Фундамент з підвищеним опором горизонтальним навантаженням

1. Фундамент з підвищеним опором горизонтальним навантаженням, що містить плиту покриття та стержневі опори, жорстко закріплені в плиті покриття, який відрізняється тим, що довжину Н частини стержневих опор від нижньої поверхні плити до їх вільного кінця визначають із співвідношень: H=(1,5-2,5)D - при круглому поперечному перерізі стержневої опори, де D - діаметр круга у перерізі, або Н=(1,2-2,3)Д - при прямокутному поперечному перерізі стержневої опори, де Д - діагональ у перерізі. 2. Фундамент за п.1, який відрізняється тим, що кожна стержнева опора виконана у вигляді заглибленого у бетонну суміш стержня, утвореного з металевого каркаса та заповнювача, матеріал якого вибраний з групи матеріалів, до якої входять бетон, полімербетон, керамічна маса, пластмаса, скло або їх комбінація. Корисна модель відноситься до будівництва. Вона призначена для застосування при монтажі методом насування конфайнменту Чорнобильської АЕС, а також може бути використаною при спорудженні шляхів, злітно-посадочних смуг аеродромів, фундаментів будівель, споруд та технологічного обладнання. Відомо, що під дією зовнішніх навантажень на несучі опорні конструкції у площі контакту фундаменту з ґрунтом утворюються нормальні та горизонтальні, або, дотичні навантаження. При перевищенні горизонтальними навантаженнями сил опору ґрунту виникає зсув фундаменту у напрямку дії сил навантаження. Для запобігання цього застосовують пальові фундаменти, які складаються з плити покриття та жорстко закріплених до неї паль, або стержневих опор. У таких фундаментах плита виконує роль ростверку, тобто основи, яка не допускає прогинання, вигинання та кручення, для чого має бути достатньо масивною. Зусилля зсуву, що передаються від споруди на фундамент, сприймаються стержневими опорами. Саме до фундаментів такого типу належить фундамент з підвищеним опором горизонтальним навантаженням, який ми вважаємо найближчим до запропонованого за призначенням та сукупністю ознак і який містить плиту покриття та жорстко закріплені в ній вертикальні стержневі опори [Далматов Б.И. Механіка грунтов и фундаментов. М., Трансжелдориздат, 1937, ее. 104...117]. Для можливості сприймання горизонтальних навантажень довжина паль, вздовж яких ці навантаження розподіляються, повинна бути дуже значною і може досягати 15м та більше. З практики відомий, наприклад, випадок, коли після виявлення явища зсуву фундаменту славнозвісного Ісакієвського собору у Санкт-Петербурзі, авторитетна комісія, аналізуючи можливі заходи щодо запобігання його подальшому зсуву, прийшла до висновку, між іншим, що довжина стержневих опор, яка там дорівнювала 10м, є недостатньою. Виготовлення пальних фундаментів, характерними властивостями яких є масивна плита та стержневі опори великої довжини, потребує великих матеріале- та трудомісткості. Задачею корисної моделі є утворення фундаменту, в якому, за рахунок внесення змін у його конструкцію, досягнутий оптимальний характер розподілення навантажень між складовими фундаменту та від фундаменту на ґрунт. Для вирішення поставленої задачі в фундаменті з підвищеним опором горизонтальним навантаженням, що містить плиту покриття та жорстко закріплені в ній стержневі опорі, відповідно до ко рисної моделі довжину Н частини стержневих опор від нижньої поверхні плити до їх вільного кінця визначають зі співвідношень H=(1,5-2,5)D - при круглому поперечному перерізі стержневої опори, де D - значення круга у перерізі, або Н=(1,2-2,3)Д - при прямокутному поперечному перерізі стержневої опори, де Д - значення діагоналі у перерізі При такому виконанні вертикальні навантаження передаються від плити не на стержневі опори, як у прототипі, а на ґрунт, а горизонтальні навантаження сприймаються не окремими стержневими опорами, як у прототипі, а плитою та стержневими опорами сумісно Завдяки відносно невеликій довжині стержневих опор, ці навантаження хвилеподібне "перетікають" від одної стержневі опори до другої і у процесі цього "перетікання" демпфіруються При цьому, завдяки сумісній роботі плити з стержневими опорами, сили тертя фундаменту об підстилаючий ґрунт завжди можуть бути розрахованими за умови урівноваження ними сил зсуву В результаті, при порівнянні з прототипом, значно зменшуються довжина стержневих опор та товщина плити, та, тим самим, матеріалота трудомісткість виготовлення фундаменту При цьому кожна стержнева опора виконана у вигляді стержня, заглибленого у бетонну суміш у свердловині і утвореного з металевого каркасу та заповнювачу, матеріал якого вибраний з групи матеріалів, до якої входять бетон, полімербетон, керамічна маса, пластмаса, скло або їх комбінація Таке виконання стержневих опор дозволяє суттєво підвищити їх несучу здатність, як за рахунок можливості гарантованого забезпечення несучої здатності стержня на необхідному рівні, так і завдяки досягненню високого ступеня ущільнення бетонної суміші у свердловині після занурення стержня В результаті зменшується розкид несучої здатності окремих стержневих опор та, тим самим, знижується розрахунковий коефіцієнт запасу Суть запропонованої корисної моделі пояснюється схематичним зображенням, де на Фіг 1 - фундамент у вертикальному перерізі "Т та " "- сили зсуву та дотичні напруження, ВІДПОВІДНО, ЯКІ діють на фундамент, Фіг 2 та 3 - стержнева опора у вертикальному та горизонтальному, ВІДПОВІДНО, перерізах Стержневі опори, або, з урахуванням їх невеликої, відносно, довжини, шипи, 1 можуть виготовлятись безпосередньо на будівельному майданчику, шляхом забивання або вдавлювання арматурних елементів (не показано) у заздалегідь підготовлені свердловини (не показано) у ґрунту, з послідовним заповненням свердловин бетонною сумішшю (не показано) Більш ефективним є виготовлення стержневих опор на основі стержнів 2, які виготовляють попередньо, у заводських умовах, за технологією виробництва забивних паль 10160 Для цього утворюють металевий каркас з подовжніх 3 та поперечних 4 елементів, які приварюють один до одного, або перев'язують один з одним скруткою (не показано) Як заповнювач 5 застосовують твердіючи матеріали, такі як бетон, полімербетон, керамічна маса, пластмаса, скло або їх КОМПОЗИЦІЯ, а формування стержнів 2 здійснюють у формах (не показано) Стержні 2 занурюють у свердловину одночасно з поданням у свердловину бетонної суміші Оскільки технологія виготовлення таких стержнів не відрізняється від технології заводського виготовлення забивних паль, їх несуча здатність та, ВІДПОВІДНО, несуча здатність стержневих опор 1 може бути забезпеченою на необхідному рівні При утворенні стержневих опор довжину "Н" їх частини від нижньої поверхні плити покриття 6 до їх вільного кінця визначають зі співвідношень H=(1,5-2,5)D - при круглому поперечному перерізі стержневої опори, де "D" - значення круга у перерізі, або Н=(1,2-2,3)Д - при прямокутному поперечному перерізі стержневої опори, де "Д" - значення діагоналі у перерізі Доцільним виявлено застосування прийому, згідно з яким довжину "Н", в зазначених обмеженнях, визначають різною для суміжних рядків стержневих опор, з утворенням умовних хвилеподібних поверхонь тертя, що дозволяє додатково підвищити силу тертя фундаменту о ґрунт Також доцільним для підвищення сил тертя фундаменту о ґрунт, залежно від конкретних умов, може бути встановлення опорних стержнів під кутом до вертикалі таким чином, щоб їх нижні КІНЦІ були здвигнуті назустріч вірогідному напрямку діючих на фундамент сил зсуву (не показано) Після встановлення у визначених місцях стержневих опор здійснюють формування бетонної або залізобетонної плити покриття 6, з утворенням у й нижній частині, в місцях розташування стержневих опор 1, заглиблень, поперечні розміри та глибина яких відповідають розмірам верхніх КІНЦІВ опор 1 Перед формуванням верхньої частини плити до її арматурних елементів (не показані) приварюють елементи каркасу стержнів 2 Місця розташування стержневих опор, їх КІЛЬКІСТЬ, розміри їх поперечного перерізу, малюнок, який вони утворюють у плані, величина "h" закладання верхніх КІНЦІВ стержневих опор у плиту 6 та товщина ' в" плити розраховуються і визначаються таким чином, щоб одержати ефект рівномірного сприймання вертикального навантаження та спрямованого максимального опору силам зсуву Визначення цих параметрів здійснюється у руслі вирішення оптимізаційної задачі по мінімізації приведених втрат на утворення фундаменту зі заданими вертикальним та горизонтальним навантаженнями у конкретних прно-геолопчних умовах, зі застосуванням відомих методів програмування 10160 Фіг. З Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601