Фундамент здания, сооружения, возводимый на склоне Российский патент 2023 года по МПК E02D27/32 

Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментам зданий и сооружений, возводимых на склоне.

Известны технические решения устройства конструкций фундаментов, применяемых в строительстве зданий и сооружений на склонах. (Механика грунтов, основания и фундаменты: учебник / Леденев, В.В. Несущая способность и деформативность оснований и фундаментов при сложных силовых воздействиях: монография / В.В. Леденев. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. - 324 с; Л.Н. Шутенко, А.Г. Рудь, О.В. Кичаева и др.; под. ред. Л.Н. Шутенко; Харьков, нац. ун-т гор. хоз-ва им. А.Н. Бекетова. - Харьков: ХНУГХ им. А.Н. Бекетова, 2015. - 501 с. ) Недостатком указанных технических решений является высокая материалоемкость, связанная с большим объем земляных работ и стоимостью материалов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фундамент здания, сооружения, возводимый на склоне, описанный в авторском свидетельстве СССР №1561577 E02D 27/34, 1990 г. Фундамент выполнен в виде плоской, жесткой железобетонной решетки из продольных и поперечных лент одинакового сечения, укладываемых на спланированную поверхность наклонного основания склона, и снабжен удерживающей конструкцией в виде ростверка и свай, взаимодействующей с ним в нижней части склона. Продольные балки фундамента стыкуются шарнирно через прокладки с опорной поверхностью ростверка, которая выполнена со скосом по плоскости, перпендикулярной вертикальной плоскости торца крайней фундаментной балки.

Признаками ближайшего аналога, которые совпадают с признаками предложенной полезной модели, является наличие в конструкции фундамента здания, сооружения террасного типа, возводимого на склоне, плоской, жесткой железобетонной решетки из продольных и поперечных лент, укладываемых на спланированную поверхность, и удерживающей конструкции.

Недостатком конструктивного решения, описанного в прототипе, является наличие наклонной опорной площадки удерживающего ростверка, в которую упираются продольные балки фундаментной решетки, полностью воспринимающая сдвиговое усилие от действия вертикальной нагрузки от здания и сооружения, что приводит к появлению на плоскости данной площадки значительного вертикального усилия, создающего дополнительный изгибающий момент. Он вызывает существенное увеличение нагрузки на основание под небольшим опорным участком ростверка и первый ряд свай, что неизбежно приведет к увеличению их трудоемкости и материалоемкости. Кроме того, это явление может уменьшить общую надежность совместной работы системы «основание-фундамент-здание, сооружение».

Задачей полезной модели является усовершенствование конструктивного решения перекрестно-балочного фундамента путем изменения конструкции стыка фундаментных продольных лент и удерживающей конструкции, состоящей в изменении ориентации опорной площадки ростверка с наклонной на вертикальную. В этом случае продольная фундаментная балка стыкующаяся с удерживающей конструкцией будет иметь скос под углом наклона основания α. Это позволит исключить появления дополнительного момента в стыке, а также существенно снизить материалоемкость и трудоемкость и повысить надежность и эффективность работы фундаментов и способствовать стабилизации наклонных оснований склонов. Кроме того, появляется возможность применить специальные закладные детали, позволяющие уменьшить силу трения на контакте.

Поставленная задача решается тем, что в фундаменте здания, сооружения, возводимого на склоне, включающем плоскую, жесткую железобетонную решетку из продольных и поперечных лент, укладываемых на плоско спланированную наклонную поверхность склона, стыкуемые плоскости продольных балок и ростверка имеют следующие ориентации: для ростверка эта плоскость вертикальна, а для продольных лент наклонна и имеет скос под углом наклона основания α. Для уменьшения трения на контакте применяются стыковочные закладные детали, имеющие со стороны удерживающего ростверка соответствующий паз, а со стороны фундаментной балки - выступ.

Существенными признаками, совпадающим с прототипом, являются следующие:

- фундамент выполнен в виде перекрестных балок продольного и поперченного направлений;

- балки фундамента жестко соединены в узлах пересечения;

- фундамент имеет удерживающую конструкцию. Отличительными от прототипа существенными признаками являются:

- опорная площадка удерживающего ростверка имеет вертикальную ориентацию;

- продольные балки фундамента в месте контакта имеют скос, выполненный под углом α наклона основания склона;

- соединение осуществляется при помощи стыковочных закладных деталей с пазами для ростверка и выступами для продольных балок, при монтаже выступ входит в соответствующий паз.

Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Применение технического приема, связанного изменением ориентации стыковочных плоскостей продольных балок фундамента с удерживающим ростверком при использовании специальных закладных деталей, приводит к исключению дополнительного изгибающего момента в ростверке от действия сдвигового усилия от веса здания и сооружения, к снижению контактной силы трения по плоскостям контакта, что уменьшает материалоемкость и трудоемкость фундамента в сравнении с прототипом.

Изменение ориентации плоскостей стыка ростверка и продольных балок позволяет исключить появление дополнительного изгибающего момента, действующего в зоне стыковки и его непосредственное отрицательное влияние не только на ростверк и его сваи первого ряда, но и на фундаментные балки, а также основание под ростверком. При таких условиях возможно превышение в горизонтальном основании под ростверком расчетного сопротивления грунта на сжатие. Кроме того, посредством введения в конструкцию ростверка и балок фундамента стыковочных закладных деталей в зоне контакта практически исключается контактная сила трения, препятствующая свободе вертикальных перемещений продольных балок фундамента в этой зоне, способствуя тем самым более равномерным осадкам наклонных балок и устойчивости склона. Таким образом данные конструктивные и технические решения приводят к уменьшению расхода рабочей арматуры в ростверке и сваях, так как стыковое соединение начинает работать более эффективно на сдвиг и сжатие, что является оптимальным для железобетона.

Изобретение проиллюстрировано графическим материалом, где на фиг. 1 представлен схематичный план фундамента из продольных и поперечных лент с удерживающей конструкцией в виде свайного ростверка, на фиг. 2 представлен разрез 1-1, на фиг. 3 - разрез 2-2, на фиг. 4 - узел А. На фигурах 1, 2 изображены наклонный фундамент, включающий продольные ленты 1 и поперечные ленты 2, диски перекрытий 3 и вертикальные несущие элементы 4, удерживающая конструкция в виде свайного ростверка 5 и спланированная поверхность склона 6; на фигуре 3 изображен стык продольных лент 1 и свайного ростверка 5; на фигуре 4 - стыковочные закладные детали 7 и 8 типа «паз-выступ».

Производство работ по строительству фундамента здания, возводимого на склоне, осуществляется следующим образом. Первоначально выполняются работы по удалению растительного слоя и планировке поверхности 6. Затем в нижней части склона устраивается удерживающая конструкция 5 в виде свайного ростверка со стыковочными закладными деталями 7. Далее на спланированной поверхности 6 наносят разметку расположения лент 2, 3. Устанавливают специальные закладные детали 8 в балках, стыкующихся соответственно со свайным ростверком 5. По разметке производят монолитные работы по устройству продольных 1 и поперечных 2 лент в виде железобетонных балок. Затем производят монолитные работы по устройству дисков перекрытий 3 и вертикальных несущие элементов -колонн 4.

Рассмотрим расчетную схему фундамента на склоне с учетом действующих контактных сил трения. Наклонные фундаментные балки в нижней части склона упираются в удерживающую конструкцию в виде свайного ростверка. Вертикальные сосредоточенные усилия Gi от внешней нагрузки на здание прикладываются в местах пересечения фундаментных лент. В зависимости от угла наклона основания α они раскладываются на две составляющие: силу Fi нормальную к поверхности склона и силу Ni параллельную поверхности склона. При этом горизонтальную сдвиговую составляющую Т вертикальной нагрузки Gi полностью воспринимается удерживающей конструкцией в виде свайного ростверка. При действии внешней нагрузки происходит вертикальное перемещение Si фундамента относительно оси Z, и перемещение δТ вдоль направления склона от действия сдвиговой составляющей силы Gi, вследствие смещения удерживающей конструкции. На фиг. 5 представлена расчетная схема здания на склоне с фундаментами: 1- продольная лента; 5 - удерживающая конструкция в виде свайного ростверка; 6 – спланированная поверхность склона; 9 - эпюра нормальных контактных давлений от собственного веса здания и внешних усилий.

При этом возникает контактная сила трения - сила трения бетона по бетону на контакте фундаментной балки и удерживающей конструкции при их шарнирном сопряжении; она возникает в результате взаимодействия железобетонной балки фундамента и стены удерживающей конструкции при вертикальном перемещении балки вдоль оси Z. Силу трения рекомендуется определять исходя из особенностей взаимодействия фундаментных лент с наклонным основанием и удерживающей конструкцией при учете соответствующих коэффициентов трения по следующей зависимости

где G_i - вертикальная узловая нагрузка, кН; α - угол наклона основания; - коэффициент трения бетона по бетону, принимается равным 0,6.

Основная задача изобретения - это снижение данной силы за счет введения в место контакта металлических закладных. Это позволит уменьшить в два раза коэффициент трения, так как контактные поверхности заменены на металлические и соответственно коэффициент трения металла по металлу будет равен

Устройство обеспечивает уменьшение расхода рабочей арматуры в ростверке и сваях, так как стыковое соединение начинает работать более эффективно на сдвиг и сжатие, что является оптимальным для железобетона.

Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментам зданий и сооружений, возводимых на склоне. Фундамент здания сооружения, возводимый на склоне, включает плоскую жесткую железобетонную решетку из продольных и поперечных лент, укладываемых на плоско спланированную поверхность склона, и удерживающую конструкцию. Удерживающая конструкция выполнена в виде свайного ростверка со стыковочными закладными деталями, продольные и поперечные ленты выполнены в виде железобетонных балок, при этом стыкуемые плоскости продольных железобетонных балок и свайного ростверка имеют соответствующие ориентации: для свайного ростверка эта плоскость вертикальна, а для продольных железобетонных балок наклонна и имеет скос под углом наклона основания α, а также продольные железобетонные балки и свайный ростверк имеют стыковочные закладные детали типа «паз-выступ». Технический результат состоит в обеспечении снижения материалоемкости и трудоемкости, повышении надежности и эффективности работы фундаментов, что способствует стабилизации наклонных оснований склонов, а также уменьшения расхода рабочей арматуры в ростверке и сваях, так как стыковое соединение начинает работать более эффективно на сдвиг и сжатие, что является оптимальным для железобетона. 5 ил.

Фундамент здания сооружения, возводимый на склоне, включающий плоскую жесткую железобетонную решетку из продольных и поперечных лент, укладываемых на плоско спланированную поверхность склона, и удерживающую конструкцию, отличающийся тем, что удерживающая конструкция выполнена в виде свайного ростверка со стыковочными закладными деталями, продольные и поперечные ленты выполнены в виде железобетонных балок, при этом стыкуемые плоскости продольных железобетонных балок и свайного ростверка имеют соответствующие ориентации: для свайного ростверка эта плоскость вертикальна, а для продольных железобетонных балок наклонна и имеет скос под углом наклона основания α, а также продольные железобетонные балки и свайный ростверк имеют стыковочные закладные детали типа «паз-выступ».