Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения
Использование: строительство зданий и сооружений в сейсмических районах, Сущность изобретения: фундамент состоит из основных и дополнительных опор, имеющих криволинейную поверхность. Основные опоры расположены в соответствующих выемках плиты и уплотненного грунта. Дополнительные опоры размещены между основными. Диаметр дополнительных опор по вертикали определен из соотношения: (h3+foc), где D - максимальный диаметр по вертикали основных опор: пз - глубина заделки основных опор в фундаментной плите; foe - расчетная осадка здания, сооружения . Фундаментная плита выполнена из двух слоев. Нижний слой плиты выполн эн из бетона пониженной прочности, класса В 3,5-ВЮ. Зазор.между грунтом и плитой частично заполнен сыпучим материалом. Глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплотнения грунта от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР I и Л ii,;:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕ.НТУ Ф О 4 о" l (21) 4865916/33 (22) 13.09.90 (46) 07.11,92.Бюл.N. 41 (71) Новосибирский государственнь|й проектный институт (72) Ю.А.Шишков, А.А.Резников, В,И,Черепанов, В.Л.Винокуров, А,К.Малюгин и В.А.Хлобыстов (73) Ю.А.Шишков (56) Крутов В.И. и др. Фундаменты в вытрамбованных котлованах,М.:Стройиздат, 1985, с.3. Авторское свидетельство СССР N 540970, кл. Е 02 0 27/34, 1974. Авторское свидетельство СССР М 1283296, кл. Е 02 D 27/34, 1985. (54) ФУНДАМЕНТ СЕЙСМОСТОЙКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ (57) Использование: строительство зданий и сооружений в сейсмических районах, Сущность изобретения; фундамент состоит из основных и дополнительных опор, имеющих Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах. Известен фундамент, вытрамбованный на необходимую глубину в грунте падающей в одной и то же место трамбовкой с последующей установкой в котловане сборного железобетонного элемента (В.И.Крутов, Ю,А.Багдасаров, И.Г.Рабинович. "Фундаменты в вытрамбованных котлованах", М.Стройиздат, 1985 г., стр 3). Недостатками фундамента являются повышенная сложность и трудоемкость производства работ, а также невысокая его сейсмостойкость, в частности. Лля обеспечения HJ 1774976 АЗ криволинейную поверхность. Основные опоры расположены в соответствующих выемках плиты и уплотненного грунта. Дополнительные опоры размещены между основными, Диаметр дополнительных опор по вертикали определен из соотношения: d=D-(йз+1ос), где 0 — максимальный диаметр по вертикали основных опор: пэ — глубина заделки основных опор в фундаментной плите; foe — расчетная осадка здания, сооружения. Фундамент ая плита выполнена иэ двух слоев. Нижний слой плиты выполнен из бетона пониженной прочности, клас=а В 3,5-В10. Зазор. между грунтом и плитой частично заполнен сыпучим материалом. Глу. бина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплотнения грунта от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. снижения резонансных колебаний при сейсмических воздействиях на здания, сооружения. Известен сейсмостойкий фундамент для зданий жесткой конструктивной схемы, включающий основные опоры (сваи), сбьединенные flo верху ростверком с помо:.цью шарниров и дополните .ьных промежуточных опор (свай), выполняющих роль упругих ограничителей колебаний, Промежуточные опоры располагаются таким образом, что между нижней частью плиты ростверка и верхом промежуточных опор предусмотрены зазоры. При попадании системы в зону резонансных колебаний возрастает ампли1774976 туда, и,в работу включаются дополнительные опоры (сваи). При этом система мгновенно изменяет свою жесткость и автоматически выходит из резонансного режима, (Авт. свидетельство СССР N 540970, кп. Е 02 D 27/12; 27/34, 1976 г). Фундамент имеет следующие недостатки: — область применения .фундамента ограничена слабыми грунтами, так как в прочных грунтах его использование нецелесообразно из-за невозможности погружения свай; — повышенная трудоемкость и материалоемкость работ, так как необходимо выполнение большого количества опор и погружения их в основание. Наиболее близким техническим решением к изобретению является фундамент сейсмостойкого здания, сооружения по авт,свид, СССР ¹ 1283296, кл, Е 02 D 27/34, 1987. Фундамент включает заглубленные в грунт шаровые опоры и расположенную на опорах плиту, нижняя поверхность которой выполнена со сферическими выемками под шаровые опоры, причем между опорами и плитой расположены упругие прокладки, Недостатки фундамента, принятого в качестве прототипа; — повышенная трудоемкость производства работ, заключающаяся в необходимо"сти вытрамбовывания углублений (котлованов) под каждую шаровую опору, — выпор грунта по контуру котлованов; — невозможность вытрамбовывания котлованов в прочных грунтах; — конструкция фундамента не обеспечивает гашения резонансных сейсмических колебаний. Целью изобретения является повышение сейсмостойкости здания, сооружения и сниженйе трудоемкости его возведения. Поставленная цель достигается тем, что фундамент, включающий плиту, размещенную с частично заполненным сыпучим материалом зазором относительно поверхности грунта, опоры с криволинейной поверхно-. стью, верхняя и нижняя части которых расположены соответственно в выемках плиты и в уплотненном грунте, и упругие прокладки между плитой и опорами, снабжен дополнительными опорами с криволинейной поверхностью, размещенными на поверхности грунта между основными опорами, плита выполнена из двух слоев, нижний из которых имеет меньшую прочность, чем верхний, выемки в плите расположены в пределах нижне о слоя, причем глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплогнения грунта от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте, а максимальный диаметр дополнительных опор по вертикали определен из соотношения, d=0-(ha+foe), где 0 — максимальный диаметр по вертикали основных опор; h3 — глубина заделки основных опор в фундаментной плите; f < — расчетная осадка здания, сооружения. Фундаментная плита может быть выполнена из двух слоев разной прочности, нижний слой из бетона более ослабленной прочности в пределах от В 3,5 до В 10, На фиг,1 показан поперечный разрез сейсмостойкого фундамента до осадки здания, сооружения; на фиг.2 — тот же разрез после стабилизации осадок, Фундамент состоит из опор 1, установленных на грунтовом основании 2, имеющих 20 максимальный диаметр по вертикали О. В 25 промежутках между опорами 1 расположены дополнительные опоры 3, имеющие максимальный диаметр по вертикали d. По верху опор 1 в месте предусмотренного контакта с фундаментной плитой установлены прокладки 4. Пространство между опорами 1 и 3 заполнено сыпучим материалом 5 с образованием зазора 6 между низом фундаментной плиты и верхом подсыпки, Фундаментная плита выполнена двухслойной: верхний слой 7 — из прочного бетона, например из бетона класса В15-ВЗО, а нижний слой 8 — из бетона пониженной прочности. например из бетона класса В3,5-В10, 30 45 грунтовое основание 2, создавая в грунте выемки с уплотненными стенками. Опоры 1 также могут быть частично заглублены в грунтовое основание 2 проходкой по ним тяжелых механизмов, например, катков, 50 тракторов и т.д. В качестве упругих прокладок 4 используют гидроизоляционные материалы, например, наклеивают слои гидроизола или рубероида. Для повышения скольжения опор 1 их поверхность покрывают соответствующими материалами, например, битумом, смоченным в соляровом масле. Опоры 1 и 3 должны иметь следующее соотношение размеров d=D (пз+гос), 55 40. В качестве опор 1 и 3 могут использоваться как специально выполненные изделия, так и. природные валуны, По мере увеличения нагрузок при возведении здания, сооружения опоры 1 вдавливаются в 1774976 где cl — максимальные диаметры по вертикалиопор1 и3; h — глубина заделки опор 1; f« — расчетная осадка здания. Прослойка из сыпучего материала 5, на- 5 пример, из песка после осадки здания, сооружения должна быть неуплотненной или слабо уплотненной. Относительно слабое сейсмическое воздействие на фундамент гасится допол- 10 нительной осадкой опор 1 в грунтовое основание 2 и упругостью прокладок 4, а также проворачиванием опор 1 в неуплотненном сыпучем материале 5. Наличие зазора 6 создает необходимый "запас" на дополни- 15 тельную осадку опор 1, чтобы прослойка из сыпучего материала оставалась неуплотненной. При более значительном сейсмическом - воздействии демпфирование фундамента обеспечивается местным смя- 20 тием бетона нижнего слоя 6 фундаментной плиты в местах опирания опор 1. Опоры 3 включаются в работу при более сильном сейсмическом воздействии и выполняют роль мгновенно изменяемых свя- 25 эей, что позволяет изменить жесткость основания и избежать явления резонанса. Пример. Исходные данные, Сейсмичность района строительства — 9 баллов, грунты песчаные иэ крупного песка, подсти- 30, лаемые гравийно-галечниковыми. Здание 6-этажное с жесткой конструктивной схемой, сложного очертания в плане с самонесущими кирпичными стенами, для которого целесообразно снижение сейсми- .35 ческих нагрузок. Расчетные нагрузки на основание составляют около 1 кг/см . Требуется определить оптимальные параметры опор иэ валунов и прочность бето- 40 на нижнего слоя фундаментной плиты, Решение. Принимаем шаг крупных валунов в шахматном порядке с интервалами 1,5 м. Расчетная нагрузка на один валун составит до 25,0 т (или 250 кн). Принимаем 45 средний размер валуна, равный D= 50см, Расчетная осадка валунов при этой нагрузке составила f«=12-15 см, что подтверждено и опытным испытанием на данной площадке. Принимая величину заделки верх- 50 ней части валунов в фундаменTíóþ плиту в размере h>=10 см определим ориентировочные размеры промежуточных валунов 0=50см-(10 см+15 см)=-25,0 см. Определим требуемую несущую способ- 55 ность бетона на смятие нижнего слоя фундаментной плиты в местах опирания валунов. Площадь сминаемой части ориентиро ) вочно составит 700-900 см . rr!r,r,à сжатие осевое (приэменная прочность) Я, 35,7 кг/см < 45,9 25000кг 2 700см кг/см, что соответствует классу бетона В 7,5, Преимущества заявленного технического решения. 1. Предлагаемая конструкция фундамента позволяет снизить сейсмические воздействия ориентировочно на 1-2 балла. 2, Фундамент обеспечивает саморегулирование нагрузки и осадок, а. следовательно, и демпфирование вертикальной составляющей сейсмических нагрузок. При этом исключается возможность неравномерного выпора грунтов под основными опорами в отличии от прототипа, так как в заявленном решении происходит одновременное вдавливание всех опор в грунтовое основание, причем не от кратковременной динамической нагрузки, а от длительно действующих увеличивающихся по мере возведения здания, сооружения статических нагрузок. 3: Фундамент предусматривает использование в основном естественных природных местных материалов(каменные валуны, песок и др.), обладающих значительной долговечностью. 4. Фундамент может быть использован не только в грунтах естественного залегания, но при необходимости в конкретных условиях может быть выполнено основание из необходимых грунтов искусственно. Формула изобретения 1. Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения, включающий плиту, размещенную с частично заполненным сыпучим материалом зазором относительно поверхности грунта, опоры с криволинейной поверхностью, верхняя и нижняя части которых расположены соответственно в выемках плиты. и уплотненном грунте, и упругие прокладки между плитой и опорами, о т л и ч а ю щ и vc я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости здания, сооружения и снижения трудоемкости его возведения, он снабжен дополнительными опорами с криволинейной поверхностью, размещенными на поверхности грунта между основными опорами, плита выполнена из двух слоев, нижний из которых имеет меньшую прочность, чем верхний, выемки в плите расположены в пределах нижнего слоя, причем глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплотнения грунта 177497б Составитель Г.Курилова Редактор С.Кулакова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Гунько Заказ 3944 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте, а максимальный диаметр d по вертикали дополнительных опор определен из соотношения d=D (з+ ос), где D — максимальный диаметр по вертикали основных опор; h, — глубина заделки основных опор в фундаментной плите; 1„ — расчетная осадка здания.сооружения. 5 2. Фундамент по п.1, отл ич а ю щи йс я тем, что нижний слой фундаментной плиты выполнен из бетона класса В 3;5-В 10.
