УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЫХ СИЛ ТРЕНИЯ И СЦЕПЛЕНИЯ ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГЛУБЛЕННОГО МОНОЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА Российский патент 2024 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности, к инженерным испытаниям при проектировании и строительстве монолитных заглубленных фундаментов, изготавливаемых в грунте без опалубки, например, буронабивные сваи, стена в грунте, щелевые фундаменты и др.

Известна конструкция опытной буронабивной сваи [1], выполненной с возможностью раздельной передачи осевой нагрузки на пяту и боковую поверхность железобетонного ствола, состоящего из наружной железобетонной оболочки с внутренней полостью, ограниченной трубой-опалубкой, и смонтированной через упругую прокладку с опорой на установленный на дне выбуренной скважины штамп, а в полости наружной железобетонной оболочки на всю ее высоту размещен шток, жестко соединенный со штампом с возможностью передачи осевой нагрузки на пяту сваи.

Известно устройство (прототип) [2] для определения суммарной силы трения и сцепления грунта по боковой поверхности подземной части монолитного фундамента, содержащее скважину, изготавливаемый в скважине цилиндрический бетонный образец, грузовую платформу, домкрат с манометром, груз-упор для домкрата; дополнительно содержит металлический опорный диск с диаметром, равным диаметру скважины, жестко скрепленный с металлической трубой, соответствующей по высоте испытываемого образца, и установленные по вертикальной оси внутри скважины с заданным зазором до дна скважины, обусловленным вертикальным перемещением испытываемого образца при его срыве.

Недостатком известных устройств [1, 2] является недостаточная информативность результатов испытаний, так как они не позволяют определять суммарные силы трения и сцепления грунтов раздельно каждого инженерно-геологического элемента, залегающего по боковой поверхности в пределах высоты заглубленного монолитного фундамента. Кроме того, результаты таких испытаний справедливы только для испытанного заглубленного фундамента, например буронабивной сваи, со своей высотой и своим напластованием грунтов в пределах его высоты и не могут быть использованы для фундаментов другой высоты и другим напластованием грунтов.

Техническая задача предлагаемого устройства состоит в повышении информативности результатов определения суммарных сил трения и сцепления грунтов по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента путем обеспечения возможности определения суммарных сил трения и сцепления раздельно для каждого инженерно-геологическою элемента, залегающего в пределах высоты заглубленного монолитного фундамента.

Поставленная задача решается таким образом, что устройство для определения суммарных сил трения и сцепления по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента путем испытания цилиндрических бетонных образцов, характеризующееся тем, что содержит расположенные в скважине телескопически вставленные друг в друга, по меньшей мере, две металлические трубы, снабженные металлическими опорными дисками, жестко скрепленными с закладными деталями и металлическими трубами, все металлические опорные диски кроме нижнего имеют отверстия для подачи бетона в область скважины для изготовления на них цилиндрических испытываемых бетонных образцов, диаметр металлических опорных дисков равен диаметру скважины, а закладные детали выполнены таким образом, что располагаются в изготавливаемых цилиндрических испытываемых бетонных образцах, при этом каждая металлическая труба соответствует по высоте испытываемым бетонным образцам, причем нижний металлический опорный диск, жестко скрепленный с металлической трубой, установлен по вертикальной оси внутри скважины с заданным зазором от дна скважины, обусловленным вертикальным перемещением изготавливаемого испытываемого образца при его срыве, при этом над изготавливаемыми испытываемыми бетонными образцами с зазором на опорах установлена грузовая платформа, предназначенная для размещения груза-упора, а в зазоре между изготавливаемыми испытываемыми образцами и грузовой платформой установлен домкрат с манометром, выполненный с возможностью последовательного создания нагрузок на испытываемые цилиндрические бетонные образцы через телескопически вставленные друг в друга металлические трубы, которые выполнены с возможностью определения сил трения и сцепления по боковой поверхности испытываемых цилиндрических образцов.

Технический результат заключается в повышении информативности определения сил трения и сцепления грунта по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента за счет конструктивного решения устройства, направленного на раздельное определение суммарных сил трения и сцепления всех инженерно-геологических элементов, залегающих в пределах высоты фундамента. Металлическая труба выполнена в виде телескопически вставленных друг в друга металлических труб с металлическими опорными дисками. Опорные диски жестко скреплены с закладными деталями и имеют (кроме нижнего) специальные отверстия для подачи бетона. Такое решение устройства позволяет изготовить цилиндрические бетонные образцы, высоты которых принимаются в соответствии с толщинами различных грунтов, залегающих в пределах высоты монолитного фундамента.

Последовательное нагружение бетонных образцов, начиная с нижнего, производят до срыва каждого образца в отдельности. Нагрузки, при которых происходят срывы каждого образца, равны суммарной силе трения и сцепления по границе бетонного образца и грунта.

Удельные силы трения и сцепления, не зависящие от размеров испытываемых бетонных образцов в скважине, а зависящие от свойств грунтов, залегающих по глубине, определяется выражением:

где N_i - предельная внешняя нагрузка на i-тый бетонный образец;

G_i - собственный вес i-того бетонного образца;

S_i=2πrh_i - площадь боковой поверхности i-того бетонного образца;

r - радиус образца (скважины);

h_i - высота i-того бетонного образца, определяемая в соответствии с напластованием грунтов по высоте заглубленного фундамента.

Изобретение поясняется графическим материалом.

На фиг.1 схематично представлено устройство для определения сил трения и сцепления по боковым поверхностям испытываемых цилиндрических бетонных образцов; фиг.2 - а-а фиг.1; фиг.3 - б-б фиг.1; фиг.4 - с-с фиг.1.

Устройство для определения суммарных сил трения и сцепления грунта по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента содержит расположенные в скважине 1 телескопически вставленные друг в друга металлические трубы 8, 9, 10, снабженные металлическими опорными дисками 5, 6, 7, жестко скрепленными с закладными деталями 11. Все металлические опорные диски кроме нижнего диска 5 имеют отверстия (на рисунке не показаны) для подачи бетона в область скважины для изготовления на них цилиндрических бетонных образцов 2, 3, 4 (бетонных образцов может быть больше или меньше в зависимости от напластования грунтов и глубины заложения заглубленного монолитного фундамента). Над испытываемыми бетонными образцами с зазором на опорах 12 устанавливается грузовая платформа 13, предназначенная для размещения груза-упора 14. В зазор между испытываемыми образцами и грузовой платформой 13 устанавливают домкрат с манометром 15. выполненный с возможностью последовательного создания нагрузок на испытываемые цилиндрические бетонные образцы 2, 3, 4 через телескопически вставленные друг в друга металлические трубы 8, 9, 10, которые выполнены с возможностью определения сил трения и сцепления по боковой поверхности испытываемых цилиндрических образцов 2, 3, 4.

Устройство работает следующим образом.

В разработанную скважину 1 помещаются телескопически вставленные друг в друга металлические трубы 8, 9, 10 с металлическими опорными дисками 5, 6, 7 в сборе на заданную глубину, обусловленную геологическим строением строительной площадки, с учетом зазора до дна скважины, необходимым для вертикального перемещения нижнего цилиндрического образца 2 при его срыве. Бетон вначале подается, например, бетононасосом через отверстия в выше расположенных металлических дисках в область скважины для нижнего образца 2. После заполнения образца 2 отверстие в металлическом диске 6 над нижним образцом закрывается (на рисунке не показано), например, металлической пластиной или фанерой. Затем бетон аналогичным образом последовательно подается в области скважины для следующих выше расположенных образцов 3, 4. При изготовлении испытываемых образцов трубы 8, 9, 10 вначале установки устройства в скважине, жестко крепятся на поверхности грунта, а после заполнения областей скважины 1 для всех образцов бетоном, при наборе им полной прочности, крепления труб 8, 9. 10 последовательно, начиная с 8, снимаются. Испытания образцов 2, 3, 4 осуществляют следующим образом. Вначале к бетонному образцу 2 через металлическую трубу 8 прикладывают нагрузку, постепенно увеличивая до момента срыва образца. Показание манометра определяет суммарную силу трения и сцепления грунта по боковой поверхности бетонного образца 2. Затем к бетонному образцу 3 через металлическую трубу 9 прикладывают нагрузку, постепенно увеличивая до момента срыва образца. Показание манометра определяет суммарную силу трения и сцепления грунта по боковой поверхности бетонного образца 3. Аналогично испытывается и образец 4. При наличии большего числа бетонных образцов испытания осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемое устройство, в сравнении с прототипом, повышает информативность результатов определения сил трения и сцепления грунта по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента путем обеспечения возможности определения сил трения и сцепления отдельно для каждого инженерно-геологического элемента, залегающего в пределах высоты монолитного фундамента. Результаты опытных определений удельных сил трения и сцепления различных разновидностей грунтов предлагаемым устройством могут быть использованы для корректировки табличных значений [3, 4] расчетных сопротивлений грунтов по боковой поверхности, например, буронабивных свай, стена в грунте, щелевых фундаментов и др.

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU №130325 U1 МПК E02D 5/22 (2006/01) от 2012 г.

2. Патент на полезную модель RU №126332 U1 МПК E02D 1/00 (2006/01) от 2012 г.

3. Свод правил. СП 24.13330.2011. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты. М.: 2011. 90 с.

4. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Изд-во АСВ. 2016. 1034 с.

Изобретение относится к строительству, в частности, к инженерным испытаниям при проектировании и строительстве монолитных заглубленных фундаментов, изготавливаемых в грунте без опалубки, например, буронабивные сваи, стена в грунте, щелевые фундаменты и другие. Устройство для определения суммарных сил трения и сцепления по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента путем испытания цилиндрических бетонных образцов. Содержит расположенные в скважине телескопически вставленные друг в друга, по меньшей мере, две металлические трубы, снабженные металлическими опорными дисками, жестко скрепленными с закладными деталями и металлическими трубами. Все металлические опорные диски кроме нижнего имеют отверстия для подачи бетона в область скважины для изготовления на них цилиндрических испытываемых бетонных образцов, диаметр металлических опорных дисков равен диаметру скважины, а закладные детали выполнены таким образом, что располагаются в изготавливаемых цилиндрических испытываемых бетонных образцах. Каждая металлическая труба соответствует по высоте испытываемым бетонным образцам. Нижний металлический опорный диск, жестко скрепленный с металлической трубой, установлен по вертикальной оси внутри скважины с заданным зазором от дна скважины, обусловленным вертикальным перемещением изготавливаемого испытываемого образца при его срыве. Над изготавливаемыми испытываемыми бетонными образцами с зазором на опорах установлена грузовая платформа, предназначенная для размещения груза-упора, а в зазоре между изготавливаемыми испытываемыми образцами и грузовой платформой установлен домкрат с манометром, выполненный с возможностью последовательного создания нагрузок на испытываемые цилиндрические бетонные образцы через телескопически вставленные друг в друга металлические трубы, которые выполнены с возможностью определения сил трения и сцепления по боковой поверхности испытываемых цилиндрических образцов. Технический результат заключается в повышении информативности определения сил трения и сцепления грунта по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента за счет конструктивного решения устройства, направленного на раздельное определение суммарных сил трения и сцепления всех инженерно-геологических элементов, залегающих в пределах высоты монолитного фундамента. 4 ил.

Устройство для определения суммарных сил трения и сцепления по боковой поверхности заглубленного монолитного фундамента путем испытания цилиндрических бетонных образцов, характеризующееся тем, что содержит расположенные в скважине телескопически вставленные друг в друга, по меньшей мере, две металлические трубы, снабженные металлическими опорными дисками, жестко скрепленными с закладными деталями и металлическими трубами, все металлические опорные диски кроме нижнего имеют отверстия для подачи бетона в область скважины для изготовления на них цилиндрических испытываемых бетонных образцов, диаметр металлических опорных дисков равен диаметру скважины, а закладные детали выполнены таким образом, что располагаются в изготавливаемых цилиндрических испытываемых бетонных образцах, при этом каждая металлическая труба соответствует по высоте испытываемым бетонным образцам, причем нижний металлический опорный диск, жестко скрепленный с металлической трубой, установлен по вертикальной оси внутри скважины с заданным зазором от дна скважины, обусловленным вертикальным перемещением изготавливаемого испытываемого образца при его срыве, при этом над изготавливаемыми испытываемыми бетонными образцами с зазором на опорах установлена грузовая платформа, предназначенная для размещения груза-упора, а в зазоре между изготавливаемыми испытываемыми образцами и грузовой платформой установлен домкрат с манометром, выполненный с возможностью последовательного создания нагрузок на испытываемые цилиндрические бетонные образцы через телескопически вставленные друг в друга металлические трубы, которые выполнены с возможностью определения сил трения и сцепления по боковой поверхности испытываемых цилиндрических образцов.