Способ установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах

Изобретение относится к строительству, а именно к способам установки опорных элементов (опор) сигнализационного ограждения и его элементов (например, ворот, калиток), а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения, в грунтах, подверженных морозному пучению, которое вызывает в этих грунтах внутриобъемное деформирование. Способ установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах включает расположенный в грунте опорный элемент, нижнюю часть которого заглубляют ниже границы сезонного промерзания грунта в заранее приготовленное отверстие с последующей засыпкой и утрамбовкой засыпным материалом всего объема выбранного грунта, вокруг опорного элемента в слое сезонного промерзания размещают незамерзающий материал, заключенный в защитные оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, и оснащают часть длины опорного элемента стабилизирующим элементом. Защитные оболочки выполняют в виде пластичных и герметичных контейнеров, которые помещают в заранее подготовленные отверстия диаметром d выполненные до границы промерзания в количестве n штук и размещенные на расстоянии радиуса r от центра опорного элемента, причем эти отверстия выполняют наклонными по отношению к оси опорного элемента таким образом, чтобы центральная ось каждого отверстия при условном пересечении с осью опорного элемента образовывала с ней тупой угол λ. Заглубление стабилизирующего элемента, геометрическая форма которого представляет собой круглый усеченный конус, производят в сезоннопромерзающем слое, при этом нижнюю часть стабилизирующего элемента большим основанием размещают на нижней границе промерзания грунта. Значения r, n, d и λ определяют исходя из характеристик деформируемости промерзающего грунта, таких как величина пучения h_i, интенсивность пучения ƒ, модуль пучения m, причем λ и r определяют графо-аналитическим методом по эпюре интенсивности ƒ, а n и d - расчетным методом путем решения оптимизационной задачи, в которой целевая функция f(n,d) принимает максимальное значение, равное приращению объема грунта при его пучении вокруг опорного элемента и которое зависит от значений h_i, и m для данного грунта, при этом для n и d задаются ограничения: для n - возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий, для d - затраты на материалы, зависящие от d. Технический результат состоит в обеспечении долгосрочного сохранения вертикального положения опор сигнализационного ограждения и его элементов, а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения различного типа, устанавливаемых в пучинистых грунтах с сезонным промерзанием, повышении сигнализационной, эксплуатационной надежности и долговечности функционирования сигнализационного ограждения и его элементов. 7 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам установки опорных элементов (опор) сигнализационного ограждения и его элементов (например, ворот, калиток), а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения, в грунтах, подверженных морозному пучению, которое вызывает в этих грунтах внутриобъемное деформирование. Следствием внутриобъемного деформирования грунтов являются вертикальные и боковые отклонения опор, величины которых могут значительно превышать отклонения, допустимые по эксплуатационным требования.

Известны способы, направленные против пучения грунтов и выпучивания фундаментов различных конструкций [1], к которым относятся:

1) мелиоративные противопучинистые мероприятия,

2) конструктивные противопучинистые мероприятия,

3) физико-химические противопучинистые мероприятия,

при которых путем утепления грунта теплоизоляцией и устройством водоотводов, путем применения вязких незамерзающих материалов, путем выполнения фундаментов геометрических форм, которые снижают величины усилий, при которых происходит выпучивание фундаментов, путем применения вяжущих материалов, придающих гидрофобные свойства грунту, а также путем засоления грунтов значительно снижают действия сил пучения.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании способов, указанных в [1], относится то, что их применение значительно удорожит строительство сигнализационного ограждения, а выполнение физико-химических мероприятий нанесет экологический вред окружающей среде.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков и принятого за прототип является «Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах» [2], включающий расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания - оттаивания, а при необходимости и ниже нее, последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, характеризующийся тем, что защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя, при этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу, а реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, значительно удорожит строительство сигнализационных ограждений и их элементов, а также может повлечь возникновение дополнительных затрат на обслуживание во время эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в следующем. Обеспечение долгосрочного сохранения вертикального положения опор сигнализационного ограждения и его элементов, а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения различного типа, устанавливаемых в пучинистых грунтах с сезонным промерзанием без дополнительных затрат. Сохранение вертикального положения опор в долгосрочной перспективе позволит избежать их вертикальных и боковых отклонений.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым способом установки опорных элементов (опор, стоек), состоит в повышении сигнализационной, эксплуатационной надежности и долговечности функционирования сигнализационного ограждения и его элементов, также периметровых средств обнаружения, устанавливаемых на опоры (стойки), за счет того, что опоры не будут подвержены вертикальным и боковым отклонениям, величины которых превышают допустимые по эксплуатационным требованиям. При этом сетчатое полотно сигнализационного ограждения не будет испытывать чрезмерное натяжение или провисание, что, в свою очередь, обеспечит его долгосрочную целостность на рубеже охраны и, как следствие, заданные обнаружительные способности и показатели помехоустойчивости устанавливаемых на нем средств обнаружения. При осуществлении предлагаемого способа не будет нарушаться юстировка средств обнаружения, устанавливаемых на опоры (стойки), что обеспечит стабильность сигнализационных и эксплуатационных характеристик этих средств. Также будет обеспечено в установленных пределах взаимное расположение створок ворот, калиток и соосность их замковых устройств.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент, нижнюю часть которого заглубляют ниже границы сезонного промерзания грунта в заранее приготовленное отверстие с последующей засыпкой и утрамбовкой засыпным материалом всего объема выбранного грунта, вокруг опорного элемента в слое сезонного промерзания размещают незамерзающий материал, заключенный в защитные оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, и оснащают часть длины опорного элемента стабилизирующим элементом. Особенность заключается в том, что защитные оболочки выполняют в виде пластичных и герметичных контейнеров, которые помещают в заранее подготовленные отверстия диаметром d, выполненные до границы промерзания в количестве n штук и размещенные на расстоянии радиуса r от центра опорного элемента, причем эти отверстия выполняют наклонными по отношению к оси опорного элемента таким образом, чтобы центральная ось каждого отверстия при условном пересечении с осью опорного элемента образовывала с ней тупой угол λ, заглубление стабилизирующего элемента, геометрическая форма которого представляет собой круглый усеченный конус. Производят в сезоннопромерзающем слое, при этом нижнюю часть стабилизирующего элемента большим основанием размещают на нижней границе промерзания грунта. Значения r, n, d и λ определяют исходя из характеристик деформируемости промерзающего грунта таких, как: величина пучения h_i, интенсивность пучения ƒ, модуль пучения m, λ и r, определяют графо-аналитическим методом по эпюре интенсивности ƒ, a n и d-расчетным методом путем решения оптимизационной задачи, в которой целевая функция f(n,d) принимает максимальное значение, равное приращению объема грунта при его пучении вокруг опорного элемента и которое зависит от значений h_i и m для данного грунта, при этом для n и d задаются ограничения: для n - возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий; для d - затраты на материалы, зависящие от d.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

• дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

• замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

• исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);

• увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;

• выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

• создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Перечень фигур чертежей.

1. На фиг. 1 приведена схема выполнения предлагаемого способа.

2. На фиг. 2 показано устройство стабилизирующего элемента.

3. На фиг. 3 показаны действия сил, возникающих при морозном пучении грунта.

4. На фиг. 4 приведена эпюра интенсивности пучения грунта.

5. На фиг. 5 представлена модель, имитирующая установку опоры без отверстий и стабилизирующего элемента.

6. На фиг. 6 представлена модель, имитирующая установку опоры со стабилизирующим элементом и отверстиями, выполненными под острым углом к опоре.

7. На фиг. 7 представлена модель, имитирующая установку опоры согласно предлагаемого способа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и осуществляется следующим образом. Опорный элемент (опора), например, открытого профиля швеллерного или другого разомкнутого (или замкнутого сечения) (1), оснащенный стабилизирующим элементом (2), погружается в грунт в заранее приготовленное отверстие (3) до намеченной глубины Н, которая ниже глубины промерзания Н_пр. Высота открытой части опорного элемента (1) составляет h. При этом заглубление стабилизирующего элемента (2) производят в сезоннопромерзающем слое высотой Н_пр так, чтобы нижняя часть стабилизирующего элемента (2) большим основанием разместилась на нижней границе промерзания грунта. Опорный элемент (1) может быть снабжен жестко закрепленными ригелями (4) и опорной пятой (5). Вокруг опорного элемента (1) на расстоянии г от его оси до нижней границы промерзания грунта выполняют отверстия (6) диаметром d и длиной L в количестве п шт. По отношению к вертикальной оси опорного элемента (1) отверстия (6) выполняются наклонными таким образом, чтобы ось отверстия (6) при пересечении с осью опорного элемента (1) образовывала тупой угол λ. Сами отверстия (6) заполняются герметичными контейнерами (7) с дисперсным незамерзающим материалом, например, песком низкой влажности. Поперечные и продольные размеры контейнеров (7) совпадают с поперечными и продольными размерами отверстий (6). В качестве контейнеров (7) возможно использовать тонкостенные ПВХ-трубы, полиэтиленовые трубы или мешки и другие практичные дешевые материалы. Выбранный объем грунта отверстия (3) заполняется засыпным материалом (8), например, выбранным грунтом, мелким щебнем (или смесью щебня и песка) с последующей его утрамбовкой. В зависимости от среднего сезонного содержания влаги в окружающем грунте возможна гидроизоляция засыпного материала (8).

На фиг. 2 показано устройство стабилизирующего элемента (2). Стабилизирующий элемент состоит из оболочки (9) и наполнителя (10) и имеет форму круглого усеченного конуса. Оболочка (9) может быть выполнена из различных материалов, таких, как сталь или различных видов пластика, а наполнителем может быть гравий, щебень, песок и их смеси. Стабилизирующий элемент (2) обеспечивает устойчивость опоры

(1) при подвижках грунта во время пучения и оттаивания.

На фиг. 3 схематично показаны действия сил, возникающих при морозном пучении грунта. Учитывая свойства наполнителя, пучение не будет развиваться внутри стабилизирующего элемента (2) и контейнеров (7), небольшое пучение возможно внутри засыпного материала (8), но только при условии, если он будет насыщен влагой до границы промерзания, но это пучение будет существенно ниже, чем пучение окружающего грунта, так как засыпной материал (8) утрамбован и может состоять из фракций большого диаметра, а утрамбованный объем или объем, состоящий из фракций большого диаметра, в меньшей степени подвержен пучению [1]. На схеме показано действие только нормальных сил пучения. Действие касательных сил пучения, стремящихся переместить опорный элемент (1) вверх, на схеме не учтены, потому что этому перемещению будут оказывать существенное противодействие ригели (4), опорная пята (5) и стабилизирующий элемент (2). На схеме приняты следующие обозначения: N1 - силы, действующие на стенки контейнеров (7); N2 - силы, действующие на засыпной материал (8) в зонах между отверстиями (6); N3 - силы, действующие на засыпной материал (8) за отверстиями (6); N4 - силы давления на стенки стабилизирующего элемента (2), создаваемые силами N2 и N3. Процесс морозного пучения грунта вокруг опорного элемента (1) будет протекать следующим образом [1]. При понижении температуры ниже начала кристаллизации почвенно-грунтовой воды промерзание поверхностных слоев земной коры вызовет процессы деформации. Эти деформации выразятся в увеличении объема. Развивающийся процесс деформации грунта вокруг опорного элемента (1) частично будет сдерживаться около отверстий (6) с контейнерами (7), при этом контейнеры (7) будут подвержены сдавливанию нормальными силами пучения N1. Расположение контейнеров (7) под тупым углом λ, к опоре (7) будет препятствовать их выдавливанию на поверхность грунта. При оттаивании грунта у контейнеров (7) может сохраняться частичная деформация. На линии между каждым отверстием (6) и опорным элементом (1) нормальные силы пучения будут иметь минимальные значения N3. В зонах между отверстиями (6) процесс деформации в виде нормальных сил пучения N2 будет оказывать сдавливающее действие на засыпной материал (8), находящийся в зоне промерзания. В свою очередь, сдавливание материала (8) трансформируется в силы давления N4 на стабилизирующий элемент (2), действующие по нормали относительно его оболочки (9) и тем самым оказывающие прижимающее действие на стабилизирующий элемент (2), который будет стремиться удерживать опору (1) в вертикальном положении. В целом, отверстия (6) с контейнерами (7) и засыпной материал (8) формируют вокруг опорного элемента (1) область, где действуют минимальные силы пучения, а наличие стабилизирующего элемента (2) лишает опорный элемент (1) некоторой условной точки поворота, вокруг которой опорный элемент поворачивался бы при боковом отклонении и которую при отсутствии предложенных мероприятий приобрел бы опорный элемент (1) в районе нижней границы промерзания грунта.

Расстояние от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1) - r (см. фиг. 1), количество отверстий - n, их диаметр - d и угол наклона - λ определяют, исходя из местных условий и характеристик деформируемости промерзающего грунта: величины пучения - h_i, интенсивности пучения - ƒ и модуля пучения - m. Характеристики деформируемости промерзающего грунта связаны между собой следующим отношением, определяемым на основе экспериментальных данных о пучении. Модуль пучения m, см/м, под которым понимается величина пучения, отнесенная к слою промерзающего пучащегося грунта мощностью 1 м, определяется как [1]:

где z_0i - мощность слоя немерзлого грунта, м, вызывающего деформации пучения величиной h_i, м. Интенсивность пучения ƒ представляет собой дифференцированную по глубине пучащегося слоя алгебраическую сумму деформаций грунта за счет перемещения его вверх [1]:

Модуль пучения m и интенсивность пучения ƒ связаны через среднюю интенсивность пучения [1]:

где - средняя интенсивность пучения, %.

Чтобы максимально скомпенсировать интенсивность пучения ƒ вокруг опорного элемента по эпюре интенсивности ƒ из [1], приведенной на фиг.4, графо-аналитическим методом сначала определяется угол наклона отверстий (6) λ, а затем, используя значение λ, определяется расстояние г от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1). На эпюре интенсивности показаны изменения интенсивности по глубине слоя промерзающего грунта Z, причем ось Z условно совмещена с вертикальной осью опорного элемента (1). Интенсивность пучения ƒ определяет переход объемной и линейной деформации грунта «от точки» к массиву в целом, также эпюра показывает, что интенсивность пучения в верхних промерзающих слоях грунта выше, чем в нижних. Для определения λ, и r на эпюре дополнительно строится отрезок ab, соединяющий точку а наибольшей интенсивности, расположенной практически на поверхности грунта, с точкой b, расположенной на границе промерзания. Далее через точку b строится осевая линия О, которая параллельна оси Z, затем путем зеркального отображения отрезка ab относительно оси О строится отрезок ас, который продлевается до пересечения с осью Z (е - точка пересечения) и потом измеряется угол λ. Расстояние r от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1) определяется по известной формуле:

где h-высота опорного элемента (1) (см. фиг. 4). Значение высоты опорного элемента h в расчете берется для того, чтобы максимально обеспечить устойчивость элемента (1) в периоды отсутствия пучения за счет естественного грунта, окружающего опорный элемент (1). Наклон отверстий (6) под углом λ будет способствовать снижению интенсивности ƒ пучения грунта в области между отверстиями (6) и опорным элементом (1) (см. фиг. 3). Чтобы создать эффективную область действия минимальных сил пучения (см. фиг. 3), значения n и d рассчитываются в зависимости от степени пучинистости грунтов. В свою очередь, грунты по степени пучинистости подразделены на группы [1]. Например, при 0 < m ≤ 3,5 (слабопучинистые грунты) и мощности слоя z_0i=l м из уравнений (1) и (3) можно определить, что h_i составит до 3,5 см (вниз и в горизонтальных направлениях приращение тоже составит до 3,5 см), а будет до 3,38%. При этом объем грунта Vп в радиусе примерно 0,7-0,8 м вокруг опоры при его промерзании может увеличиться до 10-12% (здесь еще учитывается объем засыпного материала (8)):

где Vн - объем грунта вокруг опорного элемента до промерзания в радиусе 0,7-0,8 м.

Для компенсации приращения объема грунта вокруг опоры в радиусе 0,7-0,8 м до начала процесса промерзания 10-12% объема грунта (объема приращения грунта за счет пучения) изымается путем выполнения отверстий (6), в которые помещают контейнеры (7), не подвергающиеся морозному пучению. Чтобы определить оптимальные значения n и d, решается оптимизационная задача с ограничениями, где целевая функция f(n,d) равняется внутреннему объему одного отверстия (6), умноженного на их количество n: f(n,d)=(3,14×(d/2)²×L)×n (L-длина наклонного отверстия (6), см. фиг. 1), при этом (3,14×(d/2)²×L)×n=0.12 × Vн. Оптимальное решение - это набор переменных n и d, при которых целевая функция принимает максимальное значение. В качестве ограничений выбраны возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий (ограничение n ≤ 6) и затраты на материалы (затраты на материалы при изготовлении контейнеров (7) с наполнителем), зависящие от d (ограничение d ≤ 0,15 м). В данной задаче максимальным значением целевой функции был приращенный объем грунта - 0.12 × Vн, который составлял 12% от объема грунта в радиусе 0,7-0,8 м вокруг опорного элемента при z_0i=l м. Окончательно при 0 < m ≤ 3,5, h_i=3,5 см,=3,38% и h=3 м, значения d, n, λ и r составили соответственно: d=0,12 м, n=6, λ=167°, r=0,7 м.

Для проверки эффективности применения в предложенном способе стабилизирующего элемента (2), отверстий (6), выполненных под углом X и установленных в эти отверстия контейнеров (7), в программе SolidWorks были разработаны три твердотельные модели, имитирующие установку опорного элемента (1) различными способами в грунт на глубину ниже глубины промерзания с имитацией закрепления его ригелем в непромерзающем слое. Эти модели исследовались в приложении COSMOSXpressStudy на предмет перемещений и деформации путем имитации воздействия нормальных сил пучения и имитации отклоняющей силы Р, которая имитирует полезную нагрузку опорного элемента (1), например, вес металлической сетки и различного вида приборов. Результатом являлась оценка влияния пустот и их размещение на величину перемещения и деформацию модели грунта. Оценка производилась по расчетным максимальным данным шкалы перемещения URES. Далее, путем сравнения максимальных значений перемещений в разных моделях определялась разница, которая показывала, какая часть исследуемого объема не будет подвержена действию нормальных сил пучения, потому что в реалии пустоты заполнятся контейнерами (7) и засыпным материалом (8). Имитируемый промерзающий массив грунта у всех моделей имел объем 1 м³, глубина установки опоры - 1,2 м, высота опоры во всех моделях - 3 м. Первая модель, представленная на фиг. 5, имитировала установку опорного элемента (1) без отверстий (6) и стабилизирующего элемента (2), вторая модель, представленная на фиг. 6, имитировала установку опорного элемента (1) с стабилизирующим элементом (2) и отверстиями (6), которые выполнены по отношению к (1) под острым углом, третья модель, представленная на фиг. 7, имитировала установку опорного элемента (1) согласно предлагаемому способу. Имитирующие силы пучения прикладывались ко всем граням массива грунта в каждой модели в виде распределенной силы 200 кН, а отклоняющая сила Р опорного элемента (1) во всех моделях прикладывалась в виде сосредоточенной силы 50 Н. Здесь надо отметить, что результаты анализа в приложении COSMOSXpressStudy базируются на линейном статическом анализе (поведение материала является линейным согласно закону Гука), и предполагается изотропный материал (в качестве имитирующего грунт материала бралась резина и некоторые виды пластиков). Чтобы использовать приложение COSMOSXpressStudy для исследования деформированного состояния грунта, являющегося несплошным зернистым или дисперсным материалом, были учтены допущения и ограничения, сформулированные и обоснованные в [3]: «…при определении напряжений в массиве принимают, что грунт является сплошным линейно-деформируемым телом, испытывающим одноразовое загружение». Также было учтено то, что экспериментально показана возможность решения задачи об упруго-пластичном деформировании промерзающего грунта расчетными методами [1]. Поэтому решаемая задача об определении деформаций (деформируемого состояния) некоторого объема грунта при моделировании одноразового воздействия на него нагрузки, имитирующей нормальные силы пучения, решаемая с помощью приложения COSMOSXpressStudy, будет иметь корректный характер. Результаты анализа, приведенные на фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, показывают, что наименьшие перемещения в модели и наибольшее отклонение опорного элемента (1) у модели без отверстий и стабилизирующего элемента (фиг. 5), а наибольшие перемещения и наименьшее отклонение опорного элемента у модели, имитирующей установку опоры согласно предложенному способу (фиг. 7). Сравнивая максимальные значения шкал URES - 2,068 у модели (фиг. 5) и 2,341 у модели (фиг. 7) было определено, что в модели, имитирующей установку элемента (1) согласно предлагаемому способу (фиг. 7), 12% объема грунта не будет подвержена морозному пучению. Степени отклонений элемента (1) сравнивались с помощью градусной меры, которая была использована только для оценки эффективности применения предлагаемого способа (в реалии опора не будет отклоняться на столько градусов, как показано на результатах анализов). Сравнивая результаты анализов (фиг. 5 и фиг. 7), было установлено, что в модели, имитирующей установку опорного элемента (1) согласно предлагаемому способу (фиг. 7), степень отклонения опорного элемента (1) при равных нагрузках на 40% меньше, чем в модели (фиг. 5). Анализ деформированной формы модели (фиг. 7) подтвердил, что стабилизирующий элемент (2) препятствует боковому отклонению опоры (1) при действии нормальных сил пучения. Еще одним результатом анализа перемещений и деформаций моделей было подтверждение того, что наклон отверстий (6) под тупым углом по отношению к опорному элементу (1) будет в меньшей степени способствовать выдавливанию контейнеров (7) на поверхность при действии нормальных сил пучения. Все три модели были исследованы и на действие неравномерной нагрузки. К граням, имитирующим массив грунта, каждой модели прикладывалась неравномерная нагрузка со значениями: 200 кН, 195 кН, 190 кН и 180 кН, а отклоняющая сила Р элемента (1) во всех моделях прикладывалась в виде сосредоточенной силы 50 Н. Результаты анализа показали, что наименьшее отклонение опорного элемента (1) было в модели, имитирующей его установку согласно предложенному способу.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:

- заявленный способ при его осуществлении предназначен для использования в строительстве, а именно при сооружении опор сигнализационного ограждения и его элементов (например, ворот, калиток), а также при монтаже опор (стоек) с размещенными на них периметровыми средствами обнаружения в грунтах, подверженных морозному пучению;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Источники информации

1. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1977, 184 с.

2. Хафизов Роберт Мияссарович. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты). Патент РФ №2515246, заявка №2012147045/03 от 07.11.2012 г., МПК E02D 27/35.

3. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1981. - 319 с, ил.

Способ установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент, нижнюю часть которого заглубляют ниже границы сезонного промерзания грунта в заранее приготовленное отверстие с последующей засыпкой и утрамбовкой засыпным материалом всего объема выбранного грунта, вокруг опорного элемента в слое сезонного промерзания размещают незамерзающий материал, заключенный в защитные оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, и оснащают часть длины опорного элемента стабилизирующим элементом, отличающийся тем, что защитные оболочки, выполняют в виде пластичных и герметичных контейнеров, которые помещают в заранее подготовленные отверстия диаметром d, выполненные до границы промерзания в количестве n штук и размещенные на расстоянии радиуса r от центра опорного элемента, причем эти отверстия выполняют наклонными по отношению к оси опорного элемента таким образом, чтобы центральная ось каждого отверстия при условном пересечении с осью опорного элемента образовывала с ней тупой угол λ, заглубление стабилизирующего элемента, геометрическая форма которого представляет собой круглый усеченный конус, производят в сезоннопромерзающем слое, при этом нижнюю часть стабилизирующего элемента большим основанием размещают на нижней границе промерзания грунта, значения r, n, d и λ определяют исходя из характеристик деформируемости промерзающего грунта, таких как: величина пучения h_i, интенсивность пучения ƒ, модуль пучения m, причем λ и r определяют графо-аналитическим методом по эпюре интенсивности ƒ, а n и d - расчетным методом путем решения оптимизационной задачи, в которой целевая функция f(n,d) принимает максимальное значение, равное приращению объема грунта при его пучении вокруг опорного элемента и которое зависит от значений h_i, и m для данного грунта, при этом для n и d задаются ограничения: для n - возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий, для d - затраты на материалы, зависящие от d.