Фундамент здания, сооружения, возводимый на склоне Российский патент 2025 года по МПК E02D27/34 

Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментам зданий и сооружений, возводимым 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.; Мангушев Р.А. и др. Основания и фундаменты: Учебник для бакалавров строительства / Р.А. Мангушев (ответственный за издание), В.Д. Карлов, И.И. Сахаров, А.И. Осокин. - М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2014 - 392 с.); Основания и фундаменты / А.Б. Пономарев, А.В. Захаров, Д.Г. Золотозубов, СВ. Калошина: учеб.-метод, пособие - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехи, ун-та, 2015. - 318 с.); Алексеев С.И., Алексеев П.С. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015 - 332 с. Соколов, Н.С. Основания и фундаменты: учебное пособие для вузов / Н.С. Соколов. - Москва: Издательство Юрайт, 2024. - 223 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 Патенте на изобретение РФ №2798999 E02D 27/34, госрегистрация 30.06.2023 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 закладные элементы с опорной поверхностью ростверка, которая выполнена со скосом по плоскости, перпендикулярной вертикальной плоскости торца крайней фундаментной балки.

Признаками ближайшего аналога, которые совпадают с признаками предложенного изобретения, 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.

Недостатком конструктивного решения, описанного в прототипе, является наличие специального сооружения-удерживающего ростверка с несколькими рядами вертикальных буронабивных свай, в которую упираются продольные балки фундаментной решетки. Это сооружение должно полностью воспринимать значительное сдвиговое усилие от приложенной вертикальной нагрузки от веса здания и сооружения, которое действует в направлении падения склона, что неизбежно приводит к увеличению трудоемкости и материалоемкости как самого фундамента, так и зданий в целом. Кроме того, это сдвигающее усилие имеет большую величину и может уменьшить общую надежность совместной работы системы «основание-фундамент-здание, сооружение».

Задачей изобретения является усовершенствование конструктивного решения перекрестно-балочного фундамента путем трансформации конструктивной схемы самого фундамента с совмещением его функций с функцией удерживающей конструкции. Это позволит включить в работу по восприятию сдвигового усилия от веса здания, сооружения всю систему перекрестных балок, исключить появление сдвиговых деформаций в основании, путем передачи его на коренные грунты основания, а также снизить материалоемкость и повысить надежность и эффективность работы фундаментов и способствовать стабилизации наклонных оснований склонов. Кроме того, появляется возможность применить такой тип фундаментов на оползнеопасных склонах, 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 плоскоспланированную наклонную поверхность склона, под опорными перекрестиями продольных и поперечных балок фундамента устраиваются отдельные вертикальные буронабивные сваи, которые заглубляются в коренной грунт и стыкуемые непосредственной с фундаментами балками.

Существенными признаками, совпадающим с прототипом, являются следующие:

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

- балки фундамента жестко соединены в узлах пересечения.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются:

- каждое опорное пересечение фундаментных балок и вертикальные колонны жестко соосно стыкуются с вертикальной буронабивной сваей, которая передает сдвигающее горизонтальное и вертикальное усилие на коренные породы наклонного основания склона;

- балки фундамента и буронабивные сваи создают пространственный ростверк, уложенный на поверхность склона, который эффективно передает всю нагрузку на основание склона, не активизируя в нем сдвиговых явлений.

Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Применение технического приема, связанного с изменением расположения свай удерживающей конструкции из нижней части склона под каждое опорное перекрестие фундаментных балок, приводит к уменьшению нормальных контактных напряжений под подошвой фундамента, к снижению величин пролетных и опорных изгибающих моментов в ростверке от действия нормальных и сдвиговых усилий от веса здания и сооружения, что уменьшает материалоемкость фундамента в сравнении с прототипом.

Расположение буронабивных свай под перекрестьями фундаментной решетки позволяет часть нагрузки как вертикальной, так и сдвиговой передать на соответствующие коренные породы, трансформировать эпюры нормальных контактных напряжений в основании склона, изгибающих моментов и поперечных сил в сторону их уменьшения, исключить появление дополнительного изгибающего момента от сдвигового усилия, действующего в продольных балках фундамента, и его непосредственное отрицательное влияние 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, введение в конструкцию фундамента вертикальных буронабивных свай способствует более равномерным осадкам наклонных балок и устойчивости склона в целом. Таким образом данное конструктивное решение приводит к уменьшению расхода рабочей арматуры в фундаментных балках и сваях, так как пространственный ростверк начинает работать более эффективно на сдвиг, изгиб и сжатие, что является оптимальным для железобетона.

Изобретение проиллюстрировано графическим материалом, где на фиг. 1 представлен общий вид здания на склоне, на фиг. 2 представлен схематичный план фундамента из продольных и поперечных лент без удерживающей конструкцией в виде свайного ростверка, на фиг. 3 представлен разрез 1-1, на фиг. 4 представлен типовой узел сопряжения буронабивной сваи с колонной. На фиг. 2, 3 изображены наклонный фундамент, включающий продольные ленты 3 и поперечные ленты 4, диски перекрытий 2 и вертикальные несущие элементы 1, удерживающие сваи 5, предполагаемая линия скольжения грунта 6 и коренной несущий слой грунта 7.

Производство работ по строительству перекрестно-балочного фундамента здания, возводимого на склоне, осуществляется следующим образом. Первоначально выполняются работы по удалению растительного слоя и планировке поверхности. Далее на спланированной поверхности наносят разметку расположения лент 3, 4. Затем на поверхности склона в местах каждого пересечения балок фундамента 3, 4 устраивается система удерживающих буронабивных свай 5 в виде одиночной сваи. По разметке производят монолитные работы по устройству продольных 3 и поперечных 4 лент в виде железобетонных балок. Затем производят монолитные работы по устройству дисков перекрытий 2 и вертикальных несущие элементов - колонн 1.

Изобретение обеспечивает трансформацию конструктивная схема самого фундамента с совмещением его функций с функцией удерживающей конструкции. Это позволит включить в работу по восприятию сдвигового усилия от веса здания, сооружения всю систему перекрестных балок, исключить появление сдвиговых деформаций в основании, путем передачи его на коренные грунты основания.

1. Для примера рассмотрим применение данного подхода к зданию профилактория на 200 мест в г. Ялта (проект ЯФ КрымНИИпроекта), план фундамента изображен на фиг. 5. Угол наклона основания 340. Ширина фундаментных лент в этом проекте по расчету принята 450 мм. Общее количество свай в удерживающей конструкции длиной 15 м и диаметром 800 мм составляет 14 штук и расположены в два ряда в нижней части склона. Высота свайного ростверка принята по проекту 1000 мм. Ширина 3000 мм и длина 20000 мм.

Расчетное значение величины ширины фундаментной ленты b сязано с расчетным сопртивлением основания склона R₀. Конструктивными требованияи установлено, что минимальное занчение ширины b должно быть не менее 500 мм. По требованиям СП расстояние от грани сваи до крайней грани колонны должно быть не менее 100 мм. Таким образом будем иметь диаметр сваи 700 мм по конструктивным требованиям. При проектировании считаем необходимым условие, при котором диаметр сваи будет вписываться в размеры пересечения фундаментных балок. Таким образом, из минимальных конструктивных соображений фундаментые балки должны быть шириной не менее 700 мм.

В среднем глубина заложения удерживающих свай составит не более 10 м.

Произведем расчет себестоимости только материалов удерживающей конструкции по себестоимости на 22 мая 2024 г.

Сокращение стоимости по материалам фундамента составляет 18%. При этом качественно улучшиться работа элементов каркаса самого здания, сооружения за счет исключения появления дополнительных продольных сжимающих усилий в фундаментных балках, усилий в дисках перекрытия и изгибающих моментов в колоннах. Кроме того, снижается риск возникновения дополнительных сдвигающих напряжений в основании, что приводит к увеличению устойчивости склона.

Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментам зданий и сооружений, возводимым на склоне. Фундамент здания, сооружения, возводимый на склоне, включает плоскую жесткую железобетонную решетку из продольных и поперечных фундаментных лент, уложенных на плоскоспланированную поверхность склона, и удерживающую конструкцию. В каждом опорном пересечении продольных и поперечных фундаментных лент устроены одиночные буронабивные сваи диаметром, не превышающим ширины подошвы пересечения фундаментных лент, прорезающие насыпные грунты склона и закрепленные в коренных породах основания. Технический результат состоит в уменьшении расхода бетона и рабочей арматуры в ростверке и сваях, а также обеспечении трансформации конструктивной схемы самого фундамента с совмещением его функций с функцией удерживающей конструкции, что позволит включить в работу по восприятию сдвигового усилия от веса здания, сооружения всю систему перекрестных балок, что является оптимальным для железобетона, и исключить появление сдвиговых деформаций в основании путем передачи его на коренные грунты основания. 5 ил., 1 табл.

Фундамент здания, сооружения, возводимый на склоне, включающий плоскую жесткую железобетонную решетку из продольных и поперечных фундаментных лент, уложенных на плоскоспланированную поверхность склона, и удерживающую конструкцию, отличающийся тем, что в каждом опорном пересечении продольных и поперечных фундаментных лент устроены одиночные буронабивные сваи диаметром, не превышающим ширины подошвы пересечения фундаментных лент, прорезающие насыпные грунты склона и закрепленные в коренных породах основания.