Ограждение, возводимое на пучинистых грунтах

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении ограждений территорий сельскохозяйственных и промышленных предприятий и в других подобных случаях. Технический результат - повышение надежности и долговечности ограждения вследствие предотвращения остаточного выпучивания заглубляемых в грунт столбов и разрушения ограждающих элементов под воздействием сил морозного пучения. Ограждение включает заглубленные в грунт столбы и шарнирно соединенные с ними ограждающие элементы. Нижний образ каждого столба снабжен опорной плитой или башмаком. К последнему жестко присоединена противопучинная оболочка, выполненная в виде гофрированной трубы из упругого морозостойкого материала и установленная вокруг подземной части столба с зазором, заполненным незамерзающим пластичным веществом. В верхней части оболочки имеется жестко соединенное с ней уплотняющее кольцо. Расстояние h_о от поверхности земли до низа ограждающих элементов определено из соотношения h_о ≥ m_бh_б, где h_б - глубина закладки опорной плиты или башмака; m_б - средневзвешенный модуль пучения грунта в слое толщиной h_б. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении ограждений территорий сельскохозяйственных и промышленных предприятий, эксплуатируемых в условиях пучинистых грунтов, и в других подобных случаях.

На фиг. 1 изображен общий вид (фасад) ограждения при расположении фронта промерзания на уровне подошвы опорной плиты или башмака; на фиг. 2 - вертикальный разрез по оси столба (предзимнее положение) с указанием нагрузок, передаваемых на подошву опорной плиты или башмака; на фиг.3 вариант шарнирного соединения ограждающих элементов со столбом, изготовленным из стальной трубы (вид на ограждение сзади).

Ограждение включает столб (столбы) 1, ограждающие элементы 2, шарнирные соединения 3, оболочку 4, незамерзающее пластичное вещество 5, опорную плиту или башмак 6, уплотняющее кольцо 7. Оболочка 4 выполнена в виде гофрированной трубы из упругого морозостойкого материала (например, полиэтилена) и жестко соединена с опорной плитой или башмаком 6, расположенным в слое сезонного промерзания грунта 8. Незамерзающее пластичное вещество технический вазелин, солидол и т.п.

Устройство работает следующим образом.

При промерзании в пределах высоты подземной части столба 1 грунт 8, деформируясь вверх, увлекает за собой гофры оболочки 4, расположенные в мерзлом слое. Последние совместно с незамерзающим пластичным веществом 5 перемещаются вдоль боковой поверхности столба 1. Гофры, расположенные в талом грунте, растягиваются накапливая упругие усилия. При промерзании верхних слоев грунта 8 они с глубиной уменьшаются в результате увеличения активного давления и сопротивления талого грунта сдвигу. По мере приближения фронта промерзания к подошве опорной плиты или башмака 6 вследствие увеличения общей вертикальной деформации оболочки 4 упругие усилия в нижних гофрах возрастают, однако трансформируются для опорной плиты или башмака 6 в значительно меньшие подъемные силы по сравнению с гладкими конструкциями противопучинных оболочек.

При проникновении фронта промерзания до уровня подошвы опорной плиты или башмака 6 дневная поверхность грунта 8 касается или располагается непосредственно у низа ограждающих элементов 2, практически не оказывая влияния на их статическую работу.

В дальнейшем по мере промерзания грунта 8 ниже подошвы опорной плиты или башмака 6 ограждение в полном составе перемещается вверх совместно с грунтом. При этом в условиях неравномерного пучения (общий случай) по трассе ограждения ограждающие элементы 2 смещаются в шарнирных соединениях, не препятствуя перемещениям соседних столбов.

С наступлением устойчивых положительных температур воздуха активное давление оттаивающего сверху грунта в совокупности с упругими усилиями в гофрах, накопленными зимой, обеспечивают их постепенное сжатие и полное восстановление исходной (предзимней) формы при оттаивании грунта на глубину закладки подошвы опорной плиты или башмака 6. С дальнейшим увеличением глубины оттаивания ограждение перемещается вниз исключительно совместно с грунтом, причем ограждающие элементы 2 благодаря шарнирным соединениям 3 не препятствуют посадке столбов при неравномерных их вертикальных деформациях по длине ограждения. В итоге после полного оттаивания грунта 8 обеспечивается возврат всех элементов ограждения в предзимнее положение без каких-либо остаточных деформаций.

Во всем диапазоне динамической работы (растяжения-сжатия) оболочки 4 уплотняющее кольцо 7 предотвращает вытеснение незамерзающего пластичного вещества 5 за пределы полости, заключенной между столбом 1 и оболочкой 4.

При прохождении последующих циклом промерзания оттаивания грунтов описанный выше процесс повторяется.

Практическое использование изобретения позволит повысить надежность и долговечность ограждений, работающих в условиях пучинистых грунтов.

Формула изобретения

1. Ограждение, возводимое на пучинистых грунтах, включающее заглубленные в грунт столбы и шарнирно соединенные с ними ограждающие элементы, отличающееся тем, что каждый отдельно взятый столб снабжен опорной плитой или башмаком, расположенным под его нижним обрезом в слое сезонного промерзания грунта, и жестко соединенной с опорной плитой или башмаком противопучинной оболочкой, которая выполнена в виде гофрированной трубы из упругого морозостойкого материала с жестко соединенным с ее верхней частью уплотняющим кольцом и установлена вокруг подземного участка столба с зазором, заполненным незамерзающим пластичным веществом.

2. Ограждение по п. 1, отличающееся тем, что при несимметричной передаче нагрузки от ограждающих элементов на столб вертикальная ось последнего смещена относительно центра тяжести подошвы опорной плиты или башмака в направлении, противоположном эксцентриситету нагрузки, на расстояние l_с, определяемое из соотношения где N_э вес ограждающих элементов, приходящийся на один столб; l_э кратчайшее расстояние (плечо) между направлением силы N_э и вертикальной осью столба; А_б площадь подошвы опорной плиты или башмака, соответствующая большему значению, полученному из условия анкерующего действия этого элемента ограждения при промерзании грунта над ним зимой и расчета грунта его основания по деформациям в весенне-летний период; А_o площадь основания противопучинной оболочки, вычисленная по ее внешним размерам; N_c вес столба с учетом веса оболочки и ей сопутствующих элементов; N_г вес грунта, расположенного над опорной плитой или башмаком.

3. Ограждение по п. 1, отличающееся тем, что расстояние h_o от поверхности земли до низа ограждающих элементов определяется из условия h_o ≥ m_бh_б,
где h_б глубина закладки опорной плиты или башмака;
m_б средневзвешенный модуль пучения грунта в слое толщиной h_б.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3