Пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте

Авторы патента:

E02D27/35 - возводимые в мерзлом грунте, например в вечномерзлом грунте

Изобретение относится к области строительства, в частности может использоваться при устройстве фундамента многоэтажных зданий или сооружений, обладающего способностью естественного проветривания и предотвращения растепления грунта в зоне вечной мерзлоты. Пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте содержит объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами, раскосными или безраскосными, или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье. Она выполнена терморегулируемой и содержит по периметру ограждающие деревянные клееные панели, образующие с указанными железобетонными плитами замкнутое пространство, причем во всех деревянных клееных панелях, установленных с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, встроены регулируемые жалюзийные решетки с электроприводом. Пространственная железобетонная фундаментная платформа содержит систему автоматического управления процессом охлаждения нижней железобетонной плиты и грунта под ней, включающую датчики температуры, установленные в массиве грунта по периметру платформы, датчик температуры воздуха окружающей среды, установленный в продуваемом подполье, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с блоком ввода и с устройством вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, устройство вывода связано с электроприводом регулируемых жалюзийных решеток и с термоэлектрическими модулями в виде батареи элементов Пельтье, установленными по периметру на поверхности нижней железобетонной плиты фундаментной платформы. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса охлаждения грунтов путем обеспечения непосредственного охлаждения нижней железобетонной плиты пространственной железобетонной фундаментной платформы и предотвращения снегопереноса в продуваемое подполье. 3 ил.

Известна объемная фундаментная платформа, выполненная в виде герметичной оболочки с замкнутой полостью, при этом оболочка выполнена из композиционного материала, а замкнутая полость заполнена влагонепроницаемым пористым материалом с закрытой ячеистой структурой. Оболочка может быть выполнена из железобетона. Платформа может быть выполнена составной и включать набор соединенных между собой модульных блоков, каждый из которых выполнен с замкнутой полостью, при этом модули соединены между собой жесткими или гибкими связями (патент РФ №123798 U1, дата приоритета 06.09.2012, дата публикации 10.01.2013, авторы: Соколов К.А., RU).

Недостатком известного аналога является низкая его эффективность, обусловленная малым объемом воздухопроницаемости, что способствует уменьшению естественного охлаждения и замораживания массива грунта, и отсутствием автоматического управления процессом охлаждения грунтов для контроля и регулирования температуры многолетнемерзлых грунтов в зависимости от температуры наружного воздуха.

Известна ограждающая конструкция вентилируемого подполья, выполненная сборной из деревянных клееных панелей в виде модуля повышенной индустриализации. При этом конструкция содержит лицевую, заднюю и связывающие их по периметру панели с расположенной между ними системой перекрестных ребер, образующих совместно с указанными панелями замкнутые полости, причем в лицевой панели встроены жалюзийные вставки, а в задней панели выполнены сквозные отверстия (патент РФ №181936 U1, дата приоритета 09.04.2018, дата публикации 27.07.2018, авторы: Климов А.С. и др., RU).

Недостатком известного аналога является низкая его эффективность, обусловленная большим объемом воздухопроницаемости нагретых потоков в теплый период года через нерегулируемые встроенные жалюзийные вставки в вентилируемое подполье здания, что приводит к растеплению массива грунта в зоне вечной мерзлоты.

Известна сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа для строительства многоэтажных зданий в особых грунтовых условиях и сейсмичности, включающая объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье (патент РФ №38789 U1, дата приоритета 11.03.2004, дата публикации 10.07.2004, авторы: Абовский Н.П., и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является его низкая эффективность в связи с длительным процессом естественного охлаждения и замораживания массива грунта и отсутствием контроля температуры многолетнемерзлых грунтов и автоматического управления процессом охлаждения грунтов в зависимости от температуры наружного воздуха.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение эффективности процесса охлаждения грунтов путем обеспечения непосредственного охлаждения нижней железобетонной плиты фундаментной платформы с использованием системы автоматического управления и предотвращения сильного снегопереноса в продуваемое подполье.

Для решения технической проблемы предложена пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте, содержащая объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье. Новым является то, что она выполнена терморегулируемой и содержит по периметру ограждающие деревянные клееные панели, образующие с указанными железобетонными плитами замкнутое пространство, причем во всех деревянных клееных панелях, установленных с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, встроены регулируемые жалюзийные решетки с электроприводом. Кроме того, пространственная железобетонная фундаментная платформа содержит систему автоматического управления процессом охлаждения нижней железобетонной плиты и грунта под ней, включающую датчики температуры, установленные в массиве грунта по периметру платформы, датчик температуры воздуха окружающей среды, установленный в продуваемом подполье, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с блоком ввода и с устройством вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, устройство вывода связано с электроприводом регулируемых жалюзийных решеток и с термоэлектрическими модулями в виде батареи элементов Пельтье, установленными по периметру на поверхности нижней железобетонной плиты фундаментной платформы.

На фиг. 1 схематично показана пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 приведена структурная схема системы автоматического управления процессом охлаждения грунтов путем обеспечения непосредственного охлаждения нижней железобетонной плиты фундаментной платформы.

Заявляемая пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте выполнена на основе полезной модели по патенту РФ №39789 U1, включающей объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье. По периметру платформы установлены ограждающие деревянные клееные панели 1, например (https://www.pslcomp.ru/clt-tehnologiya-stroitelstva-derevyannyh-domov/derevyannye-paneli-dlya-mnogoetazhnogo-stroitelstva, дата просмотра 18.03.2019 г.), образующие с железобетонными плитами замкнутое пространство. При этом во всех деревянных клееных панелях 1, установленных с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, встроены регулируемые жалюзийные решетки 2. Кроме того, пространственная железобетонная фундаментная платформа содержит систему автоматического управления процессом охлаждения грунтов путем обеспечения непосредственного охлаждения нижней железобетонной плиты фундаментной платформы, включающую датчик температуры воздуха окружающей среды 3, установленный в продуваемом подполье, датчики температуры 4, установленные в массиве грунта по периметру платформы, связанное с датчиками устройство ввода 5, например (https://www.moxa.ru/shop/io/?_openstat=ZGlyZWN0LnlhbmRleC5ydTslNjIzNTc5Oz Q0MTIzMDglMjM7eWFuZGV4LnJlOnByZWlpdW0&yclid=2268044717815512027, дата просмотра 18.03.2019 г.) для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ) 6, например (https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1090236, дата просмотра 18.03.2019 г., связанный с устройством ввода 5 и с устройством вывода 7, например (https://www.moxa.ru/shop/io/?_openstat=ZGlyZWN0LnlhbmRleC5ydTslNjIzNTc50z Q0MTIzMDg1MjM7eWFuZGV4LnJ1OnByZWlpdW0&yclid=2268044717815512027, дата просмотра 18.03.2019 г.), для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, а устройство вывода 7 связано с электроприводом 8 регулируемых жалюзийных решеток 2 и с термоэлектрическими модулями 9, например (https://yandex.ru/images/search?text=элeмeнтa%20Пeльтьe&img_url=http%3A%2F% 2Fezetil.ru%2Fimg%2Fsigns%2Fcontent%2Ftechnology%2Fpeltie.png&pos=16&rpt=si mage&lr=62, дата просмотра 18.03.2019 г.), в виде батареи элементов Пельтье, установленными по периметру на поверхности нижней железобетонной плиты фундаментной платформы в замкнутом пространстве продуваемого подполья.

Пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте функционирует следующим образом.

При повышении температуры воздуха окружающей среды выше +1°С сигнализирует датчик температуры 3, который подает сигнал на устройство ввода 5, преобразующее сигнал из аналогового в цифровой, и далее в блок ППЗУ 6. При повышении температуры массива грунта под нижней железобетонной плитой фундаментной платформы выше -5°C сигнализируют датчики температуры 4, которые подают сигналы на устройство ввода 5, преобразующее сигналы из аналоговых в цифровые, и далее в блок ППЗУ 6. Блок ППЗУ 6 выполняет расчетные операции в соответствии с алгоритмом, а именно сравнивает поступившие цифровые сигналы из устройства ввода 5 с запрограммированными в ППЗУ 6 оптимальными температурами многолетнемерзлых грунтов и оптимальной температурой воздуха окружающей среды. При несоответствии оптимальным температурам многолетнемерзлых грунтов блок ППЗУ 6, в свою очередь, через устройство вывода 7, которое преобразует цифровой сигнал в аналоговый, подает сигнал о включении термоэлектрических модулей 9 для охлаждения нижней железобетонной плиты фундаментной платформы и замораживания под ней массива многолетнемерзлых грунтов. Также при несоответствии оптимальной температуре воздуха окружающей среды блок ППЗУ 6 подает сигнал электроприводу 8 о закрытии регулируемых жалюзийных решеток 2 для создания замкнутого пространства и сохранения отрицательной температуры внутри пространственной железобетонной фундаментной платформы.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности процесса охлаждения грунтов путем обеспечения непосредственного охлаждения нижней железобетонной плиты пространственной железобетонной фундаментной платформы с использованием системы автоматического управления и предотвращения сильного снегопереноса в продуваемое подполье.

Пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте, содержащая объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами, раскосными или безраскосными, или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, отличающаяся тем, что она выполнена терморегулируемой и содержит по периметру ограждающие деревянные клееные панели, образующие с указанными железобетонными плитами замкнутое пространство, причем во всех деревянных клееных панелях, установленных с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, встроены регулируемые жалюзийные решетки с электроприводом, кроме того, пространственная железобетонная фундаментная платформа содержит систему автоматического управления процессом охлаждения нижней железобетонной плиты и грунта под ней, включающую датчики температуры, установленные в массиве грунта по периметру платформы, датчик температуры воздуха окружающей среды, установленный в продуваемом подполье, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с блоком ввода и с устройством вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, устройство вывода связано с электроприводом регулируемых жалюзийных решеток и с термоэлектрическими модулями в виде батареи элементов Пельтье, установленными по периметру на поверхности нижней железобетонной плиты фундаментной платформы.

Изобретение относится к области строительства или бурения, в частности к способу изоляции подпочвенного слоя, когда предполагается, что грунт состоит из многолетнемерзлых пород.

Способ возведения сваи в вечномерзлом грунте // 2692394

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. Способ возведения сваи в вечномерзлом грунте включает пробуривание скважины, установку сваи в забой, заполнение пространства между сваей и стенками скважины и растепление части грунта с помощью паровой иглы.

Арктическая ветроэнергетическая установка // 2688061

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии и может быть использовано для энергоснабжения различных объектов преимущественно в Арктике и других районах, отличающихся сильными ветрами.

Грунтовый модуль (варианты) // 2678471

Группа изобретений относится к строительству и может быть использована при строительстве магистральных трубопроводов на болотах третьей категории, производстве подводных работ, в зоне распространения вечномерзлых грунтов, при быстром возведении дорог, аэродромов, объектов инженерной инфраструктуры ВПК и МЧС, спортивных площадок, укреплении береговой полосы и различных откосов, в частности при сооружении покрытий грунтовых площадок.

Фундамент резервуара с улучшенными теплоизоляционными свойствами // 2676778

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства фундаментов резервуаров для хранения нефти и продуктов ее переработки в условиях сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтов Крайнего Севера.

Сборно-разборное сооружение для арктической зоны // 2664078

Изобретение относится к области строительства, а именно к сборно-разборным сооружениям, возводимым в сложных грунтовых условиях, в том числе на вечномерзлых грунтах, и может быть применено для быстрого возведения жилых и административных зданий, а также для быстрого демонтажа и перевозки таких сооружений на новое место вместе с фундаментом.

Площадка под строительный комплекс на вечной мерзлоте // 2661204

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению производственных или жилых комплексов на вечной мерзлоте. Техническим результатом является обеспечение стабильной низкой температуры мерзлоты в грунтах оснований строительного комплекса при наличии насыпного планировочного слоя грунта.

Способ возведения основания для куста скважин на многолетнемерзлых грунтах // 2655134

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при возведении и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин на многолетнемерзлых грунтах.

Способ устройства свайного фундамента в многолетнемерзлом грунте // 2653193

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам, возводимым в многолетнемерзлом грунте для использования в качестве опоры в основании грунтоцементного массива для различных легковозводимых сооружений, мостов и трубопроводов, газопроводов, временных бытовых сооружений, малоэтажных жилых домов.

Способ снижения воздействия сил морозного пучения и повышения устойчивости свайных фундаментов в криолитозоне // 2602538

Изобретение относится к проектированию, строительству и эксплуатации сооружений в условиях криолитозоны, а именно к защите зданий и сооружений от морозного пучения в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах.