плоской емкости 402 согласно Примеру 2 с выступами, такими как ряд коротких стержней или труб 407, которые служат вертикальными несущими конструкциями внутри каждой емкости и проходят от ее дна до верха. Эти конструкции через емкость передают нагрузку на верхнюю поверхность нижней поверхности, а затем нижележащему слою почвы. Они уменьшают прогиб верхней поверхности под нагрузкой, такой как давление, создаваемое ногами при ходьбе. Разделительные стены также содержат несущие элементы. На Фиг. 6 также показана необязательная кромка из твердого материала 411, такого как бетон, трамбованная земля, сухой ил, асфальт или другие имеющиеся на месте выпадающие в осадок материалы, необязательно содержащие натянутые тросы или гнутые стержни 412, ограничивающие окружность отлитого центробежной формовкой здания и удерживающие боковые стены фундамента и емкость 410.

На Фиг. 7 показан продольный разрез одного из таких выступов или труб. Следует отметить, что показано, что каждый конец трубы 407 покрыт более толстым слоем формовочного материала 413 из термопластичной пластмассы 310. Покрытие посередине может быть тонким и, возможно, неполным вследствие траектории, по которой перемещаются гранулы в процессе центробежной формовки. Новый способ формовки предусматривает возможность формовки емкостей, таких как емкость 402, включая внутренние трубы, за одну операцию. До формовки помещают теплопроводящие металлические стержни или трубы (не показанные) внутрь двух половин пресс-формы (не показанной) с множество совмещенных перфораций. Стержни или трубы переносят тепло в количестве, достаточном для прилипания формовочного материала 413 из термопластичной пластмассы к наружной поверхности каждого стержня или трубы внутри пресс-формы. Следует отметить, что показано, что каждый конец трубы 407 покрыт более толстым слоем формовочного материала 413 из термопластичной пластмассы. Покрытие посередине может быть тонким и, возможно, неполным. Было обнаружено, что, если до смыкания пресс-формы поместить над каждым проводящим стержнем расходуемую пластмассовую трубу 414 с такой выбранной температурой размягчения, чтобы он сцеплялась с выбранной термопластичной порошковой пластмассой, но не разрушалась при формовке, гранулы термопластичной пластмассы будут эффективно уплотнять концы трубы даже в случае тонкого или неполного покрытия посередине. Комплект пластмассовых труб 407 выдерживает передаваемое усилие, при этом за счет соединения по меньшей мере в направлении каждого конца каждой расходуемой трубы емкости придается водонепроницаемость. В конце процесс изготовления извлекают каждый теплопроводящий металлический стержень или трубу после разделения металла и пластмассы, и укупоривают верхний конец каждой трубы (пробкой 415) заподлицо с наружной поверхностью. Затем проверяют каждую емкость.

В качестве альтернативы, каждая труба может быть предварительно покрыта слоем формованной термопластичной пластмассы и проверена до помещения внутрь пресс-формы.

В одном из вариантов заделывают физическую емкость из термостойкого материала, выдерживающего по меньшей мере температуру центробежной формовки, в термопластичную пластмассу при изготовлении. Варианты материала стенок емкости включают термореактивные пластмассы, термопластичные пластмассы с высокой температурой размягчения, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ или Майлар®) или металл. Каждая емкость может изготавливаться путем центробежной формовки или сварки листовых материалов, образующих сектора или касательные окружности, а не полный диаметр (до около 5 метров) всего здания.

Варианты и промышленные преимущества

Фундамент согласно настоящему изобретению является легким, но прочным и способным выдерживать изгибающие и скручивающие усилия в большей степени, чем существующие фундаментные плиты.

Этот фундамент оптимален для отлитого центробежной формовкой здания, но его принципы могут применяться шире. Описанные в настоящем изобретении фундаменты и здания могут изготавливаться на заводе, выдерживаться до поставки, перевозиться на грузовиках до места, где подготовлен уплотненный нижележащий слой почвы достаточных размеров, и возводиться людьми почти или вообще без квалификации.

Если сборка фундамента происходит на заводе, на нем одновременно может быть установлено отлитое центробежной формовкой здание, и на строительной площадке остается выполнить очень небольшую работу.

Этот фундамент может подниматься краном или другим подъемным оборудованием, а нижележащий слой почвы может увеличиваться в случае осадки или дальнейшего оседания нижележащего слоя почвы.

Жилища, изготовленные согласно настоящему изобретению, могут демонтироваться по окончании чрезвычайной ситуации, храниться в компактной форме и повторно использоваться при последующей чрезвычайной ситуации.

Наконец, подразумевается, что объем описанного и проиллюстрированного изобретения не ограничен конкретными вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники понимают, что возможны различные модификации, дополнения, известные эквиваленты и замены, не выходящие за пределы объема и существа настоящего изобретения, охарактеризованного в следующей далее формуле изобретения.

Изобретение относится к несущим конструкциям зданий, предпочтительно, зданий из сборных модулей, служащим эффективной опорой указанного здания или зданий на почве или других поверхностях и являющимся относительно устойчивыми к сдвигам почвенного слоя, таким как сдвиги, возникающие в результате сейсмической активности или замерзания. Фундамент здания состоит из одного или нескольких модулей. Модуль или каждый модуль имеет широкую, жесткую, армированную нижнюю поверхность, которая в установленном на месте положении имеет наружную нижнюю сторону и внутреннюю сторону, и на которой одновременно сформованы или отлиты стенки модуля и по меньшей мере одно жесткое разделительное средство, выбранное из группы, включающей периферические балки, внутренние вертикальные выступы и поперечные ребра во всех случаях одинаковой высоты, которая тем самым определяет высоту по меньшей мере одного герметично закрытого замкнутого пространства внутри фундамента. На разделительном средстве одновременно сформована или отлита широкая, жесткая, армированная верхняя поверхность, которая имеет внутреннюю сторону и верхнюю наружную сторону, и указанный модуль или каждый модуль содержит средство соединения с другими модулями и установленными на них зданиями. Технический результат состоит в обеспечении прочности и надежности фундамента при чрезвычайных ситуациях, обеспечении надежности при сдвиговых нагрузках. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Фундамент здания, состоящий из одного или нескольких модулей, отличающийся тем, что модуль или каждый модуль имеет широкую, жесткую, армированную нижнюю поверхность, которая в установленном на месте положении имеет наружную нижнюю сторону и внутреннюю сторону, и на которой одновременно сформованы или отлиты стенки модуля и по меньшей мере одно жесткое разделительное средство, выбранное из группы, включающей периферические балки, внутренние вертикальные выступы и поперечные ребра во всех случаях одинаковой высоты, которая тем самым определяет высоту по меньшей мере одного герметично закрытого замкнутого пространства внутри фундамента, а на разделительном средстве одновременно сформована или отлита широкая, жесткая, армированная верхняя поверхность, которая имеет внутреннюю сторону и верхнюю наружную сторону, и указанный модуль или каждый модуль содержит средство соединения с другими модулями и установленными на них зданиями.

2. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что фундамент состоит из нескольких модулей, наружные стороны которых соединены друг с другом средством крепления с целью увеличения общей площади их поверхности.

3. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые модули снабжены приспособлениями для подъема, которые могут использоваться для подъема фундамента и установленного на нем здания.

4. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что указанное замкнутое пространство или каждое замкнутое пространство образует емкость, и снабжено укупориваемым отверстием, позволяющим заполнять его жидкостью и опорожнять.

5. Модуль фундамента по п. 4, отличающийся тем, что в замкнутом пространстве укупорена предварительно изготовленная емкость.

6. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что указанное замкнутое пространство или каждое замкнутое пространство заполнено инертным вспененным материалом.

7. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что каждый модуль состоит из уложенного бетона, при этом нижняя поверхность, верхняя поверхность и жесткое разделительное средство армированы внутренними продолговатыми металлическими стержнями для придания прочности на разрыв.

8. Модуль фундамента по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая поверхности и по меньшей мере одно жесткое разделительное средство состоят из отлитой центробежной формовкой пластмассы, при этом первая и вторая поверхности и разделительное средство сформованы в виде единого блока.

9. Модуль фундамента по п. 8, отличающийся тем, что пространство или каждое пространство определенной высоты пересекает по меньшей мере один внутренний жесткий элемент, способный в процессе эксплуатации передавать нагрузку от верхней поверхности нижней поверхности.

10. Модуль фундамента по п. 7 или 8, отличающийся тем, что фундамент содержит одну или несколько точек подвода для разъемного подсоединения коммуникаций, выбранных из группы, включающей водопровод, канализацию, отвод ливневой водой, электроснабжение, кабели, телефонную связь и газоснабжение.

11. Способ установки по меньшей мере одной внутренней жесткой балки в отлитый центробежной формовкой модуль фундамента по п. 9, отличающийся тем, что включает стадии:

а) использования пресс-формы, имеющей верхнюю и нижнюю оболочку, при этом в каждой оболочке имеется множество совпадающих отверстий, по одному в положении каждой внутренней жесткой балки,

б) размещения по одному проводящему металлическому стержню большей длины, чем высота готового внутреннего пространства, в каждом отверстии одной из оболочек пресс-формы,

в) размещения трубы из термопластичной пластмассы, имеющей выбранную температуру размягчения для связывания с выбранной порошковой термопластичной пластмассой и длину, равную высоте внутреннего пространства, над каждым проводящим металлическим стержнем внутри пресс-формы,

г) смыкания обеих оболочек пресс-формы таким образом, чтобы проводящие металлические стержни вышли на поверхность через соответствующие отверстия в обеих оболочках,

д) вращения пресс-формы внутри нагретой печи, чтобы сплавить порошковую термопластичную пластмассу над внутренним пространством пресс-формы с термопластичными трубами и сформировать замкнутое пространство внутри пресс-формы, перекрытое множеством закрытых пластмассовых труб, и

е) размыкания пресс-формы после охлаждения, извлечения металлических стержней для повторного использования и извлечения модуля из пресс-формы.