Устройство для усиления фундаментов существующих зданий и сооружений

 

Изобретение относится к строительству и предназначено для применения при ремонте зданий и сооружений, получивших неравномерные осадки, при реконструкции зданий с повышением нагрузок на фундаменты. Устройство для усиления фундаментов включает двухконсольный ригель, свайный фундамент, тягу. Ригель закреплен на свайном фундаменте шарниром. Один конец ригеля связан с усиливаемой конструкцией здания или сооружения. Другой конец ригеля соединен тягой с нижней частью по меньшей мере одной сваи свайного фундамента. Тяга предварительно напряжена. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности, к фундаментостроению, и предназначено для применения при ремонте зданий и сооружений, получивших неравномерные осадки, при надстройке или реконструкции с повышением нагрузок на фундаменты.

Известно устройство для усиления фундаментов, включающее выносные опоры в виде буронабивных свай, расположенных симметрично относительно старого фундамента, и поперечных ригелей, подведенных под усиливаемую конструкцию и опирающихся концами на буронабивные сваи (Смоленская Н.Г. и др. Методика обследования и проектирования оснований и фундаментов при капитальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий М. Стройиздат, 1972, с.52-53).

Такие устройства характеризуются высокой трудоемкостью и стоимостью, которые связаны с необходимостью применения ручного труда при возведении свайных опор внутри помещений, с необходимостью остановки производственных процессов либо выселения жильцов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для усиления фундаментов существующих зданий и сооружений, включающее новый фундамент в виде буровой сваи, расположенной вблизи одной из сторон старого фундамента, двухконсольный ригель, закрепленный на буровой свае, анкерную сваю, грунтовый анкер, причем один конец ригеля подведен под усиливаемое сооружение, а другой прикреплен к верхнему концу анкерной сваи (Коновалов.П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М. Стройиздат, 1988, с.178, рис.55).

Это устройство характеризуется высокой материалоемкостью и трудоемкостью, неэффективностью статической работы.

Высокая материалоемкость и трудоемкость известного устройства вызваны необходимостью изготовления анкерной сваи и грунтового анкера.

Неэффективность статической работы известного устройства состоит в том, что несущая способность нового фундамента в связи с рычажной схемой приложения сил должен быть больше воспринимаемый нагрузки от здания на величину выдергивающего усилия, приложенного к анкеру.

Техническая задача предлагаемого изобретения упрощение конструкции устройства, повышении несущей способности.

Эффективность изобретения состоит в снижении материалоемкости, трудоемкости устройства и безопасности работ.

Решение технической задачи достигается тем, что в устройстве для усиления фундаментов, включающем свайный фундамент, расположенный вблизи одной из сторон старого фундамента, закрепленный на свайном фундаменте двухконсольный ригель, один конец которого связан с усиливаемым фундаментом или с размещенной на нем конструкцией, а другой заанкерен конец ригеля закреплен посредством тяги, соединяющей его с нижней частью по меньшей мере одной сваи.

Кроме того, тяга может быть предварительно напряжена, ригель может быть закреплен на свайном фундаменте шарнирно, тяга может быть закреплена на конце ригеля с возможностью натяжения.

Существенные признаки изобретения, отличающие его от известного устройства, состоят в следующем.

Ригель шарнирно закреплен на свайном фундаменте, а нижняя часть по меньшей мере одной сваи соединена с концом ригеля тягой.

Использован, как и в прототипе, рычаг 1 рода с точкой опоры на свайном фундаменте. Точка опоры находится между точками приложения сил. Одна из сил нагрузка от здания, вторая уравновешивающая ее сила, равная вертикальной проекции усилия натяжения тяги. Обе силы направлены вниз. Нагрузка на свайный фундамент равна сумме эти сил. Эта нагрузка приложена к шарниру и действует на фундамент сверху, т.е. вдавливающая сила.

В отличие от прототипа к нижней части по меньшей мере одной сваи прикреплен нижний конец тяги. Следовательно при натяжении тяги на нижний конец сваи действует выдергивающая сила, равная вертикальной проекции усиления натяжения тяги.

Следовательно вдавливающее усилие, действующее на фундамент сверху, больше выдергивающего усилия, действующего снизу, на величину усилия, равного нагрузке от здания.

Таким образом, несущая способность нового фундамента в предлагаемом изобретении выше, чем в известном устройстве.

Существенным признаком является то, что тяга закреплена на конце ригеля с возможностью натяжения. Этим обеспечивается большая простота процесса натяжения тяги, чем при установке домкрата на другом конце ригеля под стену усиливаемого здания. Кроме того, значительно упрощается процесс фиксации положения устройства относительно здания или сооружения. Помимо того, расположение натяжного домкрата на конце ригеля, т.е. на удалении от здания, обеспечивает безопасность ведения работ по исправлению неравномерных деформаций сильно деформированных и поврежденных зданий.

На фиг.1 показан общий вид устройства для усиления фундаментов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 вид Б-Б на фиг.2; на фиг.4 узел I на фиг.1.

Устройство для усиления фундаментов включает двухконсольный ригель 1, свайный фундамент, например, в виде буронабивной сваи 2, предварительно напряженную тягу 3, цилиндрический шарнир 4, закрепленный на верхнем торце сваи 2. Тяга 3 соединяет нижнюю часть сваи 2 с концом ригеля 1.

Ригель может быть выполнен в виде железобетонной балки с увеличенной высотой сечения на опоре. Тяга 3 может быть выполнена из арматурного стержня или высокопрочной проволоки. Тяга 3 должна иметь антикоррозионное покрытие.

Шарнир 4 должен обеспечивать передачу от ригеля 1 на верхнюю часть сваи 2 не только вертикального усилия, но и горизонтального, равного горизонтальной проекции усилия натяжения тяги 3. Поэтому элементы шарнира должны быть жестко заделаны в теле ригеля 1 и на торце сваи 2, например, с помощью закладных анкеров (не показаны).

Верхний конец тяги 3 закреплен на конце ригеля 1 замком (фиг.4), который обеспечивается возможность предварительного напряжения тяги 3. Замок включает упорную шайбу 5, распределительную шайбу 6 и натяжную гайку 7. Сверху замок закрыт колпаком 8.

Другой конец ригеля 1 подведен под усиливаемую конструкцию здания, например, под стену 9 и взаимодействует с ней через резинометаллическую подушку 10, применяющуюся в практике строительства железобетонных мостов.

Резинометаллическая подушка 10 воспринимает сдвиговые деформации и внецентренное сжатие, которые возникают при включении устройства в работу.

Для более равномерного распределения напряжения в стене 9 последняя усилена распределительной балкой 11, состоящей, например, из двух швеллеров, соединенных стяжными болтами 12.

Окно 13 для подводки конца ригеля 1 под стену 9 прорублено в стене старого фундамента 14.

Устройство для усиления фундаментов возводят и включают в работу следующим образом.

Пробуривают скважину и опускают в нее арматурный каркас буронабивной сваи 2, к нижней части которого прикрепляют нижний конец тяги 3. При этом тяга 3 расположена вертикально и прижата к каркасу. Затем прорезают щель в грунтовом массиве, например, при помощи высоконапорной струи воды. В щель наклонно вводят тягу 3.

После этого производят бетонирование ствола сваи 2, устанавливают и закрепляют опорную часть шарнира 4.

В стене 9 здания прорубают окно 13, устанавливают распределительную балку 11.

После набора бетоном сваи 2 проектной прочности монтируют ригель 1, закрепляют тягу 3 в замке, укладывают на другом конце ригеля резинометаллическую подушку 10.

Далее производят включение устройства в работу. Для этого с помощью натяжного домкрата (не показан) производят натяжение верхнего конца тяги 3. Усилие натяжения тяги 3 увеличивают ступенями, выдерживая каждую ступень до условной стабилизации осадки сваи 2, например, менее 0,1 мм за 30 минут.

После достижения стабилизированной осадки свайного фундамента 2 при максимальной проектной величине усилия натяжения тяги 3 производят фиксацию в замке верхнего конца тяги 3, удаляют натяжной домкрат, консервируют замок и закрывают его колпаком 8.

Включение устройства в работу может быть выполнено с помощью обычного домкрата, установленного на ригель вместо резинометаллической подушки 10. В этом случае после достижения стабилизированной осадки сваи 2 положение конца ригеля 1 относительно стены 9 фиксируют, например, с помощью подпорок, а домкрат удаляют.

Напряжение тяги 3 натяжным домкратом предпочтительнее, т.к. деформации здания, возникающие при эксплуатации устройства из-за ползучести грунтов или по другим причинам могут быть наиболее быстро исправлены путем повторного натяжения верхнего конца тяги 3. Кроме того, при этом обеспечивается безопасность работы.

Устройство предназначено преимущественно для усиления фундаментов наружных стен зданий и сооружений, для усиления фундаментов башен, дымовых труб и других сооружений, имеющих массивные сплошные фундаменты под всем сооружением или кольцевые фундаменты.

Применение предлагаемого устройства позволяет механизировать работы, ускорить сроки, снизить стоимость и материалоемкость работ по ремонту и реконструкции фундаментов.

Применение изобретения обеспечивает возможность исправления неравномерных осадок и кренов зданий и сооружений как в процессе ремонта и реконструкции, так и в течение всего срока эксплуатации.

Применение изобретения обеспечивает безопасность проведения работ по ремонту деформированных и поврежденных зданий и сооружений.

Формула изобретения

1. Устройство для усиления фундаментов существующих зданий и сооружений, включающее свайный фундамент, расположенный вблизи одной из сторон усиливаемого фундамента, закрепленный на свайном фундаменте двухконсольный ригель, один конец которого связан с усиливаемым фундаментом или размещенной на нем конструкцией, а другой заанкерен, отличающееся тем, что конец ригеля заанкерен посредством тяги, соединяющей его с нижней частью по меньшей мере одной сваи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тяга предварительно напряжена.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что ригель закреплен на свайном фундаменте шарнирно.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что тяга закреплена на конце ригеля с возможностью натяжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4