Ферменно-ленточный фундамент
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов зданий и сооружений. Ферменно-ленточный фундамент включает скважины-каналы, площадные опорные и линейные конструктивные элементы. Линейные элементы, расположенные в скважинах-каналах толщи подстилающего грунта, образуют систему перекрестных ферм, нижний пояс которых представлен натянутыми гибкими линейными элементами. Технический результат состоит в минимизации земляных работ при возведении малозаглубленных фундаментов высокой несущей способности. 6 ил.
Предлагаемое изобретение ферменно-ленточного фундамента относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов зданий и сооружений.
Цель изобретения - минимизация земляных работ при возведении малозаглубленных фундаментов высокой несущей способности.
На фиг.1 изображена принципиальная схема традиционного ленточного фундамента, где: 10 - стены здания, сооружения; 11 - железобетонная лента фундамента (сборного или монолитного); 12 - обратная засыпка; 5 - бетонная подготовка.
Характерный участок предлагаемого фундамента, прообразом которого является прямолинейный участок ленточного фундамента, отражен в изометрии на фиг.2 линейный локальный участок ферменно-ленточного фундамента с элементами 1 - конструкции пола первого этажа; 2 - наклонных тяг конструкции фундамента; 3 - конструкции отмостки, как продолжения основной несущей части фундамента; 4 - опорных брусков и 7 - вертикальных тяг конструкции фундамента.
На фиг.3 - принципиальная схема ферменно-ленточного фундамента под зданием, сооружением (плоскостной вариант), помимо уже означенных выше элементов 1, 2, 3, 4, 7, схематично отображает само здание - 8, ради которого и возводится фундамент, 6 - вантовый элемент фундамента; 9 - возможное положение уровня грунта относительно заглубленной отмостки. На фиг.4 - схема ферменно-ленточного фундамента под зданием, сооружением (пространственный вариант).
Изображения на фиг.5 - иллюстрация №1 линейного локального участка ферменно-ленточного фундамента (в цветовом представлении элементов) и на фиг.6 - иллюстрация №2 линейного локального участка ферменно-ленточного фундамента (в цветовом представлении элементов) даны в цвете исключительно для наглядной иллюстрации конструкции ферменно-ленточного фундамента, наглядность которого в черно-белом изображении (а тем более в 3D виде) несколько ниже. Чертежи в цвете не являются составной частью комплекта документов к заявлению - это лишь иллюстративный материал.
Предлагаемое изобретение конструкции ферменно-ленточного фундамента включает скважины-каналы, площадные опорные и линейные конструктивные элементы. Отличие от известных технических решений заключено в том, что линейные элементы, расположенные в скважинах-каналах толщи подстилающего грунта, и являются элементами образованной системы перекрестных ферм, нижний пояс которых представлен натянутыми гибкими линейными элементами.
Известно, что «...основные моменты (изгибающие моменты в конструкциях) как для фундаментных балок, так и для плит являются положительными. Иначе говоря, как правило, эти фундаменты стремятся изогнуться выпуклостью вниз» (стр.381 [2]). Именно это происходит под кирпичной стеной 10 фиг.1 (или под частоколом колонн) в ленточном фундаменте. Конструкция вертикально расположенной в грунте сплошной полосы железобетонного ленточного фундамента (см. 11 фиг.1) срабатывает как балка на упругом основании. Сама лента-балка с успехом и без какого-либо ущерба для общей прочности может быть заменена шпренгельной балкой, фермой с традиционными стойками и раскосами или фермой с затяжками.
По результатам многочисленных исследований, модельных и натурных экспериментов принято, что бесконечно больших напряжений в грунте при применении традиционных конструкций фундаментов не может быть [1]. Достигнув некоторых максимально возможных предельных значений напряжений в локальной зоне значение напряжений стабилизируется и далее не растет. Происходят явления, схожие с эффектом ползучести в металле. Допущение эффекта ползучести используется и при расчете железобетонных конструкций, далеких от упругопластических. Аналогия принята и для грунта. Пластическая зона распространяется в грунте с равным предельным напряжением по всей площади контакта фундамента с грунтом по мере роста нагрузок. Это касается всех элементов малого сечения, контактирующих с грунтом: наклонных тяг - 2; вантовых элементов фундамента - 6; вертикальных тяг - 7.
Воздействующая полезная нагрузка от здания на конструкции пола первого этажа 1, а фактически полку таврового сечения, передается на подстилающий грунт основания. При этом за счет опорных брусков 4 развитое тавровое сечение может воспринимать большие изгибающие усилия, например, как шпренгельная балка. При этом нижний вантовый элемент фундамента 6 (срабатывающий на восприятие растягивающих усилий) из высокопрочной проволоки имеет минимальные сечения размером 150×150 мм (например, комплект тросов для высотных зданий).
Вынос конструкции отмостки 3 (фиг.3) за пределы пятна здания в плане необходим не только для отвода дождевой воды, но и для предотвращения выпучивания грунта по периметру здания при больших нагрузках.
Полосы ферменно-ленточного фундамента, например, под поперечными кирпичными стенами (фиг.4) могут быть перекрестными по аналогии с перекрестными вертикальными полосами ленточного фундамента.
Укладка наклонных тяг конструкции фундамента 2 осуществляется в предварительно прорезанные траншеи шириной ˜150 мм, которыми изрезается площадка вдоль и поперек с шагом, например, 1000 мм или наиболее приемлемым, удобным 1500 мм. Вертикальный профиль траншей, как показывает практика, сохраняется на период подготовительных работ, размещения всех элементов фундамента и последующего бетонирования.
Возможна протяжка гибких элементов 2, 6, 7 в просверленные прямолинейные и изогнутые скважины. Прокладка таких скважин современными техническими средствами на расстояние 15 метров и более в подстилающих грунтах основания под планируемой площадкой строительства не вызывает никаких затруднений.
Использование описываемого фундамента существенно уменьшает объем земляных работ при устройстве площадного фундамента с высокой несущей способностью. Так для малоэтажного строительства при меньшей материалоемкости достигается высокая несущая способность фундамента. Точнее сказать, избыточная несущая способность, а следовательно, с большей эксплуатационной надежностью.
Источники информации
1. Авторское свидетельство SU 1362103 А1 «Фундамент здания сооружения на вечномерзлых грунтах». Заявитель и патентообладатель: Якутский научно-исследовательский филиал института «ЗабайкалпромстройНИИпроект». Изобретатель: В.Л.Полещук; Б.Б.Елгин; В.В.Пичуев; С.В.Кармадонов. 1985 г.
2. М.И.Горбунов-Посадов, Т.А.Маликова, В.И.Соломин. «Расчет конструкций на упругом основании». М.: Стройиздат, 1984 г.
Ферменно-ленточный фундамент, включающий скважины-каналы, площадные опорные и линейные конструктивные элементы, отличающийся тем, что линейные элементы, расположенные в скважинах-каналах толщи подстилающего грунта, образуют систему перекрестных ферм, нижний пояс которых представлен натянутыми гибкими линейными элементами.
