Поверхностный фундамент на мерзлом основании

 

Сущность изобретения: фундамент представляет собой пустотелый блок, образованный верхней и нижней горизонтальными плитами и ребрами. Наклонные ребра расположены между плитами и разделяют полость блока на треугольные каналы. По контуру блока расположены вертикальные ребра. В треугольных каналах, расширяющихся кверху, образованы камеры, которые частично заполнены водой. Образование камер обеспечено наличием наклонных плит, которые примыкают к скошенным торцам наклонных ребер. В вертикальных ребрах образованы сквозные отверстия, перекрытые заслонками. 1 з. п. ф - лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, к основаниям и фундаментам зданий и сооружений и может быть использовано в районах распространения вечной мерзлоты.

Известны поверхностные фундаменты сооружений, выполненные в виде насыпной подушки с горизонтальными вентиляционными каналами [1] Наиболее близким к изобретению является пространственный плитный фундамент [2] Фундамент состоит из расположенных на выравнивающем слое блока из верхней и нижней горизонтальных плит и размещенных между ними наклонных ребер, образующих с горизонтальными плитами чередующиеся треугольные расширяющиеся книзу и треугольные расширяющиеся кверху каналы.

Недостаток прототипа недостаточно интенсивная аккумуляция холода в сезон отрицательных температур.

Цель изобретения улучшение теплозащиты мерзлого грунта за счет лучшей аккумуляции холода в сезон отрицательных температур.

Поставленная цель достигается за счет того, что на выравнивающем слое размещен блок из верхней и нижней горизонтальных плит и размещенных между ними наклонных ребер. Ребра и плиты образуют чередующиеся треугольные расширяющиеся книзу и треугольные расширяющиеся кверху каналы. От прототипы изобретениe отличается тем, что наклонные ребра выполнены по торцам скошенными книзу. Фундамент дополнительно снабжен вертикальными ребрами, размещенными между горизонтальными плитами по их контуру, и наклонными плитами, примыкающими к скошенным торцам наклонных ребер и перекрывающими по концам расширяющиеся кверху каналы с образованием камер, которые частично заполнены водой. В вертикальных ребрах образованы сквозные отверстия, перекрытые заслонками и расположенные по концам расширяющихся книзу каналов. Фундамент снабжен также вытяжными шахтами, сообщенными с расширяющимися книзу каналами в их средней части.

На фиг. 1 представлена конструкция фундамента, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид с торца.

Фундамент здания (сооружения) 1 на мерзлом основании 2 состоит из выравнивающего слоя 3, на котором выполнена нижняя горизонтальная плита 4 теплоизоляционной конструкции. Верхняя горизонтальная плита 5 отделена от нижней 4 группой наклонных ребер 6, образующих равномерно распределенные вдоль здания расширяющиеся кверху камеры 7 и расширяющиеся книзу воздушные каналы 8. Камеры заполнены водой 9 так, что между ее поверхностью и верхней плитой 5 имеется воздушный зазор 10, представляющий собой сумму двух зазоров деформационного и теплоизоляционного. Торцы 11 камер 7 имеют наклон наружу, так что все каналы 8 соединяются между собой. По контуру горизонтальные плиты связаны вертикальными ребрами 12. Каналы 8 соединяются с наружным воздухом через отверстия 13 с заслонками. В верхней части каналы 8 имеют вытяжные шахты 14.

Устройство работает следующим образом. В сезон отрицательных температур наружного воздуха открывают заслонки 13 и холодный воздух заполняет каналы 8. Теплый воздух выходит через открытые заслонки 13 или, что более эффективно, через шахты 14. Воздух каналов через ребра 6 охлаждает воду 9 в камере 7 и она постепенно, начиная с самого узкого места дна камер 7, замерзает. Вода, охлажденная в верхней части камер 7, стекает по стенкам вниз, замещается более теплой водой из средней части, которая тоже охлаждается. Стекающая по стенке вода по мере опускания ко дну все более охлаждается и наконец замерзает коркой на стенках камеры 7. Толщина корки все более увеличивается книзу, сливается с коркой противоположной стенки и превращается в ледяной массив, форма сечения которого представляет собой треугольник, в котором вписана гипербола с лучами, асимптотически приближающимися к стенкам камеры 7, но по мере замерзания воды все более отдаляющиеся от них. Благодаря такой форме, вода, превращаясь в лед, не распирает стенки камер 7, а выжимает воду вверх. Это обстоятельство делает конструкцию надежной в процессе эксплуатации. Когда вода в камерах 7 полностью замерзает, лед заполняет почти все пространство камер 7, оставляя небольшой теплоизоляционный воздушный зазор под верхней плитой 5.

В сезон положительных температур наружного воздуха заслонки 13 закрывают, движение воздуха прекращается и теплообмен максимально замедляется. Это позволяет сохранять лед в камерах 7 на весь теплый сезон. Этому способствует также наличие теплоизоляционного воздушного зазора над поверхностью льда. На поверхности нижней плиты 4 все время действуют отрицательные температуры, не позволяя оттаивать вечномерзлому грунту основания.

Формула изобретения

1. Поверхностный фундамент на мерзлом основании, включающий расположенный на выравнивающем слое блок из верхней и нижней горизонтальных плит и размещенных между ними наклонных ребер, образующих с горизонтальными плитами чередующиеся треугольные расширяющиеся книзу и треугольные расширяющиеся кверху каналы, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплозащиты мерзлого грунта за счет лучшей аккумуляции холода в сезон отрицательных температур, наклонные ребра выполнены по торцам скошенными книзу, при этом фундамент снабжен вертикальными ребрами, размещенными между горизонтальными плитами по их контуру, и наклонными плитами, примыкающими к скошенным торцам наклонных ребер и перекрывающими по концам расширяющиеся кверху каналы с образованием камер, которые частично заполнены водой, причем в вертикальных ребрах образованы сквозные отверстия, перекрытые заслонками и расположенные по концам расширяющихся книзу каналов.

2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вытяжными шахтами, сообщенными с расширяющимися книзу каналами в их средней части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2