Фундамент трехшарнирной рамы

 

Использование: в строительстве. Сущность изобретения: фундамент трехшарнирной рамы включает сваю, на которую оперта стойка рамы. Свая снабжена эксцентрично насаженной на нее заглубленной в грунт плитой. Отношение величины h к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05 h/H 0,3 и к толщине hn плиты 1 h/hn и 6. Отношение площади А плиты к расстоянию L между стойками рамы составляет 0,1 A/L 0,5. Отношение расстояния I от оси сваи до наиболее удаленной от оси рамы грани плиты к ее длине а составляет 1,2 1/а 2. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 02 0 5/30

ГОСУДАРСТВЕН Ый КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ <; нг

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4937745/33 (22) 05.04.91 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Управление "Химстрой", Центральный научно -исследовательский, экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству и Центральный межведомственный институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов строительства (72) Н;В. Жуков, Л.П. Карабанова, И.И. Литвинов и А.П. Бояринцев (73) А.П. Бояринцев (56) Авторское свидетельство СССР й. 981510, кл. Е 02 0 05/30, 1982.

Я2 1750436 АЗ (54) ФУНДАМЕНТ ТРЕХШАРНИРИОЙ

РАМЫ (57) Использование: в строительстве. Сущность изобретения: фундамент трехшарнирной рамы включает сваю, на которую оперта стойка рамы. Свая снабжена эксцентрично насаженной на нее заглубленной в грунт плитой, Отношение величины h к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05 h/Í 0,3 и к толщине h< плиты 1 h/hn " 6. Отношение площади А плиты к расстоянию1 между стойками рамы составляет 0,1 A/L 0,5, Отношение расстояния I от оси сваи до наиболее удаленной от оси рамы грани плиты к ее длине а составляет 1,2 l/à 2. 7 ил.

1750436

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментам трехшарнирных рам одноэтажных сельскохозяйственных зданий и сооружений, возводимых на слабых, пучинистых грунтах, Здания и сооружения этого типа передают на фундамент значительные горизонтальные составляющие нагрузки, Стоимость и трудоемкость возведения фундаментов существенно зависят от того, как восп ринимаются горизонтальные соста вля, ющие н.агрузки.

Известен фундамент с затяжкой для погашения pacriора.

Однако при снижении материалоемкости уменьшается надежность этого фундамента и требуются сложные методы защиты от коррозии, Известен также фундамент трехшарнирных рам из куста пирамидальных свай.

Однако при значительном повышении стоимости и трудоемкости возведения такого фундамента увеличиваются затраты на сооружение всего здания.

Наиболее близким к предлагаемому является фундамент иэ забивных железобетонных свай с консолью.

Однако в условиях слабых, насыпных пучинистых грунтов известный фундамент материалоемок.

Целью изобретения является повышение несущей способности фундамента из одиночных свай под трехшарнирные рамы одноэтажных зданий, возводимых на слабых, пучинистых грунтах, снижение осадок, горизонтальных смещенйй, пучения и снижение материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в фундаменте, возводимом на слабых, пучинистых грунтах под трехшарнирные рамы, опертые на одиночные железобетонные сваи, каждая свая усиливается заглубленной в грунт на глубину и эксцентрично насаженной на нее плитой, причем отношение величины h заглубления плиты к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05» h/Х 0,3; а к толщине hn плиты 1 h/hn 6, отношение площади А плиты к расстоянию между стойками рамы составляет 0,1 А/L 0,5, а отношение расстояния I от оси сваи до наиболее.удаленной от оси рамы грани плиты к ее длине а составляет 1,2 I/a .= 2.

При этом горизонтальное смещение, осадка и выпучивание сваи находятся в регламентированных пределах при минимуме приведенных затрат, На фиг,1 изображен предлагаемый фундамент; на фиг.2-7 — схемы, поясняющие предлагаемое изобретение, Свая 1 погружена в грунт на глубину Н от поверхности. На нее опирается трехшарнирная рама 2. Площадь А плиты 3 и пролет L трехшарнирной рамы удовлетво5 ряют отношению 0,1 А/(. 0,5. Заглубление h плиты в грунт, ее толщина hn и глубина

Н погружение сваи отвечают условиям 1 .ь

S h/h, «6 и 0,05 h/Í 0,3. Плйта смещена относительно оси сваи по направлению

10 распора так, что расстояние I до наиболее удаленной от здания грани сваи находится в соответствии с длиной а плиты по условию

- 1,2 !/а 2 (фиг.2).

На слабых и насыпных пучинистых грун15 тах при отношении А/L = 0,1-0,5 осадка свай не превышает 10 см, горизонтальные перемещения 6 см, что допускается стандартом, при этом суммарные приведенные затраты на сваю и плиту достигают миниму20 ма (фиг,3). При А = 0 все нагрузки воспринимает свая, С увеличением пролета здания длина сваи резко возрастает, что приводит к увеличению приведенных затрат, Это связано

25 с необходимостью применения более мощных и дорогих сваебойных агрегатов и увеличением продолжительности их работы на площадке, а также с менее эффективной работой длинных (более 6 м) свай на горизон-

30 тальные нагрузки, Устройство плиты позволяет снизить длину свай, увеличить эффективность работы сваи на вертикальные и горизонтзльные нагрузки, снизить приведенные затраты.

35 Однако с увеличением размеров плиты и отношения А/L > 0,5 длина свай не может быть меньше допускаемого значения (3 м), поэтому приведенные затраты начинают возрастать.

40 При уменьшении площади А и отношения А/L < 0,1 плита перестает эффективно работать на вертикальные и горизонтальные нагрузки и суммарные затраты (плита+ свая) начинают возрастать, Только при оп45 тимальном отношении А/L = 0,1 — 0,5 приведенные затраты достигают минимума и при этом удовлетворяются нормативные требования по осадке и горизонтальным перемещениям.

50 Расположение плиты на поверхности грунта (h - 0) при ограниченной длине сваи (3 — 6 м) приводит к недопустимому вспучиванию фундамента, С увеличением h появляется слой пригрузки грунта, снижающий

55 вспучивание фундамента.

Так как промерзание грунта начинается сверху, то слой толщиной h-йл удерживает фундамент от вспучивания не только массой вышележащего грунта, но и главным обра1750436 зом большими силами сцепления мерзлого грунта с окружающим массивом.

Наибольшая интенсивность пучения характерна для верхних слоев грунта, С увеличением разности h - hn вспучиваwe фундамента резко снижается и при некотором значении этой разности достигает допустимого значения. Однако, чем больше разность h - hn, тем больше объем земляных работ, .больше объем дорогостоящей обрат. ной засыпки с уплотнением. Чем больше заглублена плита, тем менее эффективно она воспринимает горизонтальные нагрузки.

При большой толщине плиты слой пригрузки снижается и при h = hn он становится равным нулю, что увеличивает вспучивание фундамента и одновременно при большой толщине плиты и прочих равных условиях возрастают расход бетона и стоимость изготовления плиты. Большие толщины. плиты и большие заглубления h, при которых вспучивание фундамента достигает нулевых значений, приводят к увеличению приведенных затрат (фиг.4). Минимум приведенных затрат соответствует одновременному удовлетворению условий 0,05 < h/Н - 0,3 и

1 < h/hn < 6.

В плане плита не может иметь произвольную форму. Только несимметричное ее расположение относительно оси сваи со смещением грани CD (фиг.2) по направлению от здания так, чтобы удовлетворялось отношение 1,2 < I/а < 2, приводит к оптимальному решению, характеризуемому минимумом приведенных затрат (фиг.5).

При сдвинутом положении плиты в направлении к зданию {фиг.6) ее работа на горизонтальные нагрузки неэффективна, так как часть плиты отрывается от грунта, а надвигающаяся на грань часть плиты мала и поэтому мал реактивный изгибающий момент М», равный М» - RI, где I — плечо реактивной силы R. Смещение плиты в сторону от здания (фиг.7) значительно увеличивает момент М», следовательно угол поворота

5 сваи Йи ее горизонтальное перемещение в уровне опирания гнезда трехшарнирной рамы.

По сравнению с широко применяемыми решениями для погашения распора в зданиях

10 с трехшарнирными рамами, возводимых на слабых и. насыпных rpyнтах, предлагаемое решение обладает следующими преимуществами: повышается надежность эксплуатации здания за счет снижения

15 деформаций пучения. осадки и горизонтальных перемещений опор, снижается материалоемкость зданий и сооружений с каркасом из трехшарнирных рам за счет сокращения числа свай и их длины, размеров плиты, а также

20 сокращается продолжительность и снижаются трудоемкость строительства, энергоемкость устройства фундаментов.

Формула изобретения

Фундамент трехшарнирной рамы, 25 включающий сваю, на которую оперта стойка рамы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы фундамента в пучинистых грунтах, свая снабжена эксцентрично насажен30 ной на нее заглубленной в грунт плитой, причем отношение величины заглубления h плиты к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05 < Ь! Н < 0,3, а к толщине hn плиты составляет 1 < h/hn < 6, 35 отношение площади А плиты к расстоянию L между стойками рамы составляет

0,1 < А/L "- 0,5, а отношение расстояния от оси сваи до наиболее удаленной от оси рамы грани плиты к ее длине а составляет

40 1,2 «1/а <2.

1750436

1750436

1750436 Риг 7

Составитель А. Боя ринцев

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Т Палий

Редактор И.Дербак

Заказ 2607 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 б

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул;Гагарина, 101