Устройство надсвайного узла, свайный фундамент и способ его сборки Российский патент 2025 года по МПК E02D27/14 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов со сборными ростверками для малоэтажного гражданского строительства, а также к способу изготовления таких фундаментов.

Устройство фундаментов на сваях широко применяется в промышленном, гражданском и жилищном строительстве. В последнее время сваи во многих случаях вытесняют другие виды фундаментов. Превосходство свай обусловлено рядом их достоинств. В жилищном строительстве зачастую даже при грунтах, допускающих использование обычных неглубоких фундаментов, применяют короткие (3-6 м) забивные железобетонные сваи заводского изготовления.

Свайные фундаменты во многих случаях способны обеспечить рациональное проектное решение. Они позволяют избежать больших и неравномерных осадок основания посредством прорезания верхнего слабого слоя грунта сваями с опиранием их на нижерасположенный более прочный грунт. Применение свай позволяет исключить вовсе или значительно сократить объем земляных работ по рытью котлованов для устройства фундаментов и обратной засыпке их, уплотнению грунта, а также избавиться от необходимости производить водопонижение в насыщенных водой грунтах.

Свайные фундаменты состоят из свай и ростверков. Ростверки связывают сваи в одно целое, равномерно распределяют между ними нагрузку и уменьшают возможные горизонтальные перемещения верхних концов свай. Железобетонные ростверки могут быть, как монолитными, так и сборными.

Из уровня техники, а именно из патента Российской Федерации на полезную модель 202186, известно устройство балки ростверка из железобетона, которая имеет на нижней стороне не менее трех сужающихся к верху углублений, предназначенных для размещения в каждом из них верхней части соответствующей сваи фундамента, при этом верх каждого из упомянутых углублений утончен с формированием мембраны, предназначенной для пробивания отверстия над размещенной в данном углублении сваей. С использованием данных ростверков и свай может быть заложен необходимый фундамент. Узлы соединения ростверка и сваи бетонируются через пробитое отверстие.

Данное техническое решение является наиболее близким по своей технической сути и задаче с предлагаемым техническим решением. Однако, оно имеет существенные недостатки, а именно сложности, возникающие при обеспечении прямолинейности ленточного ростверка при случайных отклонениях сваи в плане от проектного расположения. А в ряде случаев углубления в ростверке попросту не будут попадать на оголовки свай.

Кроме того, при погружении свай в грунт часто превышаются нормативные допуски отклонения по высоте фактических отметок их оголовков, что может привести к передаче нагрузки от ростверка на сваю через бетон омоноличивания. В этом случае снижается надежность работы узла соединения рандбалки со сваей.

Также данное техническое решение требует увеличенной ширины ростверка. Так, например, для свай размером 300×300 мм требуемая ширина ростверка составляет не менее 500 мм, так как свес (расстояние от грани ростверка до ближайшей грани сваи) должен быть не менее 100 мм, а для устройства сужающихся углублений в ростверке требуется не менее 300 мм размера. Такой ростверк слишком габаритен для малоэтажного строительства, кроме того, его изготовление требует большого объема бетона и арматуры, что является экономически невыгодным.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, это расширение арсенала технических средств с устранением недостатков прототипа, в том числе получение конструкций фундаментов, позволяющих производить их устройство быстро и качественно.

Технический результат заключается в том, что предлагаемая конструкция узла сопряжения сваи с рандбалкой позволяет создать свайный фундамент с надежной фиксацией рандбалок на сваях и в то же время предоставляет возможности исправления дефектов, связанных со случайным отклонением сваи от проектного расположения, благодаря допустимым перемещениям сопрягаемых рандбалок.

Также технический результат состоит в сокращении временных и трудозатрат на устройство фундамента для малоэтажных строений, а также удешевлении конструкции за счет экономии материала для его изготовления.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет разработки конструкции надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и по меньшей мере двух рандбалок для формирования ростверка, при этом каждая рандбалка ростверка в местах сопряжения с примыкающими смежными рандбалками снабжена закладной армирующей петлей, выполненной с возможностью пропуска сквозь нее выступающей арматуры сваи для последующего скрепления узла соединения сваи и рандбалок бетоном омоноличивания. После затвердения бетона омоноличивания создается, так называемая, железобетонная шпонка, предотвращающая возможные смещения рандбалок при эксплуатации фундамента.

Железобетонная свая, предварительно изготовленная на производстве в приемлемых температурных условиях, выполняется с наличием арматурного каркаса. Сваи размещаются в грунте любым доступным способом, например, забиваются в грунт сваебойной машиной на определенную глубину. В частном варианте исполнения сваи изготавливаются цельными сплошного сечения, и для их монтажа в узле требуется разбитие (распушение) оголовка сваи с высвобождением арматуры. Однако объем заявляемого изобретения не исключает непосредственного изготовления сваи с выпусками арматуры, или иное закрепление выступающей части арматуры на свае.

Для возможности пропуска арматуры сваи сквозь закладные петли рандбалок, первая может собираться в пучок, если в этом есть необходимость.

Дополнительно для обеспечения надежной опоры рандбалок свая может быть снабжена опорным столиком, арматура которого перед его бетонированием связывается с арматурным каркасом сваи.

Также на оголовке сваи может быть устроена малая консоль, предназначенная для сохранения прямолинейности ростверка в случае увода сваи в сторону перпендикулярно оси ряда, а также для обеспечения достаточной опоры рандбалок в случае большого отклонения сваи от проектного расположения вдоль оси ряда. Также малая консоль в ряде случаев может облегчить условия сопряжения рандбалок в угловых, Т-образных и крестообразных узлах, если ее применение будет целесообразным.

Рандбалки также предварительно изготавливаются в заводских условиях. Каждая рандбалка, помимо арматурного каркаса, с торцевых сторон снабжена двумя закладными выступающими петлями, выполненными из армирующих материалов, например, металла. Сами торцы рандбалок выполнены с соответствующими вырезами, позволяющими при монтаже над сваей сформировать пустое пространство, в котором разместится арматура надсвайного узла, состоящая из арматуры сваи и закладных петель рандбалок. Пустое пространство, сформированное над сваей, может представлять собой любую объемную фигуру, например, призму, цилиндр и т.д., в зависимости от предпочтений и технологических возможностей производства.

Фундамент, который может быть создан путем использования вышеописанных узлов, может содержать как минимум три сваи и две рандбалки ростверка. Однако предложенная конструкция может быть реализована и на фундаментах с неограниченным количеством свай и рандбалок, при этом узлы соединения свай с рандбалками могут содержать от двух до четырех рандбалок.

При соединении сваи с двумя рандбалками формируется прямолинейное или угловое соединение. При соединении сваи с тремя рандбалками формируется Т-образная конструкция, а при соединении сваи с четырьмя рандбалками формируется крестообразный узел. Т-образную конструкцию можно «искривить» при устройстве фундамента под эркер (внутренний угол может быть как больше 90 градусов, так и меньше).

Все виды данных узлов могут быть одновременно использованы при создании одного фундамента заданной геометрии.

Предпочтительно разработать проект фундамента заранее, чтобы определиться с количеством каждого типа узлов соединения балок и сваи, и соответственно заранее изготовить балки с подходящими по конструкции для того или иного узла торцевыми сторонами.

Указанная конструкция надсвайного узла может применяться как на забивных (висячих) сваях, так и на сваях-стойках.

Заявленные технические решения в частных вариантах выполнения без ограничения объема заявленных притязаний продемонстрированы на перечисленных ниже рисунках.

Фиг. 1 - общий вид углового надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и двух рандбалок, в состоянии готовом к сборке.

Фиг. 1А - укрупненный вид узла А фиг. 1.

Фиг. 2 - вид сверху углового надсвайного узла фундамента фиг. 1.

Фиг. 2А - укрупненный вид узла С фиг. 2.

Фиг. 3 - общий вид надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и двух рандбалок, в собранном состоянии.

Фиг. 3А - укрупненный вид узла В фиг. 3.

Фиг. 4 - общий вид надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и трех рандбалок, в собранном состоянии.

Фиг. 4А - укрупненный вид узла D фиг. 4.

Фиг. 4Б - вид спереди надсвайного узла фундамента фиг. 4.

Фиг. 5 - вид сверху надсвайного узла фундамента фиг. 4.

Фиг. 5А - укрупненный вид узла Е фиг. 5,

Фиг. 6 - общий вид надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и четырех рандбалок, в состоянии готовом к сборке.

Фиг. 6А - укрупненный вид узла F фиг. 6.

Фиг. 7 - общий вид надсвайного узла фундамента, состоящего из одной железобетонной сваи и четырех рандбалок, в собранном состоянии.

Фиг. 7А - укрупненный вид узла G фиг. 7.

Фиг. 8 - вид сверху надсвайного узла фундамента фиг. 7.

Фиг. 8 А - укрупненный вид узла Н фиг. 8.

Фиг. 9 - укрупненный вид сваи с разбитым оголовком и опорным столиком.

Фиг. 10 - общий вид надсвайного узла фундамента с малой консолью.

Фиг. 10А - укрупненный вид узла J фиг. 10.

Фиг. 10Б - вид спереди надсвайного узла с малой консолью фиг. 10.

Фиг. 11 - общий вид готового замкнутого фундамента.

Фиг. 12 - общий вид монтажа с удлиненной рандбалкой.

Фиг. 12А - укрупненный вид узла К фиг. 12.

Фиг. 12Б - укрупненный вид узла L фиг. 12.

На представленных фигурах проиллюстрированы конструкции надсвайного узла фундамента, состоящие из железобетонных сваи 1 и рандбалок 2 для формирования ростверка. Рандбалка в местах сопряжения с примыкающими смежными рандбалками снабжена закладной армирующей петлей 3, выполненной с возможностью пропуска сквозь нее выступающей арматуры 4 сваи 1.

На фиг. 1 и 1А проиллюстрирован узел с двумя рандбалками 2 в состоянии готовом к сборке узла. На фиг. 1А видно, что каждый из торцов 5 и 6, сопрягаемых рандбалок содержит вырезы для формирования пустого пространства соответствующей формы для обеспечения процесса омоноличивания бетоном, по завершении которого образуется железобетонная шпонка, скрепляющая смежные рандбалки 2 со сваей 1.

На фиг. 2, 2А, 3 и 3А проиллюстрирован тот же узел с двумя рандбалками 2, но уже в собранном состоянии. На фиг.3А проиллюстрировано, как арматура 4 сваи пропущена сквозь закладные армирующие петли 3 рандбалок 2. Фиг. 2А и ЗА демонстрируют формирование пустого пространства 7, в котором размещена арматура, состоящая из арматуры 4 сваи и закладных петель 3 рандбалок 2. Пустое пространство в дальнейшем бетонируется.

На фиг. 4, 4А, 4Б, 5 и 5А проиллюстрирован узел с тремя рандбалками 2, формирующий Т-образное соединение рандбалок. Свая 1 в данном узле выполнена с опорным столиком 8. На фиг. 5А видно, что каждый из торцов сопрягаемых рандбалок содержит вырезы, позволяющие формировать пустое пространство 7 для размещения арматуры, как описано выше.

На фигурах 6 и 6А проиллюстрирован узел с четырьмя рандбалками 2, в состоянии готовом к сборке узла. На фиг. 6А продемонстрировано, что каждый из торцов сопрягаемых рандбалок 2 выполнен с вырезами соответствующей формы 9 с целью формирования пустого пространства, предназначенного для заполнения его бетоном омоноличивания.

В приведенном примере все четыре сопрягаемые рандбалки 2 имеют одинаковые вырезы и, соответственно, единую форму 9 торца, однако, конструктор не ограничен данной формой при соединении четырех рандбалок. Главное - разместить четыре рандбалки с образованием между ними пустого пространства 7 для размещения арматуры надсвайного узла.

На фиг. 7, 7А, 8 и 8А проиллюстрирован тот же узел с четырьмя рандбалками 2 в собранном состоянии. На фиг. 8А проиллюстрировано, как арматура 4 сваи 1 пропущена сквозь закладные армирующие петли 3 рандбалок 2. Фиг. 7А и 8А демонстрируют формирование пустого пространства 7, в котором размещена арматура, состоящая из арматуры 4 сваи 1 и закладных петель 3 рандбалок 2. Пустое пространство в дальнейшем бетонируется.

На фиг. 9 проиллюстрирована верхняя часть сваи 1, содержащая опорный столик 8 и арматуру 4. Оголовок сваи либо был предварительно разбит (распушен), либо свая изначально изготовлена без него.

На фиг. 10, 10А и 10Б проиллюстрирована возможность реализации устройства в верхней части сваи 1 малой консоли 10, предназначенной для исправления дефекта отклонения от оси, превышающего допустимые нормы, при забивке сваи. Известно, что допустимым считается отклонение сваи перпендикулярно оси ±0,2d (d - размер стороны сваи). Для сваи 200×200 мм допустимое отклонение 5 составляет ±40 мм. При этом допустимое отклонение сваи вдоль оси составляет ±0,3 d.

На фиг. 10Б проиллюстрировано устройство в верхней части сваи 1 малой консоли 10, позволяющей сохранить прямолинейность ростверка в случае увода сваи поперек оси ряда, допустим, на δ=70 мм. Тем самым обеспечивается включение в работу дефектной сваи 1 и исключается необходимость забивки новой.

На фиг. 11 изображен частный вариант исполнения готового фундамента для малоэтажного строительства, состоящий из множества свай 1 с опорными столиками 8 и рандбалок 2. Часть рандбалок (рядовых) размещена последовательно друг за другом, другая часть (угловые) формируют угловое соединение, также присутствуют и такие узлы, которые представляют собой Т-образное соединение рандбалок.

На фиг. 12, 12А и 12 Б изображен частный вариант исполнения, в котором используется удлиненная рандбалка, смонтированная на трех сваях. В срединной части рандбалки 2 выполнено отверстие 11, в которое заходят закладные петли для пропуска арматуры 4 центральной сваи 1. Порядок монтажа такой же, как и у рандбалок, предназначенных для размещения на двух сваях.

Сборку каждого из узлов, а соответственно и всего будущего фундамента в целом начинают с размещения и закрепления любым доступным способом сваи 1. Если арматура 4 сваи 1 не была предварительно оголена, то оголовок сваи разбивают (распушают). При необходимости арматуру 4 скрепляют в пучок. Рандбалки 2 последовательно укладывают на сваю, пропуская арматуру 4 сваи 1 сквозь закладные армирующие петли 3 рандбалок 2. Количество рандбалок и тип их соединения для каждого узла определяется заранее. Образованное между сваей 1 и рандбалками 2 пустое пространство 7 с размещенной внутри него арматурой 4 и петлями 3, бетонируется. Узел и фундамент далее готовы к эксплуатации.

Такой способ получения надсвайного узла фундамента с одной стороны прост и нетрудозатратен, однако, позволяет получить очень надежное соединение сваи с рандбалками, отличающее их от известных до сих пор вариантов надсвайных узлов.

Необходимо констатировать, что широкое применение свайных фундаментов требует не только максимальной индустриализации работ по их устройству, но одновременно и обеспечения высокой точности забивки свай. Как показывают проведенные исследования, около 5-6% свай в силу ряда причин имеют отклонения от проектного расположения. Поэтому параллельно необходимо решать задачи по исправлению дефектов забивки. Заявляемый вид фундамента в полной мере соответствует этому требованию.

Возможно, уместнее было бы говорить не об исправлении дефектов, а о способности предложенной конструкции к адаптации процесса фиксации узла к изменившимся условиям устройства ростверка.

Заявляемый вид фундамента позволяет в рамках поставленной задачи унифицировать состав комплектующих, удешевить их производство, сократить сроки возведения объекта, расширить специализацию и кооперирование. В подтверждение сказанного, следует отметить, что данный вид фундамента и способ устройства надсвайного узла прошли тестирование при закладке фундаментов в частном домостроении и показали свою востребованность и эффективность, а также оптимальное соотношение параметров цена/качество.

Мелкосерийное производство свай и рандбалок налажено в рамках одного профильного предприятия.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов со сборными ростверками для малоэтажного гражданского строительства, а также к способу изготовления таких фундаментов. Надсвайный узел фундамента состоит из одной железобетонной сваи и по меньшей мере двух рандбалок для формирования ростверка. Каждая рандбалка в местах сопряжения с примыкающими смежными рандбалками снабжена закладной армирующей петлей, выполненной с возможностью пропуска сквозь нее выступающей арматуры сваи для последующего скрепления узла соединения сваи и рандбалок бетоном омоноличивания. Технический результат состоит в обеспечении создания свайного фундамента с надежной фиксацией рандбалок на сваях, возможности исправления дефектов, связанных со случайным отклонением сваи от проектного расположения, благодаря допустимым перемещениям сопрягаемых рандбалок, сокращении временных и трудозатрат на устройство фундамента для малоэтажных строений, удешевлении конструкции за счет экономии материала для его изготовления. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Надсвайный узел фундамента, состоящий из одной железобетонной сваи и по меньшей мере двух рандбалок для формирования ростверка, при этом каждая рандбалка в местах сопряжения с примыкающими смежными рандбалками снабжена закладной армирующей петлей, выполненной с возможностью пропуска сквозь нее выступающей арматуры сваи для последующего скрепления узла соединения сваи и рандбалок бетоном омоноличивания.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что фундаментная железобетонная свая выполнена с возможностью разбития ее оголовка с высвобождением арматуры.

3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что выступающая арматура сваи выполнена с возможностью ее сбора в пучок.

4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно свая снабжена опорным столиком, арматура которого связана с арматурным каркасом сваи.

5. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно оголовок сваи выполнен с устроенной на нем консолью, арматура которой связана с арматурным каркасом сваи.

6. Узел по п. 1, отличающийся тем, что рандбалки снабжены торцевыми вырезами, формирующими при монтаже рандбалок пустое пространство, в котором размещается арматура надсвайного узла, состоящая из выступающей арматуры сваи и закладных петель рандбалок, и которое предназначено для формирования железобетонной шпонки, сформированной в результате заполнения его бетоном омоноличивания.

7. Узел по п. 6, отличающийся тем, что пустое пространство, сформированное над сваей, представляет собой объемную фигуру, выбранную из призмы, цилиндра, куба.

8. Узел по п. 6, отличающийся тем, что соединение сваи с двумя рандбалками выполнено с возможностью формирования прямолинейного соединения рандбалок.

9. Узел по п. 6, отличающийся тем, что соединение сваи с двумя рандбалками выполнено с возможностью формирования углового соединения рандбалок.

10. Узел по п. 6, отличающийся тем, что соединение сваи с четырьмя рандбалками выполнено с возможностью формирования крестообразного соединения рандбалок.

11. Фундамент, состоящий как минимум из трех свай и двух рандбалок ростверка и содержащий по меньшей мере один узел по п. 1, при этом каждая рандбалка ростверка в местах сопряжения с примыкающими смежными рандбалками снабжена закладной армирующей петлей, сквозь которую пропущена выступающая арматура сваи для скрепления узла соединения сваи и рандбалок железобетонной шпонкой, сформированной в результате заполнения пустого пространства в надсвайном узле бетоном омоноличивания.

12. Способ устройства надсвайного узла фундамента по п. 1, состоящий в распушении оголовка сваи, поочередном пропускании выпусков арматуры сваи через закладные армирующие петли как минимум двух рандбалок, торцы которых выполнены соответствующей формы для образования пустого пространства в месте размещения арматуры надсвайного узла, состоящей из арматуры сваи и как минимум одной петли каждой рандбалки, последующем заполнении пустого пространства бетоном омоноличивания с образованием железобетонной шпонки, фиксирующей соединение рандбалок со сваей.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что арматуру сваи предварительно связывают в пучок.