Фундамент будівлі, споруди

Фундамент будівлі, споруди, що складається з оболонки з'єднаної з кільцевою плитою, в якій розташовані опорні елементи, заглиблені в грунт, порожнини, розкриті на зовнішній поверхні фундаменту, який відрізняється тим, що порожнини мають пірамідальну форму. (19) (21) u200510213 (22) 31.10.2005 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Тімченко Радомир Олексійович, Крішко Дмитро Анатолійович, Васильченко Володимир Володимирович 3 На відміну від прототипу, що складається з фундаментного блоку - подушки (плити), запропонований фундамент будинку, споруди має кругові опорні елементи, заглиблені в ґрунт, порожнини, розкриті на зовнішній поверхні фундаменту, що мають пірамідальну форму і розміщені своїми основами на зовнішній поверхні кругових опорних елементів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що фундамент будинку, споруди містить оболонку з'єднану з кільцевою плитою в якій розташовані опорні елементи, заглиблені в ґрунт, порожнини, розкриті на зовнішній поверхні фундаменту. Відповідно до корисної моделі порожнини, мають пірамідальну форму, що забезпечують утворення ущільненого ядра визначеної величини і здійснюють перерозподіл тиску на основу. Заявлена корисна модель ілюструється малюнками, де: на Фіг.1 зображений фундаменту будинку, споруди; на Фіг.2 - вузол А з Фіг.1; на Фіг.3 перетин А-А на Фіг.3. Запропонований фундамент будинку, споруди складається з оболонки з'єднаної з кільцевою плитою 1, що включає в себе кругові опорні елементи 2. Ґрунт 3 впроваджений у пірамідальні порожнини 4 на глибину h і контактує з опорними призматичними ділянками 5 бічних граней 6 пірамідальних порожнин 4. Кругові опорні елементи 2 містять порожнини 4, що мають повну глибину Н і виконані у виді пірамід з бічними гранями 6 і основами 7. Грані 6 утворять ребра 8 у площині основ 7, що і складають обгинаючу поверхню кругових опорних елементів 2. Заявлена корисна модель реалізує себе в такий спосіб. При рівній площі перетину контакту міцність системи визначається більш слабим матеріалом ґрунтом, тому не можна використовувати високу міцність залізобетону для зменшення розмірів підошви. Згинаючі елементи фундаментів вимагають підвищеної витрати арматури. Ґрунт в основі включають в роботу шляхом виконання підошви кільцевої плити ламаного профілю, що забезпечує зчеплення підошви з ґрунтом, або конструюванням похилої підошви, що дозволяє передати зусилля розпору на ґрунт. Нахил кільцевої плити (додання їй форми усіченого конуса) одночасно дозволяє зменшити згинаючі моменти і понизити концентрацію напружень в місці стику оболонки і плити. Застосування оболонок дозволяє згладити межу між двома частинами системи «фундамент ґрунт» і розподілити площі горизонтального перетину бетону і ґрунту відповідно до їх міцністних показників. Для оболонок характерний також дія стискуючих і розтягуючих напружень при відносно невеликих згинаючих моментах. Перетини бетону і арматури плити приймаються по розрахунку. При призначенні товщини плити проводять перевірку на поперечну силу з урахуванням того, щоб по розрахунку не була потрібна постановка поперечної арматури. Для виконання цієї вимоги і призначення невеликої товщини плити доцільно підвищення класу бетону. Плиту армують радіальними і кільцевими стриж 13793 4 нями або прямокутними зварними сітками. Розміри в плані конічних оболонок розраховують так, щоб виключити відриви оболонки від плити. В розрахунках необхідно враховувати, що повздовжню арматуру потрібно концентрувати до нижнього краю оболонки, армування подвійною радіальною арматурою передбачається тільки в зоні дії згинаючих моментів поблизу стику конічної оболонки і склянкової частини фундаменту. Зростання нерівномірності епюри контактного тиску при збільшенні заглиблення підошви пояснюється тим, що внутрішній простір не заповнюється ґрунтом і тому внутрішня частина кільцевої плити працює як незаглиблений фундамент, тоді як розвитку локальних і значних зсувів із зовнішньої сторони плити перешкоджає вага вищерозміщеного ґрунту. При меридіональній схемі руйнування всього фундаменту контактний тиск поступово перерозподіляється. Епюра контактного тиску, спочатку має сідлоподібну форму в межах ширини кільцевої плити, приймає параболічну форму. Зростання контактного тиску поблизу зовнішнього контуру кільцевої плити починає відставати від наростання тиску в середній частині і поблизу внутрішнього контуру. Якщо осідання фундаменту відбувається без його руйнування, то області пластичних деформацій утворюються в першу чергу у зовнішнього краю плити, тоді як утворення зон пластичних деформацій у внутрішнього краю плити ускладнено, унаслідок взаємовпливу внутрішніх країв і поступового утворення зведення розвантаження. Інтенсивний розвиток зон пластичних деформацій приводить до уповільнення зростання контактного тиску у краю плити і зростання їх в центральній частині. Це ж явище спостерігається при дії позацентрового навантаження під самою навантаженою частиною плити. При дії вісесиметричного навантаження на фундамент з ненапруженою арматурою спостерігаються вісесиметричні деформації оболонки і плити в радіальному напрямі. Залежність між величиною деформацій і відстанню від осі обертання близька до лінійної. Напружений стан оболонки і кільцевої плити підтверджується в кількісному і якісному відношенні даними методу фотопружності. Ґрунт у основі включають у роботу шляхом виконання в підошві кільцевої плити 1 кругових опорних елементів 2, що забезпечують зачеплення підошви за ґрунт, чи конструюванням похилої підошви, що дозволяє передати зусилля розпору на ґрунт. Нахил кільцевої плити (додання їй форми усіченого конуса) одночасно дозволяє зменшити згинальні моменти і знизити концентрацію напружень у фундаменті. У процесі прояву нерівномірних вертикальних переміщень над будинком, спорудою, на його окремих кругових опорних елементах 2 навантаження зростає, але контактний тиск вище граничного вирости не може і внаслідок цього на цих ділянках йде інтенсивне врізання кругових опорних елементів 2 у ґрунт 3 основи 7. При цьому силове навантаження знову перерозподіляється: на діля 5 нках з великими значеннями і підвищеними переміщеннями кругових опорних елементів 2 зменшується; на ділянках з меншими значеннями і незначними переміщеннями кругових опорних елементів 2 збільшується. Таким чином, здійснюється процес саморегулювання контактних тисків по ребрах 8 кругових опорних елементів 2. Усе це дозволяє: згладити на конструкціях нерівномірності деформацій ґрунтів 3 основи, згладжувати піки концентрацій зусиль у підземних конструкціях і знизити величини зусиль у надземних конструкціях. В остаточному підсумку, коли дія нерівномірних вертикальних переміщень закінчується, усі кругові опорні елементи 2 фундаменти займають по висотних оцінках новий стійкий стан статичної рівноваги, а розподіл силового навантаження по будинку, споруди і контактним тискам на опорних призматичних ділянках 5 бічних граней 6 тяжіє до початкового стану з урахуванням виправлень на ущільнення ґрунту і зміна фактичних площ опорних призмати 13793 6 чних ділянок 5. При повторному прояві нерівномірних вертикальних переміщень під будинком, спорудою картина роботи окремих кругових опорних елементів 2 повторюється відповідно до конкретної нової схеми перерозподілу навантажень. При цьому з кожним процесом у порожнині 4 процеси саморегулювання, що вирівнює, можливі доти, поки в порожнинах 4 мається вільні від фунту 3 об'єми. У зв'язку з постійним збільшенням навантажень на фундаменти внаслідок росту поверховості, прольотів будинків і навантажень від устаткування, висоти споруд баштового типу, впровадження напружено розтягнутих конструкцій і інших принципово нових рішень, а також у зв'язку з освоєнням територій, складених слабкими ґрунтами, що вважалися раніш непридатними для будівництва, запропонований фундамент максимально знижує витрати матеріалів, трудовитрат і вартості при належній надійності і довговічності. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 13793 8 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 – 42, 01601